Гомулина Наталия Николаевна,
методист по физике и астрономии
Западного округа г. Москвы
gomulina@orc.ru
|
Гомулина Наталия Николаевна, |
О применении компьютерных учебных программ по физике
"Открытая физика. 2.0." и "Открытая астрономия"
с элементами дистанционного образования
Современные интерактивные курсы являются нетрадиционными дидактическими материалами и включают в себя принципиально новые элементы. На уроках они могут использоваться и для интерактивного физического эксперимента и для решения исследовательских, экспериментальных задач, но самое главное в том, что процесс обучения все более индивидуализируется и приближается к индивидуальным способностям каждого учащегося.
Несмотря на то, что эти компьютерные курсы ориентированы на индивидуальную самостоятельную работу школьников, они могут с успехом использоваться на уроках.
Учителя в этих курсах привлекает, прежде всего, возможность уникальных демонстраций и анимационных экспериментов. В первую часть курса "Открытая физика. 2.0." включено 50 физических моделей, позволяющих в динамике проиллюстрировать изучаемое физическое явление. Модели дают возможность в широких пределах изменять условия физических экспериментов (массы, скорости, ускорения, жесткости пружин, температуры, характер протекающих процессов и т. д.).
Например, в компьютерной модели "Изобарный процесс" моделируется изобарный процесс, т.е. процесс квазистатического расширения или сжатия идеального газа при постоянном давлении. Давление газа можно выбирать. Приводится график зависимости для изобарного процесса, выводится энергетическая диаграмма, на которой указываются количество теплоты Q, полученной газом, произведенная работа A и изменение его внутренней энергии DU.
Компьютерная модель "Вынужденные колебания" демонстрирует вынужденные колебания груза на пружине. Изменяющаяся по гармоническому закону внешняя сила приложена к свободному концу пружины. Внешняя сила начинает действовать на колебательную систему при нажатии кнопки "Старт"; поэтому компьютерная модель позволяет продемонстрировать не только установившиеся вынужденные колебания, но и процесс установления (переходный процесс). В модели можно изменять массу груза m, жесткость пружины k и коэффициент вязкого трения b. Можно одновременно вывести графики зависимости от времени координаты и скорости груза и другие параметры колебаний, рядом расположена резонансная кривая. На этой модели можно с легкостью показать школьникам, что установившиеся вынужденные колебания всегда происходят на частоте вынуждающей силы, что резонанс наступает, когда эта частота приближается к собственной частоте колебательной системы.
Обычный учебник никогда не достигнет таких обучающих возможностей.
В обоих курсах имеются лабораторные работы. В курсе "Открытая физика 2.0." предложено 12 лабораторных работ. Существует специальная методика использования компьютерных лабораторных работ на уроках физики, сначала предлагается выполнить эксперимент "на натуре", только после этого рекомендуется выполнять компьютерную лабораторную работу.
На русском языке компьютерные курсов такого уровня, которые могут использоваться на уроках немного. Это "Физика в картинках", "1С: Репетитор. Физика", "Живая физика".
Тем не менее, два новых курса отличаются от них коренным образом. Все компьютерные модели написаны на языке Java, использованы Интернет - технологии (Java, HTML, Internet Explorer в качестве броузера и т.д.), что позволяет использовать эти учебные курсы в проектах дистанционного образования. И именно это делает эти курсы исключительно интересными для методической работы учителя. Каждый учащийся может получить индивидуальный пакет заданий, индивидуальный контрольный тест из базы данных, созданный в нескольких вариантах сложности, получить электронную консультацию. Задания формируются индивидуально, в зависимости от уровня знаний ученика, возраста учащегося, ведется журнал достижений. Этот журнал доступен и для учащегося, и для учителя. Если учащийся не смог выполнить задание, он после консультации с виртуальным учителем может возвратиться в текст электронного учебника, к анимационному эксперименту, а затем вторично получить уже принципиально новое задание. А поскольку база данных на сервере значительна, то решение всех тестовых заданий носит объективный характер.
Учитель может использовать систему тестовых заданий и для своей методической работы, например для контрольных и самостоятельных работ уже без использования компьютера. Это может быть интересно уже тем, что каждый тест создается вновь и повторов практически не бывает, можно, таким образом, очень просто составить работу на любое количество вариантов и дифференцированным уровнем сложности.
Компьютерный курс "Открытая астрономия" в настоящее время существует в бета-версии, полный курс находится в процессе отладки анимационных программ. Этот курс сразу задуман для работы в классе и содержит около 400 иллюстраций, 60 анимаций, планетарий. Среди анимаций не только для уроков астрономии, но и на уроках физики могут использоваться "Интерференционный опыт Юнга", "Дифракция Фраунгофера", "Абсолютная температура", "Закон Вина", "Приливы и отливы", "Движение спутников", "Гравитационный маневр", "Спектры звезд", "Синтез ядер гелия" и другие.
Планетарий - самостоятельный модуль, интегрированный в "Открытую астрономию". Его назначение - из любого места программы по требованию пользователя показать участок звездного неба, в котором находится интересующий объект. Например, ученик читает о пульсарах. По кнопке "Планетарий" он попадает в интерактивную карту звездного неба на текущий момент времени, где отмечено местоположение наиболее известных пульсаров. Разработанный на языке Java, планетарий представляет ценность не только как элемент интерактивного курса, но и как самостоятельный Internet-продукт для любителей астрономии.
"Открытая астрономия" - единственный учебный компьютерный курс по астрономии. Существующий диск по астрономии "Redshift 3" является не учебным курсом, а компьютерным астрономическим атласом.
Суммируя вышесказанное, учитель на уроке может использовать данные учебные компьютерные курсы следующим образом:
Методическое обеспечение компьютерных курсов по физике и астрономии
Учитель физики при выборе компьютерного учебного пособия всегда будет выбирать такое, к которому сможет найти дополнительно методическое обеспечение, рабочие тетради, описание лабораторных работ, ответы на тестовые задания.
Что же сегодня мы имеем в продаже? Практически ничего!
На сегодняшний день учитель физики будет выбирать между тремя солидными компьютерными курсами:
1. "1 С Репетитор.Физика"
2. "Живая Физика"
3. "Открытая физика".
Первый курс содержит прекрасный электронный учебник, хорошую подборку задач различного уровня сложности, предлагаемых на вступительных экзаменах в ведущие физические вузы, содержит простейшие имитационные эксперименты, видеозаписи, компьютерную анимацию, но этот курс предназначен больше для абитуриентов. Учителю в школе данный курс использовать трудно, кроме того, не существует методических указаний по использованию данного курса. Компания 1С проводит большую работу по рекламе своего продукта, но без методического сопровождения простому учителю этот диск использовать сложно.
Второй компьютерный курс "Живая физика", который адаптирован на русский язык ИНТом, является универсальным конструктором по механике. "Живая Физика" поможет школьникам изучать любое движение движения в гравитационном, электромагнитном полях. ИНТ выпускает специальные, многостраничные, объемные методические пособия для учителей. Но все равно, для любого урока, при изучении любой темы, этот курс не подходит.
Последний курс "Открытая Физика 1.0." часть I и "Открытая Физика 1.0." часть II охватывают весь курс физики с 7 класса по 11 класс, содержит 90 компьютерных анимаций. В настоящее время издано прекрасное пособие Кавтрева А.Ф. "Методические аспекты преподавания физики с использованием компьютерного курса "Открытая Физика 1.0. часть I"., СП., - М., 2000
Автор предлагает конкретные примеры использования учебного курса, такие, как:
Автор предлагает конкретные примеры использования учебного курса, такие, как:
1. Урок - исследование, когда учащимся предлагается самостоятельно провести небольшое исследование;
2. Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой.
Приводится конкретная методика проведения первых компьютерных уроков, примеры составления заданий к компьютерным моделям.
Особенно интересными в пособии для учителя физики будут рекомендации, как подготовить и провести компьютерную лабораторную работу. (Рекомендуется вначале провести "на натуре"). Примеры компьютерных лабораторных работ расписаны в виде последовательных экспериментальных задач с построением графиков отчета, ответом на контрольные вопросы, подробным решением задач.
Поскольку в продаже уже имеется курс "Открытая Физика 2.0.", который имеет элементы дистанционного обучения, и на сегодняшний день является самым современным курсом по физике, мы будем ждать и методических рекомендаций по использованию этого компьютерного курса. А, если в идеале мы будем иметь примерное календарное планирование с примерами включения конкретных анимационных моделей, видеозаписей экспериментов, компьютерных лабораторных работ, то получим ценнейшее методическое пособие для достойного проведения современного урока физики.
Но еще хуже дело обстоит с учебными дисками по астрономии. В настоящее время на русском языке нет ни одного учебного диска по астрономии, они только начинают создаваться, а о методических пособиях, описывающих тонкости методики преподавания астрономии можно только мечтать.
Интересующую Вас информацию можно найти на:
http://www.college.ru/metod_phys.html методическое пособие КавтреваА.Ф.
http://www.college.ru/articles/article_of_Homulina.html - об учебном компьютерном курсе "Открытая Физика 2.0."