Засоби інформаційних технологій у вивченні питань квантової фізики в середній школі - Автореферат

Проблема вдосконалення методів, засобів та організаційних форм вивчення фізики була в центрі уваги багатьох дослідників (Б.Є. Високо оцінюючи значення існуючих досліджень, які вдосконалюють вивчення розділу "Квантова фізика", ми вважаємо, що окремі аспекти цієї проблеми ще не знайшли достатнього висвітлення в методиці викладання фізики. Мета дослідження полягає у вдосконаленні методики вивчення квантової фізики в середній школі на основі використання компютерної техніки. Теоретичний аналіз проблеми і вивчення педагогічного досвіду дозволили висунути таку гіпотезу: використання засобів ІТ при вивченні квантової фізики створить передумови для цілісного сприймання учнями змісту навчального матеріалу; зумовить підвищення їх рівня знань, умінь і навичок; сприятиме формуванню в школярів творчого мислення. На основі умов, які забезпечують ефективне використання ЕОМ при вивченні квантової фізики, психолого-дидактичних вимог до компютерних програм навчального призначення, розробити систему навчальних компютерних моделей та інших педагогічних програмних засобів для вивчення квантової фізики в середній школі.Зокрема, показано, що ефективне використання ЕОМ при вивченні квантової фізики в середній школі вимагає забезпечення таких умов: а) відповідний рівень підготовки вчителя до такої роботи в школі (глибоке знання змісту матеріалу, володіння методами програмування, знання методики викладання тощо); З їх допомогою вчитель може звертатись до тих аспектів квантової фізики, які раніше були недоступні учням через складність, недостатню наочність, громіздкість математичного апарату, обмеженість проведення шкільного експерименту тощо. Вчитель повинен допомогти учневі пізнати обєкт (3). Щоб пізнання стало можливим, в залежності від обставин, вчитель може використати: відповідний навчальний фізичний експеримент (10), звичайні матеріальні та мислені моделі (5), навчальні компютерні моделі (4), інші засоби вивчення квантової фізики (11). При цьому вчитель не пасивний, він діє на модель (звязки: 1-4, 1-8) і безпосередньо на учня (пояснює, звертає увагу на головне, звязок 1-2).Експериментальну перевірку основних положень дослідження здійснено в три етапи: констатуючий експеримент, етап пошукового експерименту, етап формуючого експерименту. На першому етапі (1992 - 1994 рр.) вивчено рівень сформованості квантових уявлень в учнів 11 класів та визначено доцільність використання засобів ІТ при вивченні квантової фізики в середній школі. Основними діагностичними методами констатуючого експерименту було психолого-педагогічне спостереження та експертні оцінки вчителів. Констатуючим експериментом було охоплено 730 учнів шкіл Волинської та Львівської областей. На основі педагогічних спостережень за навчальним процесом, особистого досвіду роботи з учнями Заборольської СШ Луцького району Волинської області, спілкування з вчителями-предметниками, нами виявлено недоліки традиційної методики викладання розділу "Квантова фізика" та невикористані можливості засобів ІТ при вивченні квантової фізики в середній школі.Аналіз психолого-педагогічних аспектів впровадження засобів ІТ у навчально-виховний процес показав, що теоретичним фундаментом для побудови ефективного компютерного навчання є виправдані практикою психологічні теорії та надбання педагогічної думки, в основі яких лежить діяльнісний підхід. Аналіз методичної системи вивчення квантової фізики в середній школі показав, що у вчителів в методичному плані виникали і виникають тепер значні труднощі. На основі аналізу дидактичних можливостей ІТ у навчальному процесі сформульовано умови використання ЕОМ при вивченні квантової фізики. Виходячи з проведеного аналізу умов використання ЕОМ при вивченні квантової фізики, вимог до компютерних програм навчального призначення і на основі психолого-педагогічних критеріїв до їх створення, нами розроблено і випробувано систему навчальних компютерних моделей та інших педагогічних програмних засобів для вивчення квантової фізики в середній школі. Використання навчальних компютерних моделей дозволяє унаочнити матеріал розділу "Квантова фізика", розкрити внутрішній механізм явищ і процесів квантової фізики, пояснити фізичні закономірності, які мають місце між відповідними величинами.

фізика компютерний наочність навчання

Аналіз психолого-педагогічних аспектів впровадження засобів ІТ у навчально-виховний процес показав, що теоретичним фундаментом для побудови ефективного компютерного навчання є виправдані практикою психологічні теорії та надбання педагогічної думки, в основі яких лежить діяльнісний підхід.

