1.2. Розвиток пізнавального інтересу до фізики під час використання комп'ютерних технологій

Найбільш ефективними засобами розвитку інтересу учнів основної школи до навчання фізики у позакласній роботі є використання низки дидактичних засобів у поєднанні з комп'ютерними технологіями:

• цікаві досліди та фізичний експеримент;

• фізичні парадокси, історичні факти та легенди, представлені в різних формах;

• найрізноманітніші види ігрової діяльності;

• складання та розв'язання цікавих задач;

• використання інформаційно-комунікаційних технологій тощо.

У процесі дослідження доведено, що при використанні дидактичних засобів на основі мультимедійних технологій у позакласній роботі з метою розвитку пізнавального інтересу учнів до вивчення фізики необхідно дотримуватися загальних педагогічних вимог, а саме: включення школярів в цілеспрямовану навчальну діяльність, стимулювання необхідних пізнавальних мотивів, з'ясування життєвого сенсу вивчення фізики, забезпечення емоційного задоволення від пізнання нового та реалізації можливостей, формування позитивного ставлення до навчального процесу [10, c. 104].

Використання різноманітних дидактичних засобів у позакласній роботі має забезпечити основні функції навчання: підвищення пізнавальної активності кожного учня, розвиток його творчих здібностей, підвищення ефективності навчально-виховної роботи в школі.

Розвиток нових технологій полягає у розробці принципово нових підходів до організації та проведення навчально-виховного процесу при навчанні фізики не заради самої проблеми, а з метою розвитку пізнавальної активності учнів. Саме тому у роботі розглядається інноватика педагогічних технологій у нерозривній єдності з основним завданням сучасної педагогіки – формування в учнів стійкого інтересу не лише до вивчення конкретного навчального предмету, а й до процесу пізнання в цілому. Проте на сьогодні ще недостатньо розроблені такі методи і технології навчання фізики, які б гарантували постійну підтримку стійкої зацікавленості учнів у досконалому оволодінні предметом. Комп'ютер може стати ефективним засобом навчально-виховного процесу, бути інструментом обробки та аналізу педагогічної інформації, інструментом управління та організації навчально-виховної діяльності [13, c. 44].

Ці концептуальні позиції було покладено в основу експериментальної роботи, яка полягала в розробці комплектів дидактичних, методичних, інформаційних матеріалів (портфоліо навчального проекту).

Структура портфоліо навчального проекту містить такі складові:

• план проекту (з урахуванням вимог державних освітніх стандартів та державних програм),

• приклади учнівських робіт (виконані автором у ролі учня: учнівська мультимедійна презентація, публікація та веб-сайт),

• форми та критерії оцінювання діяльності учнів (по створенню презентації, публікації та веб-сайту),

• дидактичні матеріали для учнів (роздавальні матеріали, тести та шаблони документів),

• методичні матеріали для вчителя (вчительська мультимедійна презентація, публікація або веб-сайт; інструкції щодо організації роботи в проекті; правила роботи з різним обладнанням тощо),

• план реалізації проекту,

• список інформаційних джерел.

Кожна складова маю свою певну папку, в якій розміщено файли з відповідними назвами [18, c. 261].

Навчальний проект є організаційною формою роботи, яка орієнтована на засвоєння навчальної теми або навчального розділу і становить частину стандартного навчального предмета або кількох предметів. У школі таку форму роботи можна розглядати як спільну навчально-пізнавальну, дослідницьку, творчу або ігрову діяльність учнів (індивідуальну, парну, групову), що мають спільну мету, застосовують одні й ті ж методи і способи діяльності, спрямовані на досягнення спільного реального результату, необхідного для розв'язання деякої навчальної проблеми.

Портфоліо навчального проекту розробляється з метою залучення учнів до пошукової, дослідницької діяльності з метою більш поглибленого вивчення курсу. Ці матеріали створюються спільно вчителями та учнями з використанням комп'ютерних технологій (засобів створення мультимедійних комп'ютерних презентацій, текстового та графічного редакторів, табличного процесора, комп'ютерних програм для створення публікацій і веб-сайтів, здійснення пошуку інформації в Інтернеті, роботи з електронною поштою тощо).

Обов'язковою умовою для залучення всіх учнів до активної роботи з вивчення курсу фізики є, насамперед, зацікавлення їх матеріалом, який вивчається, і добре розуміння поставленого перед ними завдання. Це виникає лише тоді, коли учні чітко розуміють зміст проблемного завдання. З цією метою доцільно використовувати цікаві досліди. Цікаві досліди у шкільному курсі фізики – це відображення наукового методу дослідження, властивого науці фізиці. Пояснення явищ на основі цікавих дослідів сприяє формуванню наукового світогляду учнів, більш глибокому засвоєнню фізичних законів, підвищує інтерес школярів до вивчення предмета. Цікаві досліди та спостереження дозволяють поєднувати теорію з практикою, привчати учнів до самостійної дослідницької роботи, розвивати в них інтерес до фізики і техніки, подолати помилкові уявлення окремих із них про те, що фізичні явища можна спостерігати лише за допомогою спеціальних приладів [3, c. 11].

