Олександр Бугайов, докт пед наук, професор, Микола Головко, канд пед наук., ст наук співр., Володимир Коваль, науковий співробітник Лабораторія математичної і фізичної освіти Інституту педагогіки АПН України Програмно-методичний комплекс “Фізика – 8”

Скачати 154.57 Kb.

Назва	Олександр Бугайов, докт пед наук, професор, Микола Головко, канд пед наук., ст наук співр., Володимир Коваль, науковий співробітник Лабораторія математичної і фізичної освіти Інституту педагогіки АПН України Програмно-методичний комплекс “Фізика – 8”
Дата	19.04.2013
Розмір	154.57 Kb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Фізика > Документи

Олександр Бугайов, докт. пед. наук, професор,

Микола Головко, канд. пед. наук., ст. наук. співр.,

Володимир Коваль, науковий співробітник

Лабораторія математичної і фізичної освіти

Інституту педагогіки АПН України

Програмно-методичний комплекс “Фізика – 8”
У 2004 році авторами розроблено зміст програмно-методичного комплексу (ПМК) “Фізика – 8” – електронний навчальний посібник з фізики для вчителів та учнів 8 класів загальноосвітніх навчальних закладів. Це є наступним кроком у створенні електронних навчальних посібників – у 2003 році було розроблено ПМК “Фізика – 7”. Ці програмно-методичні комплекси, на наш погляд, є першими кроками до розробки принципово нової та доповнення і вдосконалення традиційної організації навчання фізики учнів основної школи.

У статті аналізуються призначення, структура, особливості програмно-методичного комплексу “Фізика – 8” та деякі питання використання комп’ютера на уроках фізики.

1. Почнемо з назви посібника, бо це, як показав досвід, суттєво впливає і на напрям розробки та методику використання програмних педагогічних засобів (про це – нижче), Посібник написано і розроблено у відповідності до діючої програми шкільного курсу фізики з урахуванням кращих досягнень традиційної методики і новітніх інформаційних технологій навчання. В такому розумінні посібник набуває рис підручника – електронного підручника, поняття якого ще тільки формується. Суттєвим для означення електронного підручника є комп’ютерне моделювання фізичних явищ і процесів, а не тільки (і не скільки) електронний спосіб зберігання та подання навчального матеріалу.

Комп’ютерному моделювання більш точного відповідає вже до певної міри усталене дидактичне поняття “педагогічний програмний засіб” (ППЗ) – як одиничний програмний засіб для реалізації окремих дидактичних завдань. В умовах створення електронного посібника створюють і структурують збірник окремих ППЗ у програмно-методичний комплекс (ПМК) для окремого курсу, в нашому випадку – 8 клас: “ПМК. Фізика – 8”. Він є систематичним (з точки зору програми) збірником ППЗ, побудованих у відповідності з вимогами інформаційних технологій навчання і включає засоби: статичної та динамічної наочності, тестування знань, формування умінь розв’язувати задачі, формування експериментальних умінь, а також довідкові та історичні матеріали.

(Показовим у цьому смислі може бути звертання до етимології терміна “підручник” англійською мовою. Він звучить як textbook (text – текст, book – збирати, замовляти, зберігати), тобто, дослівно – збірка текстів. Зрозуміло, що підручник в еру інформатизації освіти може і має бути mediabook – збіркою не тільки текстів, але й схем, малюнків, відео- та медіаматеріалів).

2. Щодо теоретичних засад, покладених в основи розробки “ПМК. Фізика – 8”. Як відомо, інформаційні технології навчання тісно пов’язані з використанням комп’ютера; їх об’єднують у групу т. з. Технологій комп’ютерного навчання. Ці технології грунтуються на широкому використанні можливостей сучасних інформаційних технологій: телекомунікаційні методи доступу до інформації та баз даних і знань, гіпертекст, машинна графіка, мультимедіа, системи штучного інтелекту та ін.

