Домашний экспериментальный практикум как форма организации домашнего физического эксперимента

УДК 371.388.6

И.М. Зенцова

ДОМАШНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ПРАКТИКУМ

КАК ФОРМА ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ ПО ФИЗИКЕ

Ключевые слова: обучение физике в средней школе, домашний физический эксперимент, домашний физический практикум, информационно-коммуникационные технологии обучения, формы организации обучения.

В статье обсуждается проблема методики организации домашнего эксперимента при обучении физике. Указаны виды учебной домашней работы школьников, определено место физического эксперимента в структуре этой работы. Рассматриваются содержание и методика организации домашнего экспериментального практикума. Представлена его обобщенная дидактическая модель. Рассматриваются возможности виртуальной среды с целью организации выполнения учащимися домашних опытов по физике. Дана характеристика разработанного автором настоящей статьи цифрового образовательного ресурса «Домашний эксперимент по физике», включающего полный комплекс средств дидактической поддержки домашнего эксперимента и обеспечивающего реализацию различных вариативных практик его организации.

Домашние экспериментальные задания являются на сегодня одним из значимых дидактических резервов для повышения качества экспериментальной подготовки учащихся. При разработке дидактических материалов, ориентированных на формирование у учащихся учебных умений и навыков в постановке физических опытов, необходимо учитывать видовое разнообразие экспериментов и наблюдений. Именно такой подход позволит обеспечить формирование у учащихся всего комплекса познавательных и практических умений. В итоге у учащихся сформируются правильные представления об эксперименте как методе познания.

Домашняя работа независимо от ее содержания может быть представлена в виде:

• текущих домашних заданий как составной части учебного процесса, реализуемой в различных формах учебных занятий,

• заданий в рамках различных форм организации учебных занятий (ФОУЗ), реализуемых в домашних условиях:

домашних ФОУЗ как составляющих основного учебного процесса по предмету;

домашних ФОУЗ как форм занятий курсов по выбору / элективных курсов по предмету,

• домашней работы, поддерживающей формы итогового контроля знаний и умений учащихся:

учебная деятельность по подготовке к коллоквиумам, зачетам, экзаменам',

> внеучебная деятельность по подготовке к конкурсам, олимпиадам.

© Зенцова И.М., 2011

Организация курса по выбору в домашних условиях является одной из интересных и перспективных практик организации домашнего физического эксперимента.

Рассмотрим дидактическую модель домашнего экспериментального практикума (ДЭП) (рис. 1).

Основой построения модели ДЭП является обобщенная модель учебного процесса, предложенная Е.В. Оспенниковой [3, с. 101]. Данная модель конкретизирована применительно к ДЭП. В основе конкретизации лежит систематизация и обобщение результатов опытно-экспериментальной работы, проведенной в рамках настоящего исследования.

В модели ДЭП представлены следующие элементы: цели обучения, варианты применения в обучении, варианты структуры и содержания ДЭП, источники информации, методы обучения (учения, преподавания), формы учебной деятельности, средства обучения. Каждый элемент модели имеет собственную структуру и допускает различные варианты реализации.

I.Цели и задачи обучения

Цели:

• развитие представлений об экспериментальном методе познания природы и его взаимосвязи с другими методами научного познания, формирование умений и навыков выполнения экспериментальных исследований явлений природы, в том числе с применением средств ИКТ;

• формирование интереса к изучению физики, содействие самоопределению учащегося в выборе физико-математического профиля обучения.

Задачи:

• расширение и углубление системы знаний по физике;

• формирование умений:

в выполнении физического эксперимента (определение цели эксперимента, выбор оборудования, конструирование установки, планирование хода эксперимента, снятие показаний и фиксация результатов, анализ и интерпретация результатов, формулировка выводов);

в области учебного исследования по физическому эксперименту (в систематизации и обобщении данных опыта, объяснении и предсказании на основе экспериментальных законов и положения теории);

' в применении средств ИКТ в экспериментальном исследовании и работе с учебной информацией.

II. Варианты применения в обучении

Данные цели и задачи могут быть достигнуты в рамках различных практик применения ДЭП в обучении.

Модель ДЭП допускает следующие вариативные практики реализации:

• как средство поддержки текущей домашней работы учащихся:

:> выполнение текущих домашних заданий по предмету,

' работа над заданиями промежуточной и итоговой аттестации;

• как средство поддержки физических практикумов (в том числе по выбору):

:> экспериментальных практикумов в школьной лаборатории,

' домашнего экспериментального практикума,

• как форма индивидуального обучения детей:

:> в условиях инклюзивного образования,

' обучающимися в режиме экстерната,

• как форма обучения в рамках самообразования.