Велику зацікавленість викликають не лише гарно підготовлені демонстраційні досліди, самостійні експерименти, виконання домашніх дослідів і спостережень, а також розв'язування цікавих задач, особливо тих, що ілюструють застосування на практиці знань, які вони отримують під час уроків.

Для ефективного розвитку творчого мислення учнів, підвищення інтересу до фізики, винахідницької діяльності та наукового рівня в цілому, необхідно постійно знайомити їх з фізичними явищами, закономірностями, фактами, які можуть бути використані в основі цікавої фізичної задачі.

Одним з ефективних шляхів виховання в учнів інтересу до вивчення фізики є застосування різноманітних ігрових форм у позакласній роботі. Характерним для кожної гри є, з одного боку, розв'язання різноманітних цікавих задач: уточнення уявлень про предмет чи явище в цілому і про його суттєві особливості, розвиток здібностей підмічати подібність і відмінність між ними. У цьому розумінні гра має навчальний характер. З іншого боку, невід'ємним елементом гри є ігрова дія. Увага учнів спрямована саме на неї, і непомітно для себе вони вже у процесі гри виконують навчальне завдання.

Розроблені теми уроків, навчальні проекти та їх методичні основи ґрунтуються на ряді визначених педагогічних технологій з метою формування інтересу учнів до вивчення фізики.

При використанні інноваційних дидактичних засобів у навчальному процесі належить керуватися такими методичними принципами:

• підпорядкування використання дидактичних засобів педагогічній задачі, а не навпаки;

• оптимальне дозування використання дидактичних засобів на основі мультимедійних технологій у сполученні з традиційними методами навчання;

• поєднання можливостей традиційних і нових видів технічних засобів, таких як інтерактивні мультимедійні технології;

• вибір такого варіанту застосування дидактичних засобів, завдяки якому роль учителя підвищується.

Розглядаючи питання доцільності використання таких дидактичних засобів, учитель повинен завжди виходити з того, що дидактичні засоби не є самоціллю, а лише засобом, який дає змогу якнайефективніше розв'язувати освітньо-виховні завдання [8, c. 25].

Для визначення доцільності використання дидактичних засобів на позакласних заняттях слід враховувати численні фактори: педагогічну і наукову якість інтерактивних навчальних елементів, інтереси й вік учнів, зміст матеріалу, що подається, методичну зрілість самого педагога.

Залежно від дидактичної доцільності методика використання таких засобів може змінюватися. Загалом, їх використання сприяє підвищенню інтересу учнів до знань, стимулює та вмотивовує застосування проблемної, дослідницької діяльності учнів, формує стійкий інтерес до предмету, розвиває творчі, практичні життєві навички учнів.

Розділ 2. Використання комп'ютерного моделювання електромагнітних коливань

Комп'ютерне моделювання дозволяє наочно ілюструвати фізичні експерименти і явища, відтворювати їх тонкі деталі, які можуть бути непомітними спостерігачу при реальних експериментах. Використання комп'ютерних моделей і віртуальних лабораторій надає нам унікальну можливість візуалізації спрощеної моделі реального явища. При цьому можна поетапно включати у розгляд додаткові чинники, які поступово ускладнюють модель і наближають її до реального фізичного явища. Крім того, комп'ютер дозволяє моделювати ситуації, нереалізовані експериментально в шкільному кабінеті фізики, наприклад, роботу ядерної установки. Робота учнів з комп'ютерними моделями і віртуальними лабораторіями надзвичайно корисна, тому що вони можуть ставити численні експерименти і навіть проводити невеликі дослідження. Інтерактивність відкриває перед учнями величезні пізнавальні можливості, роблячи їх не тільки спостерігачами, а й активними учасниками проведених експериментів. Процес комп'ютерного моделювання для учнів цікавий і повчальний, так як результат моделювання завжди цікавий, а в ряді випадків може бути вельми несподіваним. Створюючи моделі і спостерігаючи їх у дії, учні можуть познайомитись з низкою фізичних явищ, вивчити їх на якісному рівні, а також провести невеликі дослідження. [13]. У таблиці 1 показано спільність логіки розгортання дослідження, складу і послідовності виконуваних суб'єктом дій в натурному і різного виду модельних експериментів. [19]

Етапи	Натурний експеримент	Модельний експеримент
Планування. Розробка методу дослідження.	Розробка методу дослідження (актуалізація теорії, отримання розрахункової формули, визначення складу контрольованих величин і способу їх визначення, прогноз точності та достовірності результатів, визначення оптимальних методик проведення вимірювань і спостережень, в т.ч., діапазону варіювання величин, способу фіксації результатів і т. п.), проектування експериментальної установки.	Розробка методу дослідження (актуалізація теорії, отримання розрахункової формули, визначення складу контрольованих величин і способу їх визначення, прогноз точності та достовірності результатів, визначення оптимальних методик дослідження моделі, в т.ч., діапазону варіювання величин, способу фіксації результатів і т.п. ), проектування моделі.
Виконання дій з отримання первинних даних.	Складання, налагодження і тестування експериментальної установки, підготовка зразків, виконання вимірювань і спостережень, фіксування їх результатів.	Реалізація моделі, перевірка правильності її функціонування (тестування), виконання дослідницьких процедур, фіксування їх результатів.
Обробка та інтерпретація та отриманих даних.	Обробка та інтерпретація отриманих даних у рамках використовуваної теорії або гіпотези, виклад результатів і висновків.	Обробка та інтерпретація отриманих даних у рамках використовуваної теорії або гіпотези, перенесення результатів дослідження моделі на справжній об'єкт дослідження, виклад результатів і висновків.

Зрозуміло, комп'ютерна лабораторія не може замінити справжню фізичну лабораторію. Тим не менш, при виконанні комп'ютерних лабораторних робіт у школярів формуються навички, які знадобляться їм і для реальних експериментів – вибір умов експериментів, встановлення параметрів дослідів і.т.д. Все це перетворює виконання багатьох завдань у мікродослідження, стимулює розвиток творчого мислення учнів, підвищує їх інтерес до фізики [14]. Комп'ютерні моделі, розроблені компанією «ФІЗІКОН», легко вписуються в урок і дозволяють вчителю організувати нові нетрадиційні види навчальної діяльності учнів. Як приклад наведемо три види уроків з використанням комп'ютерних моделей:

1. Урок вирішення завдань з наступною комп'ютерною перевіркою. Учитель пропонує учням для самостійного рішення в класі або в якості домашнього завдання індивідуальні завдання, правильність вирішення яких вони зможуть перевірити, поставивши комп'ютерні експерименти. Самостійна перевірка отриманих результатів за допомогою комп'ютерного експерименту посилює пізнавальний інтерес учнів, робить їх роботу творчу, а в ряді випадків наближає її за характером до наукового дослідження. У результаті багато учні починають придумувати свої завдання, вирішувати їх, а потім перевіряти правильність своїх міркувань, використовуючи комп'ютерні моделі. Учитель може свідомо спонукати учнів до подібної діяльності, не побоюючись, що йому доведеться вирішувати «купу» придуманих учнями завдань, на що зазвичай не вистачає часу. Більш того, складені школярами завдання можна використовувати в класній роботі або запропонувати іншим учням для самостійного опрацювання у вигляді домашнього завдання [11, c. 20].

2. Урок-дослідження. Учням пропонується самостійно провести невелике дослідження, використовуючи комп'ютерну модель, і отримати необхідні результати. Тим більше, що багато моделей дозволяють провести таке дослідження буквально за лічені хвилини, вчитель формулює теми досліджень, а також допомагає учням на етапах планування та проведення експериментів [10].

3. Урок - комп'ютерна лабораторна робота. Для проведення такого уроку необхідно, перш за все, розробити відповідні роз даткові матеріали, тобто бланки лабораторних робіт. Завдання в бланках робіт слід розташувати в міру зростання їхньої складності. Спочатку має сенс запропонувати прості завдання ознайомчого характеру та експериментальні завдання, потім розрахункові завдання і, нарешті, завдання творчого та дослідницького характеру. При відповіді на запитання або при вирішенні завдання учень може поставити необхідний комп'ютерний експеримент і перевірити свої міркування. Розрахункові завдання учням рекомендується спочатку вирішити традиційним способом на папері, а потім поставити комп'ютерний експеримент для перевірки правильності отриманої відповіді.

Завдання творчого і дослідницького характеру істотно підвищують зацікавленість учнів у вивченні фізики і є додатковим мотивуючим фактором. Із зазначеної причини уроки останніх двох типів особливо ефективні, так як учні отримують знання в процесі самостійної творчої роботи. Адже ці знання необхідні їм для отримання конкретного, видимого на екрані комп'ютера, результату. Вчитель у таких випадках є лише помічником у творчому процесі формування знань [14]. У процесі роботи з мультимедійними курсами ТОВ «ФІЗІКОН» були запропоновані наступні види завдань до комп'ютерних моделей:

1. Ознайомче завдання;

2. Комп'ютерні експерименти;

3. Експериментальні задачі;

4. Розрахункові задачі з подальшою комп'ютерною перевіркою;

5. Неоднозначні завдання;

6. Завдання з відсутніми даними;

7. Творчі завдання;

8. Дослідницькі завдання;

9. Проблемні завдання;

10. Якісні задачі.

Освітні результати, які досягаються при застосуванні інформаційних технологій:

• Учням надається можливість індивідуальної дослідницької роботи з комп'ютерними моделями, в ході якої вони можуть самостійно ставити експерименти, швидко перевіряти свої гіпотези, встановлювати закономірності;

• Учням надається індивідуальний темп навчання;

• Учням надається можливість виконати комп'ютерну лабораторну роботу;

• Учні набувають навички оптимального використання персонального комп'ютера як навчального засобу;

• Учитель отримує можливість провести швидку індивідуальну діагностику результативності процесу навчання;

• У вчителя вивільняється час на індивідуальну роботу з учнями (особливо з відстаючими), в ході якої він може коригувати процес пізнання.