Компьютерные технологии на уроках физики

Компьютерные технологии на уроках физики — это информационная технология, которая включает выходы в самые разные науки. Моделирование является важным методом человеческого познания, потому эта тема привлекательна для изучения в школьном курсе физики. Владеть методологией построения математических моделей и их компьютерной реализацией в разных областях — вот что должны знать и уметь учащиеся в области моделирования. Рассмотрение вопроса предполагается на примере компьютерного моделирования физических процессов, которое включает как обязательный этап — численный эксперимент.

Компьютерное моделирование: причины применять компьютерные технологии на уроках физики

Почему взято моделирование физических процессов? Именно в физике математическое моделирование является особо важным методом исследования. Численное моделирование в физике часто называют вычислительным экспериментом, поскольку оно имеет много общего с лабораторным экспериментом. Важным его этапом, является осознание результатов, представление их в максимально наглядной, удобной для восприятия форме. Возможность визуализации: графики, диаграммы — замечательная возможность, представляемая компьютером. В последнее время можно часто слышать вопросы: «А нужен ли вообще компьютер на уроках физики? Не вытеснят ли компьютерные имитации реальный эксперимент из учебного процесса? В каких случаях оправдано использование компьютерных программ на уроках физики?».

Использование компьютера на уроках оправдано, прежде всего, в тех случаях, в которых он обеспечивает существенное преимущество по сравнению с традиционными формами обучения. Одним из таких случаев является использование компьютерных моделей в учебном процессе. Компьютерные модели позволяют имитировать физические явления, эксперименты или идеализированные ситуации, встречающиеся в задачах.

Преимущество компьютерного моделирования

В чем же преимущество компьютерного моделирования по сравнению с натурным экспериментом? Прежде всего, компьютерное моделирование позволяет получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений. Позволяет воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов. При использовании моделей компьютер предоставляет уникальную возможность визуализации явления природы. При этом можно поэтапно включать в рассмотрение дополнительные факторы, которые постепенно усложняют модель и приближают ее к реальному физическому явлению. Кроме того, компьютерное моделирование позволяет варьировать временной масштаб событий, а также моделировать ситуации, нереализуемые в физических экспериментах.

Компьютерные технологии на уроках физики. Технология опыта

В практике информационными технологиями называют все технологии, использующие специальные технические информационные средства (ЭВМ, кино, аудио, видео).

Компьютерные технологии на уроках физики развивают идеи программированного обучения. Они открывают совершенно новые, еще не исследованные технологические варианты обучения, связанные с уникальными возможностями современных компьютеров и телекоммуникаций.

Компьютерные (новые информационные) технологии обучения на уроках физики – это процессы подготовки и передачи информации обучаемому, средством осуществления которых являются компьютеры.

Варианты применения компьютерных технологий на уроках физики

Компьютерная технология может осуществляться по трем вариантам:

• как «проникающая» технология (применение компьютерного обучения по отдельным темам, разделам для решения отдельных дидактических задач).
• как основная, определяющая, наиболее значимая из используемых в данной технологии частей.
• как моно технология (когда все обучение, все управление учебным процессом, включая все виды диагностики, мониторинг, опираются на применение компьютера).

Основные цели компьютерных технологий на уроках физики

• Формирование умений работать с информацией, развитие коммуникативных способностей.
• Подготовка личности «информационного общества».
• Дать учащемуся так много учебного материала, как только он сможет усвоить.
• Формирование исследовательских умений, умений принимать оптимальные решения.

Концептуальные положения применения компьютерных технологий на уроках физики

• Обучение – это общение ребенка с компьютером.
• Принцип адаптивности: приспособление компьютера к индивидуальным особенностям ребенка.
• Диалоговый характер обучения.
• Управляемость: в любой момент возможна коррекция учителем процесса обучения.
• Взаимодействие ребенка с компьютером может осуществляться по всем типам: субъект – объект, субъект – субъект, объект – субъект.
• Оптимальное сочетание индивидуальной и групповой работы.
• Поддержка у ученика состояния психологического комфорта при общении с компьютером.
• Неограниченное обучение: содержание, его интерпретация и приложения как угодно велики.

Особенности содержания

Компьютерные технологии на уроках физики основываются на использовании некоторой формализованной модели содержания, которое представлено педагогическими программными средствами, записанными в память компьютера, и возможностями телекоммуникационной сети.

Главной особенностью фактологической стороны содержания образования является многократное увеличение «поддерживающей информации». К ним относятся: наличие компьютерной информационной среды, включающей на современном уровне базы информации, гипертекст и мультимедиа (гипермедиа), микромиры, имитационное обучение, электронные коммуникации (сети), экспертные системы.

Особенности методики

Компьютерные средства обучения называют интерактивными, они обладают способностью «откликаться» на действия ученика и учителя, «вступать» с ними в диалог, что и составляет главную особенность методик компьютерного обучения.

Компьютерные технологии на уроках физики могут использоваться на всех этапах процесса обучения: при объяснении (введении) нового материала, закреплении, повторении, контроле ЗУН.  При этом для ребенка компьютер выполняет различные функции: учителя, рабочего инструмента, объекта обучения, сотрудничающего коллектива, досуговой (игровой) среды.

В функции учителя компьютер представляет:

• источник учебной информации (частично или полностью заменяющий учителя и книгу);
• наглядное пособие (качественно нового уровня с возможностями мультимедиа и телекоммуникации);
• индивидуальное информационное пространство;
• тренажер;
• средство диагностики и контроля.

В функции рабочего инструмента компьютер выступает как:

• средство подготовки текстов, их хранения;
• текстовый редактор;
• графопостроитель, графический редактор;
• вычислительная машина больших возможностей (с оформлением результатов в различном виде);
• средство моделирования.

Функцию объекта обучения компьютер выполняет при:

• программировании, обучении компьютера заданным процессам;
• создании программных продуктов;
• применении различных информационных сред.

Функции учителя

Работа учителя в компьютерной технологии включает следующие функции:

• Организация учебного процесса на уровне класса в целом, предмета в целом (график учебного процесса, внешняя диагностика, итоговый контроль).
• Организация внутриклассной активизации и координации, расстановка рабочих мест, инструктаж, управление внутриклассной сетью и т.п.
• Индивидуальное наблюдение за учащимися, оказание индивидуальной помощи, индивидуальный «человеческий» контакт с ребенком.
• С помощью компьютера достигаются идеальные варианты индивидуального обучения, использующие визуальные и слуховые образы.
• Подготовка компонентов информационной среды обязательна. Различные виды учебного, демонстрационного оборудования, программные средства, учебно-наглядные пособия должны быть связаны с предметным содержанием определенного учебного курса.

Информатизация обучения требует от учителей и учащихся компьютерной грамотности, которую можно рассматривать как особую часть содержания компьютерной технологии.

Компьютерные технологии на уроках физики. Структура содержания компьютерной технологии

В структуру содержания компьютерной технологии входят:

• знание основных понятий информатики и вычислительной техники;
• знание принципиального устройства и функциональных возможностей компьютерной техники;
• знание современных операционных систем и владение их основными командами;
• знание современных программных оболочек и операционных средств общего назначения (Norton Commander, Windows, их расширения), и владение их функциями;
• владение хотя бы одним текстовым редактором;
• первоначальные представления об алгоритмах, языках и пакетах программирования;
• первоначальный опыт использования прикладных программ утилитарного назначения.

Результативность

Результатами применения компьютерной технологии на уроках физики является приобретение учащимися необходимой системы знаний, умений и навыков. Основной результат — повышение познавательной активности учащихся, вовлечение некоторых учеников в научно — исследовательскую деятельность, связанную с применением современных компьютерных технологий. В процессе  познания у школьников появляется уверенность в своих силах при изучении материала, интерес к урокам.