Узагальнення досвіду використання ЕОМ у вітчизняних та зарубіжних школах виявило високі дидактичні можливості засобів ІТ при вивченні фізики.

Аналіз методичної системи вивчення квантової фізики в середній школі показав, що у вчителів в методичному плані виникали і виникають тепер значні труднощі. На основі аналізу показана доцільність формування основних понять квантової фізики з використанням можливостей компютерної техніки.

Обґрунтовано необхідність використання навчальних компютерних моделей у формуванні фізичних уявлень про навчальні обєкти, процеси і явища квантової фізики.

На основі аналізу дидактичних можливостей ІТ у навчальному процесі сформульовано умови використання ЕОМ при вивченні квантової фізики.

Виходячи з проведеного аналізу умов використання ЕОМ при вивченні квантової фізики, вимог до компютерних програм навчального призначення і на основі психолого-педагогічних критеріїв до їх створення, нами розроблено і випробувано систему навчальних компютерних моделей та інших педагогічних програмних засобів для вивчення квантової фізики в середній школі. Використання навчальних компютерних моделей дозволяє унаочнити матеріал розділу "Квантова фізика", розкрити внутрішній механізм явищ і процесів квантової фізики, пояснити фізичні закономірності, які мають місце між відповідними величинами.

Запропоновано систему дослідницьких лабораторних робіт, яка може бути рекомендована для використання при вивченні квантової фізики на рівнях В і С, а також на факультативних заняттях.

Розроблено і експериментально апробовано методику використання компютерних програм у навчальному процесі при вивченні квантової фізики, яка дозволяє активізувати мислення учнів, більш повно реалізувати дидактичні функції використовуваних програм і підвищити в цілому за рахунок цього ефективність вивчення розділу "Квантова фізика".

Розроблено структуру технологічної карти уроку з фізики, яка дозволяє реалізувати комплексний підхід до використання різних видів наочності і засобів навчання, оптимізувати навчальний процес при вивченні квантової фізики в середній школі.

Перспективу розвитку основних ідей даного дослідження ми бачимо в: раціональному співвідношенні реальних і компютерних експериментів при вивченні квантової фізики;

вивченні квантової фізики на основі впровадження в практику шкільного курсу фізики педагогічних програмних засобів у якості обєкта дослідницької, творчої, пошукової роботи учня з врахуванням рівневої та профільної диференціації;

використанні технологічних карт уроків для оптимізації навчального процесу з інших розділів шкільного курсу фізики.

1. Муляр В.П. Використання нових інформаційних технологій при вивченні питань квантової фізики в середній школі // Фізика і астрономія в школі. - №3. - 1997. - С.15-16.

2. Калапуша Л.Р., Муляр В.П. Компютерне моделювання ефекту Комптона // Фізика і астрономія в школі. - №3. - 1998. - С.19-22.

3. Калапуша Л.Р., Муляр В.П. Компютерна модель досліду Резерфорда // Науковий вісник ВДУ. - №6. - 1998. - С.67-68

4. Муляр В.П. Моделювання поділу ядер урану та ланцюгової ядерної реакції // Науковий вісник ВДУ. - №6. - 1998. - С.69-70.

5. Калапуша Л.Р., Муляр В.П. Деякі особливості вивчення квантової фізики в середній школі // Матеріали 41 наукової конференції професорсько-викладацького складу і студентів ВДУ ім. Лесі Українки (серія фізична). - Луцьк, 1995. - С.18.

6. Муляр В.П. Компютерне моделювання як засіб активізації пізнавальної діяльності учнів при вивченні розділу "Квантова фізика" // Матеріали науково-практичної конференції "Пізнавальний інтерес і його вплив на процес навчання і самовиховання школярів". - Луцьк, 1995. - С.12-13.

7. Муляр В.П. Оптимізація уроку з фізики на основі використання технологічних карт // Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції "Діяльнісний підхід у навчально-пошуковому процесі з фізики і математики". - Рівне, 1996. - С.82-83.

8. Муляр В.П. Компютерне моделювання на уроках фізики як засіб формування творчих здібностей учнів // Матеріали міжнародного семінару "Розвиток творчих здібностей учнів у процесі навчання фізиці". - Чернігів, 1996. - С.20-22.

Размещено на .ru