Введение Информатизация является одним из основных ... современного образования. Это

Введение
Информатизация является одним из основных этапов модернизации
современного образования. Это вполне обосновано, ведь новые
информационные технологии уверенно проникают во все сферы жизни,
география их применения стала гораздо разнообразнее. Сегодня специалисты,
обладающие знаниями в области информационно-коммуникационных
технологий, пользуются спросом на рынке труда. В связи с этим, существует
необходимость
повышения
качества
образования,
эффективности
функционирования системы образования в целом, обеспечение доступности
образовательных услуг, подготовки учащихся к жизни в открытом
информационном пространстве.
Использование информационных технологий позволяет усилить
интеллектуальные возможности человека и активизировать творческий
потенциал, передавая компьютеру выполнение некоторых видов работ.
Процессы информатизации играют ведущую роль в формировании
информационного общества. Основу такого общества составляют идеи,
интеллект, знания.
Использование информационных технологий в образовательном
процессе, безусловно, имеет ряд преимуществ. Приведу некоторые из них.
Система образования становится более гибкой и быстрее реагирует на
изменения в современной быстроменяющейся обстановке. Новые методы
организации
учебного
материала
повышают
эффективность
его
использования.
Внедрение информационных технологий позволяет сделать учебный
процесс более индивидуализированным, следовательно, более эффективным.
Навыки работы на компьютере, умение искать нужную информацию в сети
Интернет повышает мотивацию к учебе, ее результативность.
В связи с этим я решила применять на своих уроках физики виртуальные
лабораторные работы.
1. Тема опыта
«Использование виртуальных лабораторных работ при проведении
уроков физики»
2. Условия возникновения опыта
Обучение физике нельзя представить только в виде теоретических
занятий, даже если учащимся на занятиях показываются демонстрационные
физические опыты. Ко всем видам чувственного восприятия надо обязательно
добавить на занятиях “работу руками”. Это достигается при выполнении
учащимися лабораторного физического эксперимента, когда они сами
собирают установки, проводят измерения физических величин, выполняют
опыты.
Цель любой лабораторной работы состоит прежде всего в том, чтобы
показать обучающимся, что физические законы действительно можно
экспериментально проверить в лаборатории. В чём состоят методические
1
особенности проведения виртуальных лабораторных работ по физике по
сравнению с традиционными, «реальными»?
И все время хочется сделать урок интереснее, чем-то привлечь внимание
детей к предмету. А т.к. настоящее поколение очень привлекает все что
связано с ИКТ-технологиями, я решила попробовать применять на своих
уроках не только традиционные эксперименты и демонстрации, но и
виртуальный эксперимент в виде флэш-анимации. Заметила, что дети стали
проявлять больше интереса к предмету.
И наконец, еще одним открытием для меня стали виртуальные
лабораторные работы, у которых есть ряд преимуществ над традиционными:
- отсутствие необходимости приобретения дорогостоящего оборудования;
- возможность моделирования процессов, протекание которых принципиально
невозможно в лабораторных условиях;
- возможность проникновения в тонкости процессов и наблюдения
происходящего в другом масштабе времени, что актуально для процессов,
протекающих за доли секунды или, напротив, длящихся в течение нескольких
лет;
- безопасность;
- возможность быстрого проведения серии опытов с различными значениями
входных параметров;
- экономия времени и ресурсов для ввода результатов в электронный формат;
- возможность использования виртуальной лаборатории в дистанционном
обучении.
3. Актуальность опыта
Информационные технологии позволяют по-новому организовать
взаимодействие педагогов, учеников и родителей.
Лабораторные занятия вызывают у учащихся очень большой интерес,
что вполне естественно, так как при этом происходит познание учеником
окружающего мира на основе собственного опыта и собственных ощущений.
Лабораторная работа является методом исследования, обеспечивающим
научность школьного курса. При выполнении лабораторных работ
развиваются и закрепляются навыки и умения, что очень важно в процессе
обучения. Но не секрет, что зачастую на уроках физики не хватает наглядных
пособий, приборов и материалов. Что делать? Как провести лабораторную
работу по теме?
Бурное развитие новых информационных технологий и внедрение их в
России в последние годы наложили определенный отпечаток на развитие
личности ребенка, на весь процесс обучения и воспитания в школе. Поэтому
вопрос
о
формировании
медиакомпетентности
всех
участников
образовательного процесса особенно актуален. Что же такое информационная
культура и медиакомпетенотность? Компьютер естественно вписывается в
жизнь школы и является еще одним эффективным техническим средством,
при помощи которого можно значительно разнообразить процесс обучения.