Методично обгрунтоване використання в ПМК “Фізика – 8” можливостей сучасної комп’ютерної техніки та відповідного прикладного програмного забезпечення, організація інтерактивного діалогу між користувачем та системою, забезпечення функцій неперервного управління навчально-пізнавальною діяльністю учня з боку вчителя, дає можливість говорити про реалізацію комп’ютерно орієнтованої технології навчання фізики. Важливою особливістю цієї технології навчання є підвищення ролі цілепокладання та проектування результатів навчання, тобто, програмоване навчання. Таким чином, розробляючи ПМК “Фізика – 8” автори виходи з ідеї програмованого навчання, підкріпленого засобами комп’ютерних технологій.

Змістова частина ПМК розроблена відповідно до програми з фізики для 8 класу і складається з таких розділів:

1. Електричні заряди. Будова атомів. (Цей розділ утворено поділом програмного розділу “2. Електричні явища” на дві складові частини: першу - “Електричні заряди. Будова атомів” та другу – “Електричний струм. З першої частини утворено цей розділ 1, у якому йдеться про явища електростатики і будову атомів. Завдяки цьому поліпшується логічна структура всього навчального матеріалу з фізики 8 класу. Розділ 4 “Електричні явища” охоплює увесь останній матеріал про електричні явища. Цей поділ здійснено без збільшення чи зменшення програмного матеріалу).

2. Теплові явища.

3. Зміна агрегатних станів речовини. Теплові машини.

4. Електричний струм.

5. Електромагнітні явища.

6. Світлові явища.

Підкреслимо, що цих розділах послідовно розвиваються ідеї структури речовини і фундаментальної електромагнітної взаємодії: атом  молекула  агрегатні стани речовини  електричні явища  світлові явища.

Ці розділи поділені на окремі, логічно завершені модулі, присвячені висвітленню окремих питань відповідного розділу. Кожний модуль реалізований шляхом змістового та динамічного поєднання таких блоків програмно-методичного комплексу:

Інформаційний блок (блок теоретичного матеріалу).
Запитання та вправи для самоперевірки.
Розв’язування задач.
Комп’ютерні лабораторні роботи.
Блок довідкової інформації.
Моделі фізичних явищ і процесів (ілюстративний матеріал, відеокадри, комп’ютерні моделі фізичних явищ і процесів).
Голосовий супровід.

Коротко зупинимося на функціональних особливостях цих блоків ПМК.

1. Інформаційний блок (блок теоретичного матеріалу). Зміст цього блоку визначається програмою з фізики для 8 класу загальноосвітньої школи. Він містить основний теоретичний матеріал, описи фізичних явищ та законів, приладів та установок, основних дослідів, дослідів із саморобним обладнанням; визначення фізичних понять, формулювання законів та правил, що використовуються на практиці; основні формули, одиниці розмірності, деякі довідкові дані; основні висновки. Для зручності окремі елементи блока виділяються кольором.

В текстовій частині розміщені гіперпосилання, за допомогою яких здійснюється перехід до ілюстративного матеріалу, моделей фізичних явищ та процесів, відеокадрів, що ілюструють фізичні явища та закони в природі, а також їх використання в техніці, довідкової бібліотеки (історичні довідки про вчених-фізиків).

2. Запитання та вправи для самоперевірки. Реалізовані у формі тестових завдань з одиничним або множинним вибором варіантів відповіді.

3. Розв’язування задач. У цьому блоці подано приклади розв’язування задач та набір різнорівневих задач для самостійного розв’язування. Для перевірки правильності розв’язування задач передбачено можливість вводити отриману відповідь у вікно запиту та її перевірки.

4. Комп’ютерні лабораторні роботи. Дають можливість виконати лабораторну роботу за допомогою імітаційної моделі. Математичний апарат, закладений у функціонування моделі дає можливість отримувати значення фізичних величин близькі до реальних, і, відповідно, робити правильні висновки про фізичний зміст явища або процесу. Моделі лабораторних робіт реалізовані на основі діяльнісного підходу. Вони передбачають не тільки спостереження фізичних процесів та явищ, які моделюються системою, а безпосередню участь в них учня (наприклад, вибір необхідного обладнання, виконання з’єднань електричного кола і т.д.), що суттєво підсилює навчальний вплив лабораторних робіт. На малюнку 2 подано фрагмент робочого вікна ПМК “Фізика – 8”, який ілюструє комп’ютерну лабораторну роботу “Вимірювання опору провідника за допомогою амперметра та вольтметра”. При розробці комп’ютерних лабораторних робіт реалізовувався діяльнісний підхід до навчання фізики. Зокрема, передбачено можливість виконання всіх можливих правильних з’єднань відповідних елементів електричного кола (за допомогою вказівки мишки). Якщо з’єднання виконується неправильно (наприклад, учень хоче ввімкнути вольтметр послідовно в електричне коло), то таке з’єднання не виконується і подається специфічний звуковий сигнал. Математичні моделі, закладені в лабораторні роботи, дозволяють отримувати характеристики, що відповідають реальним фізичним явищам та процесам. Пересуваючи за допомогою вказівки мишки повзунок реостата, отримують значення сили струму та напруги, що відповідають реальним електричним колам.

