Использование средств информационно-коммуникационных технологий в изучении предмета «Физика»

В.В. Бондина, методист
МКУ «Методический центр»

В соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом основного общего образования (Стандарт) изучение предметной области «Естественнонаучные предметы» должно обеспечить не только формирование целостной научной картины мира, но и овладение умениями проводить эксперименты, оценивать полученные результаты, сопоставлять экспериментальные и теоретические знания с объективными реалиями жизни [6].
В соответствии с требованиями Стандарта практическая направленность обучения физике требует от учителя ответственного подхода в проведении демонстрационных, фронтальных экспериментов, практических работ (лабораторных работ, физического практикума).
Учебный эксперимент является инструментом, которым регулярно и целенаправленно пользуются педагоги при реализации образовательных программ по физике. Но многие учителя сталкиваются с трудностями:
— экспериментальная база кабинета физики имеет старую комплектацию лабораторного оборудования, которого не хватает на всех учащихся;
— нет возможности провести полноценный, реальный эксперимент, например по молекулярной, атомной, ядерной физике.
Один из путей решения проблем – это использование средств информационно-коммуникационных технологий в физическом образовании: компьютерного моделирования физических процессов и явлений и компьютерного эксперимента.

Возможность визуализации упрощенных виртуальных моделей диффузии в газах, явления фотоэффекта, энергии связи ядер открывают перед учащимися огромные познавательные возможности, с помощью которых они могут более наглядно представлять физические процессы и явления, и быстро, эффективно находить главные физические закономерности наблюдаемого явления, и как результат осознанно понимать опорный учебный материал.

Учащиеся, владея пользовательскими навыками работы с компьютером, могут самостоятельно осуществлять компьютерные экспериментальные исследования, например, с помощью табличного процессора Microsoft Office Excel.

У них появляется возможность в своём темпе самостоятельно выполнять работу не только на уроке, но и дома, так как программное обеспечение ориентированно на индивидуальную работу.

Работа по созданию компьютерной модели в среде электронных таблиц включает несколько этапов:
— моделирование физического явления;
— разработка вычислительного алгоритма;
— составление программы, реализующей компьютерную модель;
— интерпретация полученных результатов;
— формулирование выводов;
— составление отчёта.
В основной школе учащиеся самостоятельно ещё не могут осуществить все этапы, поэтому для каждой модели необходимо разрабатывать пошаговую инструкцию по её созданию.

Активное использование компьютерного эксперимента не только дополнит количество проведённых практических работ по физике, но и значительно повысит эффективность обучения физике.

Наряду с демонстрацией моделей физических процессов, компьютерные программы позволяют реализовывать эту модель с цифровой обработкой результатов:

— изменяя параметры системы, выявлять закономерности между физическими величинами;

— прогнозировать результаты эксперимента;

— фиксировать, сохранять полученные числовые значения физических величин на компьютере;

— строить графики, диаграммы, блок-схемы, используя полученные значения физических величин.

Систематическая деятельность учащихся по выполнению экспериментальных работ на компьютере способствует овладению учебно-исследовательскими умениями:

— анализировать факты, явления, их связи;

— видоизменять цель и формулировать промежуточные цели;

— выдвигать предположения, строить гипотезу, предвосхищать результат;

— ставить задачи и планировать свою деятельность в соответствии с выстроенной гипотезой;

— анализировать метод и условия деятельности по проверке предположения;

— опровергать или доказывать гипотезу;

— делать частные выводы и выделять общую закономерность.

Проведение виртуальных экспериментальных работ направленно не только на достижение планируемых метапредметных результатов учащихся, но и на развитие ИКТ-компетентности.

Для образовательной деятельности по физике в основной школе разработана система компьютерных лабораторных работ, которые могут проводиться параллельно с реальным экспериментом или как самостоятельные работы.

Мультимедийный курс «Физика 7-11 класс» содержит: модели из моделирующей среды «Живая Физика», виртуальные лаборатории, виртуальные «on-linе лаборатории по физике» (режим доступа: http://www.physicon.ru/).

Виртуальные мобильные лаборатории естествоиспытателя можно использовать на планшетном компьютере под управлением Mac OS (Apple) и Android (ООО «Виртуальные системы»).

На сайте All-fizika.com предлагается выполнить виртуальные лабораторные работы по изучению пружинного и математического маятника, трансформатора, проверить второй закон Ньютона; определить коэффициент внутреннего трения жидкости по скорости падения шарика в этой жидкости (режим доступа: http://www.all-fizika.com/).

Среди учителей и учащихся нет однозначного отношения к применению информационных технологий в физическом образовании. Есть как сторонники, так и противники, но ясно одно – компьютерный эксперимент не может и не должен заменять реальный эксперимент. Тем не менее, систематическое применение информационных технологий может повысить эффективность обучения физике и качество физического образования учащихся.

Список информационных ресурсов

1. Богатырева, Ю. И. О применении виртуального лабораторного эксперимента по физике в основной школе [Электронный ресурс] / Ю. И. Богатырева, Д. В. Шахаева. – Режим доступа : https://core.ac.uk/download/pdf/151230592.pdf

2. Быкова, Ю. Н. Реализация межпредметных связей физики и информатики при выполнении лабораторных работ в основной школе [Текст] / Ю. Н. Быкова, Л. В. Дубицкая // Физика в школе. – 2017. — № 8. – С. 16.

3. Привалов, А. Н. Виртуальный лабораторный эксперимент – как средство обучения физике [Электронный ресурс] / А. Н. Привалов, Д. В. Шахаева. – Режим доступа : https://conseducenter.ru/index.php/pedagogchtenya/111-2mos/258-privalov-shahaeva

4. Привалов, А. Н. Проектирование программного обеспечения тренажёрной системы на основе стандартных модулей [Текст] / А. Н. Привалов, Ю. И. Богатырева // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2012. — С. 157 – 167.

5. Смирнов, А. В. Методика применения информационных технологий в обучении физике : учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений [Текст] / А. В. Смирнов. — М. : «Издательский центр «Академия», 2008. — 240 с.

6. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования [Текст] — М. : Просвещение, 2010.