См. также № 16/05

Электронные издания – на школьный урок

Внедрение новой методики преподавания физики

Н.К.ХАННАНОВ,
ЭСОШ № 82, ЦЭПД, г. Черноголовка, Московская обл.
khann@dio.ru

6. Что есть для основной школы?

• Диск «Физика» (ТПО «Северный очаг», г. Санкт-Петербург, 1999). Основная масса электронных изданий по физике на CD-ROM, вышедших до 2003 г. в России, относилась к серии «Репетитор», поэтому на них было крайне мало материала для использования в основной школе. Упомянутый диск с лекциями по механике буквально пробил брешь в этой глухой стене. Диск появился в год 200-летнего юбилея А.С.Пушкина, и в его оформлении широко использованы иллюстрации на темы сказок поэта. Даже диктор говорит голосом сказочника, не спеша объясняя, как зарегистрироваться в программе, что означает каждая кнопка, как двинуться по содержанию дальше. Когда же задание выполнено правильно и вас подбадривает тот же приятный голос: «Молодец, Коленька!» или «Отлично, Наташенька!» – то вы чувствуете прилив сил и уверенно начинаете двигаться дальше. Вся система подсказок при навигации создают благожелательный фон, так что ощущения беспомощности, характерного для начинающего пользователя, не возникает.

На диске изложены девять тем механики. В оформлении лекций задействованы фрагменты популярных мультфильмов. Текст лекции полностью прочитывается диктором, основные моменты прописываются на экране. Крайне привлекателен на стадии закрепления и контроля знаний набор тестов и задач на основе задачника А.П.Рымкевича. Задания с выбором ответа фактически готовят к решению задач или служат подсказками, если при решении задачи возникли затруднения. Внутри задания с выбором ответа имеется своя система вложенных подсказок, оформление и содержание которых хорошо продуманы. При повторной загрузке тестового задания текст задания не повторяется дословно, а выдаётся из избыточного банка вопросов.

Имеется и контрольное тестирование по каждой из девяти тем, при этом выполнение теста заканчивается выведением на экран заполненной, сделанной с юмором, зачётной книжки, в которой содержится полная информация о пробелах в знаниях.

Остаётся только пожалеть, что содержание ЭИ включает только связанную с механикой часть курса основной школы. Диск в настоящее время не распространяется в розницу, его содержание можно скачать из интернета, проведя оплату через банк. Справки по адресу: physics@north.spb.su.

К недостаткам можно отнести то, что диск был сделан под Windows98, и версии для более поздних версий Windows требуют либо перенастройки компьютера (т.е. достаточной квалификации пользователя), либо постоянного обращения к разработчикам. Цена продукта в несколько раз выше стоимости аналогичных разработок других фирм.

• Два диска «Естествознание»: 5-й класс; 6-й класс (Лаборатория систем Мультимедиа, Марийский ГТУ, г. Йошкар-Ола, 2002, www.mmlab.ru) созданы в соответствии с программой и содержанием учебников по естествознанию дл 5-го и 6-го классов. Они несколько лет распространялись в серии «1С: Образовательная коллекция» фирма «1С». Значительную часть материала (25 разделов из 30) можно отнести к курсу физики для основной школы. Кто-то, впрочем, сочтёт стиль и содержание уже не соответствующим уровню изложения материала в 7–8-м классах.

Авторы в соответствии с возрастом потенциальных потребителей ввели в него и музыкальные фрагменты, и учебные персонажи, и сюжетное обрамление изучаемых тем, и яркое оформление, и игровые моменты в обучающие задания. И это сразу показало преимущества электронных изданий перед полиграфическими.

В 1-й части (для 5-го класса) имеются 116 тематических озвученных анимаций – учебных фрагментов с удобной системой навигации. Три персонажа – учитель, ученик и ученица – беседуют на динамичном фоне, основная мысль каждого эпизода представлена в виде текстового транспаранта. Система навигации по темам проста, внутри темы анимации разбиты на эпизоды.

Очень удачно выбраны места пребывания персонажей во время введения новых понятий (природный ландшафт, парк, стадион и т.д.), что создаёт верное впечатление прочной связи физики с природой и окружающим миром. Удачно внедрены открывающиеся в отдельном окне мультимедиа-фрагменты – фото, видео, короткие анимации, дополняющие объяснения учительницы на экране. Тембр голосов персонажей, манера говорить соответствуют видеоряду, не вызывают раздражения и не отвлекают от происходящего на экране.

18 заданий в виде игр для младших школьников следует признать первыми внедрёнными в ЭИ по физике играми. Они представляют собой прекрасный материал для закрепления содержания курса 7-го класса в эмоционально привлекательной форме.

Диск можно фрагментами использовать для объяснения нового материала при наличии в кабинете компьютера и мультимедиа-проектора. Если диск запущен на всех компьютерах кабинета, то задания-игры могут использоваться и для закрепления.

Отметим некоторые недостатки, не умаляющие достоинств диска. Во-первых, цифровые ресурсы закрыты, что не позволяет извлечь отдельный фрагмент (за исключением немногочисленных видеофрагментов) и показать его в совокупности с фрагментами с других дисков. Нельзя даже установить (инсталлировать) электронное издание на компьютер, и запуская его в отдельном окне, параллельно запустив другие диски, и переключаясь с одного диска на другой. Программа работает только со вставленным в компьютер диском.

Введение учителя и учеников в качестве персонажей, обсуждающих материал, приближает изложение материала к традиционным педагогическим формам. Однако, заводя фрагмент диска, учитель вынужден молчать, не принимая участия в процессе восприятия происходящего детьми. Такая структура предполагает использование его информационной части больше для самостоятельного повторения или изучения материала дома. (Имеются примеры, когда такое самообучение детей было весьма успешным.) Возможно, яркость и наглядность некоторых фрагментов побудят учителя всё-таки включать фрагменты и на уроке. О возможности использования имеющихся заданий в рамках кабинета информатики уже говорилось.

Второе замечание связано, скорее, с психологическим восприятием происходящего на экране. В ряде эпизодов не покидает ощущение, что современный ученик 5–6-го классов уже перерос такой стиль изложения, и диск следует рекомендовать для начальной, а не для основной школы.

К сожалению, имеется ряд оговорок («индия» вместо «иридия» и др.) и содержательных ошибок в тексте диктора. Так, утверждается, что вода со льдом имеет температуру ниже нуля, что температура пламени свечи 1500°, что сила тяжести может быть силой давления, что при плавании тел архимедова сила больше силы тяжести, что звук – это колебания тел, что фонтан не может работать без водонапорной башни. Ошибочна, на наш взгляд, иллюстрация разной скорости диффузии в газах, жидкостях и твёрдых телах, объяснение разжатия пружины только силами отталкивания молекул, возможность определять разницу в выталкивающих силах в воде и в растительном масле с помощью динамометра.

В частях, связанных с закреплением материала, имеются некорректные тестовые задания. Считается, например, верным, что сила трения уменьшается при уменьшении площади соприкосновения; сила трения признаётся вредной для движения автомобильного транспорта (хотя без неё автомобиль не тронется с места). Такие ошибки недопустимы, если контроль правильности выполнения заданий осуществляет только компьютер.

К спорным методическим решениям можно отнести создание виртуальной реальности, не соответствующей действительности (взвешивание огромных карандаша и ложки, отсутствие следов туфель учителя на песке), хотя авторы, видимо, делали это с целью усиления наглядности. Имеются нечёткие посылы-обоснования введения новых физических величин (например, «давление» наряду с «силой»). Иногда раздражает постоянное «знание» девочки и постоянная «глупость» мальчика (обычно на уроках физики ситуация иная). Для иллюстрации «глупости» мальчика используются нерядоположные понятия. Например, мальчик говорит: «Это подвесная дорога», – а девочка ему возражает: «Нет, это траектория». Мальчик пытается проявить эрудицию: «Рельс подвесной дороги – железный», – но умная девочка тут же возражает: «Почему железный? Он прямолинейный». И, конечно, учительница на стороне девочки. Этот отрицательный психологический эффект легко было бы убрать, если бы каждая фраза девочки не была построена, как возражение мальчику.

Во 2-й части диска «Естествознание» (для 6-го класса), содержатся разделы о световых явлениях, теплоте, источниках энергии, простейших механизмах. Действия на этом диске разворачиваются в городе света, на фабрике света и в порту. Эта часть более близка по содержанию и стилю изложения к традиционному материалу для учеников основной школы.

• Диск «Физикус» (фирма Неureka-Klett Softwareverlag GmbH). На российский рынок началось проникновение западно-европейских разработок. Представленный диск переведён на русский язык и распространяется российской компанией «Медиахауз». Он состоит из двух частей: энциклопедии и компьютерной игры в стиле «квест». Энциклопедическая часть в общем соответствует содержанию основной школы, хотя захватывается и часть материала старшей школы. Так, в отличие от программы российской школы в энциклопедии выделен раздел «Акустика», содержание которого у нас рассматривается в рамках раздела «Механика». Энциклопедия с методической точки зрения заслуживает похвал. Обдуманный, методически оправданный и эстетичный дизайн в сочетании с прекрасным звуковым оформлением, интуитивно ясный интерфейс интерактивных заданий внутри статей о физических законах являются прекрасным образцом для разработчиков обучающих программ.

Анимации с элементами интерактивных заданий – прекрасное средство для закрепления материала в занимательной форме. При этом, конечно, предполагается, что учитель уже объяснил материал и показал демонстрационные эксперименты. Закрепление можно провести в форме коллективного занятия в кабинете информатики с последующим обсуждением, если диск установить на каждый компьютер, поскольку сетевой версии продукта не имеется. Однако при демонстрации диска на экран через мультимедиа-проектор мелкие смысловые изображения и тексты на чёрном фоне прочитать невозможно. Настройки экрана, приводящие к полноэкранному режиму, увеличению яркости и т.д., которые могли бы несколько сгладить эти недостатки, по-видимому, может сделать только опытный пользователь.

Ещё одним неудобством для работы учителя является невозможность свернуть окно программы, тем самым использовать диск на уроке параллельно с другими дисками. Цифровые ресурсы на диске полностью закрыты, его фрагменты нельзя извлечь и проиграть отдельно.

К методическим недостаткам можно отнести ряд неточностей в дикторском тексте, возникших, возможно, в связи с двойным переводом (немецкий – английский – русский). Например, используются термины, не принятые у нас (изображение мнимое называется виртуальным или нечётким, площадь, работа, электрическая мощность обозначаются не нашими привычными буквами и т.д.). Попадаются и физические ошибки в тексте диктора и видеоряде: неверна связь силы трения и массы на разных планетах, введены понятия «энергия трения», «центробежная сила», неверно показаны и трактованы опыты с электромагнитами, блоками, опыт по электролизу. Особенно опасно, когда хорошее художественное решение анимаций подменяет некрасивый физический эксперимент красивой виртуальной реальностью, не соответствующей реальному эксперименту.

Вторая часть диска, заявленная как «обучение с приключением» – в виде игры в стиле «квест», – разочарует большинство учителей. Возможно, она и будет интересна для школьников при индивидуальном пользовании для развития общеинтеллектуальных навыков, однако вряд ли может служить обучению.

Конечно, цель игры – спасти планету Земля, прекратившую вращаться из-за столкновения с метеоритом, – увлекательна, однако пути движения к цели, смысл головоломок понять невозможно. Есть подозрение, что, если их понять, то выяснится, что заложены не совсем верные с физической точки зрения способы решения поставленных задач.

Попытка довести игру до конца быстрее, чем за 2–3 часа (проверялось на учениках 10-го класса и студентах, увлекающихся играми), не удалась. За обозримое время они смогли одолеть максимум два препятствия. Ниже приведены отрывки из текста-подсказки, почерпнутые нами в интернете (такого рода публикации помещаются там инкогнито).

…4. Жилой дом. Подойдите к дальнему зданию и щёлкните на двери. Войдя внутрь, сразу поверните направо и возьмите с умывальника ручное зеркало. Затем подойдите к напольным часам, откройте дверцу и возьмите груз 2 кг. На столе, в бутылке, прочитайте записку с подсказкой, которая пригодится вам в дальнейшем (температура кипения воды 373 К). Теперь можно смело выходить из помещения…

Что же следует сделать с этими цифрами через три эпизода, в которых придётся на всякий случай захватить магнит?

…7. Перед кораблём, левее от основной двери, можно заметить небольшое окошко, в котором спрятан кодовый замок. Щёлкнув на нём, мы увидим уже знакомые нам магниты. Поставьте в свободное место «наш» магнит и, передвигая магнитики, выставьте необходимую комбинацию. Правильная комбинация – 373, температура кипения воды по Кельвину, помните подсказку в жилом доме?! Теперь возвращайтесь к основной двери, открывайте её и поднимайтесь вверх по лестнице.

Всего в игре 40 таких эпизодов. Ознакомление с текстом подсказки показывает, что, строя движение внутри игры по законам логики, невозможно достичь цели. Игра построена по законам головоломок, когда отличить значимую информацию от декоративной можно только методом проб и ошибок. Такой метод далёк от традиционного подхода в преподавании физики и вряд ли может быть рекомендован для применения в школе. Трата времени на обучение методу «проб и ошибок» при недостатке времени на усвоение стандарта физического образования вряд ли найдёт поддержку среди учителей.

Материала для контроля знаний в издании не содержится.

• Диск «Физика. Основная школа. 7–9 классы: часть I», созданный на основе материалов фирмы «YDP Interactive Publishing», это вторая адаптация западной разработки к русской почве предпринята ЗАО «Просвещение – МЕДИА» в 2003 г.

Диск содержит видеосюжеты лабораторных демонстраций, 3D-анимации, слайд-шоу со звуковым сопровождением, фотографии и рисунки, тексты и тестовые задания, собранные в 45 уроков по разделам «Геометрическая оптика» и «Механика». Недавно выпущена вторая часть, содержащая разделы «Введение в механику», «Кинематика», «Динамика», «Колебания и волны», «Внутренняя энергия и способы её изменения», «Изменение агрегатных состояний вещества».

Достоинством диска следует считать современный дизайн, присутствие 3D-анимаций, которые привлекают детей, привыкших к эстетике современных компьютерных игр, а также наличие цветных рисунков и фотографий, включающих современную технику. Также привлекательно разнообразие форм заданий, используемых для закрепления знаний. Имеются проверяемые компьютером задания на сопоставление, на расстановку графических объектов, на самостоятельное проведение графических построений, заполнение пропусков в предложениях из приведённого списка и с клавиатуры. В качестве иллюстративного ряда использованы не только рисунки, но и цветные фотографии.

Большим преимуществом этого издания перед упомянутыми выше является достаточно большая открытость цифровых ресурсов. Хотя из программной оболочки напрямую невозможно извлечь мультимедиа-объекты на жёсткий диск, в корневых каталогах самих дисков имеются видеофрагменты, анимации, фотографии, тексты, которые представлены в стандартных форматах, могут быть перенесены на жёсткий диск пользователя копированием файлов и далее воспроизведены стандартными средствами Windows. Это превращает диск в энциклопедию наглядных пособий, позволяет применять его в совокупности с другими электронными изданиями, в частности, с теми, которые были разработаны по заказу МО РФ.

Перечислим ряд наиболее существенных недостатков данной разработки, затрудняющих его использование в школе в рамках классно-поурочной системы преподавания. На этапе объяснения нового материала трудности вызовет мелкий текст на чёрном фоне, невозможность развернуть окно с требуемым материалом на весь экран. Этот недостаток может быть преодолён опытным пользователем копированием объектов на жёсткий диск и встраиванием этих объектов в презентацию стандартного редактора презентаций PowerPoint или презентацию на основе, например, программной платформы «1С: Образование».

К сожалению, в материалах, которые могли бы быть использованы при объяснении нового материала, имеются содержательные и методические ошибки. Например, видеофрагменты и 3D-анимации названы на диске видео, фотографии и рисунки – изображениями. Это методически неверно, поскольку в физике важно, чтобы ученик понимал, что в одном случае мы имеем дело с отображением реальных явлений, а в другом – с выделением главных черт, к тому же скрещённых с фантазией автора и художника. Авторы не отдают себе в этом отчёта и соединяют всё вместе по технологическому принципу – это файлы с одинаковым расширением.

Порой раздражает одежда, причёски, стиль поведения молодых студентов, демонстрирующих лабораторные эксперименты в качестве моделей. Эти факторы отвлекают учеников на первых уроках, когда используется диск. Отбор приемлемых фрагментов и их использование, конечно, во власти учителя, однако жаль терять полезные видеоматериалы, содержащиеся в этих частях.

В 3D-анимациях вызывает протест перевод простых эмоциональных демонстраций, например, трубки Ньютона с пёрышком и шариком, в разряд рисованной виртуальной реальности. Несмотря на забавность, зелёный человекообразный герой-инопланетянин, демонстрирующий эти виртуальные опыты, психологически переводит реальные явления в разряд фантастических, не имеющих отношения к окружающему миру.

К сожалению, имеются ошибочные утверждения в тексте диктора («...невозможно попадание энергии света в область геометрической тени», «...при подъёме тела мы уравновешиваем его вес» и т.д.), вводятся понятия, которые устарели и не содержатся в современных учебниках («вес на наклонной плоскости», «скатывающая сила»). Имеются неудачные материалы с точки зрения целей использования мультимедиа. Так, при описании структуры глаза очень длинный текст диктора наложен на единственный рисунок, причём содержит элементы, которых нет на рисунке, множество фрагментов никак не акцентируются в видеоряде, прозрачный хрусталик выглядит, как бельмо. Однако такие объекты учитель может опустить.

В материалах, которые можно было бы использовать на стадии закрепления и тренинга (они крайне привлекательны по форме и повышают мотивацию учеников к выполнению заданий), содержится большое число ошибок. Около 40% заданий (в части I) имеет либо содержательные, либо тестологические (некорректный вопрос или неоднозначный ответ) ошибки. Последние несколько сглаживаются, т.к. ученик всегда может посмотреть, что имел в виду автор, однако при работе с этим материалом приходится постоянно контролировать процесс обучения и комментировать неточности. Использование заданий на стадии контроля знаний невозможно, поскольку ответы всегда открыты для учеников.

Пока продукт продаётся только в локальной версии для одного компьютера, сетевая версия обещается.

• Диск «Физика. 8 класс» (фирма «Квазар – Микро», г. Киев, Украина). Зарубежный диск, фрагменты которого могут быть использованы учителем, текст диктора и текстовый материал представлены на украинском языке. Здесь много ярких рисунков, фото и анимаций по темам «Теплота», «Электричество» и «Оптика». Как и на некоторых других западных и отечественных дисках, настораживает желание заменить живой опыт виртуальной реальностью. С методической точки зрения абсолютно неясно, почему живое закипание воды в стакане, следует заменять даже не видеофрагментом, а рисованной 3D-анимацией, явно содержащей ошибочно-упрощённое представление о процессе. Зачем эмоциональную, простую в исполнении работу по получению на экране изображения источника света с помощью собирающей линзы необходимо подменять эмуляцией этой работы на экране? Если вдуматься, предлагается на экране дисплея рассматривать изображение нарисованного обычного экрана, на котором получено изображение предмета. Вряд ли это можно признать методически оправданным.