Образовательные ресурсы

Дистанционный курс "Компьютерная поддержка урока физики". Лекция 6

№  газеты	Учебный план курса
17	Лекция 1. Компьютеризация обучения: компьютерный урок и компьютерная поддержка урока
18	Лекция 2. Классификация программных педагогических средств (ППС) по школьной физике
19	Лекция 3. Обзор ППС I уровня усвоения нового материала
20	Лекция 4. Обзор ППС II уровня усвоения нового материала.Контрольная работа № 1 (срок выполнения – до 5 декабря 2008 г.)
21	Лекция 5. Компьютерные слайды как виртуальная наглядность
22	Лекция 6. Особенности восприятия мультимедийной учебной информации. Контрольная работа № 2 (срок выполнения – до 25 декабря 2008 г.)
23	Лекция 7. Компьютерное моделирование в решении физических задач и физическом эксперименте
24	Лекция 8.  Ресурсы интернета и компьютерные телекоммуникации в проектной деятельности
Итоговая работа. Создание учебного проекта по одной из тем курса физики в программе Publisher и методических разработок 1–2 уроков физики с компьютерной поддержкой. Краткий отчёт о проведении уроков с кратким самоанализом эффективности и результатов и справка из учебного заведения (акт о внедрении) должны быть отправлены в Педагогический университет не позднее 28 февраля 2009 г.

