Роль інформаційно-комунікаційних технологій у викладанні фізики

Скачати 246.8 Kb.

Назва	Роль інформаційно-комунікаційних технологій у викладанні фізики
Сторінка	1/2
Дата	25.03.2013
Розмір	246.8 Kb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Інформатика > Документи

1 2

Черкаський обласний інститут післядипломної освіти

педагогічних працівників

Новосельський М.А.

Роль інформаційно-комунікаційних технологій у викладанні фізики

Черкаси, 2007 р.
Роль інформаційно-комунікаційних технологій у викладанні фізики
Використання персональних компютерів та програмно-методичних комплексів сприяло появі нового, дуже цікавого способу співпраці між учителем та учнями на уроках фізики.

Сучасні інформаційно-комунікаційні технології значно підвищують ефективність навчального процесу на основі його індивідуалізації та інтенсифікації, урізноманітнюють форми контролю знань, унаочнюють викладання матеріалу, демонструють лабораторні роботи, досліди, експерименти тощо.

Фізика – наука експериментальна, тому вивчення фізики важко уявити без лабораторних робіт. На жаль, оснащення сучасного фізичного кабінету не завжди дозволяє проводити лабораторні роботи. Немає можливості ввести нові види роботи, що вимагають більш складного обладнання (устаткування). На допомогу приходить компютер, що допомагає проводити досить складні лабораторні роботи. Учень може на свій розсуд змінювати вихідні параметри дослідів, спостерігати, як змінюється в результаті саме явище, аналізувати побачене, робити відповідні висновки. До того ж більшість сучасних учнів вільно володіє компютером і для них здобуття знань з його допомогою є більш привабливим.

Також корисне застосування компютерних програм у вивченні пристроїв і принципів роботи різних фізичних приладів. Звичайно, вивчаючи той чи інший прилад, учитель демонструє його, розповідає про принцип дії, використовуючи при цьому модель чи схему. Але учні часто зазнають труднощів, намагаючись уявити весь ланцюг фізичних процесів, що забезпечують роботу даного приладу. Спеціальні компютерні програми дозволяють “зібрати” прилад з окремих деталей, відтворити в динаміці з оптимальною швидкістю процеси, що лежать в основі принципу його дії. При цьому можливе багаторазове повторювання мультиплікації.

У викладанні фізики та астрономії з метою усунення формального характеру в знаннях учнів використовуються наочні задачі, для розвязання яких усі дані учні одержують самостійно внаслідок споглядання ситуації, зображеної на малюнку. Відомо, що набуття вмінь і навичок відбувається, в основному, у процесі виконання вправ. Обмеженість навчального часу не дає можливості достатньо відповідних навичок у процесі виконання практичних і лабораторних робіт. Відсутність реальної можливості істотного збільшення практичних робіт спонукає до більш широкого використання зорових образів, малюнків, креслень, схем, знаків. Дія графічних зорових образів на свідомість учнів сприяє розвитку в них фізичного мислення, виробляє основні поняття і прийоми, які потім легко переносяться в область практики. Під час вивчення теми “Електричні явища” (8-й клас) найбільші труднощі виникають при складанні електричних кіл. Добре знаючи умови існування струму в колі, правила вмикання електронагрівальних приладів і навантаження, учні все ж таки мають труднощі під час складання електричного кола, виконання відповідних вимірювань.

Як показують результати аналізу викладання шкільного курсу фізики, використання програмних педагогічних засобів розкриває нові можливості розвязання цілої низки задач, які значно полегшують роботу вчителя та якісно допомагають йому в навчальному процесі. Прикладом може бути програмний педагогічний засіб “Електронний задачник. Фізика. 7-9 кл.” Збірник задач передбачає можливість компютерної перевірки правильності самостійно виконаних учнями завдань. Школярам пропонується самостійно розвязати задачі, структуровані за рівнями складності (по декілька задач на кожен рівень). Коли учень самостійно виконав завдання, він може ввести отриману відповідь. Якщо відповідь в межах встановленої похибки правильна, компютер заохочує учня, якщо введена відповідь неправильна – пропонується спробувати ще раз. За умови, якщо тричі неправильна відповідь, на екран виводяться основні етапи розвязування задачі, обчислення та відповідь.

