Важность применения ИКТ в преподавании физики в школе

http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2017-19-12-318-322

УДК 372.853

ВАЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИКТ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ В ШКОЛЕ

Дамирова З.В., Дамиров А.Г.

Сумгаитский Государственный Университет, г. Сумгаит, Азербайджан

Аннотация. Современное образование развивается в условиях бурного развития информационных технологий. Страны члены Европейского Союза провозгласили приоритетом европейского образования присоединение всех образовательных систем стран ЕС к Лиссабонской декларации, которая провозглашает общую тенденцию информатизации образования в странах Европы. По мнению Европейского комиссара по вопросам образования и культуры Европейской комиссии Вивьен Рединг „одним из приоритетов европейского сотрудничества является использование мультимедийных и Интернет технологий в рамках улучшения качества образования" [13]. В.Рединг делает акцент на необходимости оснащения если не всех классов, то всех школ наиболее современными компьютерами и технологиями для того, чтобы учителя могли использовать данные технологии для улучшения методов работы. Это необходимо и для того, чтобы ученики могли расширить собственные горизонты познания через использование мультимедийных средств в т.н. необходимой критической перспективе. Для стран ЕС стало уже обычной нормой каждый год осуществлять общий мониторинг доступа школьников и педагогов к мультимедийным технологиям и определять их компетентности в данной сфере. Такие исследования осуществляются в рамках международных исследований PISA и PIRLS, которые осуществляют эмпирические исследования и собирают необходимые данные на международном уровне.

Анализ широкого спектра существующих программных педагогических средств позволил сделать общую оценку нынешних достижений в Азербайджане в разработке электронных средств обучения. Сравнить с результатами, достигнутыми в ведущих в этой области странах, например, России. Эти оценки позволяют сделать следующий вывод: современное состояние компьютеризации школ и сплошное покрытие (в недалеком будущем) сетью Интернет территории Азербайджана ставит проблему обеспечения учителей национальными цифровыми образовательными ресурсами для профильного обучения физике. Ключевые слова: дистанционное обучение, самостоятельная работа, долгосрочные разноуровневые задачи, рабочий конспект, компонент, структурный элемент, интегративная модель учебного процесса.

Проведенный анализ внедрения различных форм сетевого обучения в учебный процесс и полученных результатов показал, что эффективность достижения учебных целей возможна при одновременном использовании нескольких форм, при этом доминирующий вклад конкретной формы зависит от специфики дисциплины. Комплексный научно-методический анализ организационных форм ведения учебного процесса по сетевой технологии обучения свидетельствует, что использование конкретных форм (электронная лекция, интернет-семинар, е-консультация, виртуальные практические и лабораторные занятия, компьютерный контроль знаний) становится эффективным только после предварительной детальной специальной подготовки учащихся: проведение инструктивных и пробных занятий, дополнительный тренинг по вопросам владения формами общения через Интернет, разработки системы поощрений посещений электронного курса.

Как показали результаты исследования изучения опыта по внедрению электронных систем обучения,

теоретические и практические основы обучения по физике средствами интернет-технологий хоть и имеют в целом методологически определенный аппарат, находятся в стадии формирования. В связи с этим возникает проблема теоретического обоснования и разработки дидактических подходов к организации профильного обучения учащихся старших классов в информационно-образовательной среде в Интернете.

Уровень изученности проблемы. На сегодня день очень много внимания уделяется развитию и внедрению информационных технологий. Так, информационные технологии в подготовке учителя физики рассматривали А.И. Бугаев, С.П. Величко, С.М. Гайдук, В.Г. Гриценко, И.М. Пустынникова, А. Дощич, А. Желюк, А. Лещинский, В.И. Сумской, Л. Коношевський, Ю.А. Жук и другие организации самостоятельной работы учащихся и физического эксперимента с использованием современных информационных технологий Г. Тычук, А. Мартынюк и многие другие ученые-исследователи.