Лекция 6. Особенности восприятия мультимедийной учебной информации. Методика применения презентаций, их системообразующая роль
Компьютеризация учебного процесса привела к возникновению принципиально нового вида наглядности – виртуальной. Назовём её самые важные отличия и возникающие в связи с этим дидактические проблемы:
1. Мультимедийный характер представления  учебного материала обеспечивает синтез практически всех источников информации. Возникает эффект синергизма, т.е. взаимного влияния всех компонентов пособия. Желательно использовать это во благо обучаемому. Зарубежный опыт показывает, что мультимедиа следует использовать не «в лоб», а только как источник информации, более того – как инструмент управления обучением. Для этого нужен системный подход в разработке содержания, структуры дидактических связей внутри наглядного пособия и его внешних связей с другими составляющими учебного процесса, исходя из целей и задач обучения.
2. Интерактивность как обязательное свойство компьютерного учебного материала может (и должна!) изменить дидактическую цель использования виртуальной наглядности: взамен иллюстративности, подтверждения слова учителя сегодня нужна наглядность как чувственная опора мысли учащегося для подчёркивания, выделения через чувственное начало теоретической сущности изучаемого. Интерактивные действия учащихся помимо операционных важно обогатить интеллектуальными процедурами, т.е. расширить спектр познавательных форм и приёмов работы с виртуальной наглядностью.
3. Сочетание индивидуальной и групповой деятельности в работе с компьютером способствует организации активного обсуждения вопросов в реальном времени, формирует практику ведения дискуссии. Поэтому виртуальная наглядность должна быть насыщена диалогами, содержать проблемные, дискуссионные задания, вызывающие желание обменяться мнениями, найти дополнительную информацию. Возможности CD-энциклопедий, справочников, сети интернет в этом смысле – вне конкуренции. К тому же существующий уже на сегодня банк учебной виртуальной наглядности позволяет варьировать её содержание с учётом индивидуальных предпочтений.
4. Иным представляется и принцип отбора содержания и структуры виртуальной наглядности. Следует меньше увлекаться демонстрацией технических эффектов, а больше опираться на психолого-педагогические факторы управления познавательным процессом и развитием учащегося. Иными словами, стратегию виртуальной наглядности должны определять профессиональные педагоги-практики, а не программисты.
5. Школьная практика показала, что виртуальная наглядность эффективна на уроке, когда психологически и дидактически точно определены место, учебная задача и момент её включения. Потому так серьёзна проблема подготовки учителя-предметника к использованию имеющихся и к изготовлению собственных дидактических материалов на любом этапе урока без технической поддержки лаборанта. Иначе учитель возвращается к практике эпизодического включения компьютера в урок (в основном с целью контроля знаний), а наглядность обеспечивается традиционными, на сегодня скупыми, средствами.
При традиционной организации учебного процесса эффективное использование информационных технологий широким кругом учителей, работающих по определённым учебникам, возможно лишь в том случае, когда компьютерные ресурсы чётко привязаны к этим учебникам. ИК-компетентный учитель вынужден создавать из имеющихся в продаже и составленных самостоятельно открытые целостные комплексы компьютерных наглядных пособий к каждой теме своего предмета. Приспособленные к реальным условиям школы/учителя комплексы легко модернизируются, обеспечивают широкую вариативность и индивидуализацию хода обучения и, совершенствуясь, работают длительное время. Базовым компонентом могут выступать «Физика в картинках» или «1С: Образование.  Физика. Библиотека наглядных пособий. 7–11 классы», а созданные самим учителем (учащимися) компьютерные слайды, на наш взгляд,  должны выполнять системообразующую роль.
Как это понимать? Достоинства изготовленных «на месте» компьютерных мультимедийных слайдов внутри подобного комплекса и состоят как раз в том, что они помогают согласовать, адаптировать к конкретной учебной ситуации разные фрагменты, организовать целостный, управляемый учителем познавательный процесс. Именно такой дидактический комплекс из изготовленных учителем слайдов и подобранных ППС, объединённых гиперссылками, и составляет, на наш взгляд, учебную презентацию. Следует прислушаться к мнению учителя из Новосибирска С.Селеменева: «…информационные технологии отличаются от педагогических (традиционных. –  Т.И.) именно тем, что в их основе лежит не организация учебного процесса как таковая, а смысловое оформление материала» [1, с. 98]. Тем самым виртуальная мультимедийная наглядность,  представленная в форме учебной презентации,  даёт возможность перейти от заучивания к пониманию, обеспечивая:
– чувственную опору мысли учащегося, подчёркивание и усиление теоретической сущности изучаемого;
– создавая активную обучающую, деятельностную среду;
– формируя атмосферу дискуссии, сотворчества, «мозгового штурма»;
– прививая навыки восприятия, осмысления информации и деятельности не через слово учителя, а через техническую форму её предъявления, тем самым приучая детей к жизни и деятельности в мире сложной техники и информационных технологий.
Распространённым типом  компьютерной графики является растровая, состоящая из точек (dpi), количество которых определяет качество изображения.  В слайдах обычно применяется растровая графика двух видов: для иллюстраций – фотоформат JPEG (много деталей и тысячи оттенков цветов) и маленькие рисунки-иконки в формате GIF (играют вспомогательную роль, но могут служить основой мультипликации). Оба формата обеспечивают значительное сжатие графической информации в сравнении с форматами BMP, TIFF. Цифровые фотоснимки делаются также в формате JPEG. Векторная графика (форматы CDR, CMX), элементами которой являются примитивные геометрические фигуры (линия, квадрат, прямоугольник, эллипс и др.), удобна для создания физических моделей.
Звуковые форматы для слайдов: MIDI, WAVE, MPEG-3. Формат MIDI (.mid) – цифровой интерфейс музыкальных инструментов (протокол передачи звуковых нот и мелодий). Музыкальные мелодии в MIDI имеют размер 30–50 Кб, доступны для синтезатора компьютера пользователя, могут храниться,  как и текстовые файлы,  в сжатом виде, их размер не влияет на качество звучания. Этот формат  не  применяется для воспроизведения речи.  WAVE-файлы (.wav) содержат цифровую запись любых очень кратких звуков без компактификации (около 1 мин звучания, ёмкость Мб). Звучание  не зависит от устройства воспроизведения, используется в ОС Windows и др.  МPEG-3 (.mp3) – компромиссный вариант, при кодировании применяется психоакустическая компрессия (убираются звуки, плохо воспринимаемые ухом), по качеству сравним с хорошим радиоприёмником (при той же длительности звучания – объём файла меньше в несколько раз). Характеристики процессора напрямую влияют на качество звучания.
Видеоформаты: MPEG-2; AVI. Формат MPEG-2 (.mpg, .mpeg) – для DVD-дисков, занимает много места (4 Гб, т.е. примерно 2 ч воспроизведения). Формат AVI (.avi) – для съёмок цифровой видеокамерой, обеспечивает разную степень сжатия (700 Мб на 1,5 ч и др.) в зависимости от выбора качества записи и воспроизведения.
В работе с учебными презентациями следует соблюдать ряд организационных принципов:
• динамика сюжета  и логика предъявления задаётся учителем;
• используются перекрёстные ссылки (могут и не включаться при лимите времени);
• компьютерные слайды (КС) не предназначены для сплошного просмотра;
• КС навязывают свою логику изучения и ритм прохождения материала, имеют внутренние аудиовизуальные средства управления восприятием.
Учебная информация, организованная в форме компьютерной презентации, должна обладать обязательными психолого-дидактическими качествами:
• обеспечивать разнообразие и избыточность  сообщения в кадре («открытость кадра» для связи последующего содержания с предыдущим);
• быть логически структурированной (в том числе за счёт анимации и гиперссылок);
• соответствовать учебным целям и в то же время отвечать потребностям и интересам самих учащихся;
• иметь выраженные познавательные установки;
• носить деятельностный и интеллектуальный характер.
• создавать достаточное визуальное «поле разнообразия» для осматривания объекта с целью понимания (см. лекцию 5) и объединения одномоментных восприятий в целостный образ.    
 В целом задача сегодняшнего учителя при создании учебных презентаций – найти экранно-звуковые образы изучаемого материала, осуществить в соответствии с учебными задачами отбор, структурирование учебного содержания так, чтобы обеспечить на его базе активную познавательную деятельность на уроке.

