УДК 372.853

ИНТЕРАКТИВНЫЕ КОМПЛЕКСНЫЕ СРЕДСТВА ЭЛЕКТРОННОГО И ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ

№16,

Педагогические науки

Быстров Дмитрий Сергеевич
Девяткин Евгений Михайлович (Кандидат физико-математических наук)

Ключевые слова: ФИЗИКА; ЭЛЕКТРОННОЕ ОБУЧЕНИЕ; ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ; ИНТЕРАКТИВНЫЕ СРЕДСТВА; КОМПЛЕКСНЫЕ СРЕДСТВА; PHYSICS; E-LEARNING; DISTANCE LEARNING; INTERACTIVE TOOLS; COMPLEX TOOLS.

Аннотация: В статье рассмотрены аспекты применения интерактивных комплексных средств электронного и дистанционного обучения физике и других предметов. Также рассмотрены причины использования данных технологий, плюсы и минусы применения компьютерных технологий при обучении. Раскрыты основные положения применения компьютерных технологий в образовании.

Физика – это один из самых интересных и познавательных предметов в школьной программе, но в то же время она является очень сложным для познавания предметом. Только учитель с хорошей подготовкой и подходящей квалификацией сможет правильно и целостно преподнести учебный материал до обучающихся. Для выполнения этой задачи учитель прибегают к различным педагогическим и методическим приемам или разработкам [1-3].

Но кроме применения различных наработок учитель должен развить и собственные качества, и умения как преподавателя. А именно такие как:
1. широко развитый кругозор не только в преподаваемом предмете, а и в жизненном опыте и научном плане;
2. умение грамотно и целостно преподнести изучаемый материал;
3. обучение с учетом всех индивидуальных особенностей каждого ученика;
4. красивая, грамотная, поставленная речь и четкая дикция;
5. умение использовать жестикуляцию и мимику во время выступлений для полноты преподнесения материала;
6. направленность на работу во время урока внеурочную работу с учениками;
7. умение оперативно и правильно реагировать на ситуации, обладать хорошей находчивостью;
8. умение правильно формулировать цели и задачи, для выполнения поставленных планов;
9. должен обладать организаторскими способностями и навыками руководителя;
10. контроль качества и целостности знаний всех учащихся.

Навыки использования компьютерных технологий, отвечающих современным нормам обучения учеников различных категорий.

Последний пункт мы рассмотрим поподробнее. В последнее время произошел большой скачек компьютерных технологий, и, несомненно, улучшил нашу жизнь. В наше время применение компьютерных технологий дошло и до образовательной сферы. Повсеместно начали появляться и оборудоваться учебные компьютерные лаборатории, позволяющие использовать электронные средства обучения в самых разнообразных целях: демонстрация, видео-эксперименты, виртуальные лабораторные работы, интерактивные установки, моделирующие различные процессы в различных научных областях. Физика, на сегодняшний день, остро нуждается в использовании подобных обучающих ресурсов. Причина тому является, во-первых, нехватка оборудования, во-вторых, невозможность проведения некоторых физических опытов в стенах заведений. Интерактивные комплексные средства электронного и дистанционного обучения физике могут решить обе вышеперечисленные проблемы. Они могут моделировать абсолютно любой физический процесс, начиная от простой лабораторной работы по механике и термодинамике и заканчивая моделированием ядерных реакций, что могут принести колоссальный вред большому количеству людей, находящихся вблизи ядерных испытаний. Так же с помощью интерактивных комплексных средств электронного и дистанционного обучения физике возможно прохождение и изучение материала удаленно из любой точки мира, важным критерием лишь будет доступ к данным материалам. Для их использования необходим лишь компьютер, который в настоящее время присутствует практически во всех компьютерных классах и доступ в интернет, если ученик работает удаленно из дома.

Интерактивные комплексные средства электронного и дистанционного обучения очень быстро находят свое применение на уроках физики и очень помогают учителю при демонстрации физических явлений, а также дают возможность проводить новые, нетрадиционные виды учебной деятельности обучающихся, раньше не доступные в связи с целым рядом различных причин.

Компьютерные модели дают возможность пользователю управлять объектами на экране компьютера или интерактивной доски, меняя первоначальные значения экспериментов, и осуществлять многообразные физические эксперименты [4-6]. Некоторые модели имеют возможность видеть на экране компьютера или интерактивной доски в процессе эксперимента построение графиков зависимостей функций от различных переменных. Видеозаписи проводимых реальных опытов делают урок более интересным и красочным, что позволяет сделать обучение более увлекательным и интересным процессом получения новых знаний и навыков.

В современном мире применение информационных технологий стало очень важным во всех сферах деятельности человека. Освоение навыками данных технологий еще в школьное время дает очень большое значение для предстоящей профессиональной подготовки учащихся. Процесс освоения этими знаниями протекает значительно эффективней.

На основе этого, можно сказать, что интерактивные установки физических приборов, как новый способ обучения, достойны серьезного к себе внимания и разработчиков, и преподавателей. Компьютерные модели должны обеспечивать значительный рост эффективности обучения.

Однако необходимо подчеркнуть, что компьютерные модели не стремятся заменить реальные аналоги школьных физических экспериментов. Данное приложение используется учителем физики, как демонстрации или интерактивные лабораторные работы, в случае отсутствия реального оборудования. Также, ученики могут пользоваться приложением дома для закрепления пройденного в школе материала и получения новых знаний об окружающем их мире.

Проникновение виртуальных интерактивных установок в обучающий процесс оправдан, в первую очередь, когда они результативно дополняют имеющиеся технологии преподавания, либо гарантируют большую значимость по сравнению с классическими методами обучения. Одной из подобных ситуаций считается применение электронных интерактивных установок в лабораторных работах или при демонстрации экспериментов по физике, которые, в свою очередь, дают возможность сделать лабораторные работы и опыты по физике наиболее доступными и совершенными и, в тоже время, улучшить качество физического образования учащихся.

Виртуальные лабораторные работы, применяемые на занятиях по физике, маловероятно, что смогут обучить учащихся взаимодействовать с реальными устройствами, но компьютеризированные занятия имеют бесспорные преимущества в некоторых случаях по сравнению с «реальными» [7-9]. Один из недочетов реального физического практикума считается то, что он состоит из классического, одинакового набора лабораторных работ, большая часть которых уже давным-давно устарела. Современный учащийся отличается от прежних тем, что учится в период обширного использования разных информационных технологий абсолютно во всех областях деятельности человека, и маловероятно, что он с такой же заинтересованностью и преданностью воспользовался бы гирьками и блоками, как предыдущие поколения не знающие, что такое компьютер. В физическом практикуме, основанном на виртуальных моделях, учащийся оказывается в виртуальном мире, который им уже хорошо знаком по компьютерным играм и другим электронным программам, поэтому работа в нем у него, как правило, затруднений не вызывает. Это дает сильную вспомогательную мотивацию, существенно увеличивающую качество преподавания.

Помимо этого, современная эпоха требует новых подходов исследований на стыке наук. Одаренные учащиеся в процессе собственной экспериментальной деятельности часто нуждаются в грамотных консультациях ведущих ученых. Современные информационно-коммуникационные технологии гарантируют ощущение настоящей лабораторной среды и реальное «погружения» в исследование.

Из имеющегося жизненного и учебного опыта при выполнении лабораторных работ, более заинтересованные учащиеся с огромным интересом проводят эксперимент с различными виртуальными лабораторными моделями. Создают электронные установки различных механических, термодинамических, электромагнитных, оптических и квантовых систем. Виртуальный физический практикум раскрывает у обучающихся большие познания, делая их не только пассивными наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов [10-12]. Подобным способом, раскрывается возможность участия на ранних курсах учебно-исследовательских работ по физике.

На данный момент различные обучающие разработки и программы поддерживают следующие формы или различные комбинации этих форм организации учебного процесса:

1. Преподнесение ученику или студенту учебного материала, который он должен знать и вопросов, на которые он должен дать полный и целостный ответ. Такой подход к обучению называют – традиционным дидактическим подходом;
2. Представление заданий в учебной среде различными способами, в которой ученику должен достичь заданных целей путем структурированного планирования и выполнения некоторого ряда простых действий;
3. Предъявление ряда заданий, требующих от обучаемого воспроизведения последовательности рассуждений, или создание правильного решения для получение верного результата на основе знаний, предоставленных образовательной системой. Этого результата можно добиться применением различных интеллектуальных систем поддержки и мотивации рассуждений обучающихся различным учебным программам
4. Выдачи конкретных, полных и достоверных ответов обучаемому на задаваемые им вопросы.

Подведя итог над всеми перечисленными выше пунктами о различных формах организации учебного процесса, можно судить об использовании интерактивных комплексных средств электронного и дистанционного обучения, как о новом способе организации учебного процесса, который будет дополнять существующие алгоритмы учебного процесса, для сложения более полной картины понимания предмета в головах обучающихся.

Но следует отметить, что виртуальными технологиями не следует полностью заменять современные методы преподавания. Они лишь дополняют их для более четкого и полного понимания или же заменяют их в случаи невозможности их проведения.

Так же использование виртуальных интерактивных лабораторных установок может повысить уровень знаний обучающихся, так как современное поколение испытывает более серьезную тягу к использованию компьютерных технологий, чем прошлое поколение. Если преподавать обучение с помощью виртуальных интерактивных лабораторных установок как игру, то это повысит заинтересованность в этом процессе обучающихся.

Другим примером могут послужить виртуальные интерактивные пособия. Они могут составлять сборник из самых полных и актуальных на данный момент учебных материалов или видеофильмов, так же могут содержать объемные модели разных животных или микроорганизмов. Это позволит наглядно их изучить, что невозможно при обычном методе обучения. Использование видеофильмов или видеороликов позволит показать места обитания и образ жизни некоторых организмов или животных. При обычных методах это же не доступно.

Подводя итоги под всем вышеперечисленным, можно сказать, что использование информационных технологий в изучении физики позволит увеличить уровень и качество образования. Так же они позволяют проводить ранее не доступные эксперименты и лабораторные работы по причине дороговизны, опасности или редкости.

Список литературы

  1. Monakhov V.V., Kozhedub A.V., Kashin A.N. Integrated Environment for Physical Experiments Control // Abstracts of the First International Conference «Modern Trends in Computational Physics», Dubna, Russia, 1998, p. 125.
  2. Yaşar O. Teaching science through computation // International Journal of Science, Technology and Society, 2013. V. 1. № 1. Issue 1. pp. 9-18.
  3. Farrell S. Krausc S. A virtual community of practice to support faculty efforts to adopt research-based instructional approaches. Proceedings of 2014 International Conference on Interactive Collaborative Learning, ICL 2014, 2014, 21 January 2015, article number 7017883, pp. 845-848.
  4. Franklin R., Smith Ju. Practical assessment on the run iPads as an effective mobile and paperless tool in physical education and teaching. Research in Learning Technology, 2015, vol. 23: 27986.
  5. De Jong T., Linn M.C., Zacharia C.Z. Physical and Virtual Laboratories in Science and Engineering Education//Science, 2013. V. 340. Apr 19. pp. 305-308.
  6. Perkins R., Adams W., Dubson M., Finkelstein N., Reid S., Wieman C., LeMaster R. PhET: Interactive simulation for teaching and learning physics//The physics teacher, 2006. V. 44. №1. pp. 18-23.
  7. Баранов А.В., Борыняк Л.А., Заковряшина О.В. Виртуальные проекты студентов в физическом лабораторном практикуме профильного лицея // Открытое и дистанционное образование. – 2014. – №2(54). – С. 40-44.
  8. Баранов А.В., Волохович Е.Н., Медведева К.А., Степин Д.В. Учебный компьютерный имитационный эксперимент «Визуализация в реальном времени квантовой интерференции одиночных молекул»// Открытое образование. – 2015. – №3. – С. 110-114.
  9. Баранов А.В. Виртуальные проекты и проблемно-деятельностный подход при обучении физике в техническом университете // Физическое образование в вузах. – 2012. – Т. 18. – №4. – С.90-96.
  10. Девяткин Е.М. Компьютерное моделирование экспериментальных задач по общей физике // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 6.; URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=27189 (дата обращения: 07.11.2018).
  11. Гарифуллин Р.И., Девяткин Е.М. Электронный комплекс виртуальных лабораторных установок по механике и молекулярной физике. // Сборник научных статей международной молодежной школы-семинара «Ломоносовские чтения на Алтае», Барнаул, 5-8 ноября, 2013: в 6 ч. — Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2013. – Ч.III. – С. 309-311
  12. Девяткин Е.М. Использование технологии программируемой flash-анимации для моделирования механических колебаний. // Сборник научных статей международной конференции «Ломоносовские чтения на Алтае: фундаментальные проблемы науки и образования», Барнаул, 20-24 октября, 2015. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2015. – С. 917-920.