5. Блок довідкової інформації. Містить історичні довідки про вчених-фізиків та основні довідкові матеріали, які можуть використовуватися при розв’язуванні фізичних задач або обробці результатів виконання лабораторних робіт.

6. Моделі фізичних явищ і процесів (ілюстративний матеріал, відеокадри, моделі фізичних явищ і процесів). Елементи цього блоку за допомогою гіперпосилань взаємопов’язані з інформаційним блоком, а також можуть бути використані як самостійні структурні одиниці під час роботи вчителя з конструктором уроків.

7. Голосовий супровід. Теоретичний блок та основні моделі фізичних явищ і процесів можуть супроводжуватися голосовим рядом з метою кращого сприйняття навчального матеріалу учнями.

ПМК має чітку структуру, що дозволяє органічно поєднувати всі блоки та повно використовувати їх можливості. Передбачено як системне їх використання, так і можливість безпосередньо звертатися до кожного окремого блока. Тому ПМК “Фізика – 8” може використовуватися з метою удосконалення традиційної, а також принципово нової організації навчання фізики. Передбачено також можливості групової та індивідуальної роботи учнів на уроці фізики, а також самостійної роботи з навчальним матеріалом. Інтегрованість ПМК до роботи в мережі відкриває перспективи його використання при організації дистанційного навчання фізики.

Для прикладу розглянемо особливості реалізації розділу 3 “Зміна агрегатних станів речовини. Теплові машини”. Він складається з 17 модулів: 11 модулів теоретичного матеріалу, 2 модулів вказівок (алгоритмів) до розв’язування задач, 2 модулів “Запитання та вправи для самоперевірки” та 2 модулів “Розв’язування задач”.

3.1.	Агрегатні стани речовини. Кристалічні і аморфні тіла.
3.2.	Плавлення і тверднення кристалічних і аморфних тіл.
3.2.1.	Графік плавлення і тверднення кристалічних тіл.
3.2.2.	Запитання і вправи для самоперевірки.
3.3.	Питома теплота плавлення.
3.3.1.	Розв’язування задач з урахуванням процесів плавлення і кристалізації.
3.3.2.	Розв’язування задач.
3.4.	Пароутворення і конденсація. Кипіння.
3.4.1.	Питома теплота пароутворення та конденсації.
3.4.2	Розв’язування задач з урахуванням процесів пароутворення і конденсації.
3.4.3	Розв’язування задач.
3.4.4.	Запитання та вправи для самоперевірки.
3.5.	Перетворення теплової енергії в механічну. Принцип дії теплових машин.
3.6.	Парова і газова турбіни.
3.7.	Двигун внутрішнього згоряння.
3.8.	Холодильні машини.
3.9.	Екологічні проблеми використання теплових машин

3. Які переваги використання ПМК у навчальному процесі ? Як свідчить наявний досвід, використання ППЗ надає ряд можливостей і переваг як учителю, так і учню у порівнянні з традиційним навчанням.

Учитель, використовуючи ПМК, отримує можливість:

реалізувати різні методи навчання одночасно для кожного з учнів, забезпечуючи індивідуалізацію навчання, а також організовувати групову роботу учнів при вивченні фізики;
зменшити обсяги навчального матеріалу за рахунок використання комп’ютерного моделювання, анімації та відеофрагментів;
формувати вміння та навички учнів за допомогою тренажерів (наприклад, із розв’язування фізичних задач);
здійснювати неперервний контроль за процесом засвоєння знань;
зберігати, доповнювати та використовувати історію навчання кожного з учнів, обробляти статистичні дані щодо успішності учнів;
зменшити кількість рутинної роботи і використати час на удосконалення методики навчання та організацію індивідуальної роботи;
створити умови для ефективної самостійної роботи учнів тощо.