Отже, програмний засіб повністю відповідає вимогам шкільної програми і може бути вдало використаний на уроках. Найкращою стороною програми є те, що її можна використати як під час пояснення нового матеріалу, так і під час закріплення, повторення матеріалу, а під час використання програми в режимі конструктора уроків відокремлюються нові можливості викладання навчального матеріалу та проведення контролю знань у цікавій та змістовній формі.

Цікавими й необхідними є такі педагогічні програмні засоби, як “Бібліотека електронних наочностей”. В умовах наднизького матеріально-технічного забезпечення більшість наочності вчитель вимушений виготовляти власноруч. За таких обставин “Бібліотека електронних наочностей” є хорошою допомогою вчителю – викладання матеріалу можна легко проілюструвати і доповнити його відеофрагментами та демонстраціями.

Сьогодні досить часто для проведення лабораторних і практичних робіт з фізики не вистачає необхідного обладнання, витратних матеріалів, наочних посібників. І тут вчителю приходять на допомогу Віртуальні фізичні лабораторії, які дозволяють відтворювати на екрані монітора ті чи інші фізичні явища, змоделювати певний процес. Крім того, ці програмні засоби дозволяють оцінити рівень засвоєння знань учнів та отримати обєктивну оцінку за вивчену тему.

Справді незамінними можуть стати бібліотеки електронних наочностей, які дозволяють вчителю власноруч створювати уроки за допомогою конструктора уроків, використовуючи цікаві відеоматеріали, малюнки, анімацію та виставляючи доцільні тести та коментарі.

Досвід вчителів фізики шкіл області (Антіпової О.В., ЗОШ І-ІІІ ступенів №7 м. Сміли, Кулика В.Г., ЗОШ І-ІІІ ступенів №4 м. Канева, Ракші М.П., Валявська ЗОШ І-ІІІ ступенів Городищенського району) показує, що підготовка і проведення уроків із застосуванням компютерних технологій вимагає особливої підготовки. Слід відзначити, що моделювання різних фізичних явищ зовсім не замінює “живих” дослідів, але в сполученні з ними дозволяє на більш високому рівні пояснити зміст того, що відбувається. Вчителі стверджують, що такі уроки викликають в учнів справжній інтерес і змушують працювати всіх. Якість знань при цьому помітно зростає.

Наведемо як приклади три види такої діяльності, випробувані на практиці.

1. Урок-дослідження. Учням пропонується самостійно провести невелике дослідження, використовуючи компютерну модель, й одержати необхідні результати. Тим більше, що багато компютерних програм дозволяють буквально за лічені хвилини провести таке дослідження. У цьому випадку урок наближається до ідеалу, тому що учні одержують знання в процесі самостійної творчої роботи, тому що знання необхідні їм для одержання конкретного, видимого на екрані компютера, результату. Учитель у цьому випадку є лише помічником у творчому оволодінні знаннями. Зрозуміло, що так урок можна провести тільки в компютерному класі.

2. Урок розвязування задач із наступною компютерною перевіркою. Учитель пропонує учням для самостійного виконання домашнє завдання або індивідуальні задачі, правильність розвязання яких вони можуть перевірити, чи провівши згодом компютерні експерименти. Можливість наступної самостійної перевірки в компютерному експерименті отриманих результатів підсилює пізнавальний інтерес, робить роботу учнів більш творчою, а найчастіше наближає її за характером до наукового дослідження. У результаті багато учнів починають складати свої задачі, розвязувати їх, а потім перевіряти правильність своїх міркувань, використовуючи компютерні моделі.

3. Урок ознайомлення з новим теоретичним матеріалом.

Учні самостійно знайомляться з новим матеріалом. Роль учителя зводиться до коментарів і подальшої перевірки якості засвоєння нової інформації.

Учитель може свідомо спонукати учнів до подібної діяльності, не побоюючись, що йому доведеться розвязувати придумані учнями задачі, на що, звичайно, бракує часу. Більш того, складені школярами задачі можна використовувати в класній роботі або запропонувати іншим учням для самостійного опрацювання у вигляді домашнього завдання.

Можна з впевненістю стверджувати, що компютерні програми для навчання фізики є дуже корисним доповненням до традиційного навчального процесу.