Рассмотрим на конкретных примерах возможности, возникающие при использовании компьютерных слайдов на различных этапах усвоения материала.

         
1. Этап мотивации и постановки учебной проблемы. Из психологии известно, что поисковая деятельность более продуктивна и целенаправленна, если учебная проблема визуализирована («вижу и думаю»). По­этому на начало изучения новой темы очень полезно предъявлять кадры с чёткой формулировкой учебной проблемы. Здесь нужно продумать и способ анимации кадра, и сопровождающий  видеоряд, и обращение через гиперссылки к историческим фактам, исследованиям, по возможности увязать с реальным физическим экспериментом.  Важность нового знания можно отразить через серию проблемных вопросов (с видеорядом), ответы на которые учащиеся сформулируют после изучения темы. Очень рекомендуется повторное использование этих кадров в конце изучения темы для оценки значимости вновь усвоенного.
Слайд 1 можно использовать как проблемный фон для фронтального опыта на уроке по обнаружению выталкивающей силы (стаканы с водой и раствором соли, динамометр, тело неправильной формы, например, картофелина на нити – каждому учащемуся). Следует практический вывод: Fвыт= Pв возд – Pв жидк.
Для анализа проделанного опыта обратимся к следующему кадру.  Лучший приём на этом этапе – эвристическая беседа, причём кадр визуально достаточно прост, а последовательная анимация содержания кадра не должна опережать мысль учащихся (анимацией управляет учитель по щелчку мыши). В конце рассуждений внимание ребят акцентируется на объёме вытесненной жидкости (это самое трудное для них).
 Далее организуется теоретический анализ, приводящий к формуле Fвыт= Рвыт.жидк (слайд 2).
Понять идею классического опыта с ведёрком Архимеда (это косвенное доказательство через логическое умозаключение!) может помочь  слайд 3. 
2. Этап актуализации знаний, необходимых для усвоения нового материала. Кадры и работа с ними разнообразны. Это могут быть:
– диагностический безоценочный контроль, лучше взаимоконтроль (анимация позволяет подавать каждое последующее тестовое задание с нужной паузой), слайд 4;
– разноуровневые качественные, расчётные, графические задания (не более четырёх в кадре, с выбором самим учащимся), слайд 5;
– включение на основе видеоряда слайда через гиперссылку звукового файла с физическим диктантом, блиц-опросом;
– работа с систематизирующими, обобщающими таблицами, логическими схемами, понятийным словарём, лучше с интерактивными, слайд 6.
3. Этап объяснения и закрепления нового материала. При изучении нового материала учительские слайды совместно с фрагментами ППС и натурным экспериментом создают единую активную познавательную среду, в которой преподаватель серией умело подобранных вопросов и заданий возбуждает и направляет мысль учащихся к новым теоретическим выводам. Далее в ходе закрепления уточняет, корректирует понимание ребятами нового знания, формирует первоначальные умения. Объяснение организуется проблемно, в ходе эвристической беседы. Не стоит торопиться самому излагать новое, пусть ученики додумаются до главного с помощью ваших вопросов (на фоне специально организованного видеоряда). Потери, на первый взгляд, учебного времени сторицей воздадутся за счёт развивающего потенциала такой познавательной деятельности. А интеллектуальное развитие ребёнка – главнейшая задача школьного обучения! В ходе объяснения и закрепления  нового  материала кадры должны быть разнообразными, чтобы охватить все моменты познания: алгоритм поиска решения поставленной проблемы, оценивание альтернатив, вариации несущественных признаков с целью выявления неизменного главного, обнаружение следствий и их значимости в теории, на практике, приложение изучаемого в жизни и др.
Полезна интеллектуальная поддержка через слайд демонстрационного или фронтального эксперимента. Например, задания типа: «В чём суть эксперимента?», «Предскажите результаты», «Снимите показания и сделайте теоретические выводы», «Какие параметры опыта можно изменять?» и др.  (слайды 7–12).
На основе cлайда также можно провести диагностический (коррекционный) контроль.
Особенно эффективны при изучении физических процессов и принципов работы технических устройств Flash-модели, видеофрагменты, мультипликация (слайды 13–14). Они оказывают большее воздействие, чем даже стандартные действующие натурные модели. Полезно вставить в слайд и вопросы «на понимание». Создание Flash-модели требует специальных умений программирования во  Flash-среде.