Г

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ ДЭП

1

Варианты структуры и содержания ДЭП

Разделы/темы учебного курса физики:

Виды экспериментальных заданий ДЭП:

Практикум 1

* вид 1

Практикум 2

вид 2

вид ...

Практикум

ч

вид п

Источники учебной информации

X Д. * т *.... 4 -1

Домашняя лаборатория

учебный учебный ком-

комплекс плекс «рукотвор-

материаль- ных» объектов и

ных объек- бытовых инстру-

тов для ментов (домаш-

изучения няя техника)

явлений

природы

учебная виртуальная среда

ПК, домашний Интернет как источник и инструмент деятельности школьный компьютерный класс и медиатека

учебная

книга

(полиг-

рафиче-

ская

версия)

среда учебной коммуникации: учитель, учащиеся, специалисты, родители, и т. д.

учеб

ная

иг-

ровая

среда

формы учебной деятельности -индивидуальная

Методы учения

формы учебной деятельности -совместная

МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ

методы организации усвоения содержания ДЭП:

* методы и формы внешнего контроля:

Методы преподавания:

• объснительно-иллюстративные (с применением полиграфических текстов и иллюстраций, цифровых мультимедиаобъектов),

• репродуктивные (с применением полиграфических и мультимедиаинструкций разных видов),

• проблемные (частично-поисковый исследовательский, в том числе с применением средств ИКТ).

• проверка отчетов о выполнении текущих заданий:

> традиционных письменных,

> цифровых,

• тестирование (текущее, итоговое; традиционное и компьютерное),

• экспертиза проектов,

• анализ содержания портфолио (портфеля учебных достижений), в том числе цифрового.

Средства обучения

Рис. 1. Дидактическая модель домашнего экспериментального практикума

В зависимости от вариативной практики реализации модели ДЭП в учебном процессе система целей и задач обучения приобретает некоторые особенности. Рассмотрим эти особенности.

1. Если практикум применяется как средство поддержки текущей домашней работы или работы над заданиями промежуточной или итоговой аттестации, то его целью является закрепление и совершенствование экспериментальных знаний, умений и навыков, формирование которых осуществлялось на занятиях по физике. Выполнение учащимися заданий ДЭП будет обеспечивать систематическую подготовку учащихся в постановке и проведении физического эксперимента в течение всего курса обучения физике в основной школе и способствовать росту уровня готовности к итоговым испытаниям.

2. Если домашний экспериментальный практикум является составляющей экспериментального практикума, реализуемого как курс по выбору и проводимого в школьной лаборатории, то в этом случае учитель выбирает из системы модулей ДЭП и составляющих их заданий необходимые ему модули и задания для поддержки основного практикума. Цели ДЭП для такой практики обучения совпадают с целями экспериментального практикума по выбору. ДЭП обеспечивает расширение базы экспериментальных заданий основного практикума и создает дополнительные условия для совершенствования знаний учащихся по методологии физического эксперимента и дополнительной отработки у них экспериментальных умений и навыков.

3. Если ДЭП выступает как самостоятельная форма домашних занятий учащихся, то в этом случае возможны два варианта его организации.

ДЭП может являться составляющей системы форм организации учебных занятий, используемых учителем для преподавания основного курса. Практикум в этом случае носит распределенный характер (в течение учебного года по каждой теме учащиеся выполняют 2-4 заранее запланированные домашние лабораторные работы).

ДЭП является курсом по выбору, реализуемым с целью предпрофильной подготовки учащихся основной школы. Его содержание и продолжительность могут быть различными, в частности, в рамках отдельных тем, полугодия, учебного года, 3 лет обучения (7-9 классы). Данный практикум отличается спецификой методики организации и реализуется с использованием средств ИКТ. При организации ДЭП в данном варианте обеспечивается достижение всего комплекса целей и задач обучения.

4. Практикум представляет собой форму обучения, поддерживающую систему инклюзивного образования. При этом может осуществляться поддержка обучения детей-инвалидов, слабовидящих (через аудиоинструкции) и слабослышащих учащихся. Данный способ организации ДЭП позволяет реализовать, как и в предыдущем случае, весь комплекс целей и задач обучения. В условиях инклюзивного образования ДЭП выполняет функцию замещения экспериментальной подготовки учащихся, которую они могли бы получить в школьной лаборатории. Отметим, что при этом замещение не является полным. В этих условиях особую роль приобретают видеозаписи натурных экспериментов, в которых последовательно и подробно представлены все этапы экспериментального исследования. На основе таких видеороликов может быть достаточно эффективно организована самостоятельная работа учащихся.

