Опыт использования компьютерных информационных технологий обучения при преподавании курса "Физика" по пакетам прикладных программ: "Открытая физика", "Физика в картинках"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЮЖНО РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСТИТЕТ

(Новочеркасский политехнический институт)

Центр переподготовки и повышения квалификации преподавателей высших и средних специальных учебных заведений

Специальность: Педагогика средней специальной школы

ВЫПУСКНАЯ РАБОТА

на тему: «Опыт использования компьютерных информационных технологий обучения при преподавании курса «Физика» по пакетам прикладных программ: «Открытая физика», «Физика в картинках»».

Выполнил

Слушатель ЦППК ЮРГТУ:

И.Ф. Мороз

Руководитель

ЦППК ЮРГТУ:

Т.В. Климова.

К защите допускаю,

Защита принята

«___»_________2007г.

с оценкой________

Директор МРЦК

К.т.н. доцент В.Н. Ковалев.

«____»___________2007г.

Г. Новочеркасск, 2007г.

Содержание

1.Актуальность использования информационные технологии обучения в учебном процессе

2.Опыт использования пакета программ:«Открытая физика» и «Физика в картинках»

2.1Описание пакета программ:«Открытая физика» и «Физика в картинках»

2.2.Методы исследования физических явлений

2.3.Методические указания по проведению лабораторных работ

2.4.Планы открытых занятий

Заключение

Литература

1. Актуальность использования информационные технологии обучения в учебном процессе

Международный конгресс ЮНЕСКО «Образование и информатика» стратегическим ресурсом в образовании объявил информационные технологии.

Компьютер, телекоммуникационные и сетевые средства существенно изменяют способы освоения и усвоения информации, открывают новые возможности для интеграции различных действий, тем самым способствуют достижению социально-значимых и актуальных в современный период развития общества целей обучения.

Информационные технологии обучения определяют как совокупность электронных средств и способов их функционирования, используемых для реализации обучающей деятельности. Эти технологии классифицируют знания студентов на явные и неявные или как их стали звать артикулируемые и не артикулируемые. Артикулируемая часть знаний передаются студентам с помощью порций информации(текстовой, графической, видео и т.д.) в определенной последовательности и обеспечивает контроль за усвоением в точках учебного курса, определенных преподавателем.

Не артикулируемая часть знаний охватывает умения, навыки, интуитивные образы и другие части человеческого опыта, которые не могут быть переданы студентам непосредственно, а « добываются» ими в ходе самостоятельной познавательной деятельности при решении практических задач.

С появлением компьютеров в учебных заведениях начал меняться стиль преподавания, все больше стала использоваться проектная форма учебной деятельности. Компьютер со специальным пакетам программ помогает студенту провести опыты, обработать результаты, реально увидеть происходящие физические процессы с их графическим отображением, во время проведения эксперимента ,приобрести навык чтения графической информации.

Этот метод обладает следующими преимуществами перед обычными измерительными методами:

-возможность мгновенной регистрации происходящих явлений и как следствие этого, получение большого количества экспериментальных данных;

-наличие компьютерной программы, обрабатывающей результаты опыта, избавляет студентов от рутинных математических операций и представляет результаты эксперимента в удобном виде;

-доступность многократного повторения эксперимента с минимальными затратами времени на рутинные операции по его проведению.

Возможности компьютера прослеживать и обрабатывать лабораторный эксперимент позволяет интенсифицировать учебный процесс и использовать освободившееся время для детального объяснения, наблюдаемого явления. Модульность построения курса новых технологий позволяет формировать содержание предмета по усмотрению преподавателя.

Выполнение лабораторных работ ,решение экспериментальных задач, наблюдение за физическими явлениями вне лаборатории—все эти модели исследовательской поисковой деятельности будут актуальными в дальнейшей жизни студента вне зависимости от выбранной профессии.

Информационные технологии обучения дают возможность преподавателю применять:

- интеллектуальную систему обучения, которая имеет такие особенности, как адаптация к знаниям и особенностям студента, гибкость процесса обучения, выбор оптимального учебного воздействия, определение причин ошибок студентами;

-инструментальные авторские системы, которые опираются на последние достижения в области искусственного интеллекта и являются, безусловно, передовыми для разработки прикладных компьютерных программ, нацеленных на проблемно-ориентированный подход к обучению;

- специализированные компьютерные учебные программы для контроля знаний , педагогического тестирования и организации лекционного сопровождения;

-автоматизированные средства обучения в процессе подготовки специалистов;

Эффективность использования средств новейших информационных технологий в учебном процессе во многом зависит от успешного решения задач методического характера, связанных с информационным содержанием и способом использования автоматизированных обучающих систем в учебном процессе. Существует тесная взаимосвязь между существующими методами обучения(педагогическими приемами) и методическим содержанием и педагогическим назначением программно-методическим комплексом .

Современные возможности новых информационных технологий ориентированные на максимальную унификацию, на уровне программного и технического обеспечения позволяет создать программно- методические комплексы обучения как совокупность учебных фрагментов объединенных алгоритмическими средствами, задающими траекторию обучения.

Сопровождение лекционного материала динамическим изображением, качественными статическими графиками, текстами с разнообразными стилями, звуком осуществляется с помощью авторских информационных систем, помогает преподавателю в объяснении данного материала.

Поскольку конечной целью процесса обучения является контроль и тестирование, которые определяют и научно измеряют степень усвоения учебного материала и овладения необходимыми знаниями, умениями и навыками, то специализированные авторские информационные системы должны поддерживать следующие функциональные возможности:

-широкий набор способов предъявления заданий;

-полный набор способов анализа и вводов ответов;

-гибкость в способах выставления оценки, уровня учебных достижений студента;

-сбор и обработку индивидуальной и групповой статистической информации о результатах контроля;

-возможность работы в локальной вычислительной сети с целью автоматического сбора информации о ходе контроля и его результатах со всех компьютерах одновременно.

Новые информационные технологии и автоматизированные системы обучения позволяют проводить комплекс образовательных услуг, предоставляемые широким слоям населения в стране и за рубежом с помощью специализированной информационно-образовательной среды, базирующейся на средствах обмена учебной информацией на расстоянии (спутниковое телевидение, радио, компьютерная связь и т.п.),которые образовали технологии дистанционного образования.

Дистанционное образование призвана реализовать права человека на образование , получение информации и дает равные возможности при обучении школьников, студентов, гражданских и военных специалистов, безработных в любых районах страны и за рубежом за счет более активного использования научного и образовательного потенциала ведущих университетов, академий, институтов и других учебных заведений..

Глобальные системы дистанционного образования призваны обеспечить возможность реализовать просвещение и образование самых широких масс населения России за счет использования таких средств массовой информации как телевидение и радио.

Трансляция учебных программ широко используется во всем мире для дистанционного обучения. При этом возможен как показ лекций, познавательных программ для широкой аудитории без последующих зачетов, так и передача лекций с последующей сдачи зачетов.

При проведении дистанционного образования информационные технологии обучения обеспечивают доставку обучаемым основного объема изучаемого материала, интерактивное взаимодействие обучаемых и преподавателей в процессе обучения, предоставление студентам возможности самостоятельной работы по усвоению изучаемого материала, а также оценку знаний и навыков, полученных ими в процессе обучения.

В мировой практике дистанционное обучение для достижения этих целей применяются следующие информационные технологии:

-предоставление учебников и другого печатного материала;

-пересылка изучаемых материалов по компьютерным телекоммуникациям;

-видеопленки;

-кабельное телевидение;

-голосовая почта;

-двусторонние видеоконференции;

-односторонняя видеотрансляция с обратной связью по телефону;

-дискуссии и семинары, проводимые через компьютерные коммуникации;

-трансляция учебных программ по национальной и региональным телевизионным и радиостанциям.

При этом также используются компьютерные электронные учебники или электронные учебники на лазерных дисках.

Оперативное общение преподавателей и студентов является неотъемлемой частью процесса обучения. Во время такого общения студенты могут консультироваться у преподавателей. Обсуждать с ними проекты, решения, оценки. Это также позволяет преподавателям наблюдать за ходом усвоения материала и организовать обучение на основе индивидуального подхода.

Асинхронная система общения между преподавателем и студентом, необходимая для обмена информацией( вопросы, советы, дополнительный материал, контрольные задания), позволяет анализировать полученные сообщения и отвечать на них в любое удобное время.

На данный момент наиболее популярным видом асинхронных коммуникаций являются глобальные телекоммуникационные сети. Вполне очевидна выгода использования международных и национальных сетей типа Internet.

Internet -это мировая компьютерная сеть, которая объединяет огромное число различных исследовательских и образовательных компьютерных сетей. Практически все учебные заведения во всех индустриальных и во многих развивающихся странах имеют доступ к этой сети.

В процессе становления дистанционного образования появляются новые модели обучения ,такие как объектно-ориентированные или проектно-информационные модели обучения. В числе организационных форм обучения в этих моделях будут использоваться:

-телеконференции, позволяющие уяснить задачу и проблему осваиваемой области жизни;

-информационные сеансы, в процессе которых студенты работают с информационными полями из различных банков знаний и баз данных;

-проектные работы, позволяющие, используя полученную информацию, создавать фрагменты виртуальных миров, соответствующих познаваемой области жизни, проводить анализ случая, деловые и имитационные игры, тренинги, проблематизацию теорий и др.;

-дискуссии, «полевые занятия»(воскресные школы),которые позволят реализовать социализацию и экологизацию получаемого знания.

Все перечисленные формы предполагают высокий уровень индивидуализации обучения, не исключающий делового общения с ведущим специалистом в данной области знаний.

К перечисленным выше форма общения можно еще добавить необходимо иметь специальные знания и умения по работе в среде компьютерных телекоммуникаций ,непосредственно связанные с работой различных служб .

Интернет, электронной почты, теле конференций и т.п. и те ,что связаны со спецификой общения пользователей Интернет друг с другом.

В настоящее время колледж «Информатики и связи» пользуется дистанционным обучением. Студенты получают задания и отсылают ответы

по Интернету за все время обучения, только на защиту дипломной работы приезжают в колледж.

2.Опыт использования пакета прикладных программ.

2.1.Описание пакета программ:

2.1.1.Пакет программ «Открытая физика» (версия Windows)

Пакет программы «Открытая физика» разработан для учащихся школ, лицеев, гимназий, колледжей, студентов технических вузов и включает в себя полный интерактивный курс физики, разработанный авторским коллективом:

-профессор МФТИ, д.ф.м.н. С.М.Козел разработал учебник, задачи, интерактивные модели;

-профессор, к. пед. н. зав.лаборатории В.А. Орлов разработал тесты;

-к.ф.м.н. А,Ф. Кавтрев разработал методические материалы;

-к.пед.н. зав. лаборатории В.И. Зинковский разработал методические материалы;

-методист по физике, зав. лаборатории Н,Н, Гомулина разработала лабораторные работы и методические материаллы.

Интерактивный курс включает:

-иллюстрированный учебник;

-более 50 интерактивных учебных моделей;

-лабораторные работы;

-более 900 тестов, контрольные вопросы и задачи;

-систему составления контрольных работ;

-разбор типовых задач;

-журнал учета работы ученика;

-итоговые сертификационные тесты;

- справочные материалы;

- поисковую систему по ключевому слову;

-биографии ученых физиков;

-путеводитель по Интернет-ресурсам;

-методическую поддержку курса- поурочное планирование для учителей.

Полный мультимедийный курс физики позволит разобраться в различных вопросах физики, постичь ее основы, досконально понять сущность физических законов.

2.1.2.Пакет программ «Физика в картинках» (полная версия, DOS)

Компьютерный курс «Физика в картинках», представляет собой интегрированную, многофункциональную базу знаний по физике для средней школы. Учебный компьютерный курс содержит справочные сведения по физике, сопровождаемые красочными компьютерными экспериментами из механики, молекулярной физике, электормагнетизма, оптики, квантовой физике, модели исторических экспериментов и т.д.

В программу включены также вопросы и задачи для учащихся и предусмотрена возможность ввода ответов и их проверки.

Во всех программах можно изменять параметры компьютерного эксперимента. Эта программа является первой версией, которая была разработана тем же коллективом ,перечисленный выше.

Программа «Физика в картинках» имеет ряд достоинств и недостатков.

-Достоинства:

-новизна технического решения;

-наглядность физических явлений;

-эстетическое оформление;

-практическая направленность;

-применение компьютерных технологий

-Недостатки:

-краткое изложение теоретического материала;

-не полное содержание физических формул;

-при наблюдении за физическими экспериментами не возможно провести измерения физических величин;

Основным достоинством программы «Открытая физика» является:

-все эксперименты можно провести с измерением физических величин;

-подробное описание теоретического материала;

-теоретический материал сопровождается графиками и схемами;

-в каждой теме имеются тесты, вопросы и задачи;

-даются подробное описание решения задач;

-можно самостоятельно разработать алгоритмы лабораторных работ;

-даны модели некоторых лабораторных работ.

2.2. Методы исследования физических явлений

2.2.1. Естественнонаучные исследования

Компьютер со специальной программой помогает преподавателю

объяснять физические явления, демонстрируя его в виде графического отображения. Эксперимент многократно можно повторить с минимальными затратами времени.

Пример №1.

Раздел: «Электродинамика»

Тема: «Электромагнитная индукция»

С помощью данной программы можно объяснить явления электромагнитной индукции, демонстрируя 4 опыта Фарадея.

Общие исследования опыта Фарадея.

Опыт№1 ( схема №1) Исследования зависимости Э.Д.С электромагнитной индукции от скорости движения постоянного магнита. при постоянной магнитной индукции .

При проведении опыта постоянный магнит перемещать внутри катушки с разной скоростью.

Во время опыта фиксировать значение показания прибора(вольтметра) и заносить данные в таблицу№1.

Схема №1.

Скорость движения магнита вычислить по формуле: V=E/(B*l*Sind,принимая условно высоту катушки 0.2м, Угол пересечения постоянного магнита витки катушки принять 90°,так как магнит перемещают перпендикулярно виткам катушки.

График зависимости ЭДС от скорости движения постоянного магнита построить при помощи программы МS Excel.

Таб.№1 Во=0.2 Тл.

График зависимости ЭДС от скорости движения магнита.

Вывод: При перемещении постоянного магнита, его силовые линии пересекают витки катушки, при этом возникает индукционный ток , поэтому стрелка гальванометра отклоняется. Показания прибора зависят от скорости перемещения магнита и от числа витков катушки

Опыт №2. Исследование зависимости Э.Д.С. электромагнитной индукции от величины магнитной индукции при постоянной скорости движения магнита , данные занести в таблицу №2.

Значение магнитной индукции принять условно ,для этого магнит разделить н а равные отрезки. В данном опыте постоянный магнит перемещать с постоянной скоростью и фиксировать показания прибора (вольтметра).График зависимости ЭДС от величины магнитной индукции построить с помощью программы МS Excel.

Таб.№2 значение скорости из таб.№1