Компьютерные уроки физики

1. Организация деятельности учащихся

Кабинет, где проводятся компьютерные уроки, рассчитан на 36 учебных мест, 14 из которых оборудованы компьютерами. В начале учебного года за каждой парой учащихся закрепляется конкретный компьютер, – даже если кого-то нет на уроке, за его компьютером никто не работает. Это организует учащихся, повышает их ответственность за своё рабочее место. Сразу же отпадает желание пошалить – изменить параметры «Рабочего стола», ввести пароль и т.д. Возле каждого компьютера лежит тетрадь, где перед началом работы пользователь должен зарегистрироваться: указать дату, класс, фамилию и расписаться в том, что он ознакомлен с правилами поведения в компьютерном классе. Иногда ребятам приходится уступать свой компьютер, но об этом речь впереди.

При проведении компьютерных уроков класс традиционно разбивается на две группы. Возможны два варианта: класс просто делится по списку пополам, на две равносильные группы, в каждой есть и хорошо, и слабо успевающие; а можно в одну группу собрать учащихся, подготовленных получше, а в другую – похуже.

Рассмотрим подробнее формы организации деятельности учащихся в каждом из двух предложенных вариантов. В первом случае, когда класс делится по списку, группы работают симметрично, т.е. выполняют по очереди одинаковые задания, предварительно прослушав один общий инструктаж учителя. Каждый работает за «своим» компьютером (им «владеют» два ученика из разных групп). Пока одни работают с компьютером, другие работают с учебниками (задачниками), тетрадями. Затем группы меняют вид деятельности. В таких равносильных группах целесообразно изучать новый материал, закреплять изученный (просматривать иллюстрации, изучать эксперименты, знакомиться с историческим материалом и т.д.), решать задачи обязательного уровня, выполнять тесты и т.д. Существующие электронные пособия по физике предоставляют достаточно возможностей для индивидуализации обучения, даже если все получают одинаковое задание. Каждый работает в своём темпе, поэтому при изучении нового некоторые успевают посмотреть дополнительный, не обязательный к изучению материал, при решении задач выйти на более высокий уровень либо решить больше задач одинаковой сложности. У меня большинство уроков физики с компьютерной поддержкой проводилось с равносильными группами.

Но иногда возникает необходимость разбить класс на неравносильные группы и дать им различные задания либо по содержанию, либо по степени сложности. В этом случае, во-первых, отводится различное время на выполнение задания. Во-вторых, возможны ситуации, когда на один компьютер претендуют два ученика. Решение простое: один ученик садится за другой, свободный, компьютер и регистрируется на новом месте.

Итак, группы у нас различные, работа в них может быть несимметричной. Например, урок решения задач. Одна группа, сильнее, целый урок решает задачи: сначала менее сложные, 1–2-го уровней, – на компьютере, затем более сложные, 3-го уровня, – по задачникам. Вторая группа, слабее, сначала по учебникам закрепляет, повторяет изученный теоретический материал, затем на компьютерах ребята решают задачи 1–2-го уровней.

Рассмотрим организацию деятельности на комбинированном уроке. Одна группа, более сильная, выполняет самостоятельную работу по вариантам. Другая проходит тестирование. На следующем этапе – коррекция знаний и (или) изучение нового материала. Сильная группа знакомится с новым материалом с помощью электронных учебников. Темп работы высокий, дети успевают усвоить большой объём информации, ознакомиться с дополнительным материалом. Другая группа работает с учебниками, предварительно ознакомившись с необходимыми для изучения вопросами. На заключительном этапе урока, в ходе устного промежуточного контроля, с помощью мультимедиапроектора можно продемонстрировать этой группе модели, опыты, иллюстрации из электронного учебника – они воспринимаются лучше, если есть уже некоторая база. Кроме того, в этой группе в основном «лирики», с наглядно-образным мышлением. «Физиков» (из сильной группы) можно попросить прокомментировать происходящее на экране, ведь с материалом они уже предварительно познакомились.

Кратко остановимся на организации работы в пяти-шести группах при проведении компьютерных уроков. Цели таких уроков могут быть самые разнообразные: изучение нового, закрепление, повторение, подготовка к контрольной работе, итоговому тестированию и т.д. Объём работы в каждом случае даётся заведомо больше, чем может успеть сделать ученик в течение урока. Внутри групп, на которые, кстати, ребята делятся самостоятельно, задание распределяется между всеми: одни работают с компьютером, другие – с учебником, третьи – с задачником. Затем результат их поиска суммируется, подводится итог. При контроле возможно использование мультимедиа-выступления учащегося.

Итак, мы рассмотрели несколько форм организации деятельности учащихся при проведении уроков физики с использованием мультимедийных технологий. Конечно, нельзя сказать, что поиск завершён, можно только с уверенностью утверждать: он начат. Ведь по словам Дэвида Эма, «компьютер наталкивает меня на такие мысли, какие никогда не пришли бы мне в голову без него».

2. Использование обучающей программы «1С: Репетитор. Физика»

Общая структура Главной страницы (Меню):

• Содержание – весь текстовый материал разбит по темам, разделам физики, в каждый из которых можно сразу войти.

• На Главной странице расположен ряд кнопок, воспользоваться которыми можно в любой момент работы с программой:

– Калькулятор;

– Печать – предусматривает возможность вывести любую страницу на печать;

– Основные термины – в алфавитном порядке, можно найти определение каждого, а также перейти в основной материал содержания, связанный с этим термином;

– Справочный материал – справочные таблицы (например, Удельное сопротивление), основные физические и математические формулы;

– Исторические сведения – например, биографии учёных;

– Альбом – весь иллюстративный материал, просмотр которого возможен как по разделам физики, так и по типу иллюстраций: анимации (например, сложение векторов); иллюстрации (например, принципиальная схема тепловой машины); интерактивные модели (например, последовательное соединение конденсаторов, – здесь можно самому изменить ёмкость и проследить последствия изменения на графике); видеофрагменты (например, принцип оптоволоконной связи). Кроме того, в альбоме содержатся задачи и тесты по данному разделу.

– Назад, Вперёд – облегчают навигацию по тексту.

Особенности текстового и иллюстративного материала

• Материал структурирован по разделам, темам.

• Материал сложный, для повышенного уровня обучения, зачастую не соответствующий стандарту (например, рассматриваются дифференциальные уравнения второго порядка, которые в школе вообще не изучаются).

• В тексте имеются ссылки, с помощью которых можно перейти к иллюстрации, анимации, видеофрагменту, интерактивной модели.

• ПЛЮСЫ: текстовый материал целесообразно использовать при самостоятельном изучении абитуриентам, мотивированным учащимся в процессе изучения физики;

– теоретический материал разумно изучать на уроках физики в физматшколах, классах;

– Основные термины, Таблицы активно и легко позволяют использовать программу в процессе поиска необходимого материала в различных ситуациях: например, для выхода из проблемной ситуации, для вывода формулы, для решения задачи и т.д.;

– Альбом можно эффективно использовать как учителю при изложении материала (для визуализации физических процессов, явлений, для создания проблемной ситуации), так и ученикам при самостоятельном изучении текста.

• МИНУСЫ: теоретический материал не разбит на отдельные, небольшие по объёму, законченные по содержанию блоки, в соответствии со школьной программой, что затрудняет использование программы в общеобразовательных классах.

Особенности практического (задачного) материала

• Задачи (по две) предлагаются после изучения каждой темы, а после каждого раздела расположены тесты; задачи сложные, рассчитаны на учеников физматшкол (или на мотивированных детей общеобразовательных школ).

• Задачи сопровождаются иллюстрированным условием, ответом, ссылкой на теорию и часто (но не всегда) – решением.

• Решения не содержат поэтапных подсказок, что позволило бы ученику с большей или меньшей долей самостоятельности решить данную задачу. Как правило, они не адаптированы для средних, тем более для слабых учеников.

• ПЛЮС: задачный материал повышенного уровня сложности, возможно использовать при самостоятельной подготовке к поступлению в вуз, а также при проведении уроков в физико-математических классах.

• МИНУС: практический (задачный) материал невозможно использовать при работе на уроках в общеобразовательных классах ввиду его сложности, дефицита времени на уроке.

3. Использование обучающих программ «Уроки физики в 10 классе», «Уроки физики в 11 классе» (компания «Кирилл и Мефодий»)

Общая структура Главного экрана или Меню

Кнопки Главного экрана (ниже указаны не все):

– Информация об изданиях компании «Кирилл и Мефодий»;

– Содержание – выход во все разделы, все уроки. Из каждого раздела можно перейти к конкретному уроку, а также тесту по данной теме. Текстовый материал (теория) разбит по темам в соответствии со школьной программой, каждая из тем разбита на уроки. В меню Указатель в алфавитном порядке приведены физические термины (величины, понятия и т.д.). Поисковая система обеспечивает доступ к необходимой информации;

– Справочник – справочные сведения и формулы;

– Экзамен – 8 вопросов, случайно отбираемых на базе тестов по всем темам в программе;

– Уроки – выбор экрана любого урока по номеру. Главное меню каждого урока (Экран урока) состоит из разделов: интерактивный урок, упражнения, выводы: 1) интерактивный урок, кроме текстовой части, содержит озвученные иллюстрации и объяснения к ним, практические задания (качественные и расчётные задачи) и дополнительную информацию (исторический материал). Практическая часть, иллюстрации и дополнительная информация снабжены пиктограммами, поэтому воспользоваться ими можно по желанию и необходимости; 2) упражнения – условия задач иллюстрированы, для многих имеется последовательный ряд подсказок, для каждой – ответ. За решение каждой задачи начисляются очки в зависимости от её сложности. Если ученик пользовался подсказками или просмотром решения, очки снижаются либо вообще не начисляются; 3) вывод – выделяются главные положения, которые сопровождаются озвученными иллюстрациями. Кроме перечисленных разделов, на Экране урока находятся кнопки Формулы, Справочник (быстрый поиск необходимой информации с помощью строки ввода), Калькулятор, Помощь.

Выводы

• ПЛЮСЫ: весь теоретический материал разбит на отдельные, законченные по содержанию блоки, что позволяет использовать его при проведении компьютерных уроков;

– для учителя такое изложение материала позволяет дифференцировать работу учащихся, ставя перед каждой группой различные по объёму и степени сложности задачи.

– теоретическая часть каждого урока сопровождается озвученными иллюстрациями. Это позволяет каждому ученику изучать материал в оптимальном для себя темпе, режиме (т.к. возможно отключение звука);

– сопровождение задач рядом последовательных подсказок и возможностью просмотра решения позволяет использовать их в различных целях (для закрепления теоретического материала; для отработки навыков решения задач, т.е. в качестве тренажёра; для промежуточного, а также итогового контроля приобретённых знаний).

• МИНУСЫ: программа содержит один вариант тестов, педагогически целесообразным было бы включение нескольких вариантов;

– программа не ориентирована на подготовку к сдаче ЕГЭ, экзаменов в вуз.

4. Методические приёмы использования мультимедийных технологий

Эксперимент по проведению уроков физики с компьютерной поддержкой продолжается в течение по крайней мере четырёх лет, так что можно подвести предварительные итоги. Прежде всего определимся в родственных понятиях. Их всё чаще употребляют, когда речь заходит о современных технологиях обучения:

– информационные технологии – предполагается использование компьютера как основного средства обучения;

– медийные технологии – предполагается включение в учебный процесс аудио-, и визуальных средств, называемых ранее техническими средствами обучения;

– мультимедийные технологии – использование компьютера как вспомогательного средства обучения.

Преимущества включения мультимедийных технологий по сравнению с традиционными многообразны. К ним, кроме возможности более наглядного представления материала, что способствует развитию и образного, и логического мышления, кроме эффективной проверки знаний и т.д., можно отнести и многообразие организационных форм работы учащихся, методических приёмов.

Остановимся подробнее на последних. Уроки физики отличаются постоянным дефицитом времени и сложностью оборудования. И поэтому компьютерные обучающие программы актуальны прежде всего из-за возможности наблюдения (в том числе через анимацию) таких физических процессов и явлений, которые либо невозможно провести в классе, либо невозможно наблюдать и трудно представить, понять. Дети с образным мышлением потому тяжело усваивают физику, что они без «картинки» вообще не способны понять процесс, явление. Развитие их абстрактного, логического мышления происходит через образное. Ученики с теоретическим типом мышления нередко отличаются формализованными знаниями. Для них компьютерные программы с видеосюжетами, возможностью «управления» процессами, подвижными графиками, схемами – дополнительное средство развития образного мышления. Оба вида мышления одинаково важны для изучения физики. По утверждению современных психологов, физическое мышление является синтетическим, интегрированным: и наглядно-образным, и абстрактно-теоретическим. Рассмотрим, как компьютер может помочь обеим сторонам процесса обучения на трёх традиционных этапах урока

Изучение нового материала

Учитель. «Мультимедиа», если кратко, это компьютер + мультимедиа-проектор, который позволяет спроецировать на экран информацию от любого компьютера из сети, а также записанную на видеокассету. Однако значительно интереснее использовать компьютер для создания проблемных ситуаций. Например:

– отключить звук и попросить учеников прокомментировать наблюдаемое на экране, затем просмотреть ещё раз – со звуком (назовём этот приём «Что бы это значило?»);

– остановить кадр и попросить ученика, проделав мысленный эксперимент, описать дальнейшее протекание процесса, хода эксперимента (условное название приёма «А дальше?»);

– продемонстрировать какое-либо явление, процесс и попросить объяснить, почему происходит именно так, выдвинуть гипотезу и таким образом выйти на проблемную ситуацию (назовём этот приём «Почему?»).

Учащиеся. При изучении текстового материала компьютер может помочь найти ответы на поставленные учителем вопросы, составить краткий конспект, заполнить заранее подготовленные таблицы, создать единую логическую структуру, схему изучаемого материала и т.п. После работы с компьютером необходимо подвести итоги, ответить на вопросы, возникшие в результате деятельности (они довольно редки). А проверка усвоения может быть как устная, так и письменная. Во время устного контроля можно проверить объём и качество усвоенного. Здесь эффективны комментирование кадров с учебного места либо ответ у доски, вернее, экрана (мультимедийное выступление). Письменная проверка может содержать задание: воспроизвести таблицу, краткий опорный конспект, логическую схему, структуру и т.д.

При изучении процессов, явлений, фундаментальных экспериментов перед учащимися могут быть поставлены следующие задачи: зарисовать схему, сделать рисунок экспериментальной установки и включить это как пункт в «Описание физического прибора», «Описание физического эксперимента» при дальнейшем изучении материала; внести изменения в параметры установки (задать большую скорость, уменьшить диаметр, увеличить расстояние и т.д.) и записать результаты; преобразовать условия протекания физического явления (увеличить давление, уменьшить температуру и т.д.) и внести данные в таблицу; составить, зарисовать график протекания процесса и т.п. Проверка работы может быть как устная, так и письменная (на этом же уроке либо на следующем).

Закрепление изученного. Рассмотренные выше приёмы выхода на проблемные ситуации хорошо работают в «сильных» классах при изучении нового. Но ещё с большим успехом их можно применять в «слабых» классах при закреплении изученного материала. Включение проблемных ситуаций чрезвычайно активизирует у всех без исключения ребят и память, и речь, и мышление.

Можно широко практиковать выступления учащихся с использованием мультимедиа-проектора. Возможно также заслушивание итогов индивидуальной творческой работы учащихся, выполненных с помощью компьютерных технологий. Такие работы, например рефераты, выполненные не на бумажной, а на магнитной основе, становятся более иллюстративными, визуально ёмкими.

Ещё одна специфика закрепления на уроках физики – это решение задач. Можно ли эффективно использовать компьютер в самом процессе решения? Так использовать, чтобы быстро получить нужную формулу и записать её в окончательном виде? Оказывается, можно! Для этого при изучении каждой темы создаётся матрица, состоящая из таблицы и поля. В таблицу учитель предварительно заносит необходимые для решения задач по данной теме обозначения физических величин. Затем на уроке на поле матрицы, ниже этой таблицы с физическими величинами, ребята «раскладывают» решение в виде логической схемы. Таблица с величинами им нужна для того, чтобы не вводить символы с клавиатуры. Они просто «захватывают» мышкой необходимую величину из таблицы и ставят в нужную клетку матрицы. Для записи окончательной формулы можно также использовать таблицу данной матрицы.

Другая проблема: необходим «механизм», обеспечивающий доступ к варианту решения каждого ученика и возможность его визуализации для всего класса. Для этого через сеть информация с монитора ученика передаётся на компьютер учителя и выводится на экран через мультимедиа-проектор. В этом случае осуществляется проверка (взаимопроверка) решения данного учащегося. Но возможна ещё и самопроверка. Тогда на экран проецируется решение данной задачи учителем.

Контроль знаний. Это может быть и контроль усвоения теоретического материала, и контроль умения применять теорию на практике, т.е. решения задач. В первом случае эффективны тесты. Во втором, кроме тестов, непосредственно решение задач с помощью компьютера. Как правило, контроль знаний на уроках физики проходит в виде смешанных тестов, содержащих и вопросы теории, и расчётные задачи.

Народная мудрость советует: «Не можешь изменить обстоятельства, измени хотя бы своё отношение к ним». Так и с контролем знаний. Мы не в состоянии изменить их содержание, тогда надо постараться изменить хотя бы форму его проведения, сделать её более привлекательной. В компьютерном виде тренировочное решение задач, тестов, непосредственно выполнение контрольной работы нравится учащимся по ряду причин: сразу получают результат; не теряется время на оформление, исправления и т.д.; можно воспользоваться справочным материалом, подсказками, калькулятором. Это самый объективный, справедливый для учащихся вид контроля.

Таким образом, при проведении уроков физики с компьютерной поддержкой используются формы и методы, которые:

– позволяют сделать обучение наиболее привлекательным и доступным для молодёжи при сохранении необходимого научного уровня;

– решить давно назревшие проблемы личностно ориентированного подхода к обучению;

– развить очень актуальное сейчас умение работать с компьютерной техникой.