Данная практика может быть применена и для учащихся школ и классов оборонноспортивного профиля. Как известно, учащиеся данного профиля, часто отсутствующие из-за участия в соревнованиях и сборах, могут выполнять отдельные экспериментальные задания ДЭП, в том числе виртуальные учебные эксперименты.

5. Практикум используется как форма занятий с обучающимися по типу экстерната. Как правило, это работа с одаренными детьми. При такой организации ДЭП имеет место достигаются все цели и задачи обучения. Следует отметить, что в этом случае наибольшее внимание уделяется организации работы учащихся с творческим блоком до-

машних экспериментальных заданий. Основное внимание уделяется развитию творчества учащихся на основе организации разнообразных учебных исследований, в том числе совместных.

6. ДЭП может использоваться учащимися в рамках самообразования. Основное назначение практикума в этом случае - развитие познавательного интереса ребенка и расширение его кругозора, содействие самоопределению учащегося в выборе физикоматематического профиля обучения.

III. Варианты структуры и содержания ДЭП

Цели обучения определяют варианты структуры и содержания ДЭП. В ДЭП раскрываются следующие учебные темы:

• физика и физические методы изучения природы;

• механические явления;

• тепловые явления;

• электромагнитные явления;

• квантовые явления.

Программа ДЭП может охватывать все темы курса физики или включать отдельные темы (тематические модули), а также их различные комбинации (2-3 тематических модуля) (см. рис. 1, столбец слева).

Каждый из вариантов практикума может как включать все разнообразие видов домашних экспериментальных заданий, так и базироваться на заданиях определенных видов или их комбинаций. Например, возможна организация ДЭП на базе исследовательских экспериментальных заданий, самостоятельном проектировании и создании учащимися различных технических объектов для домашнего эксперимента и др. (см. рис. 1, столбец справа).

Выбор учебных тем для организации ДЭП и видового разнообразия экспериментальных заданий для конкретного домашнего экспериментального практикума определяется рядом факторов:

• уровнем подготовки учащихся к выполнению заданий ДЭП;

• степенью их заинтересованности в изучении физики;

• оборудованием, имеющимся у учащихся в домашних условиях;

• временем, отводимым на практикум в учебном плане школы;

• реализуемыми в старших классах конкретной средней общеобразовательной школы профилями обучения, а в ряде случаев профилем школы (гуманитарный, физикоматематический и др.) и др.

IV. Источники информации

К источникам информации в ДЭП относятся: домашняя лаборатория, учебная книга, среда учебной коммуникации, учебная игровая среда

Главным источником информации выступает домашняя лаборатория, включающая:

• учебный комплекс материальных объектов для изучения явлений природы,

• учебный комплекс «рукотворных» объектов и бытовых инструментов (домашняя техника),

• учебную виртуальную среду.

Предметом изучения (исследования) в дом лаборатории могут стать различные объекты, с которыми сталкивается учащийся в повседневной жизни (в быту, на прогулке в городе, на природе, на дачном участке и т.п.).

Рассмотрим составляющие домашней лаборатории.

Учебный комплекс материальных объектов для изучения явлений природы. Перечень домашних опытов был весьма ограничен и в большей мере был связан с проведением наблюдений. В настоящее время выпускаются различные наборы учебного оборудования для проведения домашних опытов.

Использование данных наборов значительно расширяет возможности домашней лаборатории. Школьник может изучать более широкий спектр объектов естественной природы, их свойства и отношения.

У ч е б н ы й к о м п л е к с м а т е р и а л ь н ы х о б ъ е к т о в «второй» природы. Отметим, что еще в советский период выпускались наборы для технического конструирования. С помощью данных наборов можно было создавать простейшие конструкции для изучения практических приложений в физике. Это направление по материально-техническому обеспечению домашнего технического творчества учащихся активно развивается и в настоящее время. И сейчас выпускаются специальные наборы по техническому моделированию и конструированию.

Состав технических объектов для изучения в домашних условиях может быть частично расширен благодаря использованию бытовых приборов и инструментов.

После выполнения экспериментальных заданий в домашних условиях с различными техническими объектами и инструментами (учебными, бытовыми) школьники овладевают методами работы с ними (изучают инструкцию, знакомятся с элементами устройства и принципами действия, учатся осуществлять их настройку и использовать в повседневной жизни пр.).

Учебная виртуальная среда. Использование виртуальной среды позволяет поднять домашний физический эксперимент на принципиально новый уровень.

Виртуальная среда в настоящее время является исключительно богатым источником различной информации благодаря наличию в ней текстов, иллюстраций, аудио- и видеообъектов, анимации и демонстрационных моделей. Активно развивается учебная составляющая виртуальной среды (CD/DVD, Интернет).

Программное обеспечение виртуальной среды прикладное (общее, специальное) и инструментальное (среда для программирования) позволяет учащимся обрабатывать уже имеющиеся виртуальные объекты, создавать и исследовать новые.

Как источник и инструмент виртуальная среда может использоваться как в репродуктивной, так и в исследовательской деятельности учащихся, связанной с домашним экспериментом.

При выполнении исследовательского домашнего эксперимента инструментарий данной среды может быть использован с целью:

• частичной автоматизации эксперимента (обработка данных натурного эксперимента с помощью различных математических пакетов, в том числе стандартные математические пакеты Excel);

• компьютерного эксперимента (учебное исследование):

создание, тестирование и исследование модели (физического явления, экспериментальной установки),

исследование «готовой» модели (физического явления, экспериментальной установки) [2, с. 419-421].

Виртуальная среда может использоваться не только в рамках учебного исследования, но и в репродуктивной деятельности учащихся:

• компьютерной симуляции наблюдения (тренаж):

изучение средств наблюдения (например, микроскопа),

имитация деятельности наблюдателя по «добыванию» научных фактов,

• компьютерной симуляции физического эксперимента (тренаж):

с целью изучения конкретной экспериментальной установки на ее виртуальной модели,

имитации деятельности экспериментатора наблюдателя по «добыванию» научных фактов [2, с. 419-421].

Возможности виртуальной среды позволяют определить виды заданий:

1. Натурный компьютеризированный:

• с применением инструментальных пакетов для обработки данных, представления информации;

• применением компьютерных датчиков и программного обеспечения для обработки информации (частично автоматизированный);

• применением компьютерных датчиков и программного обеспечения для управления ходом эксперимента и обработки информации (автоматизированный).

2. Компьютерный эксперимент (на основе интерактивных компьютерных моделей).

3. Натурный эксперимент с применением цифровых ресурсов как средств дидактической поддержки познавательной деятельности учащихся.

Эффективность применения виртуальной среды в домашнем эксперименте определяется: аппаратным и программным обеспечением персонального компьютера, наличием и скоростью домашнего Интернета.

При отсутствии доступа к сетевым ресурсам учащимся может быть предложена работа во внеурочное время в компьютерном классе. Такая работа будет являться самостоятельной подготовкой учащихся к домашнему эксперименту.

Немаловажным условием повышения эффективности применения средств ИКТ в домашнем эксперименте является наличие специального цифрового пособия, включающего отдельные учебные ресурсы, задания и инструменты для их выполнения. Данное пособие должно допускать использование в режиме веб- или кейс-технологий обучения. С этой целью в настоящем исследовании создан специализированный цифровой образовательный ресурс «Домашний эксперимент по физике», включающий полный комплекс средств дидактической поддержки домашнего эксперимента и обеспечивающий реализацию различных вариативных практик его организации, в том числе ДЭПа как курса по выбору. Модель данного ресурса разработана с учетом реализации указанных выше возможностей виртуальной среды в организации домашнего эксперимента учащихся.

При работе в домашней лаборатории школьники используют и другие источники информации (в особенности, если при выполнении домашнего эксперимента у них возникают затруднения).

Учебная книга. Подготовка и проведение эксперимента, как правило, связаны с обращением учащихся к учебной книге и дополнительной литературе. Учебную книгу используют для углубления и расширения знаний, получения справочной информации, в качестве дидактического пособия для выполнения как репродуктивных, так и творческих заданий.

Учитель должен подобрать комплект основной и дополнительной литературы по каждой теме экспериментального практикума, сформулировать задания, ориентирующие учащихся на работу с учебной литературой как средство более глубокого осознания сути домашнего эксперимента и более высокого качества его выполнения.

Отметим, что в настоящее время значительная часть учебной и дополнительной литературы представлена не только в полиграфической версии, но и в цифровом виде, в

том числе в интернет-библиотеках. Школьник может работать как с полиграфической версией, так и с цифровой.

Среда учебной коммуникации. Домашний эксперимент выполняется учащимся, как правило, самостоятельно, но не исключает его взаимодействие с учителем, другими учащимися, родителями, специалистами.

Целями взаимодействия являются:

• обмен информацией по организации и проведению практикума,

• организация совместной работы учащихся над экспериментальным заданием (в парах, в группах),

• осуществление коррекции и контроля выполнения экспериментальных заданий (взаимоконтроль среди учащихся, внешний контроль со стороны учителя, родителей, специалистов).

В настоящее время эффективным инструментом для организации учебных коммуникаций служат сетевые технологии: электронная почта, блоги, форумы, социальные сети, ICQ и др.

Сетевые коммуникации создают условия для быстрой передачи больших объемов информации, причем в любом ее медиаформате. Специфика учебной среды коммуникаций состоит в том, что общение для получения новой учебной информации является весьма значимым.

