Электронные образовательные ресурсы в обучении физике. Учебно-методическое пособие

Практические задания для аудиторной работы:

1.Изучите 2-3 учебных пособия по физике, представленных на CD и/или DVD.

2.Проведите экспертную оценку качества одного учебного пособия.

3.Опишите методическую основу применения этого учебного пособия (соответствие конкретной программе по физике; возможность использования на уроках разных типов, внеклассных мероприятиях и в самостоятельной деятельности учащихся; отличительные черты от традиционных учебных пособий; методические указания для учителя).

Задания для самостоятельной внеаудиторной работы:

Проектное задание: Разработать методические рекомендации по организации самостоятельной работы учащихся с электронным учебником (учебник и тема урока по выбору).

Темы рефератов:

1.Электронные учебники по физике как средство реализации индивидуальных образовательных маршрутов школьников.

2.Автоматизированные обучающие системы в физическом образовании.

3.Особенности использования электронных учебников по физике в образовательных учреждениях различных типов.

ТЕМА №3 МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ УЧЕБНЫЕ ПРЕЗЕНТАЦИИ

ПО ФИЗИКЕ

Цель: формирование опыта редактирования существующих и создания собственных мультимедийных учебных презентаций по физике для уроков разных типов и внеклассных мероприятий.

ТЕОРИЯ

Электронная презентация – это логически связанная последовательность слайдов, объединенная одной тематикой и общими

21

принципами оформления. Мультимедийная презентация пред-

ставляет сочетание компьютерной анимации, графики, видео, музыки и звукового ряда, которые организованы в единую аудиовизуальную среду.

Мультимедийные учебные презентации являются нагляд-

ным средством обучения, позволяющим наиболее эффективным образом представить учебный материал. Использование презентаций позволяет значительно повысить информативность и эффективность урока при объяснении учебного материала, способствует увеличению динамизма и выразительности излагаемого материала. В отличие от электронных учебников, презентации предназначены для решения локальных педагогических задач.

Отбор материала для презентации должен соответствовать общедидактическим и частометодическим принципам – научности, доступности, наглядности и др. Кроме этого при создании и использовании презентации в учебном процессе необходимо соблюдать ряд специфических правил ее построения и оформления. Опыт доказывает, что далеко не всегда выполняются даже самые важные из них.

Типичные недочеты и ошибки при создании презентаций:

1.Недостатки структуры презентации

-Отсутствие Титульного слайда, содержащего: название темы урока (занятия); сведения об авторе; дату разработки и др.

-Отсутствие Введения, в котором представлены: цели и задачи изучения темы, краткая характеристика содержания.

-Отсутствие Оглавления (для развернутых разработок, при наличии в презентации разделов, подтем) с гиперссылками на разделы / подтемы презентации.

-Отсутствие логического завершения презентации, содер-

жащего: заключение, обобщения, выводы.

-Отсутствие рекомендуемых структурных элементов заключительной части учебной презентации: Вопросы и за-

дания для работы в классе и домашнее задание.

2.Недостатки формы представления информации

-Перегрузка слайдов повествовательным неструктурированным текстом. Рекомендуется сжатый, информационный способ изложения материала.

22

-Перегрузка слайда информацией, представленной в разных формах (текст, таблицы, схемы, графики, формулы, рисунки, фотографии, видеофрагменты и т.п.).

-Неравномерное и нерациональное использование пространства на слайде. Наиболее важная информация должна располагаться в центре экрана. Информационных блоков на слайде не должно быть много (оптимально - 3, максимум - 5). Рекомендуемый размер одного информационного блока – не более 1/2 размера слайда. Информационные блоки располагают горизонтально, связанные по смыслу блоки – слева направо. Поясняющие надписи должны располагаться под рисунком (фотографией, диаграммой, схемой).

3.Ошибки стиля и оформления

-Орфографические, грамматические и стилистические ошибки, недопустимые в учебном процессе.

-Неудачный выбор цветовой гаммы: использование слишком ярких и утомительных цветов; использование в дизайне более 3 базовых цветов; использование темного фона со светлым текстом; низкая контрастность между фоном и текстом.

-Отсутствие единства стиля оформления страниц и использование разных фонов на слайдах в рамках одной презентации.

-Использование рисунков, фотографий плохого качества и с искажениями пропорций. Отсутствие или неясность связей в схемах илимежду компонентамиматериала на слайде.

-Слишком мелкий шрифт. Для текста подзаголовков слайда рекомендуется шрифт в 28-32 пт, для основного текста

– 20-24 пт, для таблиц и схем – 16-18 пт.

-Пренебрежение законами восприятия зрительной информации, в том числе слишком быстрая смена слайдов, сложные анимационные эффекты, наличие раздражающих звуковых эффектов.

4.Ошибки демонстрации учебной презентации

-Зрительный ряд объемом более 20 слайдов, который вызывает утомление и отвлекает от сути изучаемой темы.

23

Оптимальное количество слайдов для учебной презента-

ции 10-15.

-Быстрая смена слайдов при демонстрации. Скорость демонстрации определяется из расчета – 1 мин. на один слайд иллюстративного материала, 2 мин. на слайды, содержащие ключевые моменты и основополагающие понятия.

-Перенесение на слайды полного сценария урока, а затем зачитывание информации со слайдов. Презентация должна содержать опорный материал, который комментируется, объясняется учителем и может быть законспектирован учениками.

-Отсутствие удобной навигации по структуре презентации. Необходимо включать гиперссылки, кнопки перехо-

дов на слайды, которые могут быть востребованы повторно.

Традиционная структура учебной презентации:

1.Тема урока, класс, автор.

2.Цели урока.

3.Основные понятия.

4.5-10 слайдов, раскрывающих содержание урока, выстроенных всоответствиисегологикой.

5.Вопросы и/или задания по теме урока с гиперссылками на слайды основного содержания, где содержатся правильные ответы.

6.Домашнее задание.

7.Информационные ресурсы.

Перед началом работы по созданию презентации ответьте на следующие вопросы6:

-Могу ли я обойтись без этой презентации? (Презентации необходимы далеко не на каждом уроке! Возможно, работа с мелом и доской будет более эффективной.)

-Какова учебная цель будущей презентации (сообщение нового материала, обобщение материала, разбор тренировочных заданий и т.д.)?

6 Нарушевич А.Г. Использование мультимедийных презентаций в учебном процессе». – [электронный текст]. - URL: http://rus.1september.ru/articles/2010/10/02.

24

-Чем будет дополнен материал презентации (комментариями учителя, работой с мелом у обычной доски, работой с электронной доской и т.п.)?

-Какой будет деятельность учащихся (списывание материала в тетрадь, устное/письменноевыполнениезаданийит.д.)?

-Каким оборудованием я буду пользоваться? (Электронная доска предоставляет больше возможностей для работы с презентацией, чем проектор).

-Чем я смогу заменить работу с презентацией, если выйдет из строя оборудование, отключат свет и т.п.?

СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ Вопросы для обсуждения:

1.Дайте определение следующим понятиям: «презентация», «электронная презентация», «мультимедийная презентация», «интерактивная презентация», «учебная презентация».

2.Какие общие требования предъявляются к мультимедийным учебным презентациям? Они применимы для оценки качества презентаций по физике? Можно ли указать требования, специфичные для учебных презентаций по физике?

3.Перечислите основные требования к структуре, содержанию и оформлению учебных презентаций. Какие принципы, правила и рекомендации Вы используете при создании презентаций?

4.В чем состоят особенности методики применения мультимедийных учебных презентаций по физике на уроках разных типов по сравнению с традиционными наглядными средствами обучения? Можно ли выделить специфические структуры презентаций для разных типов уроков по физике и для решения различных задач физического образования?

5.Проанализируйте типичные недостатки и ошибки, допускаемые при создании учебных презентаций. Какие из них являются самыми существенными?

Практические задания для аудиторной работы:

1.Изучите 2-3 учебные презентации по физике, представленные на сайте фестиваля «Открытый урок».

2.Проведите экспертную оценку качества одной учебной презентации по физике.

25

3. Отредактируйте презентацию в соответствии с требованиями, предъявляемыми к мультимедийным учебным презентациям.

Задания для самостоятельной внеаудиторной работы:

Проектное задание (1 на выбор):

1.Разработать конспект урока лабораторной работы с применением мультимедийной презентацией (тема по выбору).

2.Разработать конспект урока решения задач с мультимедийной презентацией (тема по выбору).

3.Разработать конспект урока обобщения и систематизации знаний сприменением мультимедийнойпрезентацией(тема по выбору).

4.Разработать конспект вводного занятия перед экскурсией на гидроэлектростанциюс применениеммультимедийнойпрезентацией.

5.Разработать конспект пропедевтического мероприятия «Физические фокусы» для учащихся 5-6 классов с применением мультимедийной презентацией.

Темы рефератов:

1.Виды наглядности и требования к визуализации учебной информации по физике.

2.Мультимедийная учебная презентация как средство управления деятельностью учащихся на уроке физики.

3.Потенциал интерактивной доски в обучении физике.

ТЕМА №4 ВИРТУАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

Цель: формирование опыта интегрирования наглядных методов обучения физике – виртуальных моделей и реального демонстрационного эксперимента на уроках разных типов.

ТЕОРИЯ

Изучение физики это изучение моделей, поскольку физика – это наука, в которой моделирование является одним из важнейших методов исследования.

26

Модель – объект произвольной природы, отражающий свойства, характеристики и связи моделируемого объекта, которые являются существенными для решения поставленной задачи. Модель нужна для того, чтобы понять, как устроен моделируемый объект (какова его структура, свойства, законы развития и взаимодействия с окружающей средой); научиться управлять объектом или процессом; прогнозировать прямые и косвенные последствия различных воздействий на объект. В последнее время активно развивается новый тип моделирования – компьютерное.

Компьютерная модель – структурно-функциональная модель объекта, создаваемая с помощью специальных программ. Она представляет собой условный образ объекта, описанный с помощью взаимосвязанных компьютерных таблиц, блок-схем, диаграмм, графиков, рисунков, анимационных фрагментов, гипертекстов и отображающий структуру и взаимосвязи между элементами объекта.

Виртуальная модель – это любая модель, реализация и исследование которой осуществляется с помощью компьютера. Вир-

туальные модели физических явлений и процессов – это програм-

мы, которые позволяют на экране компьютера имитировать физические явления, эксперименты, идеализированные ситуации, встречающиеся в задачах, или работу технических устройств. В учебном процессе они используются для иллюстрации физических явлений, процессов, закономерностей, принципа действия приборов и устройств; ознакомления с логикой проведения научного эксперимента, с научными методами познания природы, формирования первоначальных экспериментальных умений; знакомства с эмпирическим основанием фундаментальных физических теорий, проверке научных гипотез и теоретических выводов, доказательства практического применения науки, а также как основа для создания проблемных ситуаций на уроке и формулирования условий экспериментальных задач и тем проектных заданий. Модели помогают сформировать у учащихся верное понимание сути физических понятий и законов, а также таких сложных мировоззренческих категорий, как «точность

ипогрешность», «необходимость и случайность», «порядок и хаос»

идр. Они помогают сформировать у учащихся способность интерпретировать свои знания и применять их в различных условиях. Виртуальные модели расширяют возможности физического эксперимента – позволяют не только наблюдать быстрые и длительные

27

явления (например, свободное падение, диффузию в жидкостях и твердых телах и др.), а также явления и процессы, которые трудно или невозможно воспроизвести в условиях школьного кабинета физики (например, ядерный взрыв, эволюция звезд и др.). Они позволяют управлять исследуемыми процессами, изменяя параметры модели. Виртуальные модели формируют модельное представление о мире и способствуют более глубокому и целостному представлению о природной действительности.

Педагогические задачи, при решении которых компьютерные симуляции имеют явные преимущества перед традиционным аналитическим рассмотрением, иллюстрируемым демонстрационными экспериментами и лабораторным практикумом7:

1.Демонстрация физических явлений, трудно воспроизводимых в реальном демонстрационном или лабораторном эксперименте (движение спутника в гравитационном поле двойной звезды, поведение заряженной частицы в электромагнитном поле заданной конфигурации и т. д.).

2.Наглядное сравнение результатов, получаемых в рамках различных теоретических моделей (визуальное сравнение движения частиц в силовых полях, рассчитываемое в рамках классической и релятивистской механики; демонстрация дополнительных эффектов, возникающих при учете сил радиационного трения и т.д.).

3.Замена дорогостоящего или опасного в обращении экспериментального оборудования компьютерными тренажерами, дающими учащимся право на ошибку и неквалифицированное обращение на первых этапах получения навыков экспериментальной работы (выбор режима работы ускорителя, компьютерное тестирование разработанной учащимся электронной схемы и т.д.).

4.Вовлечение учащихся в процесс активного освоения нового материала в результате самостоятельного планирования и выполнения виртуальных компьютерных экспериментов.

7 Абутин М.В., Колинько К.П., Чирцов А.С. Концепция и опыт использования в реальном учебном процессе электронных и мультимедийных сборников по физике // Компьютерные инструменты в образовании. №5. 2004.

28

5.Демонстрация поэтапного приближения теоретической модели явления к реально наблюдаемому на эксперименте путем включения в рассмотрение побочных явлений и взаимодействий, неизбежно присутствующих в реальном эксперименте (например, анализ поведения электронного пучка в ускорителе: простейшее классическое описание движения частицы в скрещенных магнитном и переменном электрическом полях, учет релятивистских эффектов, учет потерь на излучение, учет взаимодействий между ускоряемыми зарядами и т.д.).

6.Визуализация сложных или принципиально не получаемых в аналитическом виде решений нелинейных уравнений, моделирование поведения ансамблей из большого числа частиц в молекулярной физике, численное решение задачи многих тел в астрономии.

7.Визуализация принципиально ненаблюдаемых на эксперименте явлений (например, движение заряженной частицы в поле магнитного монополя).

8.Возможность демонстрации основных идей теоретического описания явлений для аудитории учащихся, не обладающих достаточной математической подготовкой для их восприятия в традиционном для физики математизированном изложении.

9.Некоторые парадоксальные и шуточные компьютерные

эксперименты.

Виртуальные модели физических явлений и процессов достаточно высокого качества можно найти в любом электронном учебнике по физике (например, «Физика, 7-11 классы» компании «Физикон», «Уроки физики Кирилла и Мефодия» компании «Кирилл и Мефодий» и др.), в специальных учебных изданиях (например, «Физика в картинках» и «Открытая физика» компании «Физикон», «Анимации по физике» компании «Силтек»,), в специализированных коллекциях (например, англоязычная «Learn physics using Java», URL: http://www.ngsir.netfirms.com). Особую дидактическую и методическую роль играют физические конструкторы (например, «Конструктор виртуальных экспериментов. Физика» – русскоязычная адаптация программы «Crocodile Physics 2» компании «Новый диск» или интернет-ресурс – «Начала электроники», URL:

29

http://www.elektronika.newmail.ru/), с помощью которых можно мо-

делировать физические явления самостоятельно, задавая параметры модели.

Применение виртуальных моделей требует определенных изменений в традиционной методике демонстрационного эксперимента по физике:

виртуальные демонстрации должны соответствовать эргономическим требованиям к аудиовизуальным средствам обучения, а не требованиям техники безопасности при работе с демонстрационным оборудованием по физике;

убедительность таких демонстраций достигается сочетанием реального эксперимента и виртуальной модели демонстрируемого процесса, явления или прибора;

в качестве дополнительных средств выразительности компьютерных демонстраций используют музыкальное сопровождение, замедление или ускорение просмотра, стопкадр, выделение размером и цветом отдельных фрагментов и пр.;

требование надежности демонстрации трансформируется в требование надежности работы технических средств (включая надежность подключения к Интернету) и комфортности интерфейса программных продуктов, а требование достоверности результатов эксперимента – в требование научной достоверности самого эксперимента (его компьютерной модели).

Помочь учащимся адекватно воспринимать и оценивать реальный природный мир может опыт самостоятельного моделирования физических явлений, процессов и экспериментов. В процессе компьютерного моделирования требуется четко определить предмет моделирования, сформулировать проблему и гипотезу, разработать алгоритм, перевести его на один из языков программирования, проверить модель на соответствие реальности, поставив натурный эксперимент, определить границы применимости компьютерной модели и исследовать возможности ее применения. При этом компьютер выступает как инструмент познания природной действительности, благодаря которому реальный физический объект осмысливается как бы изнутри.

30