Использование информационных технологий при изучение темы «Электромагнитные колебания»

Введение 

     Актуальность  исследования. Демократизация общества, становление рыночных отношений  выдвинули новые требования к  обучению и воспитанию человека, гражданина, специалиста. В складывающихся социально-экономических  отношениях востребованы профессионализм, ответственность, самостоятельность и инициатива, а не пассивное исполнительство. Эти социально значимые качества следует формировать у подрастающего поколения непосредственно в учебной деятельности. Учебное исследование является такой формой организации деятельности школьника, которая в существенной степени способствует их формированию и развитию.

     Имеющее место все более тонкое структурирование общества, его информатизация, возрастание  роли науки приводят к специализации  и усложнению деятельности во всех сферах общественной жизни: производственной, технологической, правовой и т.д. В этих условиях все более актуальным становится требование самообразования в течение всей жизни, поскольку никакое накопление знаний «про запас» в институализированном обучении не может компенсировать необходимость их самостоятельного обновления и пополнения. Готовность к самообразованию может быть обеспечена, прежде всего, развитием познавательных способностей за счет овладения методологическим аппаратом приращения и применения знаний. Наиболее адекватный аппарат решения познавательных задач, а также развития творческих, коммуникативных, рефлексивных качеств личности заключает в себе отработанная веками методология научного поиска.

     Сказанное свидетельствует о необходимости  целенаправленного обучения школьников общим и специальным методам познания окружающего мира, логике и этапам научного познавательного процесса и, в конечном счете, целостной исследовательской деятельности.

     В 21 веке любой образованный человек  должен уметь использовать в работе современные информационные технологии. Таким образом, возникает необходимость в создании иной образовательной среды. В настоящее время актуальным является вопрос использования программно-педагогических и телекоммуникационных средств в учебном процессе школы и, в частности, при обучении физике и астрономии.

     Для того чтобы повысить эффективность  развития познавательной и исследовательской  деятельности и дать новые возможности  для творческого роста учащихся, нужно использовать современные  физические электронные лаборатории, мультимедийные компьютерные программы и телекоммуникационные технологии, открывающие учащимся доступ к нетрадиционным источникам информации - электронным гипертекстовым учебникам, образовательным сайтам, системам дистанционного обучения.

     При правильном их использовании они  обеспечивают целый ряд преимуществ  перед обычным способом обучения:

-  индивидуализация учебного процесса по содержанию, объему и темпам усвоения учебного материала;

-    активизация учащихся при усвоении учебной информации;

-    повышение эффективности использования учебного времени;

-  положительная мотивация обучения за счет комфортных психологических условий работы учащегося, объективности оценки;

-  изменение характера труда преподавателя (сокращение рутинной работы и усиление творческой составляющей его деятельности).

     Особую  роль играет применение компьютерных технологий при обучении физике в  средней и высшей школе. Как показывает педагогический опыт, наибольшее количество трудностей возникает при изучении тех разделов курса физики, которые связаны с электричеством и магнетизмом. Между тем методика изучения различных тем в этих разделах не разработана в должной мере. В связи с этим мной  была сделана попытка обоснования целесообразности использования ИТО при изучении в частности темы “Электромагнитные колебания” и разработаны некоторые методические моменты, которые, в зависимости от принятой технологии учебного процесса, его целей и задач, а так же от компьютерной оснащенности школы, могут быть использованы преподавателями физики как для изучения всей темы целиком, так и для изучения ее отдельных вопросов.

     Разработка  нестандартного способа изложения  темы говорит об актуальности исследования и заключает в себе элемент  новизны и практической значимости.

     Цель исследования - разработать методику изучения электроколебательных процессов с помощью компьютера.

     Объектом исследования является организация учебного процесса на различных этапах урока физики.

     Предметом является поиск содержания, форм и методов обучения, обеспечивающих достижение поставленной цели.

     В основу работы была положена гипотеза: использование компьютерных технологий, а в частности некоторых прикладных пакетов, повышает эффективность учебного процесса и позволяет добиться более  глубокого понимания данной темы учащимися.

     Исходя  из поставленной цели и сформулированной гипотезы, следуют задачи:

- разработать методику изложения темы “Электромагнитные колебания” с использованием ЭВМ;

-   выяснить, с какими трудностями сталкиваются учащиеся в процессе изучения данной темы и, следовательно, каким вопросам и понятиям следует уделить особое внимание.

     Для решения поставленных задач использованы следующие методы:

-    изучение методической, психологической и справочной литературы по данной теме;

-    знакомство с уже имеющимися разработками в области данной темы.

-    проведение уроков по изучению электромагнитных колебаний в 11-х классах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. Информационные технологии при изучении физики 

1.1.Информационные  технологии обучения

     Информационная  технология обучения (ИТО) - это педагогическая технология, использующая специальные  способы, программные и технические  средства (кино, аудио - и видеосредства, компьютеры, телекоммуникационные сети) для работы с информацией. Таким образом, ИТО следует понимать как приложение информационных технологий для создания новых возможностей передачи знаний (деятельности педагога), восприятия знаний (деятельности обучаемого), оценки качества обучения и, безусловно, всестороннего развития личности обучаемого в ходе учебно-воспитательного процесса. Главная цель информатизации образования состоит в подготовке обучаемых к полноценному и эффективному участию в бытовой, общественной и профессиональной областях жизнедеятельности в условиях информационного общества.

     Для эффективного применения ИТО педагогу в первую очередь необходимо ориентироваться  в соответствующем программном  обеспечении. Программное обеспечение, использующееся в ИТО, можно разделить  на несколько категорий:

1. Автоматизированные  обучающие системы (АОС)

     АОС включает в себя комплекс учебно-методических материалов (демонстрационных, теоретических, практических, контролирующих) и компьютерные программы, которые управляют процессом  обучения. Комплекс программных продуктов, поддерживающих обучение информатике, дает возможность систематического использования информационных технологий при обучении физике. Программные продукты по физике представляют собой электронные варианты следующих учебно-методических материалов: электронные словари-справочники и учебники физики, лабораторные практикумы с возможностью моделирования реальных физических процессов, программы-тренажеры решения задач по физике, тестовые системы.

     Применение  АОС в обучении физике предоставляет  возможность организации учебных  занятий в соответствии со следующими этапами:

- учитель  физики вводит разностороннюю  информацию (теоретический и демонстрационный  материал, практические задания,  задачи, вопросы для тестового  контроля) в базу данных и формирует  сценарий для проведения урока;

- ученик  в соответствии со сценарием (выбранным им самим или назначенным педагогом) работает с учебным материалом, предлагаемым программой;

- выполняется  автоматизированный контроль усвоения  знаний, который обеспечивает необходимую  обратную связь, позволяя выбрать  самому ученику (по результату самоконтроля) или назначать автоматически последовательность и темп изучения материала по физике;

- работа  ученика протоколируется, информация  по итогам тестирования, изучения  темы и т.п. заносится в базу  данных;

- учитель  и ученик имеют возможность получать информацию о результатах изучения отдельных вопросов и тем физики в динамике.

2. Интеллектуальные  обучающие системы  (ИОС)

     Возрастание возможностей компьютеров стимулировало  развитие нового направления в информационных технологиях обучения - создание интеллектуальных обучающих систем. Этот подход базируется на работах в области искусственного интеллекта, в частности теории экспертных систем - сложных программ, манипулирующих специальными, экспертными знаниями в узких областях предмета. Как и настоящий человек - эксперт, эти системы решают задачи, используя логику и эмпирические правила, умеют пополнять свои знания. Экспертные системы соединили в себе возможности компьютера с богатством человеческого опыта. ИОС представляет качественно новую технологию обучения физике. В основе метода можно выделить: моделирование процесса обучения, использование динамически развивающейся базы знаний ИОС, автоматический подбор рациональной стратегии обучения для каждого обучающегося, автоматический учет в работе ИОС новой информации по физике, поступающей в базу знаний, то есть саморегулирование системы. Работы в области ИОС пока носят единичный характер и на уровень массовой технологии еще не вышли.

3. Электронный учебник  физики

     В последние годы получили распространение лазерные компакт-диски по физике. На этих носителях информации размещаются различные виды экранно-звуковых средств, приспособленных для использования с помощью компьютера. В них предлагаются демонстрации заданий для фронтальной и индивидуальной работы учеников на уроке, для домашней самостоятельной работы. Компакт диски по физике помогают обеспечить интерактивность взаимодействия ученика с учебным материалом, индивидуальную траекторию его усвоения, интенсифицировать обратную связь «учитель-ученик».

     Новые возможности информатизации физического  образования открыла в 90-е годы гипертекстовая технология. Основная её черта - это возможность переходов по гиперссылкам, которые представлены либо в виде специально оформленного текста, либо определенного графического изображения. Одновременно на экране компьютера может быть несколько гиперссылок, и каждая из них определяет свой маршрут «путешествия». В этой огромной среде легко находить нужную информацию, возвращаться к уже пройденному материалу и т. п. При проектировании гипертекстовой системы можно заложить гиперссылки, опираясь на способности человеческого мышления к интеграции информации и ассоциативному доступу к ней. Использование динамического гипертекста позволяет провести диагностику знаний, а затем автоматически выбрать один из возможных уровней изучения одной и той же темы курса физики. Эти системы представляют информацию так, что сам обучаемый, следуя графическим и текстовым ссылкам, может использовать различные схемы работы с материалом. Все это создает условия для реализации дифференцированного подхода к обучению физике.

4. Интернет технологии  в физическом образовании

     Новый импульс информатизации физического  образования дает развитие информационных телекоммуникационных сетей. Интернет обеспечивает доступ к гигантским объемам информации, хранящимся в различных уголках нашей планеты. Многие эксперты рассматривают Интернет - технологии как революционный прорыв, превосходящий по своей значимости появление персонального компьютера. Средства телекоммуникации, включающие электронную почту, глобальную, региональные и локальные сети связи и обмена данными, представляют для обучения физике широчайшие возможности: оперативную передачу на разные расстояния информацию любого объема и вида, интерактивность и оперативную обратную связь, организацию совместных телекоммуникационных проектов, запрос информации по любому интересующему вопросу через систему электронных конференций. Образовательный web-сайт учебного заведения в сети Интернет - новое средство обучения. В связи с бурным развитием информационных технологий количество и роль образовательных сайтов в деятельности учебных заведений возрастает. От содержания, организационной структуры и функционирования образовательного сайта зависит не только успех взаимодействия учебного заведения с внешним миром, но и образовательные процессы внутри учебного заведения.

     К техническим средствам ИТО относят: