Интернет-ресурсы в преподавании физики: новые дидактические возможности

Стремительная информатизация всех сфер деятельности не оставила в стороне образование вообще и профессиональное образование в частности. Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) — совокупность методов, производственных процессов и программнотехнических средств, интегрированных с целью сбора, обработки, хранения, распространения, отображения и использования информации в интересах ее пользователей [1] — широко применяются в современном образовательном процессе.

При этом следует понимать, что «существующая система обучения складывалась в течение длительного времени и в итоге оказалась “прилаженной” к тем средствам, которые в ней всегда использовались, в основном нетехническим. Новые средства, компьютеры, например, являются техническими устройствами, где конструктивно заданы иные функции, а следовательно, и другие требования к слагаемым учебного процесса. Поэтому в любом случае введение новых средств требует пересмотра этого процесса в большей либо меньшей степени, что может быть сделано только на основании требований психолого-педагогической науки. Конечно, полная реализация этих требований не всегда выполнима. Поэтому при наличии соответствующей техники не следует пренебрегать возможностью внести хотя бы частичные улучшения в существующий учебный процесс, чтобы получить повышение его эффективности по какому-либо показателю: уменьшение времени на обучение или численности преподавателей, повышение качества усвоения. Последний критерий является ведущим, так как улучшение по любому другому критерию или их совокупности будет нивелировано, если ухудшится качество усвоения» [2, с. 87].

В свою очередь, успешность применения компьютерных средств в обучении зависит от качества педагогических программных продуктов и готовности преподавателей их применять. Методически грамотное применение ИКТ способствует:

• –    увеличению глубины усвоения новых знаний благодаря возможностям компьютера и информационных систем;

• –    уменьшению сроков и повышению качества усвоения изучаемого материала благодаря более быстрому получению научного материала, получению исходного решения и наглядного его представления;

  – уменьшению трудоемкости процесса получения новых знаний.

В своей работе мы хотели бы остановиться на анализе дидактических возможностей, которые предоставляют преподавателям некоторые образовательные ресурсы интернета на основе имитационного моделирования. Система виртуальной реальности погружает обучаемого в воображаемую трехмерную модель реального мира. Она обеспечивает «непосредственное» взаимодействие с различными объектами этого реального мира и манипулирование ими. Это качественно изменяет механизм восприятия и осмысления получаемой информации, способствует формированию чувственно-наглядного образа изучаемого физического явления.

Виртуальная реальность (англ. virtual reality — «возможная реальность») — это новая технология неконтактного информационного взаимодействия, реализующая с помощью мультимедиасреды иллюзию непосредственного присутствия в реальном времени в представленном «экранном мире». В таких системах постоянно создается иллюзия «местонахождения» пользователя среди объектов виртуального мира [3].

Возможности современных ИКТ реализованы в электронном учебнике «Открытая физика» фирмы «Физикон», представляющем собой полный курс физики. Учебник работает в режиме диалога с обучаемыми, помимо теоретического материала содержит более 80 компьютерных экспериментов, видеозаписи экспериментов, звуковые пояснения.

Использование виртуальных лабораторий в учебном процессе предоставляет возможность обучающемуся провести эксперименты с оборудованием и материалом, которыми он не имеет возможности воспользоваться из-за отсутствия реальной лаборатории, в связи с дороговизной приборов и других социальных причин; получить практические навыки проведения экспериментов; ознакомиться детально с компьютерной моделью и процессом работы уникальной виртуальной аппаратуры; исследовать опасные в реальной ситуации процессы и явления, избежав риска возможных последствий [4]. Виртуальная физическая лаборатория позволяет моделировать механизмы физико-химических реакций, физических процессов, образования различных видов природных связей, позволяет использовать лабораторное оборудование, которого нет в кабинете. Также она помогает подготовиться к практической работе заранее или выполнить ее индивидуально в случае пропуска учебного занятия. Виртуальные лабораторные работы в форме модулей ОМС представлены в нескольких вариантах. Это моделирование молекул различных веществ, которые можно посмотреть в виде масштабных, шаростержневых, электронных, линейных моделей с указанием расстояния между атомами, молекулами, между связями. Учащийся может вращать их в пространстве, управляя мышкой. Также представлены работы по распознаванию и синтезу веществ. Учащиеся могут работать индивидуально, работа сопровождается письменной и устной инструкцией. Можно просматривать анимацию многократно. Оформление отчета сопровождается фотографированием промежуточных результатов, записью уравнений реакций. Компьютер помогает преподавателю проследить за всеми тонкостями практической работы, четким соблюдением техники безопасности, правильной последователь- ностью выполнения экспериментов, что затруднительно в традиционном режиме работы.

Содержание программы «Физика» для естественно-научного профиля профессионального образования направлено на достижение многих целей, среди которых выделена и такая, как развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения знаний и умений по физике с использованием различных источников информации и современных информационных технологий. В этой связи актуализируется разработка методики использования информационно-коммуникационных технологий на занятиях по физике [5; 6].

Обязательная аудиторная учебная нагрузка по физике включает в себя 20 часов лабораторных занятий (табл. 1).

Таблица 1

Лабораторные работы по физике

Каждое занятие могут сопровождать разные виды обучающих компьютерных технологий.

В своей педагогической практике для достижения большего образовательного эффекта мы используем следующие образовательные интернет-ресурсы:

• –    «Федеральный центр информационнообразовательных ресурсов» ( http://fcior.edu.ru );

• –    «Виртуальная образовательная лаборатория» ( http://www.virtulab.net );

• –    образовательный видео-портал Univertv.ru ( http://www.univertv.ru/video );

• –    «Физика в анимациях» ( http://physics.nad . ru);

• –    портал профессионального сообщества педагогов «Методисты» ( http://metodisty.ru );

• –    «Открытый колледж. Физика» (http:// college.ru/physics).

Главным преимуществом виртуальной лаборатории при проведении практических занятий по физике является возможность демонстрации физических (механических, электромагнитных, квантовых и ядерных) явлений в более широком ракурсе их исследования. Каждая работа охватывает большой объем учебного материала, что представляет широкие возможности для закрепления межпредметных связей. Такие работы по физике следует проводить на занятиях в форме практикума при объяснении нового материала или при завершении изучения определенной темы.

С помощью компьютерных анимаций можно показывать и объяснять схемы процессов, протекание которых связано со знанием структуры вещества на микромолекулярном (давление газов, протекание тока, ядерные реакции)

или планетарном уровне (образование ветров, магнитное поле Земли, солнечное затмение). Кроме того, их удобно использовать для демонстрации в динамике принципов действия технических устройств (насос, множительный аппарат, двигатель и т. д.), в которых невозможно увидеть процесс в ходе работы механизма. Также анимации призваны облегчить введение абстрактных понятий, физических величин, которые связаны с изменением какого-либо параметра во времени (движение относительно разных систем отсчета, ускорение как изменение вектора скорости, правило буравчика и т. д.).

Материалы, представленные на перечисленных выше ресурсах, позволяют увеличить наглядность преподаваемого материала, концентрируют внимание студентов, помогают систематизировать полученные знания по предмету.

Материалами сайтов можно пользоваться при подготовке к учебным занятиям, для контроля и формирования общих компетенций, для подготовки учащихся к олимпиадам, дистанционного обучения, для исследовательской работы.

Результатами проведения со студентами занятий по физике с использованием таких средств, как виртуальные лаборатории и моделирующие анимации, стали:

• -    повышение познавательного интереса к предмету;

• -    положительная динамика успеваемости студентов по предмету;

• -    формирование навыков самостоятельной продуктивной деятельности;

• -    создание ситуации успеха для каждого студента;

• -    индивидуальный подход к каждому студенту;