The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2017. Vol. 19. No 12

http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2017-19-12

—--—

Изложение материала. Под применением новых информационных технологий обычно понимают использование компьютеров во всех сферах человеческой деятельности. Существенной особенностью новых информационных технологий обучения является ориентация на индивидуальный подход к обучению ученика или студента.

Основой глобального процесса информатизации общества является информатизация образования. При этом она должна опережать информатизацию других направлений общественной деятельности, поскольку именно здесь формируются социальные, психологические, общекультурные, профессиональные предпосылки информатизации общества [4].

Однако до сих пор не сформирован единый взгляд на применение новых информационных технологий в области образования, что можно объяснить отсутствием достаточно глубокого методологического обоснования компьютерного обучения. Основное бремя компьютеризации образования лежит на учителях информатики и вычислительной техники.

Учителя-предметники, как правило, не готовы к применению компьютеров в обучении, поскольку не обладают не только методами разработки компьютерных технологий, но и методами их использования. Для применения компьютеров не только на уроках информатики необходимо готовить преподавателей конкретных дисциплин, которые обладают методами разработки и использования компьютерных технологий.

Гриценко В. показал, что повышению эффективности учебного процесса может способствовать применение новых информационных технологий обучения [2]. Эффективное преподавание физики возможно лишь при введении элементов ИКТ на таких этапах обучения, когда учебный материал не позволяет в полной мере использовать традиционные методики. В частности, можно выделить следующие основные направления использования средств вычислительной техники по обучению физике, которые дополняют традиционные:

- Наглядность физических объектов (явлений, процессов) как в форме демонстраций, так и в форме операционных сред, предназначенных для индивидуального использования;

- Сопровождение демонстрационного и фронтального эксперимента с помощью средств сбора и обработки данных измерений физических величин (электронные таблицы, тому подобное);

- Закрепление учебного материала и контроль над его усвоением;

- Создание возможностей для быстрого и удобного доступа к информации об объекте изучения (обучающие среды, гипертекстовые системы).

В.Г. Гриценко выделяет два основных подхода к компьютерному моделированию физических процессов: детерминистический (закономерный, предполагаемый) стохастический (случайный, заранее непредсказуемый). В своем исследовании раскрывает сущность каждого метода моделирования, анализирует возможные точки соприкосновения, в частности, пример модели броуновской динамики [2].

Интенсификация процесса обучения и его индивидуализация на основе использования новых информационных технологий обучения способствует улучшению профессиональной подготовки школьников, формированию умений и навыков компьютерного моделирования и их успешному использованию как в педагогической, так и научной деятельности.

Сейчас появилось значительное количество различных учебных компьютеризированных продуктов, таких как «Кинематика и динамика точки», «Задачи по физике для компьютера», «Физика и компьютер» [4]. Однако их использование во время преподавания физики в современных школах несколько проблематично, поскольку они ориентированы на устаревший парк машин. Существуют также современные компьютеризированные разработки для ЭВМ, такие как «Физика в картинках», «Виртуальная физика», различные «репетиторы» по физике, химии, математике, биологии, сборники задач и учебные разработки для школьников и студентов [1, 2], записанные на компакт-дисках.

Наиболее удачными являются продукты, которые можно использовать при изучении физики.

Это так называемые интерактивные электронные энциклопедии по истории техники, астрономии, космоса [5], продукция Walk and Talk от Poly Vision, которая предлагает воспользоваться интерактивными технологиями для использования компьютера на лекционных, практических или семинарских занятиях. Walk and Talk - это интерактивные системы дистанционного управления, которые присоединяются к компьютеру, а также ППС производства «L-микро», «Квазар Микро» [6; 7].

Концепция внедрения ЭВМ в учебный процесс современной школы должна отвечать следующим положениям.

1. Иметь необходимое программное обеспечение, которое на лекции не заменяет лектора, а должно сопровождать его рассказ, то есть быть программным средством, способным моделировать физические процессы, устройством для выполнения расчетов (особенно сложных и громоздких).

2. Компьютеры, которые используются в учебных лабораториях по физике должны быть общедоступными, поскольку через них идет подготовка к лабораторному практикуму, расчет и оформление данных и т.д.