2
Использование новых информационных технологий в школе дает
преимущества перед стандартной системой обучения в следующем:
– Повышается интерес, мотивация учебной деятельности;
– Осуществляется дифференцированный подход;
– Каждый ученик становится субъектом процесса обучения;
– За один и тот же промежуток времени объем выполненной работы намного
больший;
– Облегчается процесс контроля и оценки знаний;
– Развиваются привычки учебной деятельности (планирование, рефлексия,
самоконтроль, взаимоконтроль).
Чтобы ответить на поставленный выше вопрос: «Как провести
лабораторную работу?», на помощь приходят виртуальные лабораторные
работы.
Виртуальные лабораторные работы имеют целый ряд преимуществ:
существует возможность непосредственно наблюдать, исследовать,
экспериментально проверять правильность теоретических предположений, что
значительно увеличивает эффективность урока.
Виртуальные работы имеют и недостатки: они не дают возможности
развивать практические навыки учащихся по измерению физических величин,
использованию измерительных инструментов, не обучают методике
проведения физических опытов и экспериментов. Но выполнив виртуальную
работу, ученики, если это будет необходимо легче сориентируются при
выполнении такой же реальной работы. Поэтому нецелесообразно полностью
отказываться от реальных работ в пользу виртуальных.
Внедрение компьютерных технологий в образовательный процесс
оправдано, прежде всего, в тех случаях, в которых они эффективно дополняют
существующие технологии обучения или обеспечивают существенное
преимущество по сравнению с традиционными формами обучения. Одним из
таких случаев, по моему мнению, является использование в физическом
практикуме динамических анимационных компьютерных экспериментов
(компьютерных моделей), которые позволяют сделать лабораторные работы
по физике более живыми и интересными и, тем самым, повысить качество
физического образования обучающихся.
4. Сущность опыта
Виртуальные лабораторные работы вряд ли смогут научить
обучающихся работать с реальными приборами (по крайней мере, на
современном уровне развития компьютерных моделей реальных
экспериментов). Однако компьютеризированный практикум обладает и
неоспоримыми преимуществами по сравнению с «реальным». Одним из
недостатков реального практикума является то, что он состоит из
традиционного, постоянного набора лабораторных работ, значительная часть
которых уже морально устарела. Современный ученик существенно
отличается от прежнего уже тем, что он начинает своё обучение во время
широкого применения различных информационных технологий во всех
3






сферах деятельности человека, и вряд ли он будет с таким же интересом
работать с гирьками и блоками, как его предшественник двадцать лет назад. В
лабораторных работах, основанных на компьютерных моделях (виртуальных
лабораторных работах), обучающиеся попадают в новый виртуальный мир,
который многим уже хорошо знаком по компьютерным играм и тяга к
которому всем нам хорошо известна. Это создает мощную дополнительную
мотивацию, значительно повышающую качество обучения.
Виртуальные лабораторные работы открывают возможность проведения
в одном компьютерном классе большого цикла лабораторных работ по
многим разделам физики, что позволяет сэкономить время на подготовку
оборудования к работе, ведь зачастую его просто не хватает на всех ребят;
большинство оборудования находится в неисправном состоянии. А при
использовании виртуальных лабораторных работ материальные затраты на
текущий ремонт, обслуживание и модернизацию лабораторного оборудования
сведены к минимуму, необходимому только на поддержание компьютерной
техники в рабочем состоянии.
Конечно, виртуальные лабораторные работы несут в себе и
определенные недостатки. К ним относятся отсутствие возможности развивать
практические навыки обучающихся по измерению физических величин,
использованию измерительных инструментов, не обучают методике
проведения физических опытов и экспериментов. Но выполнив виртуальную
работу, ученики, если это будет необходимо легче сориентируются при
выполнении такой же реальной работы. Поэтому нецелесообразно полностью
отказываться от реальных работ в пользу виртуальных.
5. Теоретическая база опыта
Все лабораторные работы выполняются в компьютерном классе
группами по 1-2 ученика за компьютером. Выполнение каждой лабораторной
работы включает в себя четыре основных этапа:
а) подготовка к работе;
б) выполнение экспериментальной части работы;
в) обработка результатов измерений;
г) защита лабораторной работы.
Под подготовкой к работе понимается:
понимание цели и задачи работы;
знание теории физического явления, изучению которого посвящена данная
работа;
знание соответствующих формул;
знание основных этапов работы, последовательности их выполнения и
методов измерения физических величин на компьютерных моделях;
умение ответить на контрольные вопросы и выполнить контрольные задания,
приведённые в ходе лабораторной работы,
наличие у обучающихся отчета о работе в электронном виде.
4
Перед проведением самой работы учитель может дать письменное
теоретическое задание либо расчетную задачу, также можно провести
фронтальный опрос по теме.
Виртуальные лабораторные работы по физике в школе ставят перед
собой две основные цели: во-первых, дать возможность более подробно
ознакомиться с основными явлениями и законами физики, для полного
понимания которых одних демонстраций на уроках по физике бывает
недостаточно и, во-вторых, дать возможность обучающимся овладеть
методами физических измерений, ознакомиться с измерительными
приборами.
В виртуальной лабораторной работе на первое место выступает
изучение самого явления, которое моделируется с помощью компьютерных
динамических анимаций. В этой связи преподавателю важно довести до
обучающихся мысль о том, что для выяснения закономерностей какого-либо
физического явления в компьютерной лабораторной работе выделяются
наиболее важные его элементы. Поэтому при нахождении количественных
характеристик явления в компьютерных экспериментах используются
упрощённые модели, т.е. такие идеализированные объекты, в которых
пренебрегают несущественными для данной задачи деталями и свойствами
реальных тел, и сохраняют только их основные, определяющие черты. Так,
например, в работах по механике реальные тела моделируются
материальными точками. При этом словом «материальная» подчёркивается её
отличие от геометрической точки, не обладающей вообще никакими
физическими свойствами.
Задания к лабораторным работам составлены в таком объёме, чтобы
каждая работа могла быть выполнена за 30 минут учебного времени. Мой
опыт показывает, что обучающиеся, подготовленные к работе, вполне
укладываются в это время и не испытывают существенных затруднений при
выполнении работ. Обращаю внимание на то, чтобы ученики знали порядок
численных значений величин, определяемых в каждой работе, и после её
завершения проводили в качестве самоконтроля приближённый расчёт
полученной величины.
После полного завершения экспериментальной части работы
обучающийся показывает преподавателю отчет с заполненными таблицами
измерений. Экспериментальная часть работы считается выполненной в том
случае, если все этапы лабораторной работы будут выполнены.
Обработка результатов измерений и оформление лабораторной работы к
защите проводится автоматически в программе. Ученику лишь остается
защитить свою работу устным отчетом либо показать или вывести на печать
свой отчет. Полностью подготовленный к защите и оформленный отчет
должен удовлетворять следующим требованиям:
представлены все необходимые таблицы результатов измерений,
соответствующие работе;
5




представлены все промежуточные и окончательные расчёты требуемых
величин;
построены графики зависимостей физических величин (если в работе есть
такая необходимость);
приведён окончательный результат – ответ, оформленный надлежащим
образом;
сделаны выводы по результатам работы.
При экспериментальном изучении зависимости одной физической
величины от другой в каждой лабораторной работе настоящего
компьютерного практикума результаты представляются в виде таблицы.
Защита лабораторной работы проводится в день проведения
лабораторных занятий, выборочно, по желанию обучающихся. На защите
ученик должен продемонстрировать полностью завершенную и оформленную
лабораторную работу. Должны быть проведены и представлены в отчете все
расчеты, заполнены все таблицы, выписан ответ по стандартной форме,
проверена размерность ответа, сделаны окончательные выводы по результатам
измерений, расчетов, и т.д.
6. Ожидаемые результаты опыта
Над данной темой я работаю 1,5 года. И уже сейчас видны результаты.
По сравнению с традиционными работами, обучающиеся проявляют
больший интерес работая за компьютером; они точно знают, что все приборы
будут показывать точные значения и всегда «загорится лампочка» или «хватит
разновесов для измерения массы того или иного физического тела» и т.д.
Также ребятам удобно получать результат работы, делать вывод – раньше им
приходилось самостоятельно это делать, сейчас же заготовлен шаблон ответа,
с которым дети могут сориентироваться и дать правильный ответ. Ну и
конечно же, яркий и красочный дизайн работ настраивает на позитивный
рабочий лад, что также немаловажно.
Сравнивая результаты лабораторных работ в традиционной форме и
результаты этих же работ, но проведенных с использованием ЦОР
«Виртуальные лабораторные работы по физике 7-9 классы», можно
проследить положительную динамику, результаты которой представлены в
таблице:
2014-2015
2015-2016
Название
учебный год
учебный год
лабораторной
Средний Качество, Средний Качество
работы
балл
балл
Измерение размеров малых тел
4,1
85
4,5
92
Измерение массы тела на
4,0
84
4,6
93
рычажных весах
Измерение объема твердых тел
4,2
86
4,6
93
Определение
плотности
4,2
86
4,5
92
вещества
Изучение
равноускоренного
3,8
82
4,6
93
6
движения
Изучение колебаний нитяного
маятника
Изучение явления теплообмена
4,0
84
4,5
92
3,5
79
4,3
90
7. Представление опыта
Данный опыт был мною представлен в 2015 году на Фестивале
Медиауроков в рамках Фестиваля «ИКТ в образовании Курганской области»,
где я заняла 1 место в номинации «Физика» (Приложение 1), получила
Диплом 1 степени. Также моя работа была опубликована в сборнике
материалов Фестиваля (Приложение 2).
7