Образовательные ресурсы

Электронные учебные модули и мобильные классы

Электронные учебные модули (ЭУМ) – электронные образовательные ресурсы нового поколения, созданные на базе открытых модульных систем специально для федерального портала ФЦИОР http://fcior.edu.ru/ по заказу Федерального агентства по образованию МОиН компанией «Физикон». На портале размещены около 1000 модулей по физике в разделе «Физика» и примерно 300 модулей в разделе «Естествознание» размером не более 10 Мбайт каждый. Скопировать ЭУМ можно бесплатно, для просмотра необходима специальная программа-плеер, которую можно скачать из разделов «Поддержка», «Программное обеспечение». Плеер накладывает достаточно жёсткие требования на компьютер пользователя: объём оперативной памяти должен быть не менее 256 Мбайт, видеокарта должна включать видеопамять объёмом не менее 64 Мбайт. На рисунке представлен вид модуля перед открытием плеера.

Различают три типа ЭУМ: информационные – И, практической деятельности – П, контроля знаний и умений и аттестации – К. По сравнению с учебниками по физике все они обладают инновационными качествами: позволяют проводить практические компьютерные работы, а также тестирование с проверкой и выдачей рекомендаций по решению. Интерактивность повышает эффективность самостоятельной работы учащихся за счет активно-деятельностных форм обучения. Распределение ЭУМ по уровням интерактивности представлено в табл. 1.

Таблица 1

Уровень интерактивности	Описание	% от всех ЭУМ
I. Условно-пассивный	Чтение текста, просмотр графики и видео, прослушивание звука	10–30
II. Активный	Навигация по гиперссылкам, просмотр трёхмерных объектов, задания на выбор варианта ответа и другие простейшие формы	45–80
III. Деятельностный	Задание на ввод численного ответа, перемещение и совмещение объектов, работа с интерактивными моделями	10–25
IV. Исследовательский	Работа с виртуальными лабораториями	До 5

Информационные модули имеют структуру:

1. Информационная часть, содержащая текст, анимации, видеофрагменты и интерактивные модели.
2. Контрольные вопросы.
3. Краткий конспект.

Так, например, И-модуль «Ядерная энергетика» содержит интерактивную модель «Цепная реакция», модель «Ядерный реактор», формулы ядерных реакций, вопросы к уроку и краткий конспект.

В И-модуле «Двигатель внутреннего сгорания» пошаговая модель содержит не только анимированные рисунки бензинового, дизельного и двухтактного двигателей, но и графическое представление процессов рабочих циклов в координатах p, V.

Некоторые И-модули содержат видеофрагменты. Поскольку максимальный размер модуля невелик (10 Мбайт), видеофрагменты краткие, не более 1,5 минут, как правило, 20–40 с.

Примерно 30% всех П- и К-модулей, содержащих тестовые задания, параметризованы. Параметризация заданий – одна из уникальных особенностей ЭУМ. Разработаны следующие варианты параметризации:

• варьирование численных значений в задачах, которые обновляются при каждом открытии модуля (например, в первый раз – 2 кг, во второй раз – 4 кг);
• перемешивание дистракторов (вариантов ответов на тестовые задания);
• изменение рисунков в задаче, что принципиально меняет решение (например, изменение направления движения тела);
• изменение рисунков в заданиях по проверке знаний изображений оборудования, приборов, структуры процессов;
• подстановка совершенно других заданий.

Параметризация позволяет создавать до 1 млн вариантов некоторых К- и П-модулей, т.е. обеспечивать любое количество вариантов контрольных работ (с решениями) с возможностью их распечатки. Поэтому можно говорить об ЭУМ как «генераторе» контрольных и самостоятельных заданий по физике.

К-модули делятся на интерактивные тренажёры, предназначенные для формирования базовых знаний и умений с последующей отработкой ключевых компетенций, нужных для решения задач (активная доска, на которой учащийся ведёт самостоятельные записи), интерактивные модели исследовательского характера (лабораторные работы) и интерактивные тесты, из 10–12 различных тестовых заданий (сортировка, указание объекта, классификация, выбор нескольких ответов, перемещения объектов и т.п.). Все действия учащихся фиксируются в электронном журнале с учётом времени работы и правильности ответов, автоматически проставляется рейтинг – числовой результат. На рисунке вверху справа приведён пример тестового задания с перемещением объектов на поиск соответствия.

Типы П-модулей: компьютерная лабораторная работа (40% от общего числа этих модулей), виртуальная среда (2%), самостоятельная работа с комментариями (20%), игровые задания (5%), задания творческого характера с комментариями (5%), практикум – интерактивные тестовые здания с комментариями (28%). Фрагмент электронного журнала, в котором отмечается время выполнения заданий, число попыток решения одного тестового задания и рейтинг показан ниже.

Применять ЭУМ учащиеся могут при самостоятельной работе в классе на уроках (с учителем); вне уроков в системе дополнительного образования; при дистанционном обучении; при работе над проектами; при подготовке к различного рода аттестациям; при самостоятельной работе дома (при подготовке к урокам, аттестации, олимпиадам и др. мероприятиям). Тем самым появляется возможность реально обеспечить разные образовательные траектории обучаемых, оптимизировать учебный процесс.

Можно подобрать ЭУМ такие, чтобы формировать оценочную составляющую компетенции (сравнивать результаты с целями, классифицировать их, прогнозировать результат, систематизировать и т.п.). Например, есть модули, способные выстраивать аргументацию при доказательстве и в диалоге; распознавать логически некорректные рассуждения; анализировать реальные числовые данные, представленные в виде диаграмм, графиков, таблиц; анализировать утверждения, доказательства; решать учебные и практические задачи, требующие систематического перебора вариантов; сравнивать шансы случайных событий, оценивать вероятность случайного события в практических ситуациях, сопоставлять модели с реальной ситуацией; решать практические задачи из повседневной и профессиональной деятельности с использованием действий с числами, процентами, длинами, площадями, объёмами, временем, скоростями; понимать статистические утверждения.

С помощью параметризованных ЭУМ можно обычным образом организовать контроль знаний учащихся в кабинете физики. Для этого учитель распечатывает варианты ЭУМ (например, 27 вариантов), решения и ответы перед раздачей учащимся отрезает. Внизу показан вариант задания (На рисунке указаны размеры шлюза. Каждая из камер наполняется раз в полчаса. Какой объём воды проходит через шлюз ежечасно?) и его решение.

Есть такие модули, использовать которые невозможно без ИКТ. Контроль знаний учащихся в этом случае осуществляется при индивидуальном тестировании в компьютерном или в мобильном классе. Это ЭУМ П- и К-типа с тестовыми заданиями на сортировку, определение соответствия, классификацию, перемещение объектов, анализ временной шкалы, заполнение пропусков и т.п. Опрос учащихся можно проводить и индивидуально, с использованием проектора или интерактивной доски.

Важнейшей задачей стало создание не просто учебных модулей, а ещё и соответствующих модулей методической поддержки, в каждый из которых по каждой учебной теме входит: планирование; методический анализ темы; модели уроков; методические рекомендации по проведению компьютерных лабораторных работ, по использованию электронных П-и модулей; разноуровневые контрольные задания; примеры тем реферативных, проектных и научно-исследовательских работ учащихся; методические рекомендации по работе с заданиями повышенной сложности; раздел «Это интересно».

Необходимо учитывать, что ЭУМ не заменяют реальные физические эксперименты, решение задач у доски. Некоторые модули (видеофрагменты) применяют в течение 20–40 с, К-модули в компьютерных классах – в течение 20–30 мин.

Создание ЭУМ по физике направлено на создание вариативных методик, на адаптирующее обучение, на обеспечение индивидуальности обучения, дифференциацию форм и типов учебной деятельности в зависимости от особенностей учащихся, профиля класса, системы работы учителя и призвано обеспечить деятельностное обучение физике.

С развитием технологии производства компьютеров в школы стали поступать дешёвые (в 2–4 раза дешевле обычных компьютеров) мини-ноутбуки для мобильных классов. Они очень удобны для учебного процесса, легко умещаются на столе учащегося. В школы поставляются компьютеры:

• мини-ноутбук Asus Intel®910GMLExpress, диагональ 8,9″, жёсткий диск 20 Гб, оперативная память 1024 Мб, разрешение экрана 1024 × 600;
• мини-ноутбук AcerAspireOneAOA150, диагональ 8,9″, жёсткий диск 120 Гб, оперативная память 1024 Мб, разрешение экрана 1024 × 600.

Эти технические особенности накладывают ограничения на электронные образовательные ресурсы. Во-первых, в мини-ноутбуках отсутствует CD-привод, есть только USB-входы. Это означает, что все мультимедийные курсы, мультимедиа-библиотеки и т.п. не могут быть записаны обычным способом, требуются ухищрения на уровне хакерства. Например, если обычный диск «Открытая физика» записать сначала на флэшку, а потом попытаться записать на мини-ноутбук, ничего не получится, на экране появится надпись «Купите сетевую версию».

Многие мультимедийные образовательные ресурсы не рассчитаны на такое разрешение экрана. Например, современный продукт компании «Физикон» для интерактивных досок «Умник ПО. Физика» невозможно использовать на мини-ноутбуках, т.к. «отрезается» вся нижняя часть продукта, а именно там расположены важнейшие кнопки управления. Интерактивный плакат по физике ЗАО «Просвещение-МЕДИА», «Интерактивные творческие задания» ЗАО «Новый Диск» также нельзя использовать в мини-ноутбуках, т.к. в них важная информация расположена внизу экрана: кнопки содержания, печати, перелистывания страниц, дистракторы тестовых заданий, рисунки, схемы и т.п. Тесты имеют столь мелкий шрифт, что на экране с диагональю 8,9″ прочитать их очень трудно, практически невозможно.

Таким образом, для мини-ноутбуков мобильных классов требуются особые ЭОР, которые будут нормально функционировать под разрешение экрана 1024 × 600, а все модели и рисунки будут иметь крупные подписи.

По счастливой случайности, электронные учебные модули по физике федерального портала ФЦИОР хорошо функционируют с разрешением экрана 1024 × 600. Нижняя, служебная часть с описанием модуля не видна, но это не мешает работе учащихся. П- и К-модули имеют электронный журнал, в котором регистрируются все этапы работы с модулем: время работы, число попыток, подсчитываются баллы за выполнение каждого этапа.

Применять мини-ноутбуки в классе лучше всего в случае индивидуального тестирования с помощью П- или К-модулей, а также при организации работы с моделирующими средами П-модулей, одновременном выполнении компьютерных лабораторных работ и одновременной работы с интерактивными моделями. По результатам работы учитель просматривает электронный журнал каждого учащегося.