3. Компьютерный комплекс должен соответствовать эргономическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Оборудование и организация рабочего места с ПК должны обеспечивать соответствие конструкции всех элементов рабочего места и их взаимного расположение эргономическим требованиям с учетом характера и особенностей трудовой деятельности. Для обеспечения защиты и достижения нормированных уровней компьютерных излучений необходимо применять приэкранные фильтры, локальные светофильтры (средства индивидуальной защиты глаз) и другие средства защиты, прошедшие испытания в аккредитованных лабораториях и имеют ежегодный гигиенический сертификат.

При оснащении рабочего места с ПК лазерным принтером параметры лазерного излучения должны соответствовать требованиям СанПиНМ 5804-91.

4. Компьютеры должны фиксировать в электронном варианте результаты работы учеников. Это позволяет преподавателю оценить работу каждого на занятии, в течение семестра или учебного года.

5. Программное обеспечение, с которым ЭВМ обслуживает лекции, лабораторные и практические занятия, должно быть понятно как для преподавателя, так и для школьника, легким и доступным в использовании.

Работа современного компьютера и его основных аппаратных средств неразрывно связана с программным обеспечением, которое является составной частью ЭВМ. Программное обеспечение - это комплекс программных средств, позволяющих в удобной форме использовать возможности вычислительной системы. В зависимости от того, о каких средствах говорится, программисты используют английские термины для аппаратуры и программ - Нагdwaге, Software (буквально: жесткая оснастка, мягкая оснастка). До приобретения вычислительной техники большинство пользователей ошибочно считают, что появлением Нагdwaге (аппаратного обеспечения) их проблемы, связанные с эксплуатацией ЭВМ, будут решены, но после этого возникает необходимость в приобретении и применении Softwаге (программного обеспечения). Практика использования компьютерной техники в развитых странах показывает, что средства, затраченные на приобретение программного обеспечения, в 5 - 10 раз превышают стоимость самой ЭВМ [3].

Эволюция средств вычислительной техники невозможна без развития программного обеспечения. С совершенствованием вычислительной техники и расширением сфер ее использования появились пакеты прикладных программ, предназначенные для решения широкого спектра задач: управление технологическими

процессами, системами баз данных, информационными, научными, учебными и другими видами деятельности [7; 8].

В процессе эксплуатации компьютерной техники в школьном курсе физики на основе существующего и изготовленного собственными силами программного обеспечения, а также анализа методик его создания, описанных в научной, учебно-методической и популярной отечественной и зарубежной литературе, возник ряд подходов и методов использования программных средств в учебном процессе для конкретных типов уроков.

Среди значительного количества существующих программных средств рассматриваются те, которые могут использоваться при изучении физики и входят в комплект педагогических программных средств (III 1С) [6]. ППС - это программные средства обучения, которые реализуются в условиях применения ЭВМ, организуют деятельность учителя и учеников и направлены на интенсификацию учебного процесса.

В соответствии с типом урока и его целей используется тот или иной тип компьютерных программ или их комбинация. Классификация учебных прикладных программ для уроков физики с их типами позволяет учителю четко определить цель урока и методы ее достижения с использованием компьютерных средств, а также четкую и конкретную мотивацию объекта деятельности при создании новых ППС педагогами и специалистами компьютерных средств [1, 3, 6-8].

В зависимости от цели и задачи, которые ставятся при использовании компьютерной техники в школьном курсе физики, можно выделить следующие пять типов учебных прикладных программ:

Информационные - это программы, которые несут определенную теоретическую информацию общего плана, основные идеи, определения, понятия, законы, математический аппарат, необходимый для ознакомления с учебным материалом и описания характеристик физического явления или объекта, который изучается.

Демонстрационно-моделирующие - это программы, которые визуально отражают физические явления, законы, принципы, понятия, взаимодействия тел материального мира, иллюстрируют и выделяют основные характеристики, особенности и нюансы поведения объектов, изучаются с использованием графических, звуковых и других средств вывода информации ЭВМ.

Расчетные - это программы, которые используют вычислительные возможности компьютерной техники и предназначены для обеспечения потребностей математического аппарата, который описывает физические объекты, явления и законы материального мира.

The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2017. Vol. 19. No 12

http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2017-19-12 —--—

Экспериментально-исследовательские - программы, предназначенные для обеспечения работы вычислительной техники с внешними устройствами, датчиками и преобразователями, которые передают информацию об исследуемых физических величинах, явлениях, объектах для обработки в ЭВМ и направляют результаты их обработки на устройства вывода.

Контролирующие - это программы, предназначенные для проверки, контроля, тестирования знаний, умений и навыков, приобретенных в ходе усвоения того или иного объема учебной информации. Не вызывает возражения то, что могут использоваться ППС, которые объединяют в себе два или несколько типов программ: информационно-контролирующие, информационно-демонстрационные, расчетно-контролиру-ющие и др. Комбинируя различные типы программ, учитель может выбирать их разновидности в зависимости от темы, цели и типа урока. Следует также помнить, что использование ЭВМ на каждом уроке нельзя считать эффективным через определенные ограничения как учебно-методического, так и санитарно-гигиенического плана.

Известно, что в курс физики в средних и высших учебных заведений входят разделы, изучение и понимание которых нуждаются в развитом образном мышлении, умении анализировать и сравнивать. В первую очередь речь идет о таких разделах, как «Молекулярная физика», «Электродинамика», «Ядерная физика», «Оптика».

Необходимо отметить, что ученики средних школ, студенты-первокурсники, а особенно студенты нефизических специальностей, не обладают необходимыми навыками мышления для глубокого понимания явлений, процессов, описанных в этих разделах. В таких случаях на помощь приходят современные средства обучения, и в первую очередь - ПК. Такие уроки вызывают у учащихся неподдельный интерес, заставляют работать всех, даже слабо подготовленных детей. Качество знаний при этом ощутимо растет.

Многие явления в условиях школьного физического кабинета нельзя продемонстрировать. Это, например, явления микромира, или процессы, которые быстро происходят, опыты с приборами, которых нет в физическом кабинете. Дети испытывают трудности, потому что не в состоянии представить эти явления, а компьютер может создать модели явлений, которые помогут решить эту проблему.

Компьютерное моделирование позволяет создать на экране компьютера живую, наглядную и динамическую картинку физического опыта или явления и открывает для учителя широкие возможности для совершенствования уроков.

Следует отметить, что под компьютерными моделями понимаем компьютерные программы, имитирующие физические опыты, явления или идеализированные модельные ситуации.

Они легко вписываются в традиционный урок.

Компьютер также повышает и стимулирует интерес к учебе, активизирует мыслительную деятельность и эффективность усвоения нового материала, помогает студентам и ученикам, которые пропускают занятия из-за болезни, способствует развитию самостоятельности учащихся.

Выводы. Моделирование различных явлений в коем случае не заменит настоящих опытов, а в совокупности с ними позволит на высоком уровне объяснить физические закономерности.

Информационные технологии являются одним из видов современных образовательных (педагогических) технологий, способствующих улучшению и совершенствованию учебно-воспитательного процесса и в целом системы среднего и высшего образования.

Необходимо не просто перерабатывать конспекты уроков, учебники, пособия из бумажного в электронный вариант, а разрабатывать методы и формы интегрированного обучения и готовить учителей уже с первых шагов получения соответствующего высшего образования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

[1] Гильбух Ю. З. Учитель и психологическая служба школы.

- Киев: Ин-т психологии НАН Украины, 1993. 142с.

[2] Гриценко В. Г., Власенко В. М., Власенко А. В. Повышение объективности и качества контроля знаний студентов физического факультета средствами новых информационных технологий // Вестник Черкасского университета. Выпуск 93. Серия: педагогические науки.: Сборник. - Черкассы: ЧНУ, 2006. - С. 40-44.

[3] Кондратьев А. С. Дидактические аспекты дистанционного обучения физике в школе / А. С. Кондратьев, В. В. Лаптев, А. И. Ходанович. - СПб. : РГПУ, 2001. - 27 с.

[4] Чефрановой А. А. Дистанционное обучение физике в школе и вузе. Теоретические аспекты: монография / А. Чефрановой. - М.: Прометей, 2005. - 332 с.

[5] Борисенок С. В. Проблемы контроля качества знаний в курсе методики обучения физике на современном этапе развития высшей ступени образования [Электронный ресурс] / С. В. Борисенок, А. М. Карасева // Современные проблемы науки и образования. - 2009. - № 2. - Режим доступа: http://www.science-education.ru/download/2009/02/2009_02_07.pdf.

[6] Тихомиров Ю. В. Компьютерный контроль знаний при дистанционном обучении по курсу физики / Ю. В. Тихомиров // Компьютерные инструменты в образовании. - 2003.

- № 4. - с.19-25.

[7] Воронкин А. С. Опыт проведения открытого дистанционного курса «Введение в физику звука» / А. С. Воронкин // Теория и методика обучения математике, физике, информатике: сборник наук. работ. - Вып. X: в 3-х т. - Кривой Рог: издательский отдел НметАУ, 2012. - Т. 2: Теория и методика обучения физике. - С. 44-53.

[8] Воронкин А. С. Предварительные итоги открытого авторского дистанционного курса «Введение в физику звука -2011» [Электронный ресурс] / А. С. Воронкин. - Луганск: Информационно-образовательный портал «Технологии дистанционного образования». - Режим доступа: http://tdo.at.ua/news/zvuk/2012-01-07-51.

[9] Фейнман Р. Какое тебе дело до того, что думают другие / Р. Фейнман. - Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2001. - 208 с.

[10] Турчин В. Ф. Феномен науки: кибернетический подход к эволюции / В. Ф. Турчин. - М.: ЭТС, 2000. - 368 с.

[11] Воронкин А. С. Введение в физику звука: уч. пособ. / А. С. Воронкин. - Луганск: Изд-во ЛГИКИ, 2012. - 96 с.

[12] Виртуальная школа научно-технического творчества информационно-образовательного портала «Технологии дистанционного образования» [Электронный ресурс] / Открытая группа «ВКонтакте». - Режим доступа: http://vk.com/club36640106.

[13] Key Data on Information and Communication Technology in Schools in Europe. - 2004 Edition. - Eurydice / The information network on Education in Europe. - Г.3

THE IMPORTANCE OF USING ICT IN TEACHING PHYSICS AT SCHOOL

Damirova Z. V., Damirov A. G.

Sumgait State University, Sumgait, Azerbaijan

Annotation. Modern education is developing in the conditions of rapid development of information technologies. The member states of the European Union declared the accession of all the educational systems of the EU countries to the Lisbon Declaration, which proclaims the general trend of informatization of education in the countries of Europe, as the priority of European education. According to European Commissioner for Education and Culture of the European Commission Vivien Reding, "one of the priorities of European cooperation is the use of multimedia and Internet technologies in the framework of improving the quality of education" [13]. V.Reding emphasizes the need to equip if not all classes, then all schools with the most modern computers and technologies, so that teachers can use these technologies to improve working methods. This is also necessary so that students can expand their own horizons of knowledge through the use of multimedia tools in the so-called. necessary critical perspective.

For the EU countries, it has become an ordinary norm to monitor the access of students and teachers to multimedia technologies every year and determine their competence in this area. Such studies are carried out in the framework of international studies of PISA and PIRLS, which carry out empirical studies and collect the necessary data at the international level.

Analysis of existing wide range of software pedagogical means allow making an overall assessment of current progresses in the development of electronic means of teaching in Azerbaijan. Let's compare the results achieved in this area in leading countries, such as Russia. These assessments allow us to make the following conclusion: the current state of computerization of schools and the Internet network in the entire territory of Azerbaijan (in near future) raises the problem of teachers' provision with national digital educational resources for profile teaching of physics.

Key words: distance learning, independent activity, long-term tasks, working abstract, component, structural element, integrative model of process of training.

REFERENCE

[1] Gil'bukh Yu. Z. Uchitel' i psikhologicheskaya sluzhba shko-ly.

- Kiev: In-t psikhologii NAN Ukrainy, 1993. 142s.

[2] Gritsenko V. G., Vlasenko V. M., Vlasenko A. V. Povyshe-nie ob"ektivnosti i kachestva kontrolya znaniy studentov fizi-cheskogo fakul'teta sredstvami novykh informatsi-onnykh tekhnologiy // Vestnik Cherkasskogo universiteta. Vypusk 93. Seriya: pedagogicheskie nauki.: Sbornik. - Cherkassy: ChNU, 2006. - S. 40-44.

[3] Kondrat'ev A. S. Didakticheskie aspekty distantsionnogo obucheniya fizike v shkole / A. S. Kondrat'ev, V. V. Laptev, A. I. Khodanovich. - SPb. : RGPU, 2001. - 27 s.

[4] Chefranovoy A. A. Distantsionnoe obuchenie fizike v shkole i vuze. Teoreticheskie aspekty: monografiya / A. Chefranovoy.

- M.: Prometey, 2005. - 332 s.

[5] Borisenok S. V. Problemy kontrolya kachestva znaniy v kurse metodiki obucheniya fizike na sovremennom etape razvitiya vysshey stupeni obrazovaniya [Elektronnyy re-surs] / S. V. Borisenok, A. M. Karaseva // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. - 2009. - № 2. - Rezhim dostupa: http://www.science-education.ru/down-load/2009/02/2009_02_07.pdf.

[6] Tikhomirov Yu. V. Komp'yuternyy kontrol' znaniy pri dis-tantsionnom obuchenii po kursu fiziki / Yu. V. Tikho-mirov // Komp'yuternye instrumenty v obrazovanii. - 2003. - № 4. -s.19-25.

[7] Voronkin A. S. Opyt provedeniya otkrytogo distantsion-nogo kursa «Vvedenie v fiziku zvuka» / A. S. Voronkin // Teoriya i metodika obucheniya matematike, fizike, infor-matike: sbornik nauk. rabot. - Vyp. X: v 3-kh t. - Krivoy Rog: izdatel'skiy otdel NmetAU, 2012. - T. 2: Teoriya i metodika obucheniya fizike. - S. 44-53.

[8] Voronkin A. S. Predvaritel'nye itogi otkrytogo avtor-skogo distantsionnogo kursa «Vvedenie v fiziku zvuka - 2011» [Elektronnyy resurs] / A. S. Voronkin. - Lugansk: Informatsionno-obrazovatel'nyy portal «Tekhnologii distantsionnogo obra-zovaniya». - Rezhim dostupa: http://tdo.at.ua/news/zvuk/2012-01-07-51.

[9] Feynman R. Kakoe tebe delo do togo, chto dumayut drugie / R. Feynman. - Izhevsk: Regulyarnaya i khaoticheskaya dinami-ka, 2001. - 208 s.

[10] Turchin V. F. Fenomen nauki: kiberneticheskiy podkhod k evolyutsii / V. F. Turchin. - M.: ETS, 2000. - 368 s.

[11] Voronkin A. S. Vvedenie v fiziku zvuka: uch. posob. / A. S. Voronkin. - Lugansk: Izd-vo LGIKI, 2012. - 96 s.

[12] Virtual'naya shkola nauchno-tekhnicheskogo tvorchestva in-formatsionno-obrazovatel'nogo portala «Tekhnologii dis-tantsionnogo obrazovaniya» [Elektronnyy resurs] / Otkrytaya gruppa «VKontakte». - Rezhim dostupa: http://vk.com/club36640106.

[13] Key Data on Information and Communication Technology in Schools in Europe. - 2004 Edition. - Eurydice / The information network on Education in Europe. - G.3