Общение учителя со школьниками возможно не только во время уроков, но и в ходе консультаций в школе или индивидуальных дополнительных занятий. Электронная почта позволит учителю организовать управление учебным процессом. Он может общаться с родителями, осуществлять контроль над работой школьников, оказывать посильную помощь в форме рекомендаций.

Учащиеся могут осуществлять общение с помощью телефона, при личных встречах. Виртуальная среда позволяет организовать общение между школьниками при помощи электронной почты, чатов, форумов и пр.

Родители могут задавать вопросы учителю посредством электронной почты, информировать об успехах и неудачах детей.

Помимо этого допустима организация виртуальных конференций со специалистами (например, работающими на заводах и ведущими экспериментальные разработки), среди которых могут быть родители учащихся.

Учебная игровая среда. Учитель может включить в учебный процесс игровые элементы при организации текущих и итоговых занятий практикума.

На текущих занятиях предлагаются игровые задания, связанные с овладением экспериментальных знаний. Например, создание учащимися кроссвордов по итогам комплекса тематических физических экспериментов при помощи программы CrosswordCreator.

На итоговых занятиях можно провести игры «Физика дома», «Новое техническое решение», «Опыт - критерий истины» и др. [1].

Для каждого задания учитель стремится подобрать систему источников, которая бы позволила бы учащимся более глубоко изучить физическое явление и осуществить формирование экспериментальных навыков.

V. Методы обучения

Система методов учения и преподавания должна охватывать все выявленные на сегодня типы источников информации, основные способы работы учащегося с этими источниками и способы работы учителя.

В модель системы методов входят методы учения, т.е. виды деятельности учащихся с учебными объектами.

Методы преподавания включают в себя методы организации усвоения содержания ДЭП и методы и формы внешнего контроля.

Методы организации усвоения содержания ДЭП:

• объснительно-иллюстративные (рассказ на вводных занятиях, беседа при консультациях, демонстрация образцов деятельности),

• репродуктивные (воспроизведение знаний, выполнение экспериментальных заданий с применением полиграфических и мультимедиаинструкций разных видов),

• проблемные (частично поисковый исследовательский, в том числе с применением средств ИКТ).

Целями внешнего контроля в ДЭП являются: проверка знаний по методологии эксперимента, повышение уровня экспериментальной подготовки, формирование системы умений и навыков по проведению эксперимента в домашних условиях.

К основным видам контроля в ДЭП следует отнести:

• проверку отчетов о выполнении текущих заданий: о письменных отчётов,

о электронных версий отчётов,

• текущее и итоговое тестирование (традиционное и компьютерное),

• проверку отчетов о выполнении проекта (экспертиза результатов проекта),

• анализ содержания портфолио (портфеля учебных достижений), в том числе его электронной версии.

VI. Формы учебной деятельности

Реализуются различные формы учебной деятельности: индивидуальная и совместная (работа в паре, малой группе). Выполнение заданий практикума предполагает обе формы, преимущественно - индивидуальную, так как позволяет у каждого учащегося сформировать необходимый комплекс знаний и умений. Вместе с тем важны и задания для совместной работы. Как правило, это сложные задания для пары или малой группы учащихся. Работа в паре позволяет учащимся распределить функции, приобрести навыки взаимообучения, коллективной работы.

VII. Средства обучения

Система дидактической поддержки ДЭП должна включать разнообразные средства обучения, которые помогают учителю эффективно управлять учебным процессом, реализуемым в домашних условиях. Все средства обучения можно разделить на две группы: аппаратные средства и систему дидактических материалов. А.В. Смирнов предлагает классификацию ТСО по способу предъявления информации [4, с. 11]. В соответствии с данной классификацией рассмотрим средства обучения, применяемые в ДЭП:

1) аппаратные средства:

• мультимедийная аппаратура (компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска, цифровая камера, цифровой микроскоп);

• физическое оборудование: приборы, машины, установки, инструменты и (или) их модели;

2) система дидактических материалов:

• текстовые полиграфические материалы:

учебные и научно-популярные тексты:

- описание физических явлений,

- объяснение явлений и законов их протекания (эмпирическое, теоретическое.),

- объяснение результатов конкретных опытов,

- описание технических объектов, принципов их действия и способов работы с этими объектами,

- сведения из истории физической науки,

> учебные задания,

' общие рекомендации и инструктивные указания к выполнению заданий;

• полиграфические иллюстративные материалы:

фотоснимки явлений природы, экспериментальных установок,

:> рисунки явлений природы, приборов и экспериментальных установок,

:> схемы экспериментальных установок,

' рисунки и фотоснимки, схемы, иллюстрирующие этапы протекания явлений природы, порядок проведения опыта по его изучению,

:> иллюстрации по истории науки и техники;

• цифровые ресурсы и инструменты:

программное обеспечение к ЭВМ (программы MS Office, оболочки дистанционного обучения),

> цифровые ресурсы (предметные ЦОР, ИУМК, ИИСС, интернет-ресурсы, включающие учебные объекты различных медиаформатов: тексты, аудио, видеофрагменты, компьютерную графику, анимации, модели, презентации, в том числе авторские ресурсы учителя);

инструменты виртуальной среды: инструменты учебной деятельности (конструкторы, тренажеры, симуляторы), инструменты управления учебным процессом,

' учебные задания с ресурсами и инструментами виртуальной среды (в том числе интерактивные);

:> инструктивные материалы для самостоятельной работы учащихся с ресурсами и инструментами виртуальной среды;

' интерактивный каталог учебной литературы (основной и дополнительной);

' игровые учебные объекты.

Полиграфические материалы имеются в библиотеке школы или города, цифровые материалы размещены в ресурсе «ДЭП», медиатеке школы.

Отдельные цифровые материалы могут быть при необходимости распечатаны. Традиционная библиотека и ресурс являются открытыми, могут дополняться учителем в зависимости от профиля школы, класса. Сама структура и содержание материала ориентирует учителя на системный подход к работе над развитием ресурса.

Ресурс выступает как средство, которое существенно поможет сократить время на разработку методических материалов и позволит учителю уделить основное внимание работе со школьниками.

Составляющими модели виртуальной среды (рис. 2) являются:

• вариативные практики организации домашнего физического эксперимента,

• методические рекомендации по реализации вариативных практик организации домашнего физического эксперимента,

• система экспериментальных заданий для домашней работы,

• справочно-методологический модуль, система дидактической поддержки познавательной деятельности учащихся,

• модуль «Информационные источники»,

• модуль «Инструменты»,

• модуль «Сервисы»,

• модуль «Портфолио».

Вариативные практики обучения 3-

Поддержка текущей домашней работы:

• выполнение текущих домашних заданий по предмету;

• работа над заданиями промежуточной и итоговой аттестации

Поддержка физических практикумов по выбору:

• экспериментальных практикумов в школьной лаборатории;

• домашнего экспериментального практикума

Поддержка индивидуального обучения учащихся:

• в условиях инклюзивного образования;

• занимающихся по форме экстерната

Поддержка учебной деятельности в условиях самообразования

Методические рекомендации по реализации вариативных практик обучения

Виды

экспе-

римен-

таль-

ных

зада-

ний

задание 0.1.1 4

задание 0.1.2

задание ...

задание п.п.п

Справочно-методологический модуль. Система дидактической поддержки

Модуль «Информационные источники»

Библиотека

Медиатека

Игротека

Рис. 2. Модель виртуальной среды как средство поддержки домашнего физического эксперимента

Рассмотрим кратко эти составляющие.

1. Вариативные практики организации домашнего физического эксперимента

Вариативные практики организации домашнего эксперимента рассмотрены выше. Учитель в зависимости от целей обучения может выбрать необходимое ему направление учебной работы. Школьники при работе в домашних условиях выполняют комплекс экспериментальных заданий, объем и сложность которых соответствует целям избранной вариативной практики обучения.

2. Методические рекомендации по реализации практик организации домашнего физического эксперимента

В виртуальной среде представлены рекомендации учителю и родителям, в которых отражены особенности использования вариативных практик организации домашнего физического эксперимента.

3. Система экспериментальных заданий

В данной виртуальной среде представлен большой комплекс учебных заданий экспериментального характера. Задания систематизированы по темам школьного курса физики в соответствии с Федеральным стандартом основного общего образования.

В зависимости от избранного подхода к организации домашнего эксперимента (см. вариативные практики) учитель имеет возможность создания подсистемы домашних экспериментальных заданий из предложенного комплекса. Данная подсистема заданий может строиться по разным основаниям:

• экспериментальные задания по всем темам школьного курса физики (по п из каждой темы),

• все виды экспериментальных заданий,

• экспериментальные задания отдельных видов,

• комбинированный вариант.

Выбор варианта построения подсистемы домашних экспериментальных заданий определяется целями обучения, этапом обучения, уровнем готовности обучаемого к самостоятельной экспериментальной работе и развития интереса к изучению физики.

Кроме традиционных заданий в комплексе представлены задания для самостоятельной работы в виртуальной информационной среде. Это работа с цифровыми образовательными ресурсами (текстами, иллюстрациями, анимацией, моделями, конструкторами, симуляторами), представленными, в том числе в сети Интернет.

Особый интерес представляет работа с виртуальными моделями физических явлений, конструкторами, а также с виртуальными симуляциями физических экспериментов. Проведение виртуальных экспериментов помогает учащимся подготовиться к проведению натурных экспериментов: осознать сущность изучаемых физических явлений, познакомиться с особенностями их протекания при различных параметрах, отработать на предварительном уровне отдельные практические умения (проектирование эксперимента, выполнение отдельных экспериментальных действий, в том числе наблюдения, измерения, освоить навыки записи результатов наблюдений и измерений, познакомиться с порядком составления отчетов). Компьютерный эксперимент может быть полезен и после натурного эксперимента: изучение хода эксперимента при других параметрах, сравнение результатов натурного и компьютерного (идеального) эксперимента, проверка результатов, закрепление знаний, умений, навыков и пр.

Кроме того, компьютерный эксперимент в известной мере восполняет дефицит натурного эксперимента из-за ограниченности в ряде случаев приборной и инструментальной базы домашней лаборатории. Так, например, сравнительно невелики возможности проведения учащимися экспериментов или изготовления учебных конструкций в домашних условиях по таким темам, как «Механические явления», «Тепловые явления», «Элек-

тромагнитные явления», «Квантовые явления». Поэтому использование моделей, конструкторов, симуляторов по электричеству, магнетизму и оптике, квантовой физике позволяет расширить спектр домашних экспериментальных заданий. В виртуальной среде школьник получает возможность самостоятельной сборки схем, расчета параметров их работы и наблюдения за процессами, происходящими в электрических цепях, оптических системах и др.

Также через учебное моделирование в условиях виртуальной среды у школьников развивается самостоятельность в познании явлений окружающего мира, формируются умение самостоятельно находить варианты решения возникающих в процессе работы задач, готовность применять полученные знания на практике.

Комплекс экспериментальных заданий, представленный в ресурсе, является пополняемым. Учитель может самостоятельно составлять или подбирать экспериментальные задания для домашней работы учащихся.

4. Справочно-методологический модуль. Система дидактической поддержки

Для организации домашней работы в ресурсе ДЭП имеется справочнометодологический модуль, который включает в себя рекомендации по подготовке и проведению наблюдений, натурных и компьютерных экспериментов, рекомендации по работе с книгой и ее составляющими (рисунками, таблицами, графиками).

В данном блоке осуществляется знакомство с методами научного познания. Предлагаются задания на работу с теоретическим материалом: составить конспект, план демонстрационного эксперимента.

Кроме того, в ДЭП представлена система дидактической поддержки, ориентированная на разные уровни самостоятельности учащихся в выполнении экспериментальных заданий:

• на основе типовой полиграфической инструкции (или ее цифровой копии);

• с применением цифровых инструктивных мультимедиаматериалов: о аудиоинструкции;

о фотоинструкции с текстовым сопровождением;

о инструкции-анимации с текстовым и/или звуковым сопровождением; о инструкции-презентации с элементами анимации и звуковым сопровождением;

о видеоинструкции с текстовым и/или звуковым сопровождением;

• на основе подготовленного учителем творческого плана и возможностью консультаций учителя по ходу выполнения задания (при необходимости);

• на основе консультаций учителя (при необходимости).

Существенным является и то, что школьник может выбирать вид и меру той помощи, которую он хотел бы получить для выполнения задания. Цифровой образовательный ресурс ДЭП позволяет каждому учащемуся обучаться на приемлемом для него уровне трудности. Разные виды инструкций позволят провести обучение как слабовидящих (через аудиоинструкции), так и слабослышащих (материал представлен рисунками, фотоснимками, анимациями).

Через инструктивные указания отрабатываются экспериментальные умения, такие как определение цели эксперимента, выбор оборудования, конструирование установки, планирование хода эксперимента, снятие показаний и фиксация результатов, анализ и интерпретация результатов, формулировка выводов.

Родители смогут проконтролировать выполнение тех или иных экспериментальных заданий, поскольку после каждой темы учащимся предлагается тест, в который включены задания, соответствующие требованиям, предъявляемым к ГИА.

5. Модуль «Информационные источники»

В данном модуле выделяются 3 раздела: «Библиотека», «Медиатека», «Игротека».

«Библиотека». В научно-популярной литературе представлено достаточно большое количество описаний домашних опытов. Вместе с тем в практике работы учителя эксперимент в домашних условиях используется редко. В библиотеке представлены дополнительные экспериментальные задания, иллюстрации к ним различных медиаформатов. В библиотеке ДЭП учитель или учащийся могут найти книги по домашнему эксперименту в электронном виде, видеозаписи, аудиозаписи, рисунки, фотоснимки, анимации, компьютерные модели. В ряде случаев имеются гиперссылки на сайты размещения данных ресурсов в сети Интернет.

