Электронный образовательный ресурс «Прикладная физика в плакатах» как средство реализации принципа наглядности в учебном процессе

первые публикации: опыт применения икт в образовании

УДК 53

О.А. Баранова, И.В. Ильин, Г.С. Ханзадян, Д.А. Антонова

электронный образовательный ресурс «прикладная физика

в плакатах» как средство реализации принципа наглядности в учебном процессе

Обсуждается проблема использования современных компьютерных технологий в реализации принципа наглядности. Представлены возможности одного из инструментальных средств создания компьютерных анимаций. Рассматривается применение электронного ресурса «Прикладная физика в плакатах» в образовательной практике.

Ключевые слова: информационно-коммуникационные технологии, принцип наглядности, обучение физике, техника.

Современный этап развития системы образования актуализирует проблему подготовки молодого поколения к жизни в современном техническом мире. Важно заинтересовать молодое поколение в изучении современной техники и технологий, создать условия для массового выбора молодыми людьми рабочих профессий, стимулировать ускоренное развитие класса квалифицированных рабочих и расширение слоя инженерной элиты современного российского общества. Наличие высокопрофессиональных кадров, прежде всего специалистов инженерно-технического профиля, является важным условием решения актуальной задачи инновационного развития России.

Вполне очевидно, что сегодня в решении задачи политехнической подготовки учащихся средней школы уже нельзя ограничиться формированием у них некоторой совокупности технических знаний и практических умений. Подрастающее поколение для жизнедеятельности в непрерывно совершенствующемся техномире должно обладать соответствующим его особенностям уровнем развития технической культуры (ТК) [2,3]. Изучение объектов техники в курсе физики средней школы - важный компонент общей задачи политехнической подготовки учащихся.

Важно обеспечить реализацию принципа наглядности в изучении технических вопросов курса физики, т.е. показать в динамике протекание физические явлений, внешний вид и внутреннее устройство технических объектов, порядок и «механизм» их работы на основе изученных явлений. Действительно, в условиях традиционных урочных занятий не всегда возможно обеспечить непосредственное наблюдение учащимися различных технических устройств и их сложных комплексов, тем более изучать их внутренне устройство и принцип работы [5].

146

© Баранова О.А., Ильин И.В., Ханзадян Г.С., Антонова Д.А. • 2014

Принцип наглядности в изучении техники заключается не только в демонстрации явлений или технических объектов, но и в использование целого комплекса приемов и средств, которые обеспечивают концентрацию внимания учащихся на главном, существенном в их изучении (особенностях протекания явлений, «тонких» деталях устройства технических конструкций и их взаимодействии, роли различных явлений в «срабатывании» внутреннего механизма работы объектов техники).

Роль наглядности в преподавании общепризнанна, наглядность обучения - один из основных принципов дидактики. Необходимость конкретно-чувственной опоры была обоснована еще Я.А. Коменским и развита К.Д. Ушинским. Идеи, связанные с реализацией принципа наглядности в обучении, выдвинутые этими учеными, актуальны по сей день и широко используются в развитии наблюдательности, внимания, развития речи, мышления учащихся.

Сформулированное Я.А. Коменским «золотое правило» гласит: «все видимое - зрению, слышимое - слуху, обоняемое - обонянию, осязаемое - осязанию», т.е. требует включения в познание по возможности большего количества рецепторов [8, с. 44]. Наглядность в понимании Я. А. Коменского становится решающим фактором усвоения учебного материала. Наглядность означает чувственное познание, которое является источником знаний.

К.Д. Ушинский дал психологическое обоснование наглядности обучения. Наглядные пособия являются средством для активизации мыслительной деятельности и формирования чувственного образа. Именно чувственный образ, сформированный на основе наглядного пособия, является главным в обучении, а не само наглядное пособие. К.Д. Ушинский значительно обогатил методику наглядного обучения, разработал ряд способов и приемов работы с наглядными пособиями. К.Д. Ушинский требовал, чтобы возникающие на основе ощущений понятия объединялись затем в мысль, а мысль находила словесное выражение [4].

А.В. Дистервег, отвечая на вопрос о том, как люди достигают знаний, отметил: «никаким другим путем, кроме как путем наглядности». Г. Песталоцци видит в наглядности единственную основу всякого развития. Чувственное познание сводится к наглядности обучения, и наглядность превращается в самоцель (цит. по [8, с. 69]).

В теории и практике современного обучения, отмечает В.И. Загвязинский, принцип наглядности не исчерпывается «золотым правилом» дидактики [1]. Его содержание включает обеспечение оптимального соотношения между конкретным и абстрактным. Это означает реализацию перехода от чувственно-конкретного, в освоении которого широко используется естественная и изобразительная наглядность, к абстрактному, для которого существенна роль наглядности иного вида - условной, схематической и символической.

Теоретическим обоснованием принципа наглядности является учение И.П. Павлова о взаимодействии I и II сигнальных систем. По И.П. Павлову, предметный раздражитель вызывает ответную реакцию, словесный раздражитель опосредован промежуточным этапом - в коре головного мозга оживает связь между словом и образом, запечатленная в прошлом опыте. Наглядность является показателем простоты и понятности того психического образа, который обучаемый создаёт в процессе восприятия, памяти, мышления и

воображения. «Основная задача наглядности - базировать развитие мышления учащихся на чувственно-наглядных впечатлениях» [8].

Благодаря наглядности создаются условия для практического применения осваиваемого материала. Наглядность не должна сводиться к механическому отражению внешних предметов, она должна включаться в познавательную систему и в процессе обработки информации давать в той или иной степени содержательные знания об исследуемом объекте.

В современных условиях наглядность выступает в качестве основы, на которой строится речь, определяет её содержание и условия протекания. Наглядность служит исходным моментом, источником и основой приобретения знаний; она является средством обучения, обеспечивающим оптимальное усвоение учебного материала и его закрепление в памяти; образует фундамент развития творческого воображения и мышления; является критерием достоверности приобретаемых знаний; содержит подсказки для раскрытия законов научной дисциплины [1, с. 61].

«Пропускная» способность органов зрения в овладении информацией в пять раз больше, чем органов слуха. Эта информация запечатлевается в памяти человека легко, быстро и надолго. Применение наглядности в сочетании со словом преподавателя приводит в действие I и II сигнальные системы, что способствует более прочному усвоению материала. А при помощи интерактивности развиваются практические знания, умения и навыки обучаемого [8].

Средства наглядности помогают созданию образов, представлений, мышление же превращает эти представления в понятия. Иллюстрации способствуют развитию внимания, наблюдательности, эстетического вкуса, культуры мышления, памяти и повышают интерес к изучению дисциплины.

Рисунки, фотографии, схемы, таблицы, картинки являются внешним видом наглядности. Существует и наглядность внутренняя, которая вытекает из конкретного контекста, непосредственного языкового окружения. Наглядность есть проявление психических образов этих предметов, изображённых на фотографиях, рисунках и т.д. Когда говорят о наглядности, то имеют в виду образы этих предметов. Яркая наглядность создаёт представление о живых образах, вызывает соответствующие ассоциации, так как восприятие наглядности оказывает эмоциональное воздействие на обучаемого.

Рассмотрим правила эффективной реализации принципа наглядности [6]:

• использовать в обучении закономерность, согласно которой запоминание предметов, представленных наглядно (например, на моделях или картинках), происходит лучше, чем если они описаны только в словесной форме.

• используя средства наглядности, не увлекаться чрезмерным количеством наглядных пособий;

• при использовании средств наглядности не ограничиваться только их показом, а пояснять и комментировать наглядный материал;

• тщательно готовить виды наглядности к применению, продумывая сопутствующие им дидактические приёмы;

• в подборе средств наглядности учитывать возрастные особенности обучающихся.