Необхідно також відзначити, що використання компютерів на уроках фізики перетворює їх у творчий процес, дозволяє здійснити принципи розвивального навчання. Використання компютерних програм вносить новизну і тим самим підвищує рівень зацікавленості учнів. Учитель одержує можливість організувати дослідницьку роботу, надати кожному учню досить велику кількість демонстрацій, теоретичного матеріалу і задач.

Спеціалісти в галузі використання технічних засобів навчання вважають, що впровадження технічних засобів у навчально-виховний процес — подія такої ж виключної ваги, якою у свій час було створення перших шкільних підручників.

Загалом слід відзначити, що сама собою техніка не гарантує успіху, вона лише збагачує сучасну методику навчання, удосконалюючи її на сучасній науковій платформі і є підставою для того, щоб з використанням сучасних технічних засобів упроваджувати в навчальний процес нові, більш раціональні та інтенсивні методи.

На даному етапі розвитку педагогічної освіти проводиться наукова й практична робота з підвищення якості навчання шляхом упровадження нових методів: проблемного, аудіовізуального, дослідницького, програмованого. Мета їх використання в навчально-виховному процесі — створення таких умов, за яких учень отримує мотиваційні стимули, що сприяють розвитку творчої активності в процесі його пізнавальної діяльності. Це повинно забезпечити досягнення стабільних результатів навчання за мінімальних затрат часу і зусиль зі сторони учнів. Нові методи навчання найбільш повно реалізуються тільки за допомогою технічних засобів, що забезпечують візуалізацію та інтерактивність (прямий і зворотний зв'язок між учителем, технічним засобом навчання й учнем). Інтерактивний зв'язок є невід'ємною частиною навчально-виховного процесу, а інтерактивні технічні засоби мають найбільшу перспективу в сучасних технологіях навчання. Широке впровадження в навчальний процес потужних комп'ютерів дає можливість інтерактивного спілкування об'єкта та суб'єкта навчання, їх упровадження й створення педагогічних програмних засобів (ППЗ) це не данина моді, а об'єктивна необхідність, обумовлена розвитком засобів інформації і всім ходом суспільно-історичного розвитку. Сучасні інформаційні засоби навчання не можна вважати панацеєю, яка покликана допомогти середній школі розв'язати всі поставлені перед нею завдання. Але те, що їх упровадження може внести значний вклад у вдосконалення навчально-виховного процесу не викликає сумніву.

Основними дидактичними завданнями, які в першу чергу очікують розв'язання з допомогою нових засобів в умовах класно-урочної системи, є: покращення наочності навчання, розширення пізнавальних здібностей учнів; покращення організації оперативного контролю й самоконтролю; підвищення мотивації навчання учнів; формування навичок самоосвіти; удосконалення форм наукової організації праці вчителя в навчальному кабінеті. Ефективне використання комп'ютерних комплексів у навчально-виховному процесі фізики вимагає наявності педагогічних програмних засобів комп'ютерної підтримки навчального курсу, зміст яких розроблено відповідно до діючих навчальних програм і орієнтовано на виконання окремих дидактичних завдань. У першу чергу, це анімація природних явищ, класичних дослідів, демонстрація принципів роботи машин та механізмів, створення інтерактивних моделей лабораторних дослідів із метою акцентувати увагу учнів на певних закономірностях протікання фізичних процесів після проведення демонстраційного експерименту, тренажери формування експериментальних навичок, навичок розв'язування розрахункових та експериментальних задач, інструментальні засоби розробки тестових та контрольних завдань. Водночас педагогічний програмний засіб повинен підтримувати основні форми діяльності учнів і вчителя в умовах класно-урочної системи навчання.

Програмно-методичний комплекс (ПМК) «Фізика — 7», створений групою спеціалістів Інституту педагогіки АПН України й корпорації «Квазар Мікро», відповідає вище перерахованим вимогам до педагогічних програмних засобів із фізики. Слід відзначити, що розробка педагогічних програмних засобів, які могли б виконувати вище перераховані функції, вимагає витрат значної кількості матеріальних ресурсів, участі спеціалістів із різних галузей знань — методистів, програмістів, комп'ютерних дизайнерів тощо.

Програмно-методичний комплекс — це збірник ППЗ, що охоплює весь курс фізики в даному класі, який розрахований на підтримку різних видів навчальної роботи — індивідуальну, групову, індивідуально-групову. Він є своєрідним тематичним (з точки зору побудови) збірником ППЗ, структурованих відповідно до вимог навчально-виховного процесу фізики на групи: засоби статичної й динамічної наочності, довідкові матеріали, засоби тестування знань, засоби формування вмінь розв'язувати розрахункові задачі, засоби формування експериментальних знань і вмінь.

Пропонований програмно-методичний комплекс «Фізика — 7» є кроком від традиційної методики навчання до застосування елементів інформаційних комп'ютерних технологій у навчанні фізики учнів 7-их класів загальноосвітньої школи. Посібник написано й розроблено відповідно до діючої програми курсу фізики з урахуванням кращих досягнень традиційної методики і новітніх інформаційних технологій навчання.

Як приклад практичного застосування комп’ютерних технологій можна навести урок Ляховецької Л.О., вчителя Рацівської ЗОШ I-III ступенів Чигиринського району.
Тема. Фізичні величини та їх одиниці. Вимірювання та вимірювальні прилади.

Мета уроку: формувати поняття про фізичні величини та їх розмірності, вимірювання та вимірювальні прилади, практичні уміння та навички роботи з вимірювальними приладами; розвивати системність мислення, уміння використовувати свій досвід та отримані знання для розв’язання поставлених задач, уміння спостерігати; виховувати працелюбність, взаємоповагу.

Тип уроку: урок формування нових знань, умінь та навичок.

Обладнання: лінійка, брусок, мірний циліндр (мензурка), чашка, склянка з водою, комп’ютерне обладнання.

Хід уроку

“Наука починається там, де починають вимірювати”

Д. І. Менделєєв

І. Актуалізація опорних знань та способів діяльності

У формі фронтальної бесіди з учнями аналізуються питання про:

фізику як природничу науку;
поняття про фізичне тіло та фізичне явище;
види фізичних явищ;
методи досліджень фізичних явищ;
спостереження та експеримент.

Під час актуалізації опорних знань учнів особлива увага приділяється наведенню та аналізу прикладів.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності. Повідомлення теми уроку

Проблемна ситуація: "Що вимірюється та визначається під час спостереження та проведення фізичного експерименту?"

В процесі розв’язку проблемної ситуації формується поняття про необхідність фізичних величин та їх вимірювання.

ІІІ. Формування нових знань

Лекційний виклад матеріалу за допомогою комп’ютерної презентації (слайд 1-7).

ІV. Первинне осмислення знань та

формування практичних вмінь і навичок

Учні працюють парами з приладами за партами. Результати роботи фіксують в зошитах.

Практичне завдання на визначення ціни поділки вимірювальних приладів (слайд 8-9)
Експериментальне завдання на вимірювання фізичних величин (слайд 10-11)

V. Підсумок уроку

Під керівництвом вчителя, у формі фронтальної бесіди, аналізуються питання слайдів 1- 4.

VІ. Домашнє завдання

Слайд 12

Визначити ціну поділки і межі вимірювань термометрів, які є у вас дома;
Виміряйте довжину, ширину і висоту однієї з домашніх кімнат;
Дослідним способом визначте об’єм однієї горошини.

Пропонуємо урок з використанням комп´ютера вчителя фізики ЗОШ І–ІІІ ступенів № 4 м.Жашкова Богач Анатолія Антоновича

Тема: Закони заломлення світла. Повне відбивання.

Мета: Повторити закони відбивання світла, ознайомити учнів із законами заломлення. Формувати поняття про повне відбивання світла. Ознайомити учнів із використанням заломлення та повного відбивання світла. Розвивати вміння учнів аналізувати та робити висновки. Виховувати спостережливість, увагу. Формування у свідомості учнів природничо-наукової картини світу.

Унаочнення: демонстрування дослідів на заломлення та повне відбивання світла (позірні явища – олівець в стакані з водою, акваріум з водою верхня частина якого заповнена димом крізь який пропускають лазерний промінь, світловод, комп’ютер, програмне забезпечення), чотиризначні таблиці.

Хід уроку.

Організаційний момент.
Перевірка домашнього завдання:

а) Учень розв’язує задачу біля дошки: (Римкевич №1007). В історичному досліді Фізо на визначення швидкості світла відстань між колесом, яке мало 720 зубців і дзеркалом дорівнювала 8633м. Світло вперше зникло , коли частота обертання зубчастого колеса становила ν=12,67 с^-1. Яке значення швидкості світла дістав Фізо.

С=; t=; S=; V=2ПR ν; c=4lNν

б) проведення тестування учнів на комп’ютері.(Учні включають програму test-w відкривають файл “Перевірка домашнього завдання” і після тестування кажуть які оцінки вони одержали).

3. Виклад нового матеріалу.

На межі двох середовищ світло змінює напрям свого поширення. Частина світлової енергії повертається в перше середовище, тобто світло відбивається. Якщо друге середовище прозоре, то світло може пройти частково крізь межу середовищ, також, як правило, змінюючи напрям поширення. Це явище називають заломленням світла.

Внаслідок заломлення можна спостерігати позірні зміни форм предметів, їх розміщення і розмір. У цьому нас переконують прості спостереження. Покладемо на дно порожньої склянки монету чи інший невеликий предмет. Поставимо склянку так, щоб центр монети, край склянки і око були на прямій. Не змінюючи положення голови, наливатимемо в склянку воду. З підвищенням рівня води дно склянки з монетою ніби підніматиметься. Монету, яку було видно лише частково, тепер видно повністю. (Даний дослід учні проведуть в дома самостійно). У посудину з водою поставимо похило олівець. Якщо подивитися на посудину збоку, то частина олівця, яка в воді, здаватиметься зміщеною вбік. (Демонструємо дане явища на комп’ютері, потім роздаємо стакан з водою та олівцем для спостереження учням і просимо пояснити побачене.)

Ці явища пояснюються зміною напряму променів на межі двох середовищ – заломленням світла.

Закон заломлення світла визначає взаємне розміщення падаючого променя АВ, заломленого ВD і перпендикуляра СМ до поверхні поділу двох середовищ, поставленого в точку падіння. Кут α називається кутом падіння, а кут β – кутом заломлення.

Падаючий, відбитий і заломлений промені можна спостерігати, зробивши видимим вузький світловий пучок (краще використовувати лазерний промінь). Хід такого пучка в повітрі можна побачити, якщо взяти акваріум з водою і верхню частину заповнену повітрям пустити трохи диму. Виведення закону заломлення світла. Закон заломлення світла було встановлено на досліді у ХVІІ ст. Тепер виведемо його за допомогою принципу Гюйгенса.

Заломлення світла при переході з одного середовища в інше зумовлене різницею швидкостей поширення хвиль у цих середовищах. Позначимо швидкість хвилі у першому середовищі через v_1, а в другому - через v₂.

Стала величина, яка входить до закону заломлення світла, називається відносним показником заломлення, або показником заломлення другого середовища відносно першого.

За допомогою принципу Гюйгенса не тільки виводиться закон заломлення, а й розкривається фізичний зміст відносного показника заломлення. Він дорівнює відношенню швидкостей світла в середовищах, на межі поділу яких відбувається заломлення:

n = v₁/v₂

Показник заломлення відносно вакууму називають абсолютним показником даного середовища.

Закон заломлення світла дає змогу розрахувати хід променів у різних оптичних приладах, наприклад, у трикутній призмі, виготовленій із скла чи інших прозорих матеріалів.

На малюнку показано переріз скляної призми площиною, перпендикулярною до її бічних ребер. Промінь у призмі відхиляється основи, заломлюючись на гранях ОА і ОВ. Кут φ між цими гранями називають заломним кутом призми. Кут θ відхилення променя залежить від заломного кута призми φ, показника заломлення n матеріалу призми і кута падіння α. Його можна знайти із закону заломлення.

Коли світло переходить з оптично менш густого середовища в густіше, наприклад з повітря у скло чи воду, v₁ > v_2, то відповідно до закону заломлення n > 1. Тому α > β (мал. 101, а): заломлений промінь наближається до перпендикуляра на межі поділу середовищ. Якщо промінь світла напрямити в зворотному напрямі – з оптично густішого середовища в оптично менш густе середовище вздовж раніше заломленого променя (знову демонструємо дослід з світловим променем в акваріумі з водою, то закон заломлення запишеться так:

sinα / sinβ = v₂ / v₁ = 1 / n

Заломлений промінь виходячи з оптично густішого середовища, піде вздовж лінії, по якій раніше проходив падаючий промінь, тому α < β, тобто заломлений промінь відхилиться від перпендикуляра. Із збільшенням кута α кут заломлення β зростає, залишаючись увесь час більшим від кута α. Нарешті при якомусь куті падіння значення кута заломлення наблизиться до 90۫, і заломлений промінь піде майже по межі поділу середовищ (мал. 102). Найбільшому можливому куту заломлення β = 90۫ відповідає куту падіння α₀.

А що буде, коли α > α₀? Падаючи на межу двох середовищ, світловий промінь, як про це вже згадувалось, частково заломлюється, а частково відбивається від неї. Коли α > α₀, то заломлення світла не буде. Отже, промінь повністю відбиватиметься. Це явище і називають повним відбиванням світла.

Кут падіння α₀, який відповідає куту заломлення α₀, називають граничним кутом повного відбивання. Коли sinβ = 1, то формула (5.8) набуває вигляду:

sinα₀ = 1 / n

Розповідь вчителя та доповнення учнів про застосування повного відбивання (для показу всіх слайдів про застосування повного відбивання потрібно нажати Правка/Правка слайдів)

5.Розвязування

З

найти кут заломлення сонячних променів, що падають на поверхню води під кутом 65⁰ до горизонту.

Дано:

= n

φ=65⁰ a=90⁰- φ= 25⁰

n

=1,33 sin b=

β-? sin b=

=0,3177 β=18⁰

6. Проведення тесту на закріплення вивченого матеріалу.(Закріплення набутих знань)

7. Домашнє завдання: вивчити §52-53

Задача1.

Знайти показник заломлення рідкої сірки, якщо при куті падіння світла 30⁰ кут заломлення дорівнює 15⁰.

Задача2.

Знайти кут заломлення променя, напрямленого з повітря у речовину з показником заломлення 1,63, якщо кут відбивання дорівнює 45⁰.

Задача3.

Граничний кут повного відбивання для льоду дорівнює 50⁰. Визначте показник заломлення льоду.

8. Підсумок уроку.

1 2

Схожі:

Матеріали методистів ОІПОПП Новосельський М. А. Роль інформаційно-комунікаційних технологій у викладанні фізики. Черкаси – 2007	Н. В. Скалій Роль інформаційно-комунікаційних технологій у навчально-виховному процесі школярів Х компетентностей учнів, визначених як орієнтири для виявлення результативності освіти України. Серед ключових компетентностей визначаються:...
: 004. 9 Дунаєвська Н. В. Використання інформаційно-комунікаційних... Постановка проблеми. Характерним для майбутнього суспільства є широке використання інформаційних і комунікаційних технологій (ІКТ),...	ФУНКЦІОНАЛЬНІ ОБОВ'ЯЗКИ ВЧИТЕЛЯ(ВИКЛАДАЧА) ІНФОРМАТИКИ Й ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ Вчитель (викладач) і завідувач кабінету відповідають за організацію і проведення занять і робіт відповідно до вимог охорони праці...
«Використання інформаційно-комунікаційних технологій в освіті» Використання новітніх інформаційно-комунікаційних технологій в освіті	«Використання інформаційно-комунікаційних технологій в освіті» Використання новітніх інформаційно-комунікаційних технологій в освіті
Андрющенко Микола Петрович Організація техніко-конструкторської діяльності... ...	Урок-конференція з використанням мультимедійних технологій 10 клас «Глобальні проблеми людства» Застосування інформаційно-комунікаційних та мультимедійних технологій на уроках географії
Формування інформаційно-комунікаційної компетентності учнів та вчителів-предметників... Формуючи процес навчання вчителів-предметників інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ) через інформаційно-комунікаційну компетентність...	І НФОРМАЦ І ЙНИЙБЮЛЕТЕН Ь Он-лайн ресурси та видання з використання інформаційно-комунікаційних технологій в освіті

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання