Использование прикладных программ для ЭВМ в преподавании физики

Огромный поток информации захлестнувший современного молодого человека, поставил во главу угла вопрос об использовании преподавателями в процессе обучения современных дидактических теорий, развивающих и личностно- ориентированных технологий овладения информацией. Среди таких технологий все более широкое применение находит технология концентрированного обучения, основные идеи которой лежат в основе моей педагогической деятельности. Технология концентрированного обучения вполне соответствует потребностям средней профессиональной школы, которая обязана выпустить не только специалиста с высоким уровнем компетентности, но и самостоятельную, предприимчивую, ответственную, имеющую потребность в самообучении, способную в кратчайшие сроки адаптироваться к новым условиям, личность. Выпускник 9 класса школы приходит в колледж для дальнейшей учебы, к сожалению, имея низкий уровень мотивации, что выражается в отсутствии познавательного интереса, познавательных способностей,с неумением анализировать, сравнивать, делать самостоятельные выводы, организовывать собственную учебную деятельность, работать с литературой. Названные психолого-педагогические проблемы осложняют процесс адаптации первокурсников в колледже, которым за первый год обучения предстоит только по физике изучить курс равный по объему курсам физики 10 и 11 классов и астрономии 11 класса. Концентрированное обучение дает преподавателю возможность, наблюдая деятельность практически каждого студента в течение каждого занятия, помочь им в кратчайшие сроки адаптироваться в новых условиях. Оно требует от преподавателя многосторонней подготовки, владения активными формами и методами обучения, глубокими знаниями психологии. Технология концентрированного обучения позволяет интенсифицировать учебный процесс, что крайне необходимо при изучении физики с основами астрономии на первом курсе колледжа. Основная структурная единица в технологии концентрированного обучения -учебный блок- занятие, включающее несколько уроков объединенных единой целью. Занятия - блоки входят в модули. Это не механическое объединение, а качественно иное занятие, отличающееся целостностью и завершенностью. Каждое занятие - новая тема, охватывающая несколько параграфов учебника.

Этот момент труднее всего осознается студентами, которые со школьной скамьи усвоили "капельный" (малыми дозами) метод подачи учебного материала. При создании рабочей программы по курсу физики с основами астрономии, мной выделило 6 модулей,некоторые из них вобрали в себя несколько разделов и тем примерной программы. Подача материала блоками (модулями) позволяет сконцентрировать внимание учащихся на самом важном,соблюдается приемственность в обучении, закрепляются созданные в школе и устанавливаются новые (с учетом выбранной специальности) межпредметные связи. Например, вопросы курса астрономии представлены в примерной программе практически в каждом разделе. В моей рабочей программе они объединены в единый модуль.

Наименование учебной дисциплины, модулей, тем	Всего часов	Виды учебных занятий
"Физика с основами астрономии"	190 190	Лекции, комбинирован. занятия 160	Л/р 30	ЭВМ 62	Виды текущего контроля
Модуль N1 "Обобщающие сведения по физике и астрономии" Темы: 1. Введение. 2. Строение и развитие Вселенной. 3. Термоядерный синтез. Эволюция звезд. 4. Современная научная картина мира. 5. Физика и НТП	36 8 18 6 2 2	34	2 2	10	Тестирование тесты NN 1-4, 15, 16, 121, 122 Решение задач на законы Кеплера П/р1 Семинар "Космос и мы"

Добиться необходимой глубины и прочности знаний, отвечающих конечным целям подготовки специалиста, можно при систематическом использовании ЭВМ, как основного технического средства обучения.С помощью ЭВМ я иллюстрирую лекционный материал, провожу лабораторные работы, повторяю и закрепляю, принимаю экзамен после изучения курса. 30% учебного времени отводится в моей программе на занятия с использованием ЭВМ, но этого все равно недостаточно. Наиболее активно используются следующие прикладные программы:

1. "Физика в картинках" (с 1996-97 уч. года).

2. "Открытая физика".

3. "ORBITS".

4. "Энциклопедия Кирилла и Мефодия".

5. "Электронный репетитор по физике" (с1998-99 уч. года).

Еще с подготовительных курсов, во время экскурсии по компьютерным залам колледжа (у нас 6 залов, среди них класс INTERNET), школьники знакомятся с различными прикладными программами, в соответствие с профилем выбранной специальности. При изучении первого модуля на уроках физики учащиеся работают в программах "ORBITS" и "Физика в картинках". Программа "ORBITS" включает в себя материал о планетах, Солнечной системы, малых телах, Солнце. В ней даны сравнительные характеристики различных небесных тел, показано их внутреннее строение. Пользователю предоставляется возможность простым нажатием клавиши "сломать" картинку, а затем из отдельных получившихся кусочков собрать целое. С помощью приема "мозаика" закрепляются навыки работы с мышкой, а также знания о структуре небесных объектов. Программа написана на английском языке, что позволяет проводить межпредметные связи, расширяет кругозор учащихся, пополняется их словарный запас научных иностранных слов. В колледже есть опыт проведения бинарного урока с использованием этой программы с участием учителей физики и иностранного языка.

Студентам интересно на таких занятиях, они уже не боятся машин, как это бывало при первых посещениях, не боятся выполнять задание на "время" где от скорости выполнения зависит его оценка.

В программе "Физика в картинках", которая мной используется уже 4 года есть книга "Механика", а в ней страница "Законы Кеплера". Работая на данной странице, можно проиллюстрировать законы, пользователю предлагается провести эксперимент, результаты которого высвечиваются на экране. Учащиеся в восторге от такой возможности, они убеждаются на опыте, пусть на компьютерном, как зависит траектория полета ИС от начальной скорости, радиуса, в том что законы, выведенные более 200 лет назад применимы в наше время.Теоретический материал содержащийся на этой же странице под клавишей "Физика" значительно расширяет и углубляет сведения учебника по данному вопросу. Это позволяет преподавателю дифференцировать учебные задания, соответственно различным уровням усвоения учащихся. Задачи предложенные программой по данному вопросу заставляют учащихся серьезно относиться к эксперименту, учат анализировать ситуации, применять знания в новых условиях, что соответствует 2, 3 уровням усвоения.

В этом же модуле, знакомлю студентов с программой "Энциклопедия Кирилла и Мефодия" при изучении спутников планет Солнечной системы, в частности - Луны как естественного спутника Земли. Мультимедийная программа "Энциклопедия Кирилла и Мефодия" при наборе слова "затмение" дает возможность в динамике увидеть наступление и прохождение солнечного или лунного затмения, позволяет преподавателю индивидуально проработать с каждым студентом это вопрос, в соответствии с его способностями и помочь каждому оказаться в ситуации успеха, что очень важно для повышения уровня мотивации. По окончании изучения первого модуля мои ученики за 5-6 тематических посещений компьютерного зала, учатся серьезной, вдумчивой работе на ЭВМ, учатся организовывать свое время, анализировать свою работу, оценивать ее, чего они, в большинстве своем, не умели делать.

Отрицательные оценки на первых занятиях не ставлю, только хорошие и отличные отметки, это заставляет учащихся работать дополнительно в образовательных программах, благо что компьютерные залы колледжа открыты для самостоятельной работы учащихся до позднего вечера Дополнительные занятия мной контролируются.

Программа "Физика в картинках" охватывает практически все разделы курса, чего нельзя сказать, об имеющейся в колледже, программе "Открытая физика". В этой программе мы работаем при изучении второго модуля,в котором рассматриваются свойства газов, жидкостей и твердых тел. Эта программа мультимедийная, что позволяет увидеть проведение эксперимента, услышать рассказ о нем, потом можно прочитать самому об увиденном. Такой способ подачи материала позволяет активизировать мыслительную деятельность учащихся, способствует более прочному усвоению знаний. Например, традиционно трудным в изложении считается вопрос о работе тепловых двигателей. Есть механические модели, демонстрирующие работу, но их использование, как и использование таблиц не дает того эффекта который получается при использовании программы для ЭВМ. Достаточно в программе "Открытая физика " посетить страницу "Цикл Карно", где студент имеет возможность провести эксперимент с газом, пронаблюдать в динамике получение графика цикла, следить за изменением количества теплоты, работы, внутренней энергии, увидеть значение коэффициента полезного действия и то что трудно было представить становиться зримым и понятным.Конечно наилучших результатов можно добиться при использовании в системе различных педагогических методов и приемов.

При изучении третьего модуля "Основы электродинамики" в теме "Постоянный электрический ток" с помощью ЭВМ провожу 3 лабораторные работы, среди них работа по теме "Изучение законов последовательного и параллельного соединения проводников". Проведение компьютерного эксперимента не исключает возможности выполнения опытов с реальными приборами,которых в колледже достаточное количество, учащимся предлагается выбор способа выполнения работы.

На уроке, предшествующем лабораторной работе, с помощью программы "Физика в картинках" на странице "Конструктор резисторов" учащиеся знакомились с различными видами соединений проводников и проводили опыты по измерению общего сопротивления при различных способах соединения.

Перед началом работы на ЭВМ учащиеся получают инструкцию с указаниями:

1. Войти в программу "Физика в картинках", открыть книгу "Электричество" на странице "Электрические цепи".

2. Собрать простейшую схему электрической цепи с последовательным соединением 2-х резисторов (номиналы источника, резисторов выбираются произвольно).

3. Показать экран преподавателю. При положительной оценке работы перечертить схему цепи в отчет, провести измерения.

4. Измерить силу тока и напряжение в общей цепи (I₀, U₀), силу тока в первом резисторе и напряжение на его концах (I₁, U₁), силу тока во втором резисторе и напряжение на его концах (I₂, U₂) для трех различных значений резисторов.

5. По закону Ома рассчитать R₀, R₁, R₂, сравнить с выбранными значениями резисторов.

6. Убедиться в справедливости закономерностей для последовательного соединения проводников: I₀=I₁=I₂; U₀=U₁+U₂, R₀=R₁+R₂, сделать вывод.

7. Выполнить пункты 2, 3, 4, 5 для параллельного соединения проводников.

8. Убедиться в справедливости закономерностей для параллельного соединения проводников: I₀=I₁+I₂; U₀=U₁=U₂; 1/R₀=1/R₁+1/R₂, сделать вывод.

9. Данные занести в таблицу.

Использование ЭВМ расширяет границы эксперимента, ведь можно ввести различное количество резисторов, т.е. усложнить задачу, изменять ЭДС источника и т.д.

ЭВМ из-за своего быстродействия экономит время, что позволяет преподавателю дифференцировать работу учащихся, учитывая их способности.

Учащимся предлагается выполнить тесты, решить задачи на законы соединения проводников и некоторые из них имеют 2-3 оценки за занятие, так как они выполнили несколько видов работ и каждый вид имеет свою максимальную оценку. При оценке деятельности учащихся в рамках технологии концентрированного обучения без элементов рейтинговой системы учета не обойтись. В моей системе учета выполнение каждого задания оценивается баллами: от 0 до 3 баллов (но 3 балла не всегда превращается в оценку 5, все зависит от степени сложности задания). Использование рейтинговой системы учета активизирует учебную деятельность учащихся, стимулирует ритмическую работу студентов в течении всего года.
Физика является базовым предметом для многих специальностей, одной из них является "электромеханик", которую приобретают учащиеся базы 9 классов в нашем колледже. Поэтому так важно добиться понимания, прочности знаний при изучении физики и в этом преподавателю на помощь приходит ЭВМ.

Диалоговая программа "Электронный репетитор по физике", которая используется в колледже с 1998-1999 учебного года, удачно вписывается в учебный процесс, она логически завершает использование ЭВМ в преподавании физики. Программа создана авторами для проверки знаний по физике абитуриентов поступающих в вузы. Она работает в двух режимах: в режиме тренинга и экзамена. В первом режиме у ребят есть возможность при неправильном ответе "зайти" в пояснение, прочитать его и попытаться снова ответить, что можно делать многократно, оценку машина в этом случае не ставит, но учет времени ведет. Критерии оценки при работе в режиме тренинга преподаватель разрабатывает сам по ходу работы учащихся с учетом их индивидуальных особенностей и того что каждый должен оказаться в ситуации успеха, ведь это способствует развитию познавательного интереса.

В режиме тренинга можно работать только по отдельным разделам курса, экзамен предусмотрен сразу по всем разделам. В режиме экзамена время на проведение экзамена ограничено 20 минутами. За это время студент должен ответить на 20 вопросов из 1194 вопросов,которые заложены в программу. Вот почему так важно работать в режиме тренинга "на время". В программе предусмотрена работа с одним из 3-х преподавателей, во время экзамена учащийся сам выбирает преподавателя которому будет сдавать экзамен, это чисто психологический момент, ведь набор вопросов один и тот же. Вот один из наборов вопросов:

1. Модуль скорости обозначается следующим образом... (выбрать букву).

2. Укажите направление силы действующей на проводник с током (выбрать рис.).

3. Перемещение направлено... (закончить фразу).

4. Как изменится сила кулоновского взаимодействия между двумя маленькими заряженными частицами, если расстояние между ними увеличится в 5 раз? (выбрать цифру).

5. Наименьшая электрически нейтральная частица химического элемента, сохраняющая его химические свойства, называется...

6. Электрон обладает свойствами... (чего? Волны или частицы?).

7. Фотон... (о массе покоя вопрос).

8. Пар поступает в турбину при t=500⁰C, а выходит при t=50⁰С. Каково максимально возможное (теоретическое) значение его КПД?

9. Сила тяготения - это сила обусловленная... (закончить фразу).

10.  (альфа) излучение это -... (продолжить фразу).

11. Какое из ниже приведенных уравнений является основным уравнением МКТ идеального газа?

12. На чертеже изображено перемещение материальной точки АВ. Чему равна проекция перемещения на ось ОХ? (назвать цифру).

13. Атомный реактор используется... (из предложенных вариантов выбрать продолжение фразы).

14. Как измениться давление идеального газа, если его концентрация уменьшится в 4 раза, а средняя кинетическая энергия движения молекул увеличится в 4 раза? (выбрать цифру).

15. Диск радиусом R вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр. Какой путь пройдет точка, лежащая на краю диска, в системе отсчета связанной с диском? (выбрать ответ).

16. В каких единицах измеряется магнитная? (сделать выбор).

17. К источнику тока с ЭДС 24 В и внутренним сопротивлением 2 Ом подключен резистор сопротивлением 4 Ом. Определить силу тока в цепи (выбрать ответ).

18. Каким носителем создается ток в вакуумном диоде?

19. Какие величины откладываются по осям координат, если на графике изображен изохорный процесс (выбрать буквы).

20. Как называется скорость ИСЗ?

Экзамен по физике уже 2 учебных года подряд в нашем колледже принимает ЭВМ. В большинстве своем учащиеся имеют хорошие и отличные отметки за экзамен и сходятся во мнении, что машине сдавать непросто,но интересно. Использование ЭВМ на экзаменах с первого года обучения позволяет студентам нашего колледжа психологически приготовиться к другим, более важным экзаменам не только на старших курсах, но и в дальнейшем, в рамках системы непрерывного образования.

 

 

Литература

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА НА УРОКАХ ФИЗИКИ - Гололобов Александр Илларионович, Гололобова Елена Леонидовна
Лингвистическая гимназия при ТГУ им. Державина, г. Тамбов.

2. Методика внедрения в практику преподавания физики информационных средств обучения- Басарыгина О. А.Учитель физики высшей категории МОУ СОШ № 13г. Кыштым Челябинской области

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ ЭВМ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ - Андриевская Наталья Семеновна, преподаватель физики Дальневосточного Государственного межрегионального индустриально-экономического колледжа.
4. http://www.physlab.edusite.ru/about/ - информационный портал для учителей физики