4. Этап обобщения и систематизация материала. Контроль усвоения. Ещё более разнообразны по содержанию и структуре созданные учителем слайды для самостоятельной работы на уроке, систематизации и обобщения материала по изученной теме. Имеется огромное количество учебных пособий, в том числе и компьютерных, отрабатывающих стандартные умения и навыки репродуктивным способом. Никто не спорит, что базовые, прочно усвоенные ЗУНы можно (и нужно!) формировать всеми возможными средствами. Но ни одно моносредство, даже хорошо разработанное компьютерное пособие, всех задач обучения решить не может. Потому-то творчески работающие и умелые учителя всегда будут разрабатывать собственные компьютерные учебные материалы, в том числе и серии слайдов.  Главная задача учителя – через их содержание организовать понимающее (а не запоминающее) обучение. Для этого подбираются задания, проблемные вопросы, высвечивающие заблуждения и типичные ошибки учащихся, подчёркивающие наиболее сложные моменты знания. Всё должно быть построено не на заучивании, тренаже, а на активной самостоятельной практической деятельности, нестандартности решений, снятии ученических «шор», неожиданности подхода к уже, казалось, понятому. Это будоражит мысль, формирует подвижность ума, приучает к творческому и критичному осмыслению знания. Возможности компьютерных технологий именно в этом имеют несомненные преимущества перед традиционными средствами и методами, гарантируя более надёжно формирование познавательных компетенций.
Перечислим далеко не полную тематику слайдов:
– логические схемы взаимосвязи изученного материала, структурные схемы (слайд 15);
– нестандартные расчётные, графические, качественные задачи;
– материалы из истории физики и новости науки (слайд 16–18);
– тематические презентации и телекоммуникационные проекты учащихся (слайд 19);
– тестовые задания, упражнения, разноуровневые самостоятельные и контрольные работы для промежуточного и итогового контроля (для них удобно использовать готовые программы-оболочки, которые можно подобрать в интернете);
– информация к размышлению, творческие, проблемные задания (в том числе для внеурочной индивидуальной работы) – по выбору учащихся (слайд 20);
– «вложенные» задачи (серия задач через гиперссылки – с усложнением условия и использованием данных предыдущих задач) (слайд 21);
– соревнование на быстроту и количество решённых задач;
– физические конструкторские задачи, головоломки, ребусы, кроссворды;
– отрывки из художественных произведений с физическими заданиями и вопросами;
– развивающий материал типа «Сообрази!»,  «Хочешь – верь, хочешь – проверь», «Подумай и ответь», «Случай на привале», «А, что, если?..» и т.п.
В создании слайдов может принимать активное участие не одно поколение  учащихся. Получается дополнительный обучающий эффект, возрастает интерес к предмету. А фонд компьютерных пособий пополняется вариативными материалами, легко сочетающимися с любыми ППС. С практическим опытом использовании презентаций учителем физики  можно ознакомиться, например, в [2].
Вопросы для самоконтроля
1. Назовите основные отличия виртуальной наглядности и  практические дидактические проблемы.
2. Перечислите графические, звуковые и видеоформаты, чаще всего используемые в презентациях.
3. Какова роль анимации в кадре? Как ею лучше управлять?
4. Что понимается в данном материале под учебной презентацией?
5. Какой комплекс учебных пособий называют открытым? В чём смысл открытости?
6. Перечислите возможную тематику учебных слайдов для разных этапов усвоения. Предложите свои идеи.
7. Нужно ли, на ваш взгляд,  изготовление учителем «своих» учебных слайдов и презентаций?


 Рекомендуемая литература
1. Селеменев С. Информационные технологии в школе: Проблемы и поиски решения. Информатика и образование. – 2005, № 5.
2. Чалимова Р.А. Интернет-ресурсы и ИТ в практике учителя физики. Физика в школе. – 2006, № 4.