Таким образом, принцип наглядности способствует приобретению осознанных знаний, обеспечивает их прочность, вызывает познавательную активность обучаемых, оказывает положительное эмоциональное воздействие и способствует успешному решению развивающих, практических, образовательных и воспитательных задач.

В современных условиях необходимую помощь в реализации принципа наглядности могут оказать виртуальные учебные объекты. Виртуальная среда для решения этой задачи обладает целым арсеналом средств. Особую роль в обогащении принципа наглядности играет такое свойство виртуальной среды, как интерактивность.

Развитие теории и практики применения в обучении средств наглядности как объектов виртуальной учебной среды является одним из важнейших направлений процесса информатизации образования.

Сегодня существует большое количество инструментальных средств, применяемых для создания компьютерных наглядных средств обучения. Это инструменты для обработки и редактирования элементов продуктов мультимедиа, включая графические изображения, звуковые элементы, анимацию и видеоклипы. Наиболее популярная среда для создания интерактивных учебных медиаобъектов - это Macromedia (Adobe) Flash. С помощью инструмента Flash можно создавать анимированные баннеры, презентации, веб-приложения, интерактивные интерфейсы.

Инструментальная среда Flash предоставляет следующие возможности для разработки цифровых наглядных пособий учебного назначения [7]:

• создание автоматической анимации движения и формоизменения без покадровой прорисовки и программирования;

• наличие визуального редактора для создания простой анимации в сочетании с мощным объектно-ориентированным языком программирования (ActionScript 2.0 / 3.0) для создания сложных проектов;

• создание Web-контента и мультимедийных презентаций и т.п.

Возможны три механизма анимирования мультимедиа-объектов:

• покадровая («классическая») анимация (разработчик сам создает или импортирует из других приложений каждый кадр будущей анимации и устанавливает последовательность их просмотра);

• автоматическое анимирование или tweened-анимация (разработчик создает только первый и последний кадры анимации, a программа автоматически генерирует все промежуточные кадры); различают два вида tweened-анимации: анимация, основанная на перемещении объекта (motion animation), и анимация, основанная на трансформации (изменении формы) объекта (shape animation);

• анимация на основе сценариев (описание поведения объекта на языке программирования ActionScript 2.0 / 3.0).

Разрабатываемый в рамках настоящего проекта электронный образовательный ресурс (ЭОР) (рис. 1) представляет собой информационный источник сложной структуры (ИИСС), содержащий два уровня интерактивности представленных в нем учебных объектов - это статичные изображения (плакаты) по прикладным (техническим) вопросам курса физики и анимации наиболее важных функциональных узлов каждого технического объекта (см. рис. 1).

Кафедра МДиИТО

Механика

Молекулярная физика

Электродинамика

Олектромаг-ные волны

Квантовая физика

О проекте

Электронный ресурс обеспечивает реализацию дидактического принципа наглядности в предметном обучении физике

Физика в плакатах

11лакаты по Квантовой физике

Атомная электростанция

Рис. 1. Размещение учебных объектов на вкладке «Квантовая физика»

Анимации разработаны в среде Macromedia Flash 8.0 при помощи языка объектно-ориентированного программирования ActionScript 2.0. Анимация состоит из двух сцен, на первой сцене отображен сам объект и учебный текст, описывающий принцип действия объекта. На второй сцене показана анимация принципа действия технического объекта.

Рис. 2. Кадр анимации «Дизель»

Ресурс позволяет пользователю изучить технический объект в интерактивном режиме. При наведении курсора мыши всплывает пояснение устройства объекта (рис. 2).