« М е д и а т е к а » . Для полноценной работы учащихся с ресурсом необходимо использовать CD-, DVD-диски, включающие материалы по домашнему эксперименту.

«Игротека». Одним из интересных направлений работы учителя физики является использование игровых элементов. Поскольку эксперимент - один из сложных видов деятельности, необходимо увлечь учащихся. Игротека представляет собой совокупность различных физических игр по эксперименту.

6. Модуль «Инструменты»

Виртуальная среда - это не только хранилище, но и инструментарий. Предлагаемый ресурс ДЭП учитывает эту особенность данной среды.

Для математической обработки результатов эксперимента в ней имеются калькуляторы, позволяющие переводить единицы измерения, также включены конструкторы, тренажеры.

В ресурсе представлены ссылки на свободно распространяемые инструментальные программы, которые могут быть использованы в домашнем эксперименте (рис. 3-5).

Рис. 3. Сайт с программой для перевода единиц измерения

Рис. 4. Программа «Измеритель»

Рис. 5. Тренажер «Состав атомных ядер»

7. Модуль «Сервисы»

В виртуальной среде также представлены сервисы для осуществления коммуникации учителя и учащихся. Учащиеся могут общаться при помощи электронной почты, чатов, форумов, блогов и др. Учитель становится участником коммуникаций. При необходимости он может предоставить учащимся дополнительные задания, инструкции, литературу, аудиозаписи, видеозаписи как на основе CD-дисков (кейс-технологии), так и через Интернет (веб-технологии). Ему предоставляется возможность осуществлять обратную связь, корректировать действия учащихся, получать итоговые материалы с использованием различных сервисов. Помимо этого сетевые технологии помогут сделать более результативным взаимодействие учителя с родителями учащихся. Он может своевременно оповестить родителей учащихся об успехах и затруднениях школьников, рекомендовать тот или иной вид помощи, который могут оказать своему ребенку родители.

8. Модуль «Портфолио»

Анализ проблемы портфолио разных видов и в контексте задач ДЭП позволил нам определить структуру портфолио.

С нашей точки зрения, портфолио представляет собой дневник экспериментатора, включающий разделы:

1) «Определения» - основные определения, значения слов, встречающихся учащемуся в ходе выполнения домашних экспериментов;

2) «Мои эксперименты» - перечень домашних экспериментов и отчёты об их выполнении;

3) «Копилка авторских достижений» - авторские фотоснимки и видеозаписи экспериментов, выполненные в домашних условиях; авторские анимации и модели, видеодоклады, тезисы докладов и презентации их сопровождающие;

4) «Вклад в развитие ресурса» - разработанные учащимися элементы ресурса;

5) «Мои результаты и достижения» - оценка учителем результатов работы на определенном этапе с указанием основных достижений учащегося и рекомендаций по совершенствованию экспериментальных умений и навыков (в произвольной форме); самооценка на основе оценочного листа для саморефлексии.

Портфолио учащиеся представляют в электронном виде в следующих форматах:

• в виде презентации, реализованной в программе Microsoft Office PowerPoint,

• документа Microsoft Office Word,

• листа Microsoft Office Excel,

• сайта, созданного при помощи конструктора сайтов,

• ссылки на веб-страницу,

Портфолио проверяется учителем, лучшие работы отбираются и помещаются на

сайт.

Критериями оценки при заполнении портфолио являются: выполнение всех разделов портфолио, творческое оформление, аккуратность, выражение собственного мнения.

Итогом работы учащихся с учебным портфолио является его самопрезентация, проводимая по окончании курса по выбору.

Анализ современного образовательного опыта по использованию метода портфолио, а также предлагаемая структура портфолио при выполнении домашнего экспериментального практикума позволяют сделать вывод о больших педагогических возможностях данного метода.

Виртуальная среда ДЭП позволит повысить эффективность реализации модели обучения ДЭП.

Список литературы

1. ЛанинаИ.Я. 100 игр по физике. - М.: Просвещение, 1995. - 224 с.

2. Оспенникова Е.В. Использование ИКТ в преподавании физики в средней общеобразовательной

школе. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. - 655 с.

3. Оспенникова, Е.В. Развитие самостоятельности школьников в учении в условиях обновления информационной культуры общества: В 2 ч.: Ч. I: Моделирование информационно-образовательной среды учения: моногр. / Перм. гос. пед. ун-т. - Пермь, 2003. - 294 с.

4. Смирнов А.В. Технические средства в обучении и воспитании детей. - М.: Академия, 2005. -

208 с.