Учень, який працює з ПМК:

отримує можливість працювати самостійно в оптимальному для нього темпі;
працювати з навчальним матеріалом відповідно до рівня підготовки та психофізичних особливостей (учням пропонується задачі та вправи трьох рівнів складності, передбачено можливість повторення моделювання фізичних явищ та процесів і т. д.);
може спостерігати динаміку різних процесів, роботу та взаємодію різних механізмів;
може повернутися, в разі потреби, до вивченого раніше матеріалу, отримати допомогу, припинити процес роботи з ПМК, а потім повернутися до навчання в потрібному місці;
може здійснювати управління фізичними явищами та процесами, що моделюються, і отримувати та аналізувати результати своїх впливів (виконання комп’ютерних лабораторних робіт);
використовувати довідкову інформацію (робота з бібліотекою, що входить до складу ПМК).

ПМК “Фізика – 8” дає можливість вчителю урізноманітнити навчання фізики:

організовувати групову та індивідуальну роботу учнів з використанням ПМК;
використовувати окремі ілюстративні матеріали, відеофрагменти та моделі під час традиційних уроків фізики шляхом їх проектування на екран цифрового проектора, телевізор, монітор комп’ютера;
створювати оригінальні уроки з використанням конструктора уроків;
організовувати самоперевірку та перевірку рівня засвоєння навчального матеріалу;
навчати розв’язуванню фізичних задач та перевіряти сформованість відповідних практичних умінь і навичок.

Використовуючи ПМК можна організувати:

1. Традиційний урок вивчення нового матеріалу з використанням елементів ПМК “Фізика – 8”.

2. Урок вивчення нового матеріалу в середовищі ПМК “Фізика – 8”. Теоретичний матеріал доповнений ілюстраціями, схемами, відеофрагментами та моделями фізичних явищ і процесів.

3. Урок розв’язування фізичних задач. До основних тем подано приклади та методичні вказівки до розв’язування фізичних задач. Учням пропонуються для самостійного розв’язування різнорівневі задачі. Передбачено можливість введення учнем відповіді та її перевірка.

4. Комп’ютерні лабораторні роботи. Така лабораторна робота може передувати реальній лабораторній роботі, що буде виконуватися в фізичній лабораторії з метою підготовки до виконання роботи. Може виконуватися після проведення реальної лабораторної роботи з метою узагальнення отриманих результатів та розширення кола досліджуваних задач. Віртуальні лабораторні роботи з фізики стануть в нагоді за умови відсутності відповідного обладнання в лабораторії для виконання фронтальних лабораторних робіт.

У процесі використання ПМК змінюється роль учителя, який за традиційної організації навчання є, в першу чергу, основним джерелом знань для учня. Вчитель стає наставником та порадником для учня, адже частина його важливих функцій перекладається на ПМК: подача навчального матеріалу та навчальних завдань, відтворення фізичних явищ та процесів (комп’ютерне моделювання), контроль та оцінювання навчальних досягнень. Програмно-методичний комплекс завдяки використанню можливостей комп’ютерних технологій суттєво “розвантажує” вчителя від рутинної роботи і сприяє більш повному виявленню творчого підходу.

ПМК є, з одного боку, предметно-орієнтованою інформаційною системою, а з іншого – реалізує особистісно-діяльнісний підхід до організації навчання фізики, забезпечує інтерактивний зв’язок “учень – навчальна система – учитель”, поєднуючи можливості нових інформаційних технологій навчання, традиційні методики навчання фізики та традиційне інформаційно-методичне забезпечення (зокрема, підручник фізики), розширюючи та доповнюючи його.