Реализована полоса прокрутки учебного текста. Такая технология достигается при помощи языка ActionScript 2.0. Ниже приведена часть листинга для текущего кадра учебной анимации:

b1.onRollOver = function () { _root.hint_status = true mytext = "Коленчатый вал" _raot.createEmptyMovieClip("mc",0); import Graphics;

var graphics:Graphics = new Graphics(this.getNextHighestDepth());

graphics.setColor("0xff0000");

graphics.setThick(5);

graphics.drawCircle(30, 330, 300);

// ... }

Кроме того, ЭОР наполнен многослойными учебными объектами - иллюстрациями с выплывающими дополнительными графическими изображениями (рис. 3, 4). Возможен эффект увеличения изучаемой части объекта или выход на микроуровень механизма его работы (рис. 5). Эта технология позволяет учащемуся двигаться в направлении расширения представлений об объекте или изучать его на все более «глубинных» уровнях.

Рассмотрим разработанный нами сценарий модели «Люминесцентная лампа» по теме «Квантовая физика», предназначенный для учебного процесса по физике в средней школе.

Рис. 3. Фрагмент учебной модели «Люминесцентная лампа» (макроуровень), проект студента IVкурса Г.С. Ханзадяна, рук. Е.В. Оспенникова, И.В. Ильин,

ПГГПУ, г. Пермь

В модели предусмотрена возможность наполнения трубки различными газами: Аг (Аргон), Не (Гелий), № (Неон). Справа внизу расположен макет натурной лампы, которая отражает соответствующий газу цвет свечения. Кнопкой «вкл/выкл» можно вклю-

чить/отключить лампу. Модель позволяет учащемуся обратиться к анализу микроуровня протекания явлений (рис. 4). Здесь наблюдаем движение атомов газа и электронов, эффекты излучения.

Рис. 4. Фрагмент учебной модели «Люминесцентная лампа» (микроуровень), проект студента IV курса Г.С. Ханзадяна, рук. Е.В. Оспенникова, И.В. Ильин,

ПГГПУ, г. Пермь

На рис. 5 приведена еще одна компьютерная модель, демонстрирующая физические основы работы «Плазменного экрана».

Рис. 5. Фрагмент кадра «Физические основы работы плазменного экрана» (микроуровень) проект студента IVкурса Г.С. Ханзадяна, рук. Е.В. Оспенникова,

И.В. Ильин, ПГГПУ, г. Пермь

В настоящее время с целью реализации принципа наглядности учителями физики предпринимаются попытки создать авторские цифровые ресурсы. Большинство учителей не

являются программистами, что, конечно, ограничивает их возможности в создании качественных учебных ресурсов как воплощение интересных педагогических идей. Инструментальная среда Flash с ее средствами покадровой («классической») и tweened-анимации может стать удобным инструментом для реализации учителями-предметниками авторских мультимедиа-проектов

Библиографический список

1. Загвязинский В.И. Теория обучения: современная интерпретация. - М.: Академия, 2001. - 192 с.

2. Ильин И.В., Оспенникова Е.В. Формирование системы метатехнического знания как базовой составляющей технической культуры современного школьника // Педагогическое образование в России. - 2011. - № 3. - С. 208-216.

3. Ильин И.В., Оспенникова Е.В. Систематизация и метауровень обобщения технического знания как одно из направлений реализации принципа политехнизма в обучении физике // European Social Science Journal. - 2012. - № 3. - С. 111-118.

4. Основы общей и профессиональной педагогики: уч.пос. [Текст] / Г.Н. Жуков, П.Г. Матросов, С.Л. Каплан; под ред.проф. Г.П. Скамницкой М.: Гардарики, 2005. - 382 с.

5. Оспенникова Е.В. Использование ИКТ в преподавании физики в средней общеобразовательной школе: методическое пособие. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. - 655 с.

6. Пинский Б.И. Психология трудовой деятельности учащихся вспомогательной школы. - М.: Педагогика, 1977.

7. Прохоров А., Прохоров Н. Учебные Flash-пособия своими руками [Электронный ресурс] // Компьютер Пресс - 2005. - №6. URL: http://compress.m/artide.aspx?id=11135

8. Средства обучения в педагогическом образовании: монография. - Минск.: БГПУ, 2004 г.- 235 с.