Комп’ютерні моделі, реалізовані в програмно-методичному комплексі, органічно вписуються в урок і дають можливість організовувати нові, нетрадиційні види навчальної діяльності учнів. Вони дають можливість візуалізувати віртуальне зображення, при потребі - спрощену і тому більш зрозумілу модель явища, його математичний опис. При цьому вчитель отримує можливість поетапно включати у розгляд додаткові факти, поступово удосконалюючи модель та наближаючи її до реального фізичного явища або процесу. Наприклад, до розділу 3 “Зміна агрегатних станів речовини. Теплові машини” у ПМК “Фізика – 8” реалізовано наступні моделі: Агрегатні стани речовини, отримання графіка плавлення і тверднення льоду, випаровування рідини, сублімація кристалів йоду, кипіння рідини, конденсація, двигун внутрішнього згоряння, парова турбіна, реактивна парова турбіна і т. д.

Візуалізовані моделі дають можливість формувати в учнів уявлення про про динаміку внутрішніх процесів, що відбуваються в речовині при зміні її агрегатного стану (особливості руху молекул речовини).

Вивчений теоретичний матеріал може бути закріплений учнями під час виконання тестових завдань для самоперевірки. Так, до розділу 3 “Зміна агрегатних станів речовини. Теплові машини” передбачено 2 блоки “Запитань та вправ для самоперевірки”, які складаються, відповідно, з чотирьох та п’яти тестових завдань (тести з одиничним та множинним вибором правильної відповіді, завдання на читання графіків і т. д.).

Можливості ПМК “Фізика – 8” дозволяють також використовувати на уроці історичні довідки, а також інші довідкові матеріали зі спеціальних окремих бібліотек.

Якщо вчитель планує не лише фрагментарно використовувати наочний динамічний матеріал, а розробити власну оригінальну систему вивчення нового матеріалу з використання ПМК “Фізика – 8”, він може скористатися конструктором уроків, який є важливим функціональним блоком програмно-методичного комплексу. Конструктор уроків дає можливість учителю творчо підійти до підготовки уроку, розширити коло педагогічних засобів, які він використовує. За допомогою конструктора уроків учитель може певним чином комбінувати різноманітні інформаційні об’єкти, які є складовими програмно-методичного комплексу: фрагменти тексту (формулювання, висновок, формули), ілюстрації, динамічні моделі до текстового блоку та до лабораторних робіт, задачі і т.д. Встановлюючи відповідним чином зв’язки між інформаційними об’єктами, можна задавати послідовність їх відображення на моніторі комп’ютера учителя (екрані цифрового проектора), а також комп’ютерах учнів, які з’єднанні в мережу. До конструктора уроків входить конструктор тестів, який дає можливість учителю конструювати (доповнювати наявні у програмно-методичному комплексі, змінювати, створювати нові відповідно до методичної необхідності) тестові завдання для поточного контролю рівня навчальних досягнень учнів з фізики.

Використання конструктора уроків дозволить учителеві значно розширити навчально-пізнавальний потенціал сучасного уроку фізики в загальноосвітній школі.

До складу програмно-методичного комплексу входить спеціальний комп’ютерний тренажер із розв’язування фізичних задач. Він передбачає можливість ілюстрації (прикладів) розв’язування найбільш типових фізичних задач з даного розділу або модулю, а також комп’ютерної перевірки правильності самостійно розв’язаних учнями задач.

Програмно-методичний комплекс “Фізика – 8” містить 11 віртуальних лабораторних робіт (згідно програми). Комп’ютерні лабораторні роботи можуть виконуватися з метою підготовки до виконання реальної лабораторної роботи в фізичному кабінеті, або після її виконання з метою закріплення отриманих вмінь і навичок та розширення можливостей шкільного фізичного експерименту.

У віртуальних лабораторних роботах реалізовано комп’ютерні моделі фізичних явищ та пристроїв і механізмів (наприклад, модель електричного кола з джерелом живлення, реостатом, амперметром, вольтметром і т. д., модель електромагніту, модель електричного двигуна).

Важливою особливістю віртуальних робіт ПМК “Фізика – 8” є реалізація діяльнісного підходу у навчанні фізики. Учень має можливість не лише спостерігати на моделі за протіканням фізичного явища або роботою пристрою, а й брати безпосередню участь в управлінні цим процесом (система дає можливість дозволяє учням самостійно вибирати обладнання для виконання лабораторної роботи, виконувати з’єднання елементів електричних кіл, вмикати та вимикати струм в електричних колах, змінювати характеристики електричних кіл тощо).

Таким чином, програмно-методичний комплекс “Фізика – 8” може бути використаний у поєднанні з традиційними педагогічними засобами для організації навчальних занять різних типів та форм. Багатофункціональні можливості ПМК “Фізика – 8” забезпечують високу індивідуалізацію навчання фізики учнів 8 класу загальноосвітньої школи, а широке використання імітаційного моделювання дає можливість отримувати динамічні моделі фізичних явищ і процесів та візуалізувати фізичні процеси, що досить складно дослідити в реальному фізичному експерименті мікро- та макро-явищ, відтворювати їх в режимі реального часу.

Використання під час навчання фізики учнів загальноосвітньої школи ПМК “Фізика – 8” не передбачає підміну функцій вчителя, шкільного підручника з фізики та заміну реального фізичного експерименту віртуальним. При комплексному використанні ПМК “Фізика – 8” удосконалюється робота вчителя фізики з підготовки та проведення навчальних занять, розширюються можливості шкільного фізичного експерименту, поглиблюється розуміння фізичного змісту фізичних явищ та процесів.

5. На закінчення висловимо деякі міркування щодо поняття електронного підручника. Мабуть, найважливішим в електронному підручнику є його, як кажуть, веб-стиль.

Веб-стиль – це різноманітні засоби навігації (гіперпосилання, використання пошукових систем, графічний інтерфейс, глибоке багаторівневе структурування навчального матеріалу, використання аплетів для проведення комп’ютерних експериментів тощо).

Веб-підручник не може виникнути відразу на пустому, як кажуть, місці. Його компоненти – це медіа-підручник, моделюючі програми, системи тестування, розробка навчальних дослідницьких робіт та ін. Вони можуть відпрацьовуватись як окремі компоненти багатофункціональної системи програмно-методичних комплексів (ПМК). Тому ПМК – це крок до всебічно розроблених підручників нового покоління.

Для ефективного використання веб-підручників має формуватися відповідне культурне поле, яке включає інформаційну культуру учителя, учня, батьків.

Список використаних джерел

Бугайов О.І. Програмно-методичний комплекс “Фізика – 7” //Директор школи, ліцею, гімназії.- 2003.- № 5 – 6, С. 146 – 148.
Головко М.В. Використання можливостей нових інформаційних технологій у навчанні //Зб. Наукових праць К.-Подільського державного педагогічного університету: Серія пед.- Коломия: ВПТ “ВІК”, 2001.- Вип. 7.- С. 15 – 19.

Схожі:

Національна програма виховання дітей та учнівської молоді в Україні Авторський колектив В. М., доктор пед наук; Охрімчук P. M., канд пед наук; Полянський П. Б., канд. істор наук, директор департаменту загальної середньої...	МАТЕМАТИКА Г. М. Мерсіянова канд пед наук, ст наук спів лабораторії олігофренопедагогіки Інституту дефектології АПН України
Ю. В. РІБЦУН КОРЕКЦІЙНА РОБОТА З РОЗВИТКУ МОВЛЕННЯ ДІТЕЙ П’ЯТОГО... Вавіна Л. С. – кандидат педагогічних наук, провідний науковий співробітник лабораторії тифлопедагогіки Інституту спеціальної педагогіки...	АПН України; канд пед наук Науковий редактор: Рогова П.І Рекомендаційний бібліографічний список до першого уроку у других четвертих класах загальноосвітніх навчальних закладів України
Програма науково-практичної конференції Шкільна географічна освіта: проблеми і перспективи ...	Т. К. Андрющенко Черкаського обласного інституту післядипломної освіти педпрацівників, канд пед наук
Збірник наукових праць (навчальний посібник) За загальною редакцією... Рецензенти: доктор філософських наук, професор Ю. С. Вілков; доктор філософських наук, професор В. В. Остроухов; кандидат філософських...	Мінрегіонбуд України Київ 2009 В. С., д-р техн наук, проф.; Вернигора В. О., канд техн наук; Галінський О. М., канд техн наук; Григоровський П.Є., канд техн наук;...
ГОЛОВНЕ УПРАВЛІННЯ ОСВІТИ І НАУКИ Чепурна Н. М., директор Черкаського обласного інституту післядипломної освіти педагогічних працівників, канд пед наук	Л. М. Кудояр, кандидат психологічних наук ...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання