1 3-5 апреля 2007 гwindow.edu.ru/resource/114/37114/files/ktti2007-1.pdf ·...

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОУ ВПО МО "КОЛОМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ"

ГОУ ДПО МО "ЦЕНТР НОВЫХ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ"

ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ

ТЕХНОЛОГИИ И УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ

Часть 1 материалы научно-практической конференции

3-5 апреля 2007 г.

Коломна 2007

2

УДК 681.142.7(063) ББК 32.973.23 я 431 И74

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом Коломенского государственного пе-дагогического института.

И74 Информационно-коммуникационные технологии в подго-товке учителя технологии и учителя физики: в 2-х ч. Ч. 1. Сборник материалов научно-практической конференции/ Отв. ред. А.А. Богуславский – Коломна: КГПИ, 2007 –148 с.

В сборнике представлены материалы научно-практической конфе-

ренции, проходившей 3-5 апреля 2007 г. в Коломенском государственном педагогическом институте.

Рецензенты: Замаховский М.П. зав. кафедрой алгебры, геометрии, теории и мето-

дики преподавания математики Коломенского го-сударственного педагогического института доцент, к.ф.-м.н.

Новиков В.Г. Начальник сектора ФГУП "КБМ", доктор техниче-

ских наук, профессор кафедры автоматизации и электроники в машиностроении КИ МГОУ

Содержание.

3

СОДЕРЖАНИЕ.

ДВАДЦАТЬ ЛЕТ ИНФОРМАТИЗАЦИИ: ПЕРВЫЕ ИТОГИ............................................. 7 Богуславский А.А., Щеглова И.Ю...................................................................................... 7

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ВУЗА ПРИ ВНЕДРЕНИИ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС ....................................................................................................... 17 Великанов Е.Ю., Гринь П.В., Твердынин Н.М. .............................................................. 17

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ: К ИСТОРИИ ВОПРОСА ........................................................................................................... 21 Иродова И.А., Лукьянова А.В. .......................................................................................... 21

МУЛЬТИМЕДИЙНАЯ ПОДДЕРЖКА ЭЛЕКТИВНЫХ КУРСОВ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ ПРОФИЛЬНОЙ ШКОЛЫ ..................................................................................................... 23 Кудрявцев В.В., Ильин В.А............................................................................................... 23

3D ГРАФИКА КАК ОСНОВА МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ ....................................... 25 Попов К.А. .......................................................................................................................... 25

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭВМ ПРИ ИЗУЧЕНИИ СТРУКТУРЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.................................................................................................................................................. 28 Степанов В.А., Захаркин И.А............................................................................................ 28

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ............ 31 Трушков А.С. ...................................................................................................................... 31

СЕКЦИЯ I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИКТ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ.................................................................................................................................................. 35 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИКТ В ПОДГОТОВКЕ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ФИЗИКИ .............. 35 Агибова И.М., Крахоткина В.К., Боброва О.В. ............................................................... 35

МОДЕЛЬ РЕАЛИЗАЦИИ ВНЕДРЕНИЯ ИКТ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС СЕЛЬСКОЙ ШКОЛЫ ............................................................................................................ 37 Беловолов Г.Б. .................................................................................................................... 37

ОСОБЕННОСТИ ДИЗАЙНА ЦИФРОВЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ ......... 39 Вилков А.Л.......................................................................................................................... 39

ПОСТРОЕНИЕ ОТКРЫТОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА В РАМКАХ ПРИОРИТЕТНОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ПРОЕКТА «ОБРАЗОВАНИЕ». .................... 41 Гуров С.М. .......................................................................................................................... 41

РОЛЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЕКТОЙ ТВОРЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ....................................................................................... 44 Гущина О.М., Михеева О.П. ............................................................................................. 44

ПОДГОТОВКА УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИКТ В УСЛОВИЯХ УРОВНЕВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ................................................................................. 45 Еремин С.В.......................................................................................................................... 45

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ В ФОФРМИРОВАНИИ СИСТЕМНЫХ ЗНАНИЙ ...................................................................................................... 47 Джулай В.С. ........................................................................................................................ 47

РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА УЧАЩИХСЯ НПО С ПРИМЕНЕНИЕМ ИКТ.......................................................................................................... 48 Добрынин Н.В. ................................................................................................................... 48

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИКТ В ПРЕПОДАВАНИИ КУРСА «СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ» ДЛЯ СТУДЕНТОВ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА........................................................... 51 Кирьяков Б.С., Замятина В.С., Морин Д.В. ..................................................................... 51

УПРАВЛЕНИЕ УЧЕБНЫМ ПРОЦЕССОМ ЧЕРЕЗ ПОСТРОЕНИЕ ТРАДИЦИОННОГО И ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА ................................................... 52 Кишкель Е. Н. ..................................................................................................................... 52


4

АССОЦИАТИВНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ И ТЕХНОЛОГИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИОННО ТЕХНОЛОГИЙ................ 55 Клименко З.И., Чепко М.С. ............................................................................................... 55

МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРА В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ВУЗА57 Коновалова Т.Е. .................................................................................................................. 57

ИНДИВИДУАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ СРЕДСТВАМИ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ... 60 Махотин Д.А., Федюшина М.М.,...................................................................................... 60

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ – КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ В ОБУЧЕНИИ СТУДЕНТОВ – БУДУЩИХ ПЕДАГОГОВ ФИЗИКЕ И МЕТОДИКЕ ЕЁ ПРЕПОДАВАНИЯ ................................................................................................................. 62 Моисеев С.Г. ....................................................................................................................... 62

АДАПТАЦИЯ К ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МОЛОДОГО УЧИТЕЛЯ ....................................................................................................... 63 Овсянникова А. А............................................................................................................... 63

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ В КУРСЕ “ОСНОВЫ ЭВТ” В ПЕДАГОГИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ................................................................................... 66 Печенов Владимир Владимирович................................................................................... 66

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕРНЕТ-САЙТА В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ............................................................................................................ 67 Плетнев А.Э. ....................................................................................................................... 67

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В УЧРЕЖДЕНИЯХ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ..................................................................................................................... 69 Рябова О.Н. ......................................................................................................................... 69

КОМПЬЮТЕРНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОГРАММЫ MACROMEDIA FLASH MX...................................................................... 70 Свистунова Е.Л................................................................................................................... 70

ВОСПИТАТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ ................. 73 Стротова М.Н...................................................................................................................... 73

АКТИВИЗАЦИЯ ТВОРЧЕСКОГО НАЧАЛА ПРИ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ С ВЫСШИМ ПЕДАГОГИЧЕСКИМ ОБРАЗОВАНИЕМ ЗА СЧЕТ ПРИВЛЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО - КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ............................. 74 Твердынин Н.М., Дегтярев Е.Ф., Фомина Т.Т.,............................................................... 74

ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ В ЛИЦЕЕ ............................ 77 Тимофеева Г.Э., Верховцева М.О..................................................................................... 77

ДИСТАНЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ПЕДАГОВ ПО КУРСУ «ADOBE PHOTOSHOP ДЛЯ WEB».............................................................................................................................. 79 Третьяк Т.М. ....................................................................................................................... 79

МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ОБУЧЕНИЯ ПРОГРАММИРОАНИЮ В ВИЗУАЛЬНОЙ СРЕДЕ РАЗРАБОТКИ ............................................................................... 81 Трушкова Л.А. .................................................................................................................... 81

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ В КУРСЕ "ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ" ... 85 Трушкова Л.А. .................................................................................................................... 85

ИННОВАЦИОННЫЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ В СЕЛЬСКОЙ ШКОЛЕ И КОМПЬЮТЕРНАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ УЧАЩИХСЯ. ............................... 87 Уфимский Р.В. .................................................................................................................... 87

ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ТЕСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ФИЗИКИ ........................................................................................................... 89 Шуйцев А.М. ...................................................................................................................... 89

СЕКЦИЯ II. ИКТ В ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ ............................................... 92


5

ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ СПЕКАНИЯ ПОРОШКОВЫХ СИСТЕМ В ПЕДВУЗЕ ............ 92 Абрамович Т.М., Семин В.Н., Мартыненко В.В............................................................. 92

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННОГО ФИЗИЧЕСКОГО ПРАКТИКУМА В СИСТЕМЕ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ УЧИТЕЛЕЙ ......... 93 Анисимов Н.М. ................................................................................................................... 93

РОЛЬ КУРСА «ФИЗИКА НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР И СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ» В ПОДГОТОВКЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНО КОМПЕТЕНТНОГО ПРЕПОДАВАТЕЛЯ ФИЗИКИ ................................................................................................................................. 94 Бабарико А. А., Коришев В.И. .......................................................................................... 94

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО – КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРЕПОДАВАНИИ КУРСА «ФИЗИКА». ............................................ 96 Баранова Н.А. ..................................................................................................................... 96

ИЗ ОПЫТА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ТВОРЧЕСКИХ СТУДЕНЧЕСКИХ ГРУПП .................. 99 Басалова Т.Ф., Клепинина И.А. ........................................................................................ 99

КОМПЬЮТЕРНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОГО ПРАКТИКУМА «ПЕРКОЛЯЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ДВУМЕРНЫХ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ СТРУКТУРАХ» ......................................................................... 100 Бирюков С.В., Ширина Т.А............................................................................................. 100

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ РЕШЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ АЛГОРИТМИЗАЦИИ ИХ РЕШЕНИЙ ................................. 102 Ванюшкина Е. С. .............................................................................................................. 102

ИЗЛОЖЕНИЕ ОСНОВ ЗОННОЙ ТЕОРИИ ВЕЩЕСТВА В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ ............................................................................................................................... 103 Головнев Ю.Ф., Панин В.А., Тюрина М.О. ................................................................... 103

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ АТОМА ВОДОРОДА И НАБЛЮДЕНИЕ ЛИНЕЙЧАТОГО СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА.................. 105 Дорохова Е.В. ................................................................................................................... 105

КУРС ПО ВЫБОРУ “ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ” В ПЕДАГОГИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ ................................................... 108 Еремин С.В........................................................................................................................ 108

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ИКТ В ПРЕПОДАВАНИИ КУРСА «ФИЗИКА»..................... 109 Захарова О.Н. .................................................................................................................... 109

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ........................................................................................................................... 112 Клепинина И.А., Басалова Т.Ф. ...................................................................................... 112

ИТ - ПРОЕКТ: ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ................................................................................. 113 Колосова М.И. .................................................................................................................. 113 Щеглова И.Ю.................................................................................................................... 113 Литература ........................................................................................................................ 117

ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР НА УРОКАХ ФИЗИКИ........................................... 117 Коновалихин С.В.............................................................................................................. 117

ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО ФИЗИКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПРОГРАММНОЙ СРЕДЫ «ЖИВАЯ ФИЗИКА» ............................................................................................. 120 Кошляк А.И., Гусева О.Б. ................................................................................................ 120

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЦЕССЕ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ КОММУНИКАТИНЫХ УМЕНИЙ .............................................................................................................................. 121 Кузьменкова Л.А. ............................................................................................................. 121

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА УРОКАХ ФИЗИКИ................................................................................................................................................ 123 Никанорова Л.А., Корытникова Е.С............................................................................... 123


6

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЯВЛЕНИЯ КАК НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ................................................................. 125 Палий Н. Ю. ...................................................................................................................... 125

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ НА ПРИМЕРЕ ТЕМЫ «RLC – КОНТУРЫ И СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ»................................................................................................................................................ 128 Панин В.А., Овсянников В.В. ......................................................................................... 128

О ВЫБОРЕ ИНСТРУМЕНТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ДИНАМИКИ НА ШКОЛЬНОМ ФАКУЛЬТАТИВЕ....................................................................................... 130 Попов К.А. ........................................................................................................................ 130

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ИКТ В ПРЕПОДАВАНИИ КУРСА «ФИЗИКА»..................... 133 Седова Л. В. ...................................................................................................................... 133

РАЗРАБОТКА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ПО МАГНЕТИЗМУ КАК ЧАСТЬ БИЗНЕС - ПРОГРАММЫ ООО «ВАЛТАР» ....................................................... 136 Семенов А.И. .................................................................................................................... 136

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ «ОТКРЫТОЙ ФИЗИКИ» СРЕДСТВАМИ EXCEL: «ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ».................................................................................. 138 Тебелев Л.Г. ...................................................................................................................... 138

ИНТЕГРАЦИЯ КУРСОВ ИКТ – ФИЗИКА В ПРОЕКТЕ ОСО - 2007 ........................... 140 Федотова С.В. ................................................................................................................... 140 Щеглова И.Ю.................................................................................................................... 140

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОБСТВЕННЫХ НАУЧНЫХ ДОСТИЖЕНИЙ ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ В КОНТЕКСТЕ БОЛОНСКОГО ПРОЦЕССА. МУЛЬТИМЕДИЙНАЯ МЕТОДИКА ......................................................................................................................... 143 Ширина Т.А., Ильин В.А................................................................................................. 143

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОВ НА УРОКАХ ФИЗИКИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ ................................................................................................................................. 145 Цуцких Ю.И...................................................................................................................... 145

Пленарные доклады.

7

ПЛЕНАРНЫЕ ДОКЛАДЫ ДВАДЦАТЬ ЛЕТ ИНФОРМАТИЗАЦИИ: ПЕРВЫЕ ИТОГИ

Богуславский А.А., Щеглова И.Ю. Коломенский государственный педагогический институт,

Начало ХХI-го века характеризуется алогичными процессами в системе российского образования. Человечество вступило в общество, основанное на знаниях, за рубежом активно обсуждается проблема повышения научной и тех-нологической грамотности: они определяют процесс принятия политических решений и решений в области экономики. Однако, в России под предлогом сни-жения нагрузки отменен обязательный экзамен по физике. Резко сокращено чис-ло часов на преподавание точных наук. Но как строить промышленно развитую державу, если готовить одних юристов и экономистов? В результате реформиро-вания и модернизации системы образования России за счет сокращения часов на изучение дисциплин естественнонаучного цикла, образовательной области "Технология" созданы условия, при которых учащиеся не получают системати-ческих знаний, необходимых для жизни работы в современном мире высоких технологий.

Разработанная в США программа образования на 2006-2010 годы, основ-ной целью ставит лидерство на передовых рубежах научного знания, усиление связи между фундаментальными исследованиями и национальными приорите-тами; подготовку ученых и инженеров высшего класса для ХХI-го века; подъем научной и технологической грамотности всего населения страны. Эту программу можно рассматривать как следствие вывода, сделанного в США после запуска в СССР первого искусственного спутника: успехи нашей страны, в частности, в космосе, были обусловлены, прежде всего, системой образования, направленной на формирование естественнонаучного мировоззрения.

Наша конференция проходит через двадцать лет после одномоментного введения в школу курса "Основы информатики и вычислительной техники". По-сле введения в школы курса ОИВТ, подготовка учительских кадров в педагоги-ческих вузах по этому предмету была возложена на математические кафедры. Но эти кафедры имели опыт чтения только одного курса "Численные методы" с вы-числительным практикумом. Поэтому проводимая в безмашинном варианте "по-головная" ликвидация компьютерной безграмотности с программированием на Бейсике вызвала стойкую аллергию к компьютерам и убеждение, что компьюте-ры и информатизация связаны, прежде всего, с математикой.

В работах, предшествующих известному Постановлению о введении курса "ОИВТ", хорошо виден побудительный мотив: изобретение интегральной схемы (микропроцессора) и появление микро-ЭВМ - ПЭВМ. В работе А.П. Ершова "Персональная ЭВМ - предок млекопитающих в динозавровом мире ВЦКП", 1982 год, в частности отмечено "Налицо потрясение основ, с таким трудом сформированных большой наукой программирования и большой промышленно-стью производства ЭВМ… Эта очевидная тенденция депрофессионализации программирования вызывает глубокие споры в среде специалистов... Одним из способов закрыть глаза на проблему – это относится к ПЭВМ просто как к ма-


8

ленькой большой ЭВМ. " Важно и такое положение, которое, на наш взгляд, пре-допределило на первом этапе появление массового программирования в школе: "Программистам надоело ходить без сапог, и они хотят иметь у себя на столе хорошую ПЭВМ для профессиональной работы". Предвидение А.П. Ершова "ПЭВМ – это не просто маленькая большая машина, а технический феномен, требующий свежего, непредвзятого и в то же время глобального подхода к соз-данию методом и приемов работы за ними" в значительной мере оказалось пока невостребованным.

Конец XX-го столетия ознаменовался в физике созданием Стандартной модели, объединившей все, кроме гравитационного, фундаментальные взаимо-действия. Развитие высоких технологий в начале XXI-го века привело к созда-нию всевозможных повседневных (и, конечно, не только повседневных) вещей, в которых реализуются открытые физиками за последние 150-200 лет физиче-ские законы и явления. При этом, мы рассматриваем высокие технологии как инженерное искусство материального воплощения фундаментальных знаний.

Опыт практического использования ПК привел к выводу: основным фак-тором происходящих за последние тридцать лет технологических изменений яв-ляется "цифровая революция", которая позволила в единой форме создавать, пе-редавать, хранить информацию различных типов. На всем периоде цифровой ре-волюции система образования находится под постоянным натиском производи-телей аппаратных, программных средств, провайдеров сети Интернет и других агрессивных участников процессов компьютеризации и информатизации. Каж-дый клятвенно убеждает, что именно он владеет "золотым ключиком", позво-ляющим открыть невиданную мощь информационных технологий в образова-нии. Однако, вступающий на тропу информатизации и компьютеризации обра-зования, с завидным постоянством, в соответствии с законом Мура, примерно каждые два года "наступает на грабли" несбывающихся надежд. Как правило иг-норируются психолого-педагогические аспекты образовательного процесса, в котором только формализуемые знания могут быть переданы в систему компью-терного обучения [например, 1]. Неформализуемые знания могут быть переданы только в результате личного общения, а основную роль в передаче таких знаний играет урок и личность учителя.

"Захватывающее" влияние закона Мура (1965 год) мы начали ощущать с 1972 года с появлением калькуляторов. К этому времени относится и кампания по "калькуляторизации" школы, как универсального средства улучшения обра-зовательного процесса. В 1986 году мы собрали макет микро-ЭВМ на отечест-венном неликвидном микропроцессоре. Уже на первых этапах преподавателям кафедры стала очевидной необходимость учиться новым "предметам": осваивать численные методы и программирование, используя известный тезис о помощи утопающим. Большим подспорьем стали реферируемые нами статьи для рефера-тивного журнала "Физика". В 1985 году по предложению Министерства просве-щения РСФСР был издан библиографический указатель [2] и мы наивно полага-ли, что он позволит избежать дублирования в методических публикациях.

В 80-х гг. была выработана концепция непрерывной компьютерной подго-товки учителя, главным содержанием было постепенное изучение языка про-граммирования на примерах соответствующей предметной области. При этом мы исходим из того, что подготовка учителя - предметника, владеющего средст-


9

вами ИКТ, должна осуществляться в основном преподавателями выпускающих кафедр. Учебное время выделяется за счет регионального и вузовского компо-нента учебного плана, факультативных курсов. Отметим, что новый ГОС преду-сматривает небольшое число часов на изучение применение ИТ в предметной области. На ФДПС для студентов, выбирающих индивидуальную траекторию образования, было организовано отделение "ИТ в образовании".

Следующий поворотный этап относится к началу 90-х годов и он связан с появлением прикладных программ. Можно считать, что на сегодняшний день сложились два класса приложений: офисные и профессиональные. Думаем, дальнейшее развитие ИТ в школе должно произойти в области обучения необхо-димому минимуму офисных технологий, включая Интернет и электронную поч-ту в пределах образовательной области "Технология". Применение ИТ в пред-метных областях требует дальнейших психолого-педагогических исследований.

Эпоха высоких технологий, наверное, приводит к необходимости моди-фикации, но вряд ли замены, привычных методик реализации связи образования, науки и техники. Именно в России противоречия, обусловленные развалом эко-номики и развитием ИКТ, видны наиболее отчетливо: тираж научно-методических журналов сократился в 20 и более раз, выпуск изданий ВИНИТИ практически прекратился. При ликвидации "бумажного" единого научно-методического информационного пространства, всерьез обсуждается вопрос о его "электронном" аналоге. Но Интернет предлагает россыпь фактов, которые могут рассматриваться в качестве значимой информации только после серьезно-го анализа, по существу, заменяющего редакционную работу и библиографиче-скую обработку, которую каждый должен проделать самостоятельно. Более того, информационный шум Интернет принципиально противоречит концепции учеб-ника.

В применении ИКТ мы исходим из того, что, с одной стороны, централь-ной ролью современных ПК является обеспечение быстрого доступа к различ-ным фактам и информации, Интернет привлекает возможностью создания вир-туальных кафедр, однако широкое распространение в повседневной жизни нау-коемких технологий и предметов повседневного спроса заставляет задуматься о месте фундаментальных знаний в естественно-научной подготовке молодежи. Наверное, принципиально новым является возможность простой работы с гра-фической информацией.

Действительно, задача состоит в том, чтобы "при создании системы обра-зования, которая даст людям то, в чем они нуждаются, необходимо учитывать, что доступ к знаниям сегодня значительно отличается от способа, которым поль-зовались их учителя" [3]. Применение ИКТ приводит к новым особенностям, ко-торые не всегда учитываются в процессе обучения.

Преподаватели должны отчетливо понимать, что при работе с ПК, с поис-ковыми системами происходит потеря контекста, знания становятся точечными, исчезают формы интуитивной прозорливости, формируется "клиповое" созда-ние. Увеличение скорости доступа к интересующему факту может означать су-щественно большую потерю, чем мы это себе представляем. Следующей "жерт-вой" ИКТ является память учащегося. Творческий потенциал совершенно опре-деленно зависит от наличия достаточного контента в нашей мозгу.


10

Нужно помнить, что положительные изменения в образовании не проис-ходят быстро. Чтобы изменения произошли, нужно подождать не год-два, а од-но - два поколения. Другое дело, когда в учебном плане сокращают количество часов: вместо 6 часов физики ставят 3, вот тогда изменения происходят намного быстрее - уровень образования сейчас падает катастрофически. Есть опасение, что пройдет какое-то время, и от нас некому будет уезжать, да и некого будет учить. Как "неожиданно" выяснилось, идет демографический спад. Разве это бы-ло не ясно в 1992, 1993 году? "Неожиданно" открылось, что нет рабочих, потому что развалены профтехучилища, зарплата у мастеров маленькая, они ушли в бизнес. Также "неожиданно" выяснилось, что возраст профессоров и доцентов преклонен, а научные школы практический развалены.

В стремлениях пересмотреть роль учителя, которому приписывается роль простого передатчика знаний, не учитывается множество фактов. Новые техно-логии не заменяют самые лучшие старые технологии. Они дополняют их. Стремление заменить все новыми технологиями - простое искушение, подогре-ваемое интересами фирм-производителей. Действительно, в одном из педагоги-ческих курсов MIT отмечено "Даже лекции могут быть интерактивны". И трудно не согласиться с утверждением, что "лучшим аудиовизуальным средством явля-ется хороший лектор".

Сейчас много говорят о реформировании, большие деньги уходят на раз-ные проекты. Но есть одна тонкость, которая состоит в следующем. Есть люди, которые работают в образовании, они представляют, что мы должны делать в школе или в вузе, а есть продавцы и дилеры, которые распространяют современ-ные высокотехнологичные изделия. А ведь цели у них совершенно разные! В стремлении продать в систему образования "абсолютно необходимое", агрессив-ные селлеры формулируют устами скорых на письмо журналистов в адрес тех, кто не торопится бежать за очередным детищем производителей компьютерного оборудования, например, такой тезис: "Впрочем, упрекать преподавателей в мракобесии не совсем корректно".

Применение ПК сопровождается различными мифами [4, 5]. Вопрос о том, какую технологию использовать, нельзя решать, исходя лишь из доступности последних технических достижений. Приведем замечание Билла Гейтса: "Все компьютеры в мире ничего не изменят без наличия увлеченных учащихся, знающих и преданных своему делу преподавателей, неравнодушных и осведомленных родителей, а также общества, в котором подчеркивается цен-ность обучения на протяжении всей жизни" [6]. Анализ применения в образова-нии средств ТСО за XX век проведен в [7]. Отмечено, что "Если существует единственное слово, которое обычно связывается с образовательной технологи-ей, то это слово - "обещание". Эти технологии порождают шумиху о "преобразованиях в обучении", но не дают тех результатов, о которых говори-ли их воодушевленные сторонники или по выражению С.С. Лаврова: "оголтелые новаторы" [8].

В это же время, сохраняя окостенелую верность традициям, в преподава-нии может поддерживаться уверенность в том, что ядром современной информа-тики являются системы счисления и алгоритмизация. В [9] отмечены не под-твержденные исследованиями представления, которые лежат в стремлении ис-пользовать компьютеры в обучении. Многие из возбуждающих предложений


11

использовать компьютеры в учебном процессе генерируется компьютерными компаниями, часть энтузиазма поддерживается родителями, в памяти которых обучение представляется скучным и не интересным. Предполагается, что ком-пьютеры сделают обучение приятным занятием, более эффективным и простым.

Необходимость применения ИТ обычно обосновывается тезисом о значи-тельном увеличении объема информации. На самом деле, речь идет об увеличе-нии "информационного шума". Действительно, достаточно набрать в Google "first transistor" и увидеть свыше 1 млн. вхождений! Существует и проблема лин-гвистического характера. Действительно, афоризм А.П. Ершова "Программиро-вание – вторая грамотность" [10, 11], на первом этапе информатизации был вос-принят не без помощи "мастеров пера" в качестве лозунга. Расшифровывая со-держание афоризма, А.П. Ершов писал [11]: "Не будет большим преувеличением сказать, что почти все, что мы делаем, мы делаем по программе, а когда раз-мышляем, то, главным образом, корректируем наши старые программы и строим планы на будущее. … Программирование, то есть способность выразить любой правильный процесс средствами, доступными для передачи машине, станет вто-рой грамотностью каждого образованного человека".

Преподавание в педагогическом вузе должно строиться из предположе-ния, что работа, проводимая со студентами, скажется только через 10-15 лет, по-этому мы должны разумно сочетать традиционные классические методы препо-давания, в том числе содержание практикумов, мастерских, лабораторного и де-монстрационного эксперимента, с самыми современными достижениями науки и технологии. Реализуемая нами система информационной подготовки учителя основана на следующих основных положениях, высказанных в разное время ве-дущими учеными нашей страны: Глушковым, В.М., Дородницыным А.А., Лав-ровым С.С.

1. Центральная роль ПК состоит, прежде всего, в хранении и организации доступа, в том числе и через сеть Интернет, к множеству различных данных и информации, т.к. именно сейчас осуществился прогноз, что "… уже в ближай-шем будущем каждому образованному человеку надлежит быть знакомым с ос-новами безбумажной информатики" [12].

2. Аппаратное (hardware) и программное (software) обеспечение практиче-ски достигло насыщения и может удовлетворить практически все запросы твор-чески работающего учителя. Программное обеспечение постоянно "впитывает" знания соответствующих предметных областей. Введенное на заре информати-зации понятие brainware [13, 14], сегодня можно рассматривать как образова-тельный уровень "пользователя ПК".

3. "Программирование - искусство заставить компьютер решить постав-ленную перед человеком задачу". Это расширительное толкование понятие про-граммирования предложено в [15].

Анализ этих положений приводит к, вообще говоря, тривиальному выво-ду: рационально использовать ПК может только тот, кто имеет фундаменталь-ную подготовку в предметной области. Таким образом, развитие высоких техно-логий, а ПК является их ярким продуктом, с необходимостью требует усиления фундаментальной естественнонаучной подготовки, формирования научно-технического мышления, конструкторской и технологической грамотности. На-вязываемое изучение "универсальных" программ в процессе обучения ложится


12

дополнительным грузом на учащихся, т.к. требует освоения несвойственных школе и ВУЗу предметных областей, лишь часть из которых может быть отнесе-на к предпрофессиональной подготовке.

В начале 21-го века совершается ошибка, которая была сделана в 1985 г.: компьютерная техника поставляется в образовательные учреждения различного типа, происходит краткосрочная переподготовка учителей - предметников, в то же время не создаются условия для планомерной подготовки будущих учителей с 1-го по 5-й курс, недостаточно учитываются психолого-педагогические про-блемы влияния ИКТ.

В 1991 г. нами был сделан вывод о возможном применении ПК в препода-вании курса черчения/инженерной графики. В то время мы выбрали отечествен-ную систему КОМПАС-ГРАФИК ("АСКОН"). В 1995 г. методическое обеспече-ние в совокупности с "КОМПАС-Школьник" составило содержание ПМК №6 "Школьная САПР" ("КУДИЦ").

В конце 90-х годов на ПК появились образовательные версии систем 3D - моделирования и проектирования. Их применение отвечает как задачам подго-товки молодежи к жизни и работе в обществе высоких технологий, так и интере-сам отечественных софтверных фирм. Среди них наибольшее распространение получили КОМПАС-3D ("АСКОН") и T-FLEX CAD ("Топ Системы"). Впервые в России промышленные версии систем САПР с модулем 3D - моделирования адаптированы для нужд образования и распространяются бесплатно. Образова-тельные версии не только полностью поддерживают курс "Черче-ние"/"Инженерная графика" на всех ступенях образования. Эти системы оказа-лись программным средством общего назначения, средством формирования пространственных представлений, формирования основ инженерно-конструкторской грамотности.

Сотрудничество института и российских ИТ-компаний представляет со-бой пример взаимодействия, обеспечивающего координацию образовательных проектов на базе новых технологий и разработку методик применения про-граммных средств в учебном процессе. С 1993 г. в учебный план технологиче-ского факультета введены новые курсы, предусматривающие подготовку буду-щих учителей труда (технологии) к использованию ИТ и к работе с программ-ным комплексом САПР. Создан ресурсный центр профобразования. Он избавля-ет учителя и преподавателя от утомительных поисков в Интернет необходимой информации и не требует больших денежных затрат На ФДПС студенты инсти-тута имеют возможность на бюджетной основе изучить курсы "Язык програм-мирования Си++", "Художественная и промышленная компьютерная графика".

На кафедре теоретической физики подготовлен ряд модулей по использо-ванию ИТ в преподавании физики. Этот материал востребован преподавателями школ, студентами физического отделения ФМФ и технологического факультета. В результате многолетних исследований были сформулированы основные поло-жения концепции обучения ИТ в рамках непрерывного образования, накоплен огромный практический материал, разработаны и опробованы программы для всех курсов (с первого по пятый), создано несколько практикумов по различным направлениям с использованием широкого круга прикладных программ.

Демонстрационный эксперимент подкрепляется виртуальным лаборатор-ным практикумом, основу которого составляет коллекция моделирующих про-


13

грамм -апплетов. Наиболее интересными являются материалы "Визуальной квантовой механики" и материалы сайта нобелевского лауреата К. Вимана – PHET. Можно отметить модели опыта Франка-Герца, фотоэффекта, эффекта Комптона, опыта Резерфорда, образование энергетических зон в кристалле, мо-делирование работы биполярного и полевого транзистора.

Знакомство с информационными технологиями студентов - физиков начи-нается на первом курсе. В первой части виртуального практикума рассматрива-ется моделирование некоторых простейших физических процессов в ЭТ по ана-литическим формулам (равномерное и равноускоренное движение, гармониче-ские колебания, движение тела под углом к горизонту без учета сопротивления), обработка результатов измерений и построение графиков, работа с измеритель-ными приборами (виртуально: штангенциркуль, расширение пределов измере-ний вольтметра и амперметра). Эти работы используются при проведении в Ин-тернет обучающей сетевой олимпиады – ОСО-2007. Во второй части на основе программы "Фундаментальные физические опыты" разработан лабораторный практикум, в котором студенты знакомятся с важнейшими физическими откры-тиями и повторяют некоторые из этих опытов. Они учатся работать с установ-кой, правильно оценивать результаты эксперимента, делать на их основе выво-ды.

На втором курсе продолжается работа с ЭТ и моделированием физических процессов, описываемых неоднородными дифференциальными уравнениями второго порядка. Студенты знакомятся с методами численного решения подоб-ных уравнений. В рамках факультативного курса проводится работа с програм-мами схемотехнического моделирования Сборка и Electronics Workbench.

Для третьего курса разработана компьютерная поддержка курса Квантовая физика. Известно, что наибольшие проблемы возникают в преподавании элемен-тов квантовой физики и СТО, что связано с относительной молодостью самой науки и существенным отличием квантовых представлений от повседневного жизненного опыта учащихся. В современных условиях, наверное, целесообразно перейти от сложившейся эмоционально - личностной исторической методики изложения новых для учащихся квантовых представлений к методике, основан-ной на квантовании: энергетические уровни атомов, энергетические зоны, про-странственное квантование. Такой подход предложил основатель и президент корпорации ИНТЕЛ Э.Гроув в [16]. Развитие космической техники и цифровых технологий привели к созданию систем глобального позиционирования ГЛО-НАС и GPS. При этом точное определение координат на местности возможно только на основе применения СТО. Отметим, что при обсуждении излучения аб-солютного черного тела – АЧТ на графических изображениях показано только полное поглощение падающего излучения: у учащихся формируется представ-ление о том, что АЧТ только поглощает и ничего не излучает!

Курс квантовой механики подкрепляется виртуальным лабораторным практикумом из семи работ. Основу практикума составляют моделирующие программы "Физика в картинках" (ФИЗИКОН), моделирующие программы – апплеты ко курсу микроэлектроники университета штата Буффало (jas.eng.buffalo.edu/) и программы проекта "Визуальная квантовая механика" университета штата Канзас (www.phys.ksu.edu/perg/vqm). Большой интерес вы-зывает "конструирование" энергетических уровней атомов, "конструирование"


14

энергетических зон светодиодов, "реализация" газового и твердотельного лазера. В модели опыта Франка-Герца учащиеся наблюдают в динамике не только изме-нения в вольтамперной характеристике, но и соответствующее излучение возбу-жденных атомов ртути и неона. В лабораторный практикум включены модели-рование фотоэффекта, эффекта Комптона, опыта Резерфорда, образование энер-гетических зон в кристалле, моделирование работы биполярного и полевого транзистора.

На четвертом курсе студенты знакомятся с обширной подборкой различ-ных апплетов по всем курсам физики. Кроме того, для них разработан курс "Мо-делирование колебательных процессов на примере физических задач".

На пятом курсе основной упор делается на самостоятельную разработку виртуальных лабораторных работ и заданий к ним по некоторым предлагаемым апплетам. Этот этап можно считать решающим при подготовке ВКР: независимо от выбранной темы, студенты учатся грамотно излагать свои мысли и, что очень важно, составлять описания к компьютерным лабораторным работам.

По мере прохождения всех ступеней информационной подготовки студен-ты знакомятся с набором тщательно отобранных и методически разработанных программ и использованием их именно в физическом аспекте.

Методика изучения конкретного программного продукта основана на рас-крытии его возможностей по мере решения физической задачи. Переходя от од-ной задачи к другой, студенты осваивают необходимый для их работы инстру-ментарий, в результате чего ядро программы осваивается за небольшое число занятий. Показано, что учитель с успехом может использовать как ИКТ, так и аппаратные средства ИКТ для формирования научной грамотности.

В развитии ИТ можно выделить [17] четыре этапа, тесно связанных с раз-витием физики: 1) электромагнетизм (электродинамика) с 1820 г.; 2) электронный этап, начавшийся в 1897 г. открытием электрона; 3) квантово-механический с 1900 г. и 4) квантово-оптический этап, начавшийся в 1958 году. Такая периодизация позволяет реализовать межпредметные связи в преподава-нии курсов ИКТ, физики и технологии.

В процессе работы с накопленными цифровыми ресурсами мы пришли к мысли о создании ИТ - проектов, которые выполняются и пополняются препо-давателями и студентами. Один из наиболее емких является проект "Естествен-но-научная история". Он представляет собой хронологическую последователь-ность, в основном, графических изображений, относящихся к физике, технике, персоналиям, Нобелевским лауреатам и др. Проект сопровождается дополни-тельным систематизированным материалом по разделам и физическим темам. Подготовленный материал с успехом используется преподавателями и учителя-ми, избавляя их от бессмысленного и подчас безнадежного поиска в Интернет необходимого материала. Большим успехом пользуются цветные иллюстрации по курсу физики и технологии. Меньший по объему проект "Дети, изменившие мир" вызывает неподдельный интерес у будущих учителей, которые начинают задумываться о путях формирования неординарной выдающей личности и роли учителя. В проекте "Материалы для стенда" аккумулируются материалы, кото-рые вызывают интерес у молодежи к проблемам физики, современным техноло-гиям, астрофизике и т.п.


15

Интересным представляется проект "Современная физика на сканере" или "Физические основы высокотехнологичной бытовой техники". Распространение изделий, созданных на основе высоких технологий, позволяют легко продемон-стрировать явления, которые еще двадцать лет назад рассматривались лишь в курсах теоретической физики. Действительно, современные высокотехнологич-ные изделия создаются на основе интеграции физических знаний: от механики до квантовой оптики. Образно говоря, современная физика вошла в дом, но ее выгоняют из школы! Сравнительно недавно лазер был диковинкой, теперь он есть у каждого в компьютере или плеере. Об этом нужно говорить на занятиях, такие примеры делают физику близкой и понятной.

Важно подчеркивать, что квантовая физика стала обычной инженерной наукой. Эта мысль может быть проиллюстрирована демонстрацией и изучением, например, полупроводникового лазера и светодиодов. Развитие светодиодной техники сделало возможным применение "монохроматических" источников све-та. Доступны светодиоды, начиная от ИК- до УФ-диапазона. Легко показать лю-минесценцию различных материалов, начиная от пластмассовых линеек до лю-минофора белого светодиода. Изображение кристалла светодиода и лазера легко получить на сканере. Для этой цели лучше использовать светодиоды подсветки дисплея и клавиш сотового телефона. Полупроводниковые лазеры получили са-мое широкое распространение: от указок до источников света в дисководах оп-тических (лазерных) CD и DVD – дисков. После этого можно переходить к об-суждению принципа работы полупроводникового лазера. В руках преподавателя появляются источники света, о которых 20-30 лет назад нельзя было и мечтать: например, зеленая лазерная указка - твердотельный лазер на Nd-алюминий - ит-триевом гранате с последующим удвоением частоты ИК - излучения на нели-нейном оптическом кристалле.

Обсуждение способа записи информации на оптическом диске и метода считывания информации дает возможность подчеркнуть применение фундамен-тальных физических явлений: интерференции и дифракции, которые были обна-ружены около 200 лет назад. Привод линзы дисковода состоит из двух пар вза-имно перпендикулярных катушек, которые находятся в магнитном поле, созда-ваемом редкоземельными магнитами. Независимо от конструкции дисковода, за лазерным диодом находится дифракционная решетка. Заметим, что в DVD – дисководе два лазерных диода и две дифракционные решетки, на которых легко наблюдается прекрасная дифракционная картина.

Демонстрации с использование лазерных дисков в качестве отражающей дифракционной решетки хорошо известны. Однако, для демонстрации лучше использовать технологические (прозрачные) заготовки лазерных дисков. Ди-фракционные картины на таких дисках намного эффектнее, чем на отражение от обычных дисков. В качестве источников света используются красная и зеленая лазерная указка.

Настоящей находкой для преподавателя является неисправный сотовый телефон, в частности, цветной жидкокристаллический (ЖК) дисплей. Дисплей закрыт поляроидом. Работу поляроида можно продемонстрировать, рассматри-вая излучение жидкокристаллического дисплея компьютера: легко показать по-ляризацию лазерного излучения. На этом этапе можно обсудить работу поляри-зационных солнцезащитных очков. Следующая пленка – матрица RGB. Элемен-


16

ты этой матрицы – субпикселы - легко увидеть с помощью сканера. За ЖК - мат-рицей находится еще один поляроид. Интересно обсудить систему обратной подсветки ЖК - дисплея. Здесь демонстрируются три светодиода, световод с микролинзами, микропризмы Френеля. В целом, изучение системы подсветки дисплея позволяет обсудить применение давно известных оптических законов, но реализованных на современном технологическом уровне с современными ис-точниками света.

История магнитной записи: от записи на проволоку до современных жест-ких дисках, в головках чтения /записи которых реализуется классическая физика и квантовая (гигантский магниторезистивный эффект) иллюстрирует технологи-ческий синтез фундаментальных явлений.

Необходимо показывать и устройство электровакуумной лампы как при-бора, в котором управление движением потока электронов в вакууме нашло в прошлом веке самое широкое применение. Детали лампы: катод, нить накала, сетки, анод размещаются на скотче и демонстрируются учащимся. Сетка лампы представляет собой дифракционную решетку. Лучший результат дает управ-ляющая сетка от пентода, например, 6Ж9П. Для демонстрации транзистора луч-ше использовать транзисторы в металлическом корпусе: можно показать базо-вый кристалл, эмиттер и коллектор. В "старых" микропроцессорах (486) легко наблюдать кристалл микропроцессора, а на сканере элементы его топологии.

Нетривиальное применение можно найти для термобумаги, широко ис-пользуемой в кассовых аппаратах, факсах. Термохромный фазовый переход (с изменением цвета) происходит при 60-700С: легко показать переход механиче-ской энергии в тепловую. Тонер ксерокса (лазерного принтера) является диэлек-триком и обладает магнитными свойствами. Приготовив суспензию, можно осуществить визуализацию магнитной записи на гибких дисках и карточках метро, зафиксировать картину магнитного поля в шаговых двигателях.

Большие возможности предоставляют цифровые фотоаппараты, матрица ПЗС которых чувствительна к ИК - изучению: легко получить изображения из-лучения ИК-светодиодов, ИК-портов. Заметим, что на матрице камеры наблю-дения наблюдается эффектная дифракционная картина на двумерной структуре.

Когда-то литераторы разделили ученых на "физиков" и "лириков", отразив стереотип в отношении физики - образ непонятной и сложной науки. Эйнштейн говорил: "Физика - это усовершенствованное повседневное мышление". Чтобы не отпугнуть ребенка, нужно показать ему реальное применение физических яв-лений. Новые законы открываются далеко не так часто, как об этом пишут сред-ства массовой информации. Существуют фундаментальные явления, которым уже 150-200 лет, но только сейчас талант инженеров воплощает их в повседнев-ные вещи.

Часть разработанных материалов размещена на сайтах www.ict.edu.ru, www.informika.ru, раздел "Образовательные ресурсы", образовательном сайте http://kompas-edu.ru, сайте "обучающей сетевой олимпиады ОСО-2005" - www.rcsz.ru. В рамках разрабатываемой концепции подготовлен образователь-ный DVD – диск с разделами ИТ – практикум (офисные и профессиональные технологии). история информатики, физика, системы трехмерного моделирова-ния и проектирования. Диск содержит электронную библиотеку по указанным разделам.


17

Хотелось бы надеяться, что наша система образования будет формировать не безграмотный идеал рыночной экономики, а поколение, для которого совре-менная естественнонаучная картина мира не будет представляться "странной". Литература 1. Громов Г.Р. // Микропроцессорные средства и системы, № 3, 1986. 2. Богуславский А.А. Изучение микропроцессоров и применение микро-ЭВМ в педин-ститутах и школах (на примере преподавания физики), М.:, МОПИ им. Н.К.Крупской.-1985.-38 с. 3. John Lienhard http://www.uh.edu/engines/index.htm 4. Борк А. Компьютеры в обучении: чему учит история // ИНФО. - 1990. - №5. - С.110. 5. Образование, наука и развитие кадрового потенциала. Ч.1. Инф. бюллетень Microsoft. вып. 16. - 2003 г. http://www.microsoft.com/ 6. Образование, наука и развитие кадрового потенциала. Ч.2 Инф. бюллетень Microsoft. вып. 16. - 2003 г. http://www.microsoft.com 7. King K. P. // mcel.pacificu.edu/JAHC/JAHCII2 8. Лавров С.С. Программирование. Математические основы, средства, теории. – СПб.: БХВ-Петербург, 2001. 9. J. Steinmetz Computers and Squeak as Environments for Learning http://www.squeakland.org/ 10. Материалы архива академика А. П. Ершова http://ershov.iis.nsk.su/russian 11. Ершов А.П. Звенигородский Г.А. Квант №9, 1979 г. с. 47. 12. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики.- М.: Наука. -1987. 13. Белошапка В.К., Лесневский А.С. // Информатика и образование. 1993. №3. С. 60. 14. Белоцерковский О.М. // Информатика и образование. 1994. №1. С. 3. 15. Лавров С.С. // Компьютерные инструменты в образовании. 1999. №3. С 21. 16. A.Grove Physics and Technology of Semiconductor Devices, John Wiley and Sons, Inc., 1967 г. 17. W. F. Brinkman and D. V. Lang Physics and the communications industry http://www.bell-labs.com/history/physicscomm/)] СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ВУЗА ПРИ ВНЕДРЕНИИ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС

Великанов Е.Ю., Гринь П.В., Твердынин Н.М. Московский городской педагогический университет (ГОУ МГПУ)

Проблема внедрения цифровой техники в учебный процесс в ходе подго-товки специалистов в образовательной области «Технология» требует творче-ского подхода поскольку собственно предметная база подготовки таких специа-листов крайне широка. Активизация межпредметных связей как с естественно-научными дисциплинами (физика, химия), так и с другими предметными блока-ми требует творчества в адаптации цифровой техники к конкретной учебной дисциплине.

На кафедре машиноведения факультета технологии и предпринимательст-ва ГОУ МГПУ проводится значительная работа по использованию цифровой техники в учебном процессе, при этом особое внимание уделяется таким пред-метам как материаловедение и инженерная экология, а так же ряду дисциплин


18

специализации и курсов по выбору в том числе: «Эволюция технических уст-ройств и материалов», «Новые материалы и технологии». При этом основной упор делается на внедрении элементов самостоятельного научного исследования в сочетании с наглядно-иллюстративным методом в ходе объяснения различных теоретических положений читаемых курсов.

Примером такого внедрения может служить создание экспериментального оборудования для проведения лабораторного практикума по материаловедению и инженерной экологии. Основу созданных установок составляет комбинация оптического, либо цифрового микроскопа и телевизионной камеры, соединен-ных с компьютером. Данные установки созданы на базе стандартного оборудо-вания и могут быть использованы как в лабораторном практикуме, так и в науч-ных исследованиях (в частности в выполнении дипломных работ). При этом тре-бования к подготовке персонала, работающего на установках минимальны. Именно это обстоятельство позволяет применять установки в процессе проведе-ния лабораторных работ. Студенты могут не только самостоятельно участвовать в эксперименте, но и варьировать его параметры, получая оригинальные резуль-таты. Рассмотрим некоторые из установок, классифицируя их по соотношению расположения оптического прибора и исследуемого образца:

• монопозиционное (классическое) наблюдение — изучение явлений (про-цессов) при расположении объекта непосредственно на предметном столике микроскопа;

• многопозиционное наблюдение — изучение явлений (процессов) при расположении объекта на пересечении оптической оси двух и более микроско-пов;

• пространственное разделение (наблюдение за стеклом) — изучение яв-лений (процессов) при расположении наблюдаемого объекта за пределами фо-кусного расстояния объектива микроскопа.

Монопозиционное (классическое) наблюдение. Для наблюдения и после-дующей фиксации видеоматериала используют следующие приборы и инстру-менты: биоло1ический или металлографический микроскоп типа: МЕТАМ-21РВ, МИМ-7, МБС-10, 9 и т.д.; видеокамера-насадка для микроскопа; компью-тер с картой видеозахвата (устройство позволяющее записывать видеоизобра-жение на жесткий магнитный диск компьютера для дальнейшей обработки ви-део); лабораторное стекло. Общий вид лабораторной установки применяемой при монопозиционном наблюдении представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Лабораторная установ-ка для монопозиционного (классического) наблюдения 1 — компьютер с картой ви-деозахвата; 2 — видеокамера-насадка на микроскоп; 3 — микроскоп МБС-10; 4 — осве-титель.

Рассмотрим методику создания мультимедиа-пособия, демонстрирующего процесс кристаллизации раствора соли: первоначально подготавливают лабора-


19

торное оборудование к работе: сопрягают видеокамеру-насадку с картой видео-захвата, настраивают программное обеспечение (настройка параметров качества оцифровки видео), затем подготавливают образец (с помощью бюретки наносят капли раствора на предметное стекло микроскопа) и настраивают микроскоп (подбирают необходимую кратность увеличения, регулируют фокусное расстоя-ние). Далее воздействуют на каплю раствора источником теплового излучения (лампа накаливания средней мощности). При этом происходит испарение воды и выпадение кристаллов. Параллельно этим процессам производят захват видео-ряда на компьютер. После этого полученное видеоизображение обрабатывают программами-редакторами видео (Adobe Premiere). Например, увеличение ско-рости демонстрации процесса, акцентирование внимания на составляющих про-цесса кристаллизации (интенсивность роста кристаллов, интенсивность образо-вания зародышей, дендритообразование) и так далее. При этом используются возможности нелинейного видеомонтажа.

Многопозиционное наблюдение. Для создания видеоматериала используют следующие приборы и инструменты, в зависимости от числа наблюдаемых плоскостей: два и более микроскопа, видеокамеры насадки, компьютеры с кар-тами видеозахвата, лабораторный штатив, лабораторное стекло. Лабораторная установка, применяемая для наблюдения, в двух параллельных плоскостях пред-ставлена на рисунке 2.

Рис. 2. Лабораторная установка для многопозиционного наблюдения 1a, 1b -видеокамеры-насадки для микроскопа; 2а, 2b — микроскоп МБС-10; За, Зb — осветитель; 4а, 4b — компьютер с картой ви-деозахвата; 5 — предметный столик с образцом

Методика применения при многопозиционном наблюдении не отличается от монопозиционной. Однако теперь видеоизображение транслируется в двух (по отношению к наблюдателю) параллельных плоскостях. Это находит приме-нение при наблюдении механических свойств конструкционных материалов (сжатие, растяжение, изгиб и так далее); эксплуатационных свойств материалов (влагопроницаемость, устойчивость к истиранию тканых материалов) и других процессов (явлений).

Метод пространственного разделения или наблюдение за стеклом требу-ет увеличения фокусного расстояния микроскопа, за счет чего объект может подвергнуться термическим, механическим и другим внешним воздействиям на наблюдаемый материал. Таким образом, наблюдение за процессом (явлением)


20

происходит не дискретно, а непрерывно, в реальном времени. Наиболее инте-ресными, на наш взгляд, является изучение термического и химико-термического воздействия на материал. Лабораторная установка представлена на рисунке 3.

Она состоит из специально изготовленного горизонтального (вертикаль-ного, в зависимости от расположения объекта наблюдения) штатива (8), на кото-ром по одной оптической оси расположены микроскоп (1), дополнительный объ-ектив (2) для увеличения штатного фокусного расстояния микроскопа, лобный рефлектор (3) для освещения поверхности изучаемого объекта, муфельная печь (4) с помещенным во внутрь исследуемым образцом (9). Помимо этого между всеми перечисленными составляющими лабораторной установки находятся за-градительные элементы, защищающие от попадания стороннего рассеянного светового потока и для фиксации только отраженного от объекта пучка света. Между микроскопом (1) и дополнительным объективом (2) — раздвижной мех (5), необходимый для регулировки резкости изображения. Дополнительный объ-ектив (2) и лобный рефлектор (3) объединены конусовидным кожухом (6), пере-ходящим в цилиндрический кожух (7). По цилиндрическому кожуху перемеща-ется лобный рефлектор (3) для фокусировки светового потока на исследуемом объекте, причем цилиндрический кожух (7) всегда должен выступать за лобный рефлектор (3) для получения четкого и контрастного изображения.

Рис. 3. Лабораторная установка для метола пространственного разделе-ния 1 — микроскоп МБС-10; 2 — допол-нительный объектив; 3 — лобный рефлектор; 4 — муфельная печь; 5 — раздвижной мех; 6 — конусовидный кожух; 7 — цилиндрический кожух; 8 — горизонтальный штатив; 9 — ис-следуемый образец, подвергаемый термическому воздействию; 10 — видеокамера-насадка дли микроско-па; 11 — подложка для образца; 12 — световой поток; 13 — компьютер с картой видеозахвата

Таким образом показано что использование созданных на кафедре экспе-риментально-учебных установок позволяет в значительной степени активизиро-вать учебный процесс. При этом сочетаются наглядность демонстрационного эксперимента и возможность активного участия студента в учебном процессе. Каждый студент из простого исполнителя рутинной работы превращается в ключевой элемент творческого процесса, получая при этом навыки самостоя-тельного научного исследования. Последнее обстоятельство трудно переоце-нить, поскольку происходит своеобразное «перекидывание мостика» между зна-ниями, полученными при изучении классических естественнонаучных дисцип-лин и реалиями современного научного технического прогресса. Без такой связ-ки, по нашему мнению, не возможно качественная подготовка специалиста с высшем педагогическим образованием в области «Технология». Литература:


21

1. Великанов Е.Ю., Гринь П.В., Твердынин Н.М. Некоторые аспекты использования мультимедиа пособий в высших и средне-специальных учебных заведениях при препо-давании дисциплины «Материаловедение» // Юбилейный сборник трудов сотрудников факультета технологии и предпринимательства. М., 2006. 2. Резников Ф.А., Комягин В.Б. Видеомонтаж на персональном компьютере. Adobe Premiere 6.x и Adobe After Effects 5.x: Учебное пособие. М., 2003. 3. Твердынин Н.М., Великанов Е.Ю., Соловьева Е.С. Некоторые аспекты преподавания материаловедения и сопряженных с ним дисциплин в педагогическом вузе // Юбилей-ный сборник трудов сотрудников факультета технологии и предпринимательства. М., 2004. 4. Гринь П.В., Великанов Е.Ю., Соловьева Е.С. Совершенствование лабораторного практикума по материаловедению и инженерной экологии // Юбилейный сборник тру-дов сотрудников факультета технологии и предпринимательства. М., 2006. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ: К ИСТОРИИ ВОПРОСА

Иродова И.А., Лукьянова А.В. Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского

В развитии подходов к использованию информационных технологий (ИТ) в подготовке будущего учителя физики можно выделить ряд этапов. Они опре-деляются следующими факторами: 1) потребностями общества, связанными прежде всего с уровнем его развития; 2) общемировым научно-техническим про-грессом, влияющим на тенденции развития ИТ в нашей стране; 3) изменением концепции высшего профессионального образования и требований к подготовке специалиста.

Началом использования ИТ в подготовке будущего учителя физики мож-но считать 50-е годы XX века: в 1954 году в учебных планах физико-математических факультетов педагогических вузов появился предмет «Методи-ка использования учебного кино». Это десятилетие можно считать I этапом ис-пользования ИТ в учебном процессе педвуза.

II этап охватывает 60-е годы XX века. Он характеризуется распростране-нием аудиовизуальной техники в нашей стране, а также разработкой теории и накоплением практического опыта программированного обучения.

Эти факторы оказали содействие тому, что «Учебное кино» к концу 60-х годов преобразовалось в предмет «Технические средства обучения» («ТСО»). Учебная программа 1970 года содержит следующие разделы:

1) дидактические основы применения ТСО в учебном процессе; 2) технические средства информации; 3) технические средства контроля и управления учебным процессом; 4) комплексное использование ТСО в учебном процессе; 5) техника безопасности при работе с техническими средствами; 6) методика применения ТСО. Эта структура примерно сохраняется и в последующие годы. III этап использования ИТ — это 70-е годы XX века. Они знаменательны

широким распространением больших ЭВМ и появлением первых персональных компьютеров. Вычислительная техника интенсивно проникает во все отрасли


22

промышленности, в управленческую, проектно-конструкторскую и научную деятельность. Но ЭВМ в школах в 70-е и даже в 80-е годы были редкостью, од-нако будущие учителя физики начали изучать «Вычислительную математику и программирование».

Новая учебная программа курса ТСО (1978 года) обогатилась разделами «обслуживание ТСО» и «изготовление дидактических материалов». Кроме того, в программе 1978 года в разделе «Технические средства контроля и управления учебным процессом» появилось «Использование ЭВМ в учебном процессе».

80-е годы — это IV этап использования ИТ в подготовке учителя. Это «победа» персональных компьютеров в области вычислительной техники и бы-стрый рост компьютерной сети Интернет во всем мире. Кроме того, развитие видеотехнологий привело к созданию цветных мониторов высокого разрешения; появились качественные звуковые платы для ПК и первые мультимедийные про-граммные продукты.

Мировая тенденция НТП привела к тому, что в 1985/86 учебном году в школе появляется новый предмет «Основы информатики и вычислительной тех-ники».

Начало массовой компьютеризации школы отразилось и на учебных про-граммах педагогических вузов. В сборнике учебных программ для физико-математических специальностей 1988 года появляется предмет: «Использование вычислительной техники в учебном процессе», в котором ЭВМ рассматривается как предмет изучения, как средство обучения и как средство управления и орга-низации учебно-воспитательного процесса. Подобный подход сохранился до на-стоящего времени по отношению к ИТ. А дисциплина «Вычислительная матема-тика и программирование» сменилась «Основами информатики и вычислитель-ной техники».

Конец 80-х годов и 90-е годы для России были годами изменения полити-ческой системы. Это отразилось и на российском образовании.

V этап — это 90-е годы XX века. Кардинальным изменением этого перио-да был переход от обязательных учебных планов и программ к Государственно-му образовательному стандарту (ГОСу), содержащему как обязательную, так и вариативную компоненты. В ГОСе квалификации «учитель физики» 1995 года отсутствует предмет «ТСО», зато включено изучение ИТ в разные блоки стан-дарта: в дисциплины общекультурной, психолого-педагогической, предметной и медико-биологической подготовки. Совершенно новым явилось появление раз-делов, посвященных информационным технологиям, мультимедиа-технологиям и учебным телекоммуникационным проектам, что непосредственно отражало новые тенденции в мировом развитии ИТ: появление Всемирной паутины, яв-ляющейся единым информационным пространством, которое существенно из-менило глобальные процессы информатизации общества.

В ГОСе 2000 года предмет «ТСО» вернулся в блок общепрофессиональ-ных дисциплин под новым именем — «Технические и аудиовизуальные средства обучения» («ТАВСО») — и обновленным содержанием. Стандарт 2000 г. суще-ственно изменил свою структуру, и ИТ стали занимать значительно меньшее ме-сто, чем в стандарте 1995 г. Не было учтено стремительное развитие цифровой аудиовизуальной техники, компьютеров и телекоммуникаций в конце XX — на-чале ХХI в.


23

«Скромность» ГОСа 2000 г. в отношении ИТ (по количеству и разнообра-зию разделов и тем) частично исправлена в ГОСе 2005 г. Расширен список дис-циплин, в рамках которых изучаются ИТ, и количество разделов, им посвящен-ных. Самым существенным изменением, с нашей точки зрения, является то, что в блоке общепрофессиональных дисциплин исчез курс «ТАВСО», зато «Теория и методика обучения физике» обогатилась разделами «аудиовизуальные техно-логии обучения физике» и «использование современных информационных и коммуникационных технологий в учебном процессе». Кроме того, появился предмет «Современные средства оценивания результатов обучения» с «компью-терным тестированием». Новое наполнение курса «Теории и методики обучения физике» вполне адекватно современному уровню развития ИТ и ближе к ГОСу 1995 г., чем 2000 г. ИТ в подготовке учителя физики нашли, наконец, свое место: курс «Теория и методика обучения физике», что является характерной чертой VI этапа использования ИТ в подготовке учителя физики. Подводя итоги, можно сказать, что ГОС 2005 года специальности «учитель фи-зики» аккумулирует в себе полувековой опыт педагогического образования по научению будущих учителей физики работе с ТСО и ИТ и адекватно отражает ожидания государства, общества и студентов к их изучению: оно должно при-вести не только к образованию знаний и умений по работе с ТСО и ИТ, но и к формированию информационно-коммуникационной компетентности, т. е. спо-собности выпускников — учителей физики — самостоятельно решать профес-сиональные задачи с использованием ИТ, что является необходимым условием дальнейшего личностного и профессионального роста МУЛЬТИМЕДИЙНАЯ ПОДДЕРЖКА ЭЛЕКТИВНЫХ КУРСОВ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ ПРОФИЛЬНОЙ ШКОЛЫ

Кудрявцев В.В., Ильин В.А. Московский педагогический государственный университет

Модернизация школьного образования, которая активно осуществляется в нашей стране, должна привести к тому, что в старших классах профильной шко-лы значительная часть учебной нагрузки будет осуществляться в виде электив-ных курсов – обязательных для посещения курсов по выбору учащихся, входя-щих в состав профиля обучения. Элективные курсы могут, в частности, помочь в разрешении одной из самых трудных проблем современной школы – потере ин-тереса школьников к естественнонаучным дисциплинам. Элективные курсы по-зволяют представить науку как «живую» субстанцию в непрерывном дви-жении и развитии. Можно предположить, что при этом интерес к изучению физики и других естественнонаучных предметов должен возрасти.

Все сказанное ставит перед преподавателями школ необычные задачи. Учитель должен взяться за разработку новых для себя программ элективных курсов. При этом оказывается, что материалы для них, не говоря уже о методи-ческом обеспечении, найти не просто. Как правило, содержание элективных курсов выходит за рамки учебников и методических пособий, доступных школьному учителю. К тому же, большинство из них испытывают затруднения при выборе тем элективных курсов. Тем самым, возникает необходимость дать


24

им материалы (как фактические, так и методические) для создания и успешной реализации элективных курсов в классах различного профиля.

Кроме того в преподавании все чаще стали использоваться инфор-мационные технологии, которые требуют от учителя физики не только владения методикой преподавания своего предмета, но и умения приме-нять в работе мультимедийные средства. Это особенно важно при чтении элективных курсов, в которых, как правило, рассматриваются современ-ные физические открытия, что априори требует внесения существенных изменений в методику преподавания. Подобными новациями должны быть мультимедийные технологии, которые предоставляют значительные возмож-ности для реализации творческого потенциала преподавателя и учащихся и обеспечивают: • более активное усвоение информации учащимися; • компенсацию недостатка учебного времени; • индивидуализацию учебного процесса; • снижение информационной нагрузки, связанной с восприятием материала на слух.

Как уже отмечалось, учитель сталкивается с проблемой выбора тем элек-тивных курсов. Авторы доклада работают над созданием соответствующего по-собия и его мультимедийного сопровождения. В данном докладе предлагается ряд элективных курсов, темы которых связаны с современной физикой, ее исто-рией и изучением ее многогранных связей с другими науками. Указаны только те курсы, в которых предполагается создание мультимедийной поддержки. 1. СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА 2. Управляемый термоядерный синтез. 3. Физика сверхпроводимости. Прикладная сверхпроводимость. 4. Физика и техника низких температур. 5. Макроскопические квантовые эффекты. Сверхтекучесть. 6. Физика систем с пониженной размерностью. 7. Наноструктуры и нанотехнологии. 8. Физика высоких давлений. 9. Существует ли граница таблицы Менделеева. Синтез сверхтяжелых элемен-тов. 10. Туннельный эффект и устройства на его основе. 11. Рентгеновское излучение вчера, сегодня и завтра. 12. Лазерный век. Открытие, развитие, перспективы. Голография. 13. Хаотические колебания и нелинейная динамика. 14. Измерение времени. История и современное состояние. 15. Томография и томографы. Современный метод обработки информации, его суть и создатели. 16. Современные информационные технологии. 17. Уровни строения вещества: со ступеньки на ступеньки. 18. Методы получения частиц высоких энергий. Детекторы излучений. 19. Коллайдер LHC – инструмент XXI века. Устройство и направления иссле-дований. 20. Всеволновая астрономия – источник удивительных открытий. 21. Космология – главная часть современной мегафизики.


25

22. Нейтронные звезды, пульсары, гравитационные волны. 23. Общая теория относительности – основная теория мегафизики. 24. Как устроена современная физика. 25. ИСТОРИЯ ФИЗИКИ 26. История Нобелевских премий по физике. 27. Нобелевские открытия в астрономии. 28. Нобелевские премии по физике XXI века. 29. Российские ученые – лауреаты Нобелевских премий. 30. Советская и российская физика нобелевского уровня. 31. История радиофизики, отраженная в Нобелевских премиях. 32. История физических открытий XX века. Теория. 33. История физических открытий XX века. Эксперимент. 34. История физических открытий XX века. Приборы и устройства. 35. ФИЗИКА И ДРУГИЕ ОБЛАСТИ ТВОРЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 36. Физика в медицине. Компьютерная томография и другие методы диагно-стики и лечения. 37. Физика в истории. Геохронология. 38. Физика и изобразительное искусство. Параллели.

Компьютерная поддержка предлагаемых элективных курсов осуществля-ется в виде мультимедийных лекций [1], выполненных таким образом, что они могут использоваться для чтений лекций в вузе, для проведения уроков в школе, а также при дистанционном обучении. Литература 1. Древич Ж.С., Ильин В.А. История физики. Методика преподавания истории физики в педагогическом вузе с помощью мультимедиа технологий. //Преподавание физики в высшей школе. М., 2005. № 30. С.155-171. 3D ГРАФИКА КАК ОСНОВА МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ

Попов К.А. Волгоградский государственный педагогический университет

Интеграция информационных технологий в учебный процесс школы и вуза представляется одной из наиболее актуальных проблем современной методиче-ской науки, поскольку данный подход к обучению способен дать учителю новый набор средств для оптимизации работы с учащимися. Одним из вариантов инте-грации может быть использование трехмерной компьютерной графики в учеб-ной деятельности.

Трехмерная графика является универсальным инструментом, который всегда будет вызывать интерес учащихся. Поэтому ее использование в учебном процессе привлекает внимание и повышает интерес к изучаемому предмету, та-ким образом, формируя связь между информатикой со стороны информацион-ных технологий и другими предметами, в число которых могут входить матема-тика, физика, химия, биология, экология, черчение, технология, изобразительное искусство.

В частности, при изучении основ работы в математической среде Mathcad


26

наибольший интерес учащиеся проявляют именно к построению трехмерных графиков функций (графиков функций двух переменных). Здесь даже построе-ние обычной функции z = x2 + y2, задающей в декартовой системе координат па-раболоид, становится занимательным при переходе в другие системы координат [1, 2]:

декартова сферическая цилиндрическая

Не меньший интерес проявляется и при моделировании распространения

бегущей волны, для которого необходимы уже полученные навыки построения трехмерных графиков. Так, например, выглядит простейший вариант моделиро-вания столкновения пары кинк-антикинк, описываемого уравнением sine-Gordon.

Моделируя распространение волн линейных или нелинейных, мы перехо-

дим к реализации межпредметных связей физики с информатикой, хотя легко заметить, что данная межпредметная связь имеет посредника – математику. Для моделирования физического явления (пара кинк-антикинк – это модель столкно-вения двух флаксонов в сверхпроводящем контакте) мы сначала строим матема-тическую модель, которую уже численно исследуем средствами информатики.

В реализации межпредметных связей на базе информационных техноло-гий можно двигаться в разных направлениях от одного предмета к другому. В приведенном выше примере мы видим переход от бинарной связи математика-информатика к фактически тринарной (или комплексной) связи физика-математика-информатика. Возможен и другой вариант развития событий. Рас-смотрим распространение волны на поверхности жидкости возбужденной паде-нием шарика. Построенная средствами Mathcad поверхность может выглядеть следующим образом:


27

Но Mathcad нельзя назвать единственным инструментом информацион-

ных технологий, позволяющим строить трехмерные объекты. Кроме большого количества математических оболочек существуют еще и графические редакто-ры. Для сравнения построим волну на поверхности жидкости в 3D Studio Max.

Очевидно, что графический редактор дает нам картину, максимально при-

ближенную к реальности, что позволяет говорить о перспективности использо-вания средств компьютерной графики для создания физических моделей.

Ресурсы трехмерных графических редакторов могут быть использованы в учебном процессе в различных вариантах. Во-первых, можно предложить школьникам факультативный или элективный курс трехмерной компьютерной графики с использованием в качестве моделей каких-либо физических приборов, экспериментов и явлений [3]. Данный вариант интересен тем, что у школьников появляется возможность создать, сконструировать прибор или аппарат, создание которого в реальных условиях будет затруднительным или невозможным. Осо-бенно перспективной в данном направлении представляется реконструкция ис-торически значимых опытов и экспериментов. Учащиеся сначала знакомятся с физическими основами рассматриваемого эксперимента или явления, затем под-робно анализируют конструкционные особенности экспериментальной установ-ки. После этого школьники «собирают» трехмерную модель.

Вторым вариантом использования трехмерной графики может быть соз-дание учителем, преподавателем моделей реальных объектов для иллюстрации сложных для понимания физических явлений. Здесь речь идет не только об объ-ектах микромира или мегамира. Существует достаточное количество макроско-пических объектов и явлений, для понимания которых удобно использовать трехмерные модели. Создаваемые для объяснения модели можно делать как ста-тическими, так и динамическими. В этом случае действие модели сохраняется как видеофайл.

Использование различных вариантов трехмерной графики в процессе обу-


28

чения физике, математике и другим предметам естественно-математического цикла позволяет повысить интерес к учебному материалу и наглядность объяс-нения. Но необходимо достаточно жестко следить за ходом учебного процесса, поскольку яркая, интересная, увлекательная работа с графикой может подменить цель обучения или существенно сместить акценты. Поэтому преподаватель все-гда должен четко представлять себе результат, которого необходимо добиться используя средства информационных технологий. Литература 1. Попов К.А. Mathcad 11. Базовый курс: учеб.-метод. пособие. – Волгоград: Перемена, 2005. 2. Попов К.А. Mathcad 11. Дополнительный курс: учеб.-метод. пособие. – Волгоград: Перемена, 2006. 3. Попов К.А. Обучение трехмерной графике на примере создания физических моделей // Информатика и образование, 2006. № 10. С. 53-57. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭВМ ПРИ ИЗУЧЕНИИ СТРУКТУРЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Степанов В.А., Захаркин И.А. Рязанский государственный университет им. С. А. Есенина

Широкие возможности применения лазеров в науке, технике, промышленно-сти и быту обусловили развитие квантовой электроники как науки и включение данного раздела как в школьный курс физики, так и в курс физики ВУЗов. Осо-бенностью изучения данной темы является высокий уровень абстрактности и сложности материала, а также проблемы при постановке экспериментов по лазе-рам (дорогостоящее оборудование, сложность при проведении самих опытов).

Для того, чтобы снять часть затруднений, сделать материал более понятным, повысить уровень его наглядности нами предлагается в дополнение к сущест-вующим экспериментам использовать компьютерные демонстрационные и лабо-раторные работы.

Одной из важнейших тем для понимания принципов работы лазера является теория оптических резонаторов. Для более полного усвоения данной темы нами разработана лабораторная работа по изучению структуры выходной мощности излучения лазера с использованием компьютерной модели такой структуры.

Гауссовы пучки возникают в зеркальных резонаторах и могут генериро-ваться в лазере. В случае возбуждения мод с вращательной симметрией относи-тельно оси резонатора в поперечном сечении пучка описывается функциями Ла-герра-Гаусса, а при зеркальной симметрией по отношению к двум взаимно пер-пендикулярным плоскостям, содержащим ось, - функциями Эрмита-Гаусса. Эти функции представляют собой произведения полиномов Лагерра или Эрмита, имеющих нули, на неотрицательную быстро убывающую функцию Гаусса. По-этому излучение лазера в поперечном сечении образует быстро ослабевающую при удалении от оси картину пятен интенсивности. Распределение энергии в по-перечном сечении излучении лазера и структуру поля на поверхности зеркал ре-зонатора можно определить, воспользовавшись соотношением:


29

( ) dxdyR

eik ikR

∫ ∫ θ+νπ

γ=ν cos14

(1)

где ),( yxvmn собственные функции, являющиеся решением этого уравнения при определенных значениях mnγ (собственные значения), характеризуют структуру поля на поверхности зеркал различных типов колебаний резонатора, которые на-зывают поперечными и обозначают как колебания типа mnTEM . Индексы m и n характеризуют число изменений направления поля по осям x и y для прямо-угольных зеркал и по радиусу и углу для круглых зеркал соответственно.

В лабораторной работе используется следующая установка с использовани-ем гелий-неонового лазера:

Рис.1 Схема экспериментальной установки 1З - зеркало 1, 2З - зеркало 2, Д – диа-фрагма, ФП – фотоприемник, ЭВМ - компьютер. Внутренний диаметр трубки гелий-

неонового – 8 мм, длина – 1 м. Используя установку, изображенную на рисунке можно получить картину

распределения интенсивностей в лазерном пучке. При повороте зеркала 1 на некоторый угол θ, получаем распределение ин-

тенсивностей, которое фиксируем с помощью сканирования лазерного пучка диафрагмой D относительно фотоприемника. Диафрагма должна быть квадрат-ной формы (рис.2). Сканирование производится по оси x.

Рис. 2

Значения угла θ (рис. 1) при различных m и n можно оценить по формулам:

Lmmλ

=θ , где m=0,1,2,3,4… L

nnλ

=θ , где n=0,1,2,3,4… (2)


30

Поворачивая зеркало З1 на эти углы, сканируют пучок и получают соответ-ствующую картину мод.

Так как получить полную картину модовой структуры лазера в реальных условиях эксперимента сложно, нами разработана программа численного расче-та распределения энергии излучения с использованием соотношения (1), позво-ляющая данное распределение увидеть на экране компьютера в виде апплета. Созданная программа позволяет получить распределение энергии излучения в зависимости от величины индексов m и n, характеризующих поперечные моды резонатора, которые в нашей программе можно изменять в пределах от 0 до 9.

Рис. 3

На рисунке 3 представлено распределение энергии лазера в поперечном се-

чении в зависимости от величины индексов m и n: а) – m=0, n=0; б) – m=1, n=0; в) – m=4, n=0; г) – m=2, n=1; д) – m=6, n=2; е) – m=0, n=3.

а)

б)

в)

г)

д)

е)


31

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Трушков А.С. Коломенский государственный педагогический институт

Уравнения в частных производных второго порядка широко встречаются во многих приложениях. Теория решения этих уравнений рассматривается в курсе "Уравнения математической физики". При этом указывается, что аналити-ческое интегрирование возможно только в частных случаях при достаточно же-стких ограничениях. Численное решение дифференциальных задач является наиболее универсальным способом исследования сложных моделей. Ниже рас-смотрены вопросы изучения раздела "Задачи математической физики" в курсе "Компьютерное моделирование", который автор читает для студентов физико-математического факультета КГПИ.

Рассматриваются параболические, эллиптические и гиперболические уравнения второго порядка в частных производных. На основе уравнения тепло-вого баланса выводится уравнение теплопроводности, являющееся уравнением параболического типа. В одномерном случае для изотропной среды получаем уравнение теплопроводности стержня. Если температура в среде не зависит от времени, то получаем уравнение Пуассона, относящееся к классу уравнений эл-липтического типа. В качестве примера уравнения гиперболического типа выво-дится уравнение поперечных колебаний упругой струны.

Кратко повторяются элементы теории уравнений математической физики: классификация дифференциальных уравнений второго порядка, постановка раз-личных краевых задач с подробным разбором типов граничных и начальных ус-ловий.

В качестве средства численного интегрирования рассматриваемых диффе-ренциальных задач используется метод конечных разностей. На примере задачи Дирихле для уравнения Лапласа рассматриваются принципы аппроксимации ис-ходных дифференциальных операторов разностными. Вводится понятие нормы сеточной функции, на основе которого рассмотрены основные понятия теории разностных схем: порядок аппроксимации, корректность разностной задачи, скорость сходимости разностной схемы, равенство порядков аппроксимации и скорости сходимости для корректных задач. В основе соответствующих выкла-док лежит хорошо известный студентам аппарат математического анализа. На примере разностной схемы Кранка-Николсона для двумерного уравнения тепло-проводности плоской пластины (эллиптического типа) показана техника доказа-тельства порядка аппроксимации разностной схемы, доказательства ее коррект-ности и, на основании рассмотренной ранее теоремы, определение второго по-рядка скорости сходимости схемы.

Компьютерный практикум состоит из трех лабораторных работ. На вы-полнение каждой работы отводится 12-14 часов, из них не менее половины - ау-диторные занятия. Компьютерный практикум выполняется в табличном процес-соре Microsoft Excel с использованием алгоритмического программирования на Visual Basic for Applications (VBA). Такой выбор программной среды обусловлен тем, что MS Excel обладает развитым аппаратом по хранению и обработке ин-формации, а, используя возможности VBA непосредственно обращаться к ячей-


32

кам табличного процессора, легко организовать передачу данных из рабочего листа в макрос и обратно. В частности, заранее форматируются графические ма-териалы для обработки результатов моделирования. Используя программирова-ние на VBA, разрабатываются макросы, обеспечивающие вывод графических зависимостей в процессе расчета, и тем самым создаются динамические иллюст-рации развития изучаемого процесса. В инструкциях для каждой лабораторной работы рассмотрен пример с текстами макросов для расчетной и графической частей.

В первой работе исследуется модель теплопроводности стержня. В част-ности, эта модель может быть использована в задачах прогрева многослойной стенки с распределенными в ней тепловыми источниками или стоками и задан-ными условиями на обеих поверхностях стенки. Рассматривается краевая задача (иногда говорят начально-краевая задача) в области { }Tt0,lx0D ≤≤≤≤= со смешанными краевыми условиями:

.B)l(ub)l(ub,A)0(ua)0(ua

,lx0),x(u)0,x(u

,Tt0,lx0,fxu

atu

10

10

0

2

22

=′+

=′+

≤≤=

≤<<<+∂

∂=

∂∂

Для аппроксимации используется безусловно устойчивая неявная разно-стная схема Кранка-Николсона. Полученная система линейных алгебраических уравнений решается методом трехточечной прогонки.

Теоретические формулы, доказывающие второй порядок аппроксимации разностной схемы Кранка-Николсона, позволяют оценить погрешность разност-ной схемы через максимальные значения модуля частных производных искомо-го решения 4-го порядка. Очевидно, что контроль достигнутой точности на этом принципе нецелесообразен из-за вычислительных сложностей его организации. Практическую оценку погрешности решения, найденного на сетке с шагом h/2, в точке xi ∈ [0, l], производят с помощью приближенного равенства - правила Рун-ге:

12

)h(y)2/h(y)2/h(y)x(yd

pii

ii−

−≈−= ,

где р – порядок точности численного метода. Таким образом, оценка полученно-го результата по формуле вынуждает проводить вычисления дважды: один раз с шагом h, другой – с шагом h/2. На лабораторной работе студентам предлагается убедится в том, что прогноз точности по формуле Рунге для достаточно крупных сеток (на 100 и 200 узловых точек) соответствует фактической точности. В каче-стве точного решения выбираются данные, полученные на мелкой сетке с 2000 узлов.

В исследовательской части работы студенты изучают зависимость темпе-ратуры на одной поверхности стенки от тепловых условий на другой поверхно-сти и параметров тепловых источников (или стоков) внутри стенки. На рис. 1 приведена графическая обработка результатов расчета для следующей модели. На левой границе задана температура u(0) = 40, начальная температура u0(x) = 0, на правой границе задано условие теплообмена u′(1) = 10 – T, внутри стержня


33

задан теплоисточник с интенсивностью f = 100 (т.е. внутренний теплоподвод) на отрезке с левой границей lg = 0,5 и правой границей pg = 0,7.

Во второй лабораторной работе рассматривается неоднородное диффе-

ренциальное уравнение в частных производных второго порядка эллиптического типа:

)y,x(fy

ux

uu

2

2

2

2−=

∂

∂+

∂

∂=Δ

Определяется решение, непрерывное в прямоугольнике:

( )⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

≤≤≤≤===→

yx ly0,lx0:y,xxGG ΓU

и принимающее на границе Г заданные значения ( )y,xu μΓ = . Задача, опреде-ляемая данными уравнением и граничным условием, называется задачей Дирих-ле (первой краевой задачей). Рассматриваемая задача имеет очевидную физиче-скую интерпретацию. Рассчитывается температурное поле в тонкой плоской те-плопроводящей пластине (прямоугольнике), теплоизолированной с плоских тор-цов, тонкие торцы которой имеют заданную температуру, а внутри пластины распределены тепловые источники (или стоки) с заданной интенсивностью f.

Рис. 2.

Используются трехточечные ап-проксимации вторых производ-ных, полученная система линей-ных алгебраических уравнений решается методом простой ите-рации. Последовательные при-ближения можно рассматривать как развитие процесса теплопе-редачи до установления теплово-го поля в пластине.

Рис. 1.


34

Используя графические возможности MS Excel, процесс теплопередачи можно наблюдать, например, на контурных диаграммах (рис. 2).В третьей лабо-раторной работе рассмотрено дифференциальное уравнение в частных произ-водных второго порядка гиперболического типа, примером которого является уравнение колебаний струны длиной l под действием внешней переменной силы в течение времени Т. Считаются заданными начальные перемещения ϕ(х) и ско-рости ψ(х) в каждой точке струны. Принимается, что заданы зависимости пере-мещений от времени un(t) и uk(t) на концах струны:

),t,x(fuau xx2

tt +′′=′′ [ ],l,0x),x()0,x(u ∈=ϕ [ ],l,0x),x()0,x(ut ∈=′ ψ

[ ]T,0t),t(u)t,l(u),t(u)t,0(u kn ∈== Дифференциальное уравнение аппроксимируется трехслойной явной схемой, которая облада-ет вторым порядком точности. В каждый момент времени вы-числяются координаты профи-ля струны, максимальные от-клонения от нейтрального по-ложения (амплитуда колебаний в текущий момент времени), максимальные отклонения от нейтрального положения за все время процесса (амплитуда ко-лебаний за все время процес-са). Процесс колебаний будет определяться действием внеш-ней силы и условиями на кон-цах струны. Если вынужден-ные колебания на концах стру-ны совпадут с собственными колебаниями струны, то про-изойдет явление резонанса. В качестве задания в лаборатор-ной работе предлагалось ис-следовать процесс колебаний струны в зависимости от час-

тоты вынужденных периодических колебаний на одном из концов струны. На рис. 3. представлена зависимость амплитуды колебаний от времени для разных частот вынужденных колебаний.

В качестве перспективы развития курса рассматривается возможность мо-делирования задач гидродинамики, механики твердого тела, химической кине-тики.

Рис. 3.

Секция I. Общие вопросы использования ИКТ в учебном процессе.

35

СЕКЦИЯ I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИКТ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИКТ В ПОДГОТОВКЕ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ФИЗИКИ

Агибова И.М., Крахоткина В.К., Боброва О.В. Ставропольский государственный университет

В настоящее время изменяются цели и задачи, стоящие перед современ-ным образованием, - акцент переносится с «усвоения знаний» на формирование «компетентности», происходит переориентация его на личностно-ориентированный (гуманистический) подход, противоположный знаниево-ориентированной, безличностной педагогике; школы обеспечивают современ-ными компьютерами, электронными ресурсами, доступом к Интернету. Это спо-собствует внедрению новых педагогических технологий в учебно-воспитательный процесс отечественной школы.

Актуальна проблема внедрения цифровых образовательных ресурсов (ЦОР) в систему методической подготовки преподавателя физики в университе-те. Основными направлениями этой работы являются:

- определение места ЦОР в системе методической подготовки преподава-теля физики;

- разработка методических материалов для подготовки будущих препода-вателей физики к использованию ЦОР в учебном процессе.

Использование ЦОР в процессе изучения курса «Методика преподавания физики» позволяет совершенствовать методическую систему обучения. Включе-ние компьютерных программ в учебный процесс дополняет средства обучения, используемые в процессе преподавания предмета. Применение новых информа-ционных технологий изменяет учебную среду, в которой происходит процесс обучения. Материал курса тесно связан с курсом дидактики и с изученными ра-нее общими вопросами методики преподавания физики.

В коллекцию цифровых образовательных ресурсов, используемых нами в курсе «Методика преподавания физики» входят:

- библиотека электронных наглядных пособий «Физика 7-11 класс» (ООО «Кирилл и Мефодий»);

- библиотека электронных наглядных пособий «Физика 7-11 класс» (ЗАО «1С»);

- электронное издание «Физика – 10» («Илекса - Москва»); - цифровая лаборатория «Архимед»; - лаборатория «L-микро»; Эти программы являются средствами учебного назначения, которые со-

держат набор информационных моделей физических явлений и процессов, соот-ветствующих школьной программе по физике 7 – 11 классов.

Программа дисциплины «Методика преподавания физики» включает лек-ционный курс и практические занятия.

В лекционном курсе приводится сравнительный анализ существующих обучающих компьютерных программ по курсу физики средней школы и воз-можные формы их использования в учебном процессе. Преподаватель, читая


36

лекцию, вместе со студентами просматривает имеющиеся программы. При этом студенты выполняют задания типа:

- Предложите фрагмент начала урока с использованием программы 1С: Образование по теме «Диффузия».

- Представьте необходимые модели, анимации, видеофрагменты, фото-графии, рисунки, таблицы, определения к теме: «Три состояния вещества».

На практических занятиях по частной методике преподавания физики, студентам предлагаются задания типа:

- Подготовьте фрагмент урока по теме «Прямолинейное распространение света» с использованием программы: Библиотека электронных наглядных посо-бий «Физика 7-11 класс» ООО «Кирилл и Мефодий», 1С «Образование».

- Методика изучения вопросов «Законы отражения и преломления света». Подберите демонстрации, которые необходимо показать на данных уроках, ис-пользуя лабораторию «L-микро»

- Подберите мультимедийные методические материалы, которые могут быть использованы при введении вопроса «Законы отражения и преломления света».

- Методика изучения вопросов «Альфа- и бета-распад. Правило смеще-ния», с использованием программ: «Кирилл и Мефодий» Библиотека электрон-ных наглядных, «1С» Библиотека электронных наглядных пособий.

- Подготовьте фрагмент урока по теме «Энергия связи. Дефект масс», ис-пользуя мультимедийные методические материалы, которые помогут изучить данный вопрос.

- Методика изучения вопроса «Дифракция света». Какие ЦОР можно ис-пользовать при изучении данного вопроса.

- Методика изучения вопросов «Дисперсия света», «Поляризация света». Подготовьте демонстрационный эксперимент, который необходимо показать на уроке.

Для сдачи экзамена по методике преподавания физики необходимым и достаточным условием является представление развернутого конспекта урока с использованием ИКТ.

Подобная форма организации изучения методики преподавания физики позволяет:

- активизировать учебный процесс и повысить уровень усвоения предме-тов методического цикла;

- индивидуализировать процесс обучения, что позволяет построить инди-видуальные траектории обучения;

- формировать информационную культуру современного преподавателя физики.


37

МОДЕЛЬ РЕАЛИЗАЦИИ ВНЕДРЕНИЯ ИКТ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС СЕЛЬСКОЙ ШКОЛЫ

Беловолов Г.Б. Компьютерный информационно-аналитический центр Управления образования Коло-

менского муниципального района

Использование информационно-коммуникативных технологий в образо-вании, особенно в сельских образовательных учреждениях, становится одним из важнейших направлений развития российского образования. В сельских образо-вательных учреждениях, расположенных на значительных расстояниях от рай-онных центров, не всегда располагающими хорошо подготовленными специали-стами, имеющие ограниченные финансовые возможности и, как правило, слабую информационную базу, на первое место выходит использование новых инфор-мационных технологий на базе ресурсов сети Интернет и возможности органи-зации дистанционного обучения. Создание структурного подразделения в Управлении образования района позволяет решить большую часть вопросов, связанных с преподаванием и обучением ИКТ в сельских школах. Компьютер-ный информационно-аналитический центр Управления образования Коломен-ского района Московской области (Центр) создан в 2003 году в рамках реализа-ции Федеральной программы «Реструктуризация образовательных учреждений, расположенных в сельской местности», с целью проведения системного анализа модернизации образования, определения оптимальных образования, обеспече-ния доступности педагогам и учащимся сельских школ различных источников информации. Основными направлениями работы Центра является обучение ад-министративного состава школ и учителей различных учебных предметов путей развития ресурсных возможностей системы образования с использованием ИКТ, повышения качества работы с информационными и коммуникационными техно-логиями для использования в образовательном процессе, обучение ИКТ учащих-ся общеобразовательных школ района, организация дистанционного обучения учащихся предметным курсам с помощью ИКТ; создание банка данных научно-педагогических инноваций, нормативно-правовой и управленческой баз данных. За время работы Центра по программам дополнительного образования в нем обучалось более 800 учащихся и 200 педагогических работников района. В 2003-2004 годах на базе Центра по заказу Министерства образования МО проводилась экспериментальное внедрение системы дистанционного обучения с использова-нием мультимедийных технологий в условиях сельских школ. В Центре работает «Школа юного программиста», охватывающая более 100 учащихся района, серь-езно занимающихся программированием. С 2004 года Центр переименован в муниципальное образовательное учреждение дополнительного образования де-тей, имеет лицензию на образовательную деятельность и реализует программы, связанные с внедрением ИКТ в образовательный процесс. Идея обеспечения благоприятных условий для свободного доступа к учебной, научной, культурной информации, как для учителей, так и для учащихся в сельской местности лежит в основании действующей модели деятельности Центра. Средством решения по-ставленной задачи являются современные ИКТ - наиболее эффективные техно-


38

логии в условиях динамичного образовательного процесса, быстрого накопления и обновления научных знаний. Их активное внедрение способствует индивидуа-лизации обучения, что особенно важно при малой наполняемости классов сель-ской школы, объективности контроля, оперативному созданию, поиску и рас-пространению актуальной учебной информации, ее отбору и структурированию. С внедрением технологий дистанционного обучения решается задача становле-ния профильного обучения в сельской школе, доступа учащихся к услугам до-полнительного образования.

Приоритетами в деятельности Центра является углубленное изучение раз-личных учебных курсов, связанных с ИКТ, предоставление учащимся, прожи-вающим в отдаленных от города населенных пунктах, доступа к изучению от-дельных предметов углубленного уровня, элективных курсов профильного обу-чения, не изучающихся в образовательном учреждении по месту проживания ученика. Центром предоставляются учащимся для изучения следующие курсы: Интернет-технологии (4 курса); программирование (5 языков различного уров-ня); Web-дизайн, графика и оформительский дизайн; системы автоматического проектирования. За время работы Центра в нем обучалось 812 учащихся средних общеобразовательных школ Коломенского района. Из них 294 ученика закончи-ли курсовую подготовку по выбранному профилю. Учащиеся Центра являются победителями районных олимпиад по информатике, участниками областных олимпиад школьников по информатике и программированию. В Центре работа-ют 12 педагогов (8 из них имеют высшую квалификационную категорию). Науч-ную и методическую работу Центра возглавляет заслуженный работник высшей школы, зам. декана ТФ по информационной работе КГПИ проф. А.А. Богуслав-ский.

Стратегическая цель развития Центра – обеспечение возможности полу-чения учащимися и педагогическими работниками в сельской местности непре-рывного образования любого уровня в различных, в том числе, дистанционной формах обучения.

Планируемые направления деятельности Центра ориентированы на созда-ние открытого образовательного пространства, предполагающего множествен-ность и вариативность образовательных маршрутов обучающихся. Использова-ние ИКТ призвано не просто компенсировать традиционные дефициты органи-зации образования на селе (кадровый, информационный, методический и др.), но обеспечить новое качество и конкурентоспособность системы образования в сельской местности, его привлекательность для родителей, учащихся, педагоги-ческих кадров. Обеспечение организованного доступа к Интернет, использова-ние электронной почты, видеозаписей, компьютерных мультимедийных техно-логий также будет способствовать повышению общего культурного уровня сельского населения. Центр является базой перехода на профильное обучение в общеобразовательной школе, включая решение таких важных компонентов как предпрофильная подготовка, возможность полноценного профильного обучения в малокомплектных школах.

Опыт показывает, что овладение навыками использования ИКТ протекает гораздо эффективней, если это происходит не только на уроках информатики, а находит свое продолжение и развитие на уроках учителей-предметников. Пре-


39

подавание физики, в силу особенностей самого предмета, представляет собой наиболее благоприятную сферу для применения современных ИКТ.

Сотрудничество с учителями физики школ Коломенского района, активно применяющих ИКТ в учебном процессе, – одно из направлений деятельности Центра. Эта работа содержит как демонстрационную составляющую, дающую учителям расширенные представления о возможностях использования ИТ, так и составляющую, требующую активного применения учениками знаний, получен-ных на уроках физики и информатики.

Учитель физики Непецинской средней школы А.Н. Савчинский применяет в своей деятельности компьютерные технологии для лучшего усвоения школь-ного курса физики по следующим направлениям:

1. Моделирование физических процессов, построение графиков - при изу-чении программирования и работе с электронными таблицами на уроках инфор-матики.

2. Компьютерное тестирование учащихся. Используется созданный в Центре пакет тестов по всем разделам физики с 7-го по 11-ый класс.

3. При выпуске физических газет, оформлении стендов кабинета физики, подготовке докладов и презентаций к уроку, наглядных пособий ученики и учи-тель пользуются офисными программами, графическими редакторами, элек-тронными энциклопедиями, возможностями Интернета для получения качест-венного, насыщенного интересными фактами и иллюстрациями продукта.

4. В качестве примера можно привести разработку урока «Физика и эколо-гия», 8-ой класс. Электронная поддержка этого урока содержит конспект урока, презентации к уроку («Тепловые двигатели и окружающая среда», «Достижения в области экологии», «Экологические проблемы»), материалы для стенда «Фи-зика и экология», дидактические материалы и доклады учащихся. Все материалы этого урока находятся на диске конференции.

Учитель физики и информатики Пановской средней школы П.В. Лексин на своих уроках использует программу Macromedia Flash при подготовке учите-ля к урокам физики. Она может быть сравнительно легко освоена учителем фи-зики, имеющим навыки работы на компьютере. С помощью этой программы созданные анимационные сцены по темам; давление в жидкости, шар Паскаля, работа шлюза и др.

Предложенная Центром программа развития в перспективе выступает стратегией не только образовательного, но шире – социокультурного развития территории. Реализация данного замысла позволит со временем существенно расширить ресурсную базу программы, обеспечит устойчивость планируемых результатов и дальнейшее развитие программы. ОСОБЕННОСТИ ДИЗАЙНА ЦИФРОВЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

Вилков А.Л. Кубанский государственный университет

Проектируя компьютерный дизайн цифровых образовательных ресурсов (ЦОР), надо учитывать, что электронные средства обучения в корне отличаются


40

от образовательных ресурсов в книжном варианте. Это можно объяснить тем, что ЦОР имеют множество разнообразных возможностей, которые могут быть использованы в помощь как обучаемому, так и обучающему. С другой стороны, с книги удобнее считывать текст и рассматривать иллюстрации, чем с монитора компьютера или экрана проектора. Это является одним из наиболее актуальных недостатков компьютера перед книгой. Поэтому к проектированию дизайна ЦОР принято относить следующие особенности: сжатость и краткость изложения, максимальная информативность [1]; наличие кратких и “емких” заголовков, маркированных и нумерованных списков [2]; использование сокращений, по-нятных обучаемому, а также знаков-символов, несущих смысловую нагрузку; использование “всплывающих подсказок”; использование табличного (матрич-ного) формата представления информации [1]; по возможности полная или час-тичная замена громоздкого текста иллюстрацией, анимацией или видеороликом с пояснениями; понятная и удобная обучаемому система поиска, навигации и гиперссылок; использование инновационных дидактических технологий для ак-тивации деятельностного обучения.

Однако в восприятии изображений с монитора есть определенные трудно-сти, потому что человеческий глаз – это сложная оптическая система, сформиро-вавшаяся в процессе длительной биологической эволюции. На сетчатке возника-ет перевернутое изображение, которую мозг перерабатывает. «Фактически мы смотрим не глазами, а мозгом», – говорят физиологи [3]. Поэтому при проекти-ровании дизайна ЦОР необходимо учитывать физиологические особенности восприятия цветов. Эти особенности способны действовать на психику человека, а, значит, и на восприятие информации обучаемым. При этом надо учитывать, что стимулирующие (теплые) цвета (красный, оранжевый, желтый) способству-ют возбуждению, действуют как раздражители, но и быстро утомляют; дезин-тегрирующие (холодные) цвета (фиолетовый, синий, голубой, сине-зеленый) ус-покаивают, вызывают сонливость; нейтральные цвета: черный, белый, оттенки серого, а также светло-розовый, серо-голубой, желто-зеленый, коричневый; со-четание двух цветов — цвета знака и цвета фона — существенно влияет на зри-тельный комфорт, причем некоторые пары цветов не только утомляют зрение, но и могут привести к стрессу (например, красные буквы на синем фоне); цвето-вая схема должна быть одинаковой на всех этапах прохождения программы; лю-бой фоновый рисунок повышает утомляемость глаз обучаемого и снижает эф-фективность восприятия материала; большое влияние на подсознание человека оказывает мультипликация. Ее воздействие гораздо сильнее, чем действие обыч-ного видео. Четкие, яркие, быстро сменяющиеся картинки легко «впечатывают-ся» в подсознание, но могут оказать отвлекающие воздействие и привести к бы-строму утомлению [1].

Необходимо также учитывать возрастные особенности восприятия ин-формации обучаемым. Можно отметить, что у детей более развито конкретное, наглядно-образное мышление, а у взрослых кроме этого развито мышление по-нятийное, логическое.

Немаловажным является и индивидуальный подход к обучаемому. Осо-бенности построения дизайна ЦОР были получены без учета индивидуального подхода к каждому ученику. Эту проблему можно решить, если при проектиро-вании ЦОР будут соблюдены все особенности построения интерфейса. Но при


41

этом каждому обучаемому будет доступна возможность самому изменять неко-торые параметры интерфейса (например, размер и цвет шрифта, цвет фона и т.д.). Эта возможность может быть использована и для правильного отображения интерфейса на различных проекторах или мониторах персональных компьюте-ров, где могут использоваться всевозможные видеокарты и программы отобра-жения графики. Литература 1. Кречетников, К.Г. Особенности проектирования интерфейса средств обучения / К.Г. Кречетников // Информатика и образование. – 2002. – №3, – С. 68, 72. 2. Донской, М. Интернет и пользовательский интерфейс / М. Донской // Мир Internet. – 1999. – №9. 3. Вилков, А.Л. О проблемах компьютерного дизайна учебных материалов // Вилков, А.Л., Золотарев, Р.И., Растатурин, В.И. / Школьные годы. – 2006. – №8, – С. 3. ПОСТРОЕНИЕ ОТКРЫТОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА В РАМКАХ ПРИОРИТЕТНОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ПРОЕКТА «ОБРАЗОВАНИЕ».

Гуров С.М. Ильинская средняя школа, Ростовская область

Рассматривается проблема создания электронных приложений (уроков, презентаций, учебных пособий) пригодных для использования в особой инфор-мационной среде, получившей название открытого образовательного про-странства (ООП). Идея ООП не нова: она в той или иной мере обсуждается с конца 20 века, когда человечество вступило в эпоху новых информационных технологий. Основными достижениями данного периода являются широкое рас-пространение персональных компьютеров (ПК) с возможностью их подключе-ния к глобальной информационной системе Интернет. В России идея ООП стала приобретать реальное очертание в последние годы после инициативы Президен-та РФ о подключении всех образовательных учреждений (ОУ) к Интернету в рамках приоритетного национального проекта «Образование». С помощью ООП решается целый комплекс образовательных задач, важнейшими из которых яв-ляются:

• доступность любого образовательного ресурса всем участникам образовательного процесса;

• мобильность, т.е. возможность получения образовательных услуг вне за-висимости от географической привязки к конкретному региону;

• учет индивидуальных особенностей учащегося; • многовариантность выбора образовательных программ, учебников, спра-

вочного материала и т.п.; • интерактивность обучения и т.д.

С учетом сказанного выше, все ресурсы ООП должны быть представлены в таком виде, чтобы их можно было размещать на web-серверах в Интернете. Вполне очевидно, что идеи ООП, применительно к Высшей школе нашли свое


42

воплощение в дистанционном обучении, получившем широкое распростране-ние во всем цивилизованном мире.

Возможности педагогического сообщества по создании электронных приложений к урокам.

Современный уровень развития компьютеризации ОУ позволяет каждому учителю применят на уроках не только готовые программные продукты, но и собственные электронные разработки. Процесс подготовки электронных прило-жений предполагает наличие у педагога навыков владения специальными техно-логиями, обеспечивающими:

• создание пособий, пригодных для использования на ПК; • доставку электронных продуктов конечному пользователю.

Рассмотрим второе направление более подробно, т.к. его роль в условиях ООП возрастает. Транспортная функция реализуется с помощью:

• т.н. «кейсовой» технологии – доставка программных продуктов пользова-телю осуществляется с помощью съемных носителей информации: дис-кет, СD–дисков, DVD–дисков, Flash–накопителей и т.д.;

• Интернет-технологий– доставка приложений через Интернет. Очевидно, что Интернет-технологии являются более универсальными по

своей сути, и именно они в полной мере соответствуют идеологии ООП. Их ши-рокому распространению в образовательной среде в настоящее время мешают технические аспекты: низкий процент подключенности ОУ к Интернету, и от-сутствие специальных знаний у авторов, позволяющих им создавать приложе-ния, совместимые с Интернет-средой.

К настоящему времени наиболее активные члены педагогического сооб-щества с помощью компьютерных технологий создают электронные версии уро-ков, учебных пособий, дидактического материала. Чаще всего, в качестве рабо-чего инструментария используются приложения, входящие в состав офисного пакета компании Microsoft: PowerPoint, Publisher, а также самостоятельные про-граммные продукты типа FrontPage или ей подобные. Эти программы относятся к категории так называемых визуальных редакторов. Они имеют богатые функциональные возможности, интуитивно понятный интерфейс, не требуют от пользователя наличия специальных знаний и потому нашли самое широкое при-менение не только по своему первоначальному предназначению – для создания презентаций, но и в педагогической практике для создания электронных прило-жений к уроку.

Обладая несомненными достоинствами, все визуальные редакторы, тем не менее, не лишены и некоторых недостатков, самыми существенными из которых являются следующие: 1. Файлы, созданные данными программами имеют сравнительно большие раз-меры, исчисляемые мегабайтами. Это обстоятельство препятствует их широкому распространению в Интернете. Наличие у большинства пользователей Глобаль-ной Сети обычных малоскоростных (модемных) подключений к Интернету на-кладывает серьезные ограничения на размеры просматриваемых html–страниц. Наиболее оптимальными принято считать страницы, «вес» которых находится в диапазоне 50–100 кб, в этом случае загрузка файлов на ПК происходит доста-точно быстро. Поэтому приходится констатировать тот факт, что приложения, созданные с помощью визуальных редакторов можно использовать только для


43

«кейсовой» технологии. Размещение в Интернете объемных файлов нецелесооб-разно и по материальным соображениям: каждый пользователь ПК вынужден будет нести дополнительные денежные расходы на серфинге. 2. Отсутствие универсальных программ для просмотра, так называемых Viewer-ов. Иными словами, на компьютере пользователя должны быть установлены специальные программы, с помощью которых можно было бы работать с соз-данными электронными версиями учебных пособий. Т.о. автор электронного по-собия должен вместе с собственной разработкой дополнительно передать поль-зователю установочный файл программы для просмотра учебного материала. Пользователь, в свою очередь, должен обладать навыками инсталляции про-граммного обеспечения на свой ПК, что в случае с учащимися средней общеоб-разовательной школы представляется весьма проблематичным.

Интернет-технологии лишены подобных недостатков. Язык разметки ги-пертекстовых документов HTML (HyperText Markup Language) является универ-сальным средством, с помощью которого создаются web–страницы–основные документы, отображающие информацию в киберпространстве, получившем на-звание World Wide Web (WWW). Знание этого языка позволяет создать неболь-шие по размерам электронные документы, способные в считанные секунды дос-тичь пользователя в любой точке земного шара. Неоспоримыми преимущества-ми html–документов являются их доступность в удобное для пользователя вре-мя, совместимость со всеми видами операционных систем и типами ПК. Для их просмотра на компьютере достаточно иметь одну единственную программу–браузер, который встроен в операционную систему по умолчанию, т.е. отпадает необходимость в инсталляции дополнительного программного обеспечения. Вместе с тем, web–технологии достаточно сложны, требуют специальных зна-ний от авторов электронных приложений и, потому еще не получили широкого распространения в педагогической среде.

Заключение. Процесс вхождения школы в мировое образовательное пространство

предполагает совершенствование, а также серьезную переориентацию компью-терно-информационной составляющей. В данной статье автор не ставил перед собой задачу полного освещения всех аспектов идеи ООП. Были показаны лишь некоторые проблемы, возникающие при создании электронных приложений, доступных для усвоения учащимися средних общеобразовательных школ РФ. Познакомиться с некоторыми разработками автора можно на персональном сай-те http://cm001.narod.ru Литература 1. Кингсли–Хью Э. Кингсли–Хью К. JavaScript 1.5. Учебный курс. Программирование. С–Петербург. 2001. 2. Макфедрис Пол Создание Web–страниц. Шаг за шагом. Москва. АСТ. Астрель. 2004.


44

РОЛЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЕКТОЙ ТВОРЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Гущина О.М., Михеева О.П. Тольяттинский государственный университет

Отличительной чертой современного периода развития образования и общества в целом является повсеместное использование компьютерных техно-логий с соответствующим программным обеспечением в любой сфере деятель-ности. Кроме того, современное общество испытывает потребность в деятель-ных, инициативных, компетентных людях, обладающих целым комплексом ин-теллектуальных, творческих и коммуникативных умений. Поэтому следует при-знать глубоко обоснованной одну из задач совершенствования образования, со-стоящую в том, чтобы вооружить будущих специалистов знаниями и навыками использования современных компьютерных технологий; умениями легко ориен-тироваться в информационном пространстве, работать с текстом, выделяя его ключевые знаки, анализировать информацию, делать обобщения и выводы; спо-собностями генерировать идеи, привлекая знания из других областей, находить множество вариантов решения проблемы и при этом точно прогнозировать по-следствия того или иного решения; и способностями вести дискуссию, слушать и слышать собеседника, аргументировать свою точку зрения, лаконично и емко излагать свои мысли, обладать высокой речевой культурой. При этом необходи-мо всем обучающимся не просто дать утилитарные знания, а научить их грамот-но применять для эффективного решения профессионально значимых задач в дальнейшей профессиональной деятельности.

Таким образом, перед образованием стоит задача воспитания специалиста, обладающего интеллектуальными, творческими и коммуникативными умения-ми, реализовать которую можно, используя новые формы и методы обучения, среди которых все чаще используется новая технология – проектная методика. Одна из главных целей которой заключается в развитии познавательных навы-ков, умений самостоятельно конструировать свои знания и ориентироваться в информационном пространстве, а также развитие критического мышления. Про-ектная методика представляет собой способ решения выделенной задачи через детальную разработку проблемы (технологию), которая должна завершиться вполне реальным, практическим результатом, оформленным определенным об-разом. Кроме того, являясь результатом коллективных усилий, она предполагает рефлексию совместной работы, анализ полноты, глубины информационного обеспечения, творческого вклада каждого участника в разработку конечного продукта - проекта. В основе проектной методики лежит творческая составляю-щая, включающая в себя элементы научного исследования, проведения логиче-ского анализа, сложные межличностные отношения. Кроме того, использование проектной методики в образовании способствует повышению речевой и комму-никативной культуры, поскольку создание проекта предполагает постоянное творческое и деловое общение, активное обсуждение текущих проблем. Обу-чающиеся получают навыки работы с текстовым, табличным редактором, освоит навыки разработки презентации и web-сайта, а также освоит основные принци-пы публичной защиты разработанного проекта, что позволит не только получить


45

соответствующую оценку за проделанную работу, но и получить конструктив-ные замечания, которые будут способствовать продуктивной творческой работе в дальнейшей деятельности.

Итак, в основу проектной методики положены принципы самостоятельной исследовательской деятельности, которые в своей организации основываются на принципах проектирования. А сам исследовательский проект можно считать движущей формой построения межличностного взаимодействия исследователя-ученика и учителя-координатора, в ходе которого происходит трансляция куль-турных ценностей научного сообщества. Образование, таким образом, становит-ся продуктивным, так как в результате получается реальный продукт в закон-ченной и оформленной исследовательской работе. Кроме того, исследователь-ский проект становится не только формой, средством и принципом организации взаимодействия между участниками, но и мотивом этой деятельности.

Таким образом, использование проектной методики на основе средств ин-формационных технологий в образовании заметно повышают интерес учащихся не только к отдельным образовательным программам, но и к образованию в це-лом, что позволяет увидеть динамику повышения эффективности обучения. Они способствуют развитию интеллектуальных, творческих и коммуникативных умений каждого участника, задействованного в проектной деятельности, так как формируют навыки грамотной работы с информацией (умения анализировать, обобщать и делать выводы), генерирования знаний из различных предметных областей, поиска множества вариантов решения проблемы и прогнозирования последствий, грамотного обоснования выбранной темы, владения диалогом. ПОДГОТОВКА УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИКТ В УСЛОВИЯХ УРОВНЕВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ

Еремин С.В. Шуйский государственный педагогический университет

Одной из форм дифференцированного обучения физике в школе является уровневая дифференциация (УД), когда различные типологические группы уче-ников одного класса осваивают учебный материал по одной программе, но на разных уровнях обучения (в основной школе достаточно введение двух, а в стар-шей школе – трех уровней обучения). Эффективность уровневого урока физики возрастает, если использовать на таком занятии средства ИКТ (естественно, в тех случаях, когда это оправдано). Школьники, самостоятельно работая с про-граммно-педагогическими средствами (ППС), в соответствии со своими типоло-гическими особенностями могут выбирать собственную траекторию изучения материала.

Учитывая, что разработка уровневых уроков с ИКТ – непростая задача, т.к. специальных ППС, ориентированных на применение в условиях УД, нет, то учителю для реализации уровневого подхода необходимо самому разрабатывать уровневые дидактические электронные материалы (УДЭМ) для самостоятельной работы учащихся с компьютером на уроке. В ШГПУ подготовка учителя к ис-пользованию ИКТ в условиях УД осуществляется в рамках комплекса дисцип-


46

лин основной и дополнительной специальности (Информатика) и различных курсов по выбору студентов:

Блок дисциплин Содержание • Теория и методика обучения физике • Педагогика

Личностно-ориентированное образование. Учет способностей, склонностей, интересов, про-фессиональных намерений учащихся. Дифферен-цированное обучение. Технологии дифференциро-ванного обучения физике. УД. Разветвленное про-граммированное обучение (Н. Краудер). Примене-ние ИКТ в школьном физическом образовании.

• Уровневая диффе-ренциация обучения фи-зике (курс по выбору) • Методика препода-вания физики в сельской малокомплектной школе (курс по выбору)

Основные подходы к осуществлению УД в школьном физическом образовании (I подход – В.В. Фирсов и др.; II подход – Н.С. Пурышева, К.В. Шевякова, Н.В. Лезина и др.). УД как самая массовая форма дифференцированного обучения в условиях сельской малокомплектной школы. Со-временный урок физики в условиях УД. Явная и скрытая формы УД. Физический эксперимент при УД. Разработка уровневых уроков физики.

• Информатика • Программирование • Компьютерное мо-делирование

Средства мультимедиа. Программное обес-печение и технологии программирования. Этапы разработки компьютерной программы. Компью-терное моделирование. Инструментальные про-граммные средства для компьютерного моделиро-вания. Численный эксперимент.

• Теория и методика обучения информатике • ИКТ в образовании • ТиАСО

Применение ИКТ в образовании. Дидакти-ческие основы создания и использования средств ИКТ. Программно-педагогические средства (ППС), их типы. Специфика использования ком-пьютерного моделирования в ППС. Учебные ком-пьютерные модели (УКМ) и их типы.

• Информационные технологии в обучении физике (курс по выбору студентов)

ППС по физике, их классификация и мето-дика использования. УКМ по физике и методика их применения на уроках. Средства ИКТ в физиче-ском эксперименте. Интернет на уроках физики и при подготовке к учебным занятиям. План-конспект урока с использованием ПК. Основы раз-работки ППС по физике. Разработка гипертексто-вых обучающих материалов по физике. УДЭМ. Уровневый урок физики с использованием ИКТ.

Наш опыт показывает, что полученные знания и умения студенты успеш-но используют в процессе прохождения педагогической практики в школах, где проводят уровневые уроки физики с применением собственных компьютерных разработок.


47

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ В ФОФРМИРОВАНИИ СИСТЕМНЫХ ЗНАНИЙ

Джулай В.С. Кубанский государственный университет

В настоящее время в связи с модернизацией системы образования особую актуальность приобретает проблема формирования системных знаний учащихся. Еще в прошлом веке академик Г.С. Ландсберг указывал, что главный недостаток знаний учащихся не в их малом объеме, а в отсутствии структурированности, системности. У большинства учащихся сформированные знания отличаются эк-лектичностью, разрозненностью, учащийся слабо ориентируется в том, что явля-ется экспериментальным фактом, выводом, следствием теории, а что относится к основополагающим принципам. Решение этой проблемы мы видим в примене-нии в образовании новых информационных технологий, в частности, экспертных систем и технологий баз знаний. Данный выбор мы обосновываем тем, что этот информационный инструментарий обеспечивает возможность построения гро-мадных целостных логически взаимосвязанных структур. Известно, что экс-пертные системы широко применяются в узконаправленных областях науки и на производстве. Например, в базе знаний ЭС “МАТРЭКС” использованы знания ведущих специалистов отрасли в области разработки и эксплуатации действую-щих реакторных установок и реакторного материаловедения. Они включают в себя информацию о составляющих реактор конструктивных элементах (корпус, внутрикорпусные устройства, активная зона, твэлы), условиях, в которых эти элементы будут эксплуатироваться (температура, давление, плотность нейтрон-ных потоков, флюенс нейтронов, среда эксплуатации) и тех свойствах материа-лов, которые необходимо изучить прежде, чем рекомендовать эти материалы в качестве базовых для новой конструкции. Исследуя возможности экспертных систем, мы пришли к выводу, что они могут применяться и для формирования системных знаний. Благодаря тому, что в их структуре используются базы дан-ных и базы знаний, мы смогли систематизировать довольно большое количество физических понятий и указать на их взаимосвязи в физической картине мира. Это позволяет учителю выделить фундаментальные физические понятия в сис-теме физических знаний. Обобщение и систематизация строятся при помощи иерархического дерева семантических понятий. В «корне» семантического дере-ва находятся фундаментальные физические понятия, а на верхних уровнях рас-положены их производные. Каждая семантическая ветвь несет определенную смысловую нагрузку, которая позволяет охарактеризовать то или иное физиче-ское понятие.

Возможности сложных программных комплексов, построенных по прин-ципу экспертных систем, весьма обширны. Так, используя интерактивные обу-чающие и тестирующие технологии (составленные также в игровой форме), соз-данные на нашей кафедре, мы построили диагностирующий модуль, который позволяет ученику выявить сильные и слабые стороны в их знаниях по конкрет-ному учебному курсу. Диагностика знаний/умений по отдельным вопросам мо-жет осуществляться при разработке планирующих Экспертных систем (систем, которые вырабатывают планы действий для достижения поставленных целей). В


48

этом случае обучаемый занимает активную позицию, выступая в роли аналити-ка. Диагностика при этом осуществляется по вопросам, составленным учеником.

Экспертные системы находят применение и в дистанционном образова-нии. Целью таких экспертных систем является целенаправленное формирование у обучаемых знаний, умений и навыков с заданными показателями в соответст-вии с моделью специалиста по выбранной специальности (модель определяется государственным образовательным стандартом). РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА УЧАЩИХСЯ НПО С ПРИМЕНЕНИЕМ ИКТ

Добрынин Н.В. Профтехучилище №30, г. Коломна

Контроль и оценка учебной деятельности учащихся являются одним из важных звеньев учебного процесса. Осуществляя контроль, преподаватели и мастера производственного обучения могут установить и оценить, что и как учащиеся усваивают, каково их отношение к учебному и учебно-производственному труду. Вместе с тем для успешного обучения огромное зна-чение имеет оценка знаний и умений учащихся. Одним из узких мест в техноло-гии контроля является оценивание результатов учебной деятельности учащихся.

В большинстве учебных заведений ,несмотря на права, предоставленные законом «Об образовании», используется традиционная 5-ти бальная шкала оце-нок, основное преимущество которой, в привычности. Слабая дифференцирую-щая способность такой шкалы очевидна. Пятибалльная система оценки усредня-ет, нивелирует все индивидуальные качества обучающего.

Введение многобалльной системы позволяет, с одной стороны, отразить в большом диапазоне индивидуальные способности учащихся, а с другой, объек-тивно оценивать в баллах затраты на выполнение отдельных видов работ. При подведении итогов, при необходимости, заработанные учащимся баллы легко переводятся в привычную систему отметок «отлично», «хорошо», «удовлетвори-тельно», «неудовлетворительно».

Анализ проблем, обусловленных применением существующей традици-онной системы оценивания, позволяет выделить главные недостатки, среди ко-торых:

1. Субъективизм экзаменационных оценок и выводов, полученных на ос-нове их анализа;

2. Неучет степени подготовленности учащихся по тем дисциплинам, по которым в учебных планах не предусматривается итоговый экзамен;

3. Трудности ранжирования учащихся по степени их подготовки; 4. Неучет важности изученных дисциплин с точки зрения профессиональ-

ной подготовки; 5. Трудность и субъективизм учета внеучебной деятельности учащегося. Комплексным решением указанных проблем стало применение рейтинго-

вой системы оценки знаний. Рейтинговая оценка профессиональной подготовки учащихся это сумма

баллов, полученная учащимися за качество выполнения всех контролирующих


49

заданий по конкретному курсу, получаемой специальности и определяющая уровень обученности учащегося по данным спецпредметам, профессиональной подготовки через организованный контроль.

Алгоритм выставления баллов разработан с применением математическо-го аппарата и в целом заключается в целесообразном подходе к оценке уровня обученности — недопустимого, обязательного, среднего, высокого.

Нами было выявлено четыре уровня рейтинговой оценки, определяющих обученность учащихся, характеризующих их профессиональную подготовку.

К «О» уровню - (недопустимому) мы отнесли учащихся, которые не про-являли интереса к учебе, при выполнении заданий они показывали низкий уро-вень усвоения учебного материала.

К «1» уровню — (обязательному) мы отнесли учащихся, которые характе-ризуются низким уровнем учебных знаний и умений, им присуще стремление к учению, а уровень усвоения учебного материала ограничен рамками стандарта.

Ко «2» уровню - (среднему) мы отнесли учащихся, у которых сформиро-ваны учебные умения на достаточно высоком уровне, устойчивое стремление к учению.

К «3» уровню - (высокому) мы отнесли учащихся, у которых высокая сформированность учебных умений, повышенный интерес к обучению.

Общая схема деятельности каждого преподавателя по реализации модели рейтинговой оценки профессиональной подготовки учащихся профессионально-го училища представлена рядом процедур:

1. Определяется объем и содержание обучения по предмету на весь пери-од обучения. При этом весь учебный материал делится на отдельные закончен-ные части (модули), подлежащие контролю.

2. Определяется содержание контроля. 3. Определяется полный набор контролирующих заданий разного уровня

для каждой выделенной части учебного материала(модуля). Определяется трудоемкость каждого задания по степени его сложности.

Таким образом, имеется полный набор обязательных заданий, подлежащих кон-тролю с их стоимостью в баллах и максимально возможной суммой, которую может набрать каждый учащийся.

Сложность задачи таится в принципиально важном моменте: как перевес-ти количественные показатели - набранные тем или иным учащимся в течение обучения "очки" за многообразные виды учебной деятельности - в действующую пятибалльную систему?

Мы предлагаем «универсальную формулу» перевода балла в оценку и ус-тановления соответствия не только— уровня – баллу - оценке, но и соответствия – балла - уровню - оценке, (которыми характеризуются интенсивность учебной деятельности учащихся) всех без исключения предметов профессионального цикла.

Соотношение уровня — баллу — оценке: О- уровень обучения - «недопустимый» - (0 — 55 баллов) - «2»; 1 -уровень обучения - «обязательный» - (56 - 70 баллов) —«3»; 2 -уровень обучения - «средний» - (71 — 85 баллов) —«4»; 3-уровень обучения - «высокий» (86— 100 баллов) — «5».


50

Общий рейтинг определяется количеством баллов (максимальное 100 бал-лов) по каждому предмету в течение учебного года по предмету специального цикла.

Один из вариантов рейтинговой оценки был опробован в ПУ №30 г. Ко-ломна. Использование ИКТ позволяет значительно снизить трудоемкость и ус-корить обработку информации.

Занесение исходной информации и обработка данных выполняется в про-грамме MS EXCEL. Эта работа выполняется мастерами и преподавателями. Ин-формация заносится в баллах.

Для передачи исходных данных в методический центр, где производится обобщение и окончательное подведение итогов по рейтингу, используется ло-кальная вычислительная сеть училища (ЛВС), в состав которой входит 20 ком-пьютеров. Каждый преподаватель или мастер производственного обучения име-ют к ней доступ под своим именем (логин и пароль) и могут заносить информа-цию.

Автоматически производится расчет следующих показателей: • Средний балл для каждого учащегося. • Средний балл по каждому предмету. • Рейтинг учащихся. Расчет выполняется по формуле:

nBiSun

/1∑= ,

где Su – средний балл, n – количество учащихся или предметов, Bi – балл, вы-ставленный преподавателем.

Рейтинг переводится в оценки: (0 - 55 баллов) - «2»; (56 - 70 баллов) - «3»; (71 - 85 баллов) - «4»; (86 - 100 баллов) «5».

Результаты рейтинга переводятся в привычную 5-балльную систему. Ведомость составляется на 1 полугодие и передается в методический ка-

бинет для подведения итогов. При необходимости ведомость может быть со-ставлена за любой отчетный период для получения данных по среднему баллу и рейтингу.

Ниже приводится пример ведомости после ввода данных.


51

Выводы. Как видно из примера, благодаря использованию ИКТ, итоговый рейтинг

и средние баллы вычисляются немедленно после заполнения ведомости и дос-тупны для анализа всем: методисту, преподавателям, мастерам и руководству.

Применение ЛВС позволяет оперативно вносить изменения. Любые изме-нения в ведомости немедленно отражаются в результатах. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИКТ В ПРЕПОДАВАНИИ КУРСА «СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ» ДЛЯ СТУДЕНТОВ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

Кирьяков Б.С., Замятина В.С., Морин Д.В. Рязанский государственный университет им. С. А. Есенина

Учебный курс «Современные средства оценивания результатов обучения» относится к числу дисциплин, преподавание которых сопряжено с активным ис-пользованием ИКТ. Программа и учебные пособия, рекомендуемые для этого курса, опираются на модели Г. Раша и А. Бирнбаума. Эти модели отличаются весьма сложной процедурой расчета своих параметров, который невозможно провести без использования ЭВМ. ЭВМ, помогая студентам в проведении расче-тов, не решают проблемы формирования у них правильных представлений о влиянии различных факторов (уровня сложности заданий, корреляционной взаимосвязи оценок, регламента тестирования, …) на итоговые результаты оцен-ки знаний.

Наиболее существенный недостаток предлагаемого курса заключается в том , что в нем опущен вопрос о виде статистики, лежащей в основе статистиче-ской модели теста. По отношению к итогам оценки знаний речь может идти лишь о квантовых статистиках, т.к. параметры оценки знаний (число учащихся,


52

число задач, балльные оценки) изменяются дискретным образом. Опора на кван-товые статистики обеспечивает условия для использования знаний, которые по-лучают студенты физико-математического факультета в курсах статистической физики и теории вероятности. Опора на эти знания позволяет выстроить рас-сматриваемый курс более последовательно с понятной интерпретацией моделей Г. Раша и А. Бирнбаума.

В соединении с ЭВМ квантовые статистики создают еще и базу для по-строения эффективных обучающих моделей, которые удобно использовать на лекционных демонстрациях и лабораторных работах, иллюстрирующих влияние различных факторов на итоги испытания учащихся. УПРАВЛЕНИЕ УЧЕБНЫМ ПРОЦЕССОМ ЧЕРЕЗ ПОСТРОЕНИЕ ТРАДИЦИОННОГО И ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА

Кишкель Е. Н. Коломенский институт МГОУ

Учебник – это многомерная, многоаспектная, многофункциональная ком-плексная информационная модель, имеющая системные признаки, которая мо-жет быть представлена на разнообразных носителях, заключающая в себе фик-сированный объем социально – педагогического опыта, предметная содержа-тельная часть которого подлежит обязательному усвоению обучающимися по нему индивидами в целях практического использования полученных профессио-нальных знаний.

Данное определение понятия «учебник» предполагает его многомерную модель. При разработке модели процессы действительности рассматривались не в отвлечении от конкретного содержания, а сточки зрения педагогической науки. Предлагаемая модель учебника не является умозрительной конструкцией, а слу-жит средством исследования и описания реальных фактов. Использован метод моделирования абстрактных понятий, которые тесно связаны с действительно-стью в целях проверки логической состоятельности разработанной нами модели. Этот метод позволил нам обосновать способы разработки и оценки качества учебника.

В результате проведенного анализа научных трудов в области оценки ка-чества учебника, был сделан вывод о том, что среди ученых нет единого мнения относительно методологии и методов оценки качества учебника, что вероятно связано с его многомерностью и многоаспектностью.

Было установлено, что анализ лежит в основе конструирования учебника. Разработанная нами система параметров учебника «Основы управленческой дея-тельности» на начальном этапе проектирования дала общее представление об учебнике как анализируемом объекте, что позволило выявить его предметно-типологическую специфику. Принадлежность учебника к определенной типоло-гической группе позволила установить функции учебника и их соотношение, а также определить главные особенности содержательной и внешней структур. Разработанная диссертантом в результате этого частнотеоретическая модель учебника явилась основой его конструирования.


53

Анализ и конструирование учебника были подчинены получению практи-ческих результатов, необходимых для его оценки. Конструирование осуществ-лялось на основе конкретизации элементов учебника и их анализе, что позволи-ло нам впоследствии разработать систему показателей качества учебника и предложить способы их оценки. В целях развития методики оценки качества учебника была разработана обобщенная схема методологического подхода к анализу и оценке качества учебника, выполненная на основе предварительно разработанной базовой схемы анализа научно-технической информации. Данная модель была использована при разработке матрицы оценки качества учебника. Усовершенствованная методика оценки качества учебника позволила группе экспертов в количестве 216 человек оценить качество учебника «Основы управ-ленческой деятельности». При проведении эксперимента критерием оценки учебника было выбрано соответствие его содержания, построения, оформления и исполнения целевому и читательскому назначению.

Оценка качества учебника проводилась в четыре этапа. На первом этапе, на базе теоретического анализа была определена номенклатура показателей - общих, комплексных и единичных, отражающих общую оценку учебника, оцен-ку его содержания, оценку построения, оценку оформления и оценку исполне-ния. На втором этапе были установлены методы определения показателей и их оценки. На третьем этапе были определены исполнители, эксперты, которые по-лучили инструкции по методике проведения оценки, опросные листы и экземп-ляры учебника «Основы управленческой деятельности». На четвертом этапе по результатам оценок экспертов был проведен расчет средних оценок по единич-ным, комплексным и общим показателям по методике, приведенной в диссерта-ции.

В качестве экспертов выступали преподаватели Коломенского индустри-ально-педагогического колледжа, Коломенского социального открытого кол-леджа, Санкт-Петербургского машиностроительного техникума (всего 20 чело-век), студенты государственных и негосударственных средних профессиональ-ных учебных заведений (175 человек), менеджеры государственных унитарных предприятий и частных фирм (12 человек), сотрудники Коломенского городско-го Управления образования (3 человека), специалисты по эргономике Коломен-ского Военного университета (2 человека), технические и художественные ре-дакторы издательства «Высшая школа» (4 человека).

Результаты проведенного эксперимента представлены на рис.1.


54

Аналитический показатель качества исследуемого учебника, рассчитан-

ный на основе приведенной в диссертации методики соответствует 330 балам, что ниже идеального показателя на 25 баллов.

В ходе педагогического эксперимента, было проведено анкетирование 427 студентов с целью изучения их мнений об учебнике «Основы управленческой деятельности», изданном в 1996 году и об учебнике «Основы управленческой деятельности: управление персоналом; управленческая психология; управление на предприятии», изданном в 1999 году.

Данные анкетирования представлены в таблице 1. Таблица 1

Обобщенные оценки по ответам студентов на во-просы анкеты

Количество ответов в %

Учебник 1го издания 1996 г.

Учебник 2го издания 1999 г.

положительные 69,5 74,1 средние 24,8 22,7 отрицательные 5,7 3,2

По данным таблицы 1 видно, что, по мнению студентов, учебник второго

издания более высокого качества, чем первого. Ответы студентов свидетельст-вуют о том, что для них являются достаточно важными свойствами содержание, структура учебника, язык и стиль изложения учебного материала, наличие мето-дических указаний к выполнению практических заданий, а также внешнее и внутреннее оформление учебника, его исполнение.

Проведенный эксперимент по формированию умений студентов пользо-ваться учебником «Основы управленческой деятельности» и работать с ним по-зволил получить следующие обобщенные результаты, представленные в табли-це 2.


55

Таблица 2 Количество студентов овладевших

умениями, % Общий перечень умений студентов под руководством преподавателя самостоятельно

умение пользоваться учебником 97 52 общеучебные умения 85 63 предметные умения 87 76 Данные таблицы показывают, что овладение умениями у студентов наибо-

лее эффективно при работе с учебником под руководством преподавателя. Все полученные результаты вполне применимы и к электронному учебнику. АССОЦИАТИВНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ И ТЕХНОЛОГИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИОННО ТЕХНОЛОГИЙ

Клименко З.И., Чепко М.С. Омский государственный педагогический университет

В мировой практике образования, особенно в развитых странах, учебный предмет «Технология» является одной из ведущих учебных дисциплин в системе общего образования молодежи. Учитель, независимо от того, какой предмет он преподает, не может быть профессионалом, если он не знаком с основами со-временных технологических процессов. Особенно это относится к информаци-онным технологиям.

В Омском государственном педагогическом университете (ОмГПУ) более десяти лет выпускаются учителя физики с дополнительной специальностью «Технология и предпринимательство». Информационные технологии непосред-ственно входят в образовательную область «Технология». Это позволяет устано-вить тесную межпредметную связь между дисциплинами: физика, технология и информатика. Государственный образовательный стандарт позволяет качествен-но подготовить компетентного учителя физики и технологии, так необходимого современной школе.

В естественнонаучном блоке учебных дисциплин (математика, информа-тика, химия) и в блоке предметной подготовки (физика, электротехника, радио-техника) непосредственно закладывается база знаний по математике, информа-тике, общей и экспериментальной физике, по технической физике. Эти знания необходимы для успешного освоения технических дисциплин (прикладная ме-ханика, машиноведение) и основ производства.

Большую роль в построении концептуальной модели подготовки учителя физики и технологии на основе межпредметных связей может сыграть нацио-нально-региональный и вузовский компоненты учебных планов. Например, об-щеобразовательная дисциплина «Информатика» изучается в 1-ом и 2-ом семест-рах, а в 3-ем и 4-ом семестрах, в рамках дополнительной специальности, начина-ется изучение дисциплины «Информационные технологии». Одновременно в этих же семестрах в рамках национально-регионального компонента блока есте-


56

ственнонаучных дисциплин на физическом факультете ОмГПУ вводится не-стандартный учебный курс «Моделирование физических и технологических процессов». Это позволяет студентам осваивать физику, прикладную механику, графику с активным применением ИКТ.

В современной профильной школе предлагается целый спектр технологи-ческих профильных классов. Реализовать на практике учебный процесс в техно-логических классах может успешно учитель физики и технологии. На физиче-ском факультете ОмГПУ, в рамках национально-регионального компонента предметной подготовки такого учителя, изучаются учебные дисциплины: «Ос-новы микроэлектроники» и «Элементы автоматики». Это, в свою очередь, по-зволяет студентам на старших курсах успешно осваивать учебную дисциплину «Основы творческо-конструкторской деятельности».

Система курсов по выбору, предусмотренная государственным образова-тельным стандартом, также должна помогать выстраивать сквозную подготовку учителя физики и технологии на основе ИКТ. Например, среди курсов по выбо-ру предметной подготовки, которые обычно читаются на старших курсах, пред-лагается авторский курс «Обработка видеоинформации на ЭВМ».

Практическая подготовка студентов в вузе также должна быть вовлечена в процесс закрепления знаний студентов по физике, по технологии и по информа-тике с учетом межпредметных связей. Например, на физическом факультете ОмГПУ введена обязательная учебная практика по информационным технологи-ям. Освоение студентами физического факультета технологического практикума и работа в учебных мастерских, предусмотренные в рамках дополнительной специальности по технологии, помогают физикам приобрести практические умения и навыки, необходимые при постановке лабораторных практикумов по физике, при оснащении школьного кабинета и физических лабораторий.

Описанная модель подготовки учителя физики и технологии позволяет студентам успешно выполнять курсовые проекты с учетом межпредметных свя-зей между физикой, технологией и информатикой. Такая разносторонняя подго-товка выпускников физического факультета позволяет им выполнять интерес-ные выпускные квалификационные работы специалиста. Например: «Реализация межпредметных связей физики и информатики на физическом факультете», «Физические принципы в системах отображения информации», «Цифровые уст-ройства в технологии отображения цвета», «Разработка регистратора сигналов время-переменных процессов для лабораторных работ по механике».

Рассмотренная структура учебного плана позволяет выстроить правильную последо-вательность изучения студентами учебных дисциплин, которая дает возможность реализации межпредметной связи физики с технологией и информатикой. Это необходимое, но далеко не достаточное условие выполнения поставленной задачи. Огромное значение имеет согласование содержания рабочих учебных программ отдельных учебных дисциплин.

Например, половина учебного материала дисциплины «Прикладная меха-ника» (кинематика и динамика материальной точки, кинематика и динамика вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси, статика, виды деформаций, дифференциальные уравнения движения, гидростатика и гидроди-намика) подробно изучаются студентами в общем и экспериментальном курсе физики. Это позволяет выделить максимальное время на изучение прикладных


57

вопросов, таких как: теория механизмов и машин, истечение жидкости через от-верстия и насадки, основы расчета трубопроводов, гидравлический удар в тру-бопроводах и т. д.

Хорошая фундаментальная подготовка студентов физического факульте-та, безусловно, помогает им также в освоении учебных дисциплин «Машинове-дение» и «Основы производства». Анализ содержания этих курсов, показывает, что основная часть учебного времени может быть отведена более глубокому изучению студентами-физиками технических вопросов.

Теоретические основы и принципы действия машин и механизмов под-робно изучаются в физике (теория теплоемкости, законы термодинамики, виды теплообмена, цикл Карно и т. д.). Изучение студентами физики твердого тела помогают им успешно осваивать учебную дисциплину «Материаловедение».

Преподавание учебной дисциплины «Графика» невозможно без примене-ния информационных технологий. Современные программные средства (3D Stu-dio Max) позволяют осуществлять построение наглядных трехмерных моделей деталей и узлов различных механизмов.

С другой стороны, при этом работает и обратная связь. Закрепление тео-ретических знаний по физике на практике, при решении конкретных технологи-ческих задач, помогает студентам на более высоком уровне осваивать курсы фи-зики. Изучая основы технических дисциплин и знакомясь с современными тех-нологическими процессами, студенты расширяют свой научный кругозор и по-лучают хорошую политехническую подготовку. Успешное использование студента-ми ИКТ при изучении физики и технологии подтверждает усвоение ими основ-ных понятий информатики. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРА В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ВУЗА

Коновалова Т.Е. Челябинский государственный педагогический университет

Для современного образования характерно противоречие между увеличе-нием объема знаний, необходимых для подготовки специалиста и ограниченны-ми возможностями усвоения обучающимися. Рассматриваются различные под-ходы к организации обучения, в том числе, подходы с использованием различ-ных информационных технологий. Выстраивается новое направление в науке – педагогическая информатика. Понятие компьютеризации обучения используется в узком смысле – применение компьютера как средства обучения, в широком – многоцелевое использование ЭВМ в учебном процессе [5].

По Беспалько структуру педагогической системы образуют две взаимо-связанные между собой группы: группа элементов, формулирующих педагоги-ческую задачу (учащиеся, цели образования, содержание образования) и группа элементов образующих педагогическую технологию (процессы обучения, орга-низация обучения, учителя, средства обучения), гарантированно решающую эту задачу. Варианты педагогических систем (ПС): ПС традиционного обучения, ПС псевдокомпьютерного обучения, ПС с участием компьютера, компьютеризиро-


58

ванное обучение [1]. Каждая система характеризуется различной степенью вне-дрения информационных технологий.

Подчеркнем эффективность использования компьютеров на всех стадиях педагогического процесса:

− на этапе предъявления учебной информации обучающимся: использова-ние мультимедийного оборудования на лекциях и лабораторных занятиях в целях демонстрации;

− на этапе усвоения учебного материала в процессе интерактивного взаимо-действия с компьютером: использование компьютера для постановки за-дачи, предоставления блока заданий для решения, в том числе демонстра-ции путей решения;

− на этапе повторения и закрепления усвоенных знаний (навыков, умений): использование локальной сети для предъявления блока самостоятельной работы и ее результатов;

− на этапе промежуточного и итогового контроля и самоконтроля достигну-тых результатов обучения: получение задания и дополнительной инфор-мации, использование тестирующих оболочек Exam и АСТ для текущего и промежуточного контроля и самоконтроля с сохранением и последую-щим анализом результатов, обратная связь с преподавателем;

− на этапе коррекции и самого процесса обучения и его результатов. Представляется целесообразным рассматривать функциональные возмож-

ности компьютера с учетом взаимодействия всех участников компьютеризиро-ванного учебного процесса: компьютера, обучающих (преподаватель, методист), обучаемых (студентов, школьников).

По отношению к обучаемому, компьютер выполняет несколько функций, выступая в качестве: обучающего (преподавателя и репетитора), обучаемого (модель взаимодействия), эксперта достижений, партнера в конкретном виде деятельности, партнера по коммуникации, инструмента, оказывающего инфор-мационную и техническую поддержку, инструментального средства, обеспечи-вающего процесс общения между партнерами по коммуникации, технического средства организации дистанционного обучения.

Для преподавателя компьютер является: инструментом деятельности, ока-зывающего информационную, техническую и профессиональную поддержку; устройством, замещающим преподавателя в учебном процессе путем имитации отдельных его функций (тестирование, возможность организации коллективной работы, предоставления блока учебной информации, блока заданий из банка за-даний, дистанционная форма обучения).

Следовательно, функции компьютера в процессе обучения целесообразно рассматривать в двух аспектах: компьютер как инструмент деятельности участ-ников учебного процесса (преподавателя и студента) и компьютер в качестве средства реализации отдельных функций участников учебного процесса.

Обоснование применения информационных технологий в обучении, опи-рается на внутренние закономерности обучения: связи между целями, содержа-нием образования, методами, средствами и формами обучения.

Дидактическая структура занятия с использованием компьютера. Урок состоит из нескольких частей, которые связаны между собой и в


59

проходят в определенной последовательности. Махмутов [4] считает, что струк-тура занятия должна быть трехуровневой: дидактический уровень (актуализация прежних знаний и опыта, формирование новых понятий и способов действий, применение усвоенного), деятельность обучаемого (воспроизведение прежних знаний в новых условиях, восприятие новых понятий, осознание, осмысление, применение), методическая (деятельность преподавателя).

Методическая подструктура: преподаватель осуществляет общее управле-ние процессом обучения, компьютер в связке «человек-машина» не заменяет преподавателя, а выступает как средство обучения, выполняющее некоторые функции преподавателя: опрос (тестирование), иллюстрация процесса, опыта, интерактивная демонстрация решения задачи, предоставление банка задач и т.д.

При интеграции компьютера в процесс обучения сохраняется и усилива-ется реализация основных дидактических принципов: научности (оптимизация процесса отбора учебного материала, улучшение способов презентации и орга-низации учебного материала), повышение эффективности управления процессом усвоения знаний за счет использования возможностей компьютера по регистра-ции параметров обучения, сознательности (ориентация процесса человек-машина на возрастные особенности пользователей, их уровень владения учеб-ными навыками), активности (интерактивности), систематичности и последова-тельности, прочности усвоения (наличие постоянной обратной связи, расшире-ние возможностей на самостоятельную работу по ликвидации пробелов), учета индивидуальных особенностей (адаптация к конкретному пользователю, тести-рование исходного уровня и определение степени сложности, выбор индивиду-ального темпа работы, набор средств поддержки), наглядности (форма представ-ления материала - все виды вербальной и невербальной наглядности). Литература 1. Беспалько В.П. Образование и обучение с использованием компьютеров (педагогика III тысячелетия). - М., 2002 2. Карамышева Т.В. Изучение иностранных языков с помощью компьютера. – СПб.: Издательство «Союз», 2001. 3. Лебедева Т.Н. Занятие в компьютерном классе: математические модели содержания, методики проведения и контроля/ Т.Н. Лебедева, Н.И. Миндоров, О.И. Перескокова, С.В. Русаков ; Перм. Ун-т.-Пермь, 2005 4. Махмутов М.И. Современный урок: вопросы теории. М.: Педагогика, 1981. 5. Словарь справочник по педагогике/ Авт.-сост. В.А. Мижериков; Под общ. ред. П.И. Пидкасистого. – М.: ТЦ Сфера, 2004. 6. Сташкевич И.Р. Компьютерное сопровождение учебного процесса/ Челяб. гос. ун-т. Челябинск, 2004


60

ИНДИВИДУАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ СРЕДСТВАМИ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Махотин Д.А., Федюшина М.М., Московский городской педагогический университет

Метод проектов сегодня является одной из самых популярных и эффек-тивных технологий обучения в современной школе, реализующих личностно-ориентированный и деятельностный подходы к обучению подрастающего поко-ления и направленных, в первую очередь, на развитие творческих способностей, развитие критического и рефлексивного мышления, формирование проектных и коммуникативных умений, способностей сотрудничать и самообучаться.

Проектная составляющая деятельности как умение и готовность человека проектировать в широком смысле этого слова связывается с необходимостью проведения исследования, и с проявлением продуктивного и творческого мыш-ления, и с анализом существующего состояния объекта (процесса), и с постанов-кой и разрешением реально существующих проблем, и с реализацией идей, кон-цепций, конструктов с помощью разнообразных технологий создания нового и т.д. В этом и заключается проектно-технологический компонент деятельности человека, как в профессиональной сфере жизни, так и в быту, социальном взаи-модействии личности.

Образовательная область «Технология» является, пожалуй, единственной в рамках школьного образования, в которой официально закреплено и в полной мере реализуется проектная технология обучения. И именно здесь подчеркива-ется комплексный характер проектной деятельности, при организации которой учащийся не только проходит через все этапы проектирования и выполняет спе-цифические для проектировщика виды деятельности, но и реализует внутри-предметные (между различными разделами программы и технологиями) и меж-предметные (межнаучные, практико-ориентированные) связи через содержание выполняемой деятельности.

Проблема индивидуализации обучения в современной педагогике связы-вается со способом организации обучения или подходам к организации различ-ных способов обучения, при котором в максимальной степени учитываются ин-дивидуальные особенности учащихся, и выстраивается оптимальная траектория обучения, способствующая реализации потенциальных возможностей каждого ребенка.

Индивидуализация как подход к организации учебного процесса заложен уже в самой философии проектного метода. Об этом свидетельствует сравни-тельный анализ идей метода проектов, рассматриваемого в трудах Дж. Дьюи, В.Х. Килпатрика, Ю.Л. Хотунцева, В.Д. Симоненко, Е.С. Полат, М.Б. Павловой, Н.Ю. Пахомовой и других, и множества работ по индивидуализации обучения. Основными сквозными линиями и того, и другого взгляда на организацию учеб-ного процесса являются:

направленность на личность каждого ученика, учет его возрастных и лич-ностных особенностей, способностей, интересов и склонностей;


61

организация учебной деятельности не в логике предмета (преподавания), а, в первую очередь, в логике индивидуальных предпочтений учащихся (уче-ния);

опора на субъективный опыт учащихся, включение этого опыта в учебный процесс посредством частично-поисковых и исследовательских методов обуче-ния;

предоставление учащимся возможности выбора учебных тем, вопросов, проблем, заданий, объектов труда, времени и формы предоставления образова-тельного продукта, технологии выполнения работы;

направленность не только, и не сколько на формализованный результат учебной деятельности, а на процесс выполнения работы, его творческую и моти-вационную составляющую.

Информационные (информационно-коммуникационные) технологии сего-дня понимаются шире, чем компьютерные и телекоммуникационные техноло-гии. К ним можно отнести все технологии поиска, обработки и анализа инфор-мации, которые возможны как с помощью технических средств (компьютера, факса, ксерокса, принтера, сканера и пр.), традиционных вербальных и невер-бальных средств общения людей друг с другом, так и технологий, связанных с принятием решений в области экономики и управления (маркетинга, менедж-мента, рекламы, имиджа и пр.). Основными, объединяющими чертами всего это-го разнообразия технологических средств служат следующие:

технологические особенности работы с информацией (поиск, анализ, пе-редача, сохранение, оценка, рефлексия и т.д.);

принятие логически обоснованных решений (часто в условиях неопреде-ленности и недостатка информации);

применение математических, статистических, социологических, психоло-го-педагогических и других методов обработки информации.

В проектной деятельности школьников (за исключением информацион-ных и телекоммуникационных проектов) практически на каждом этапе за ис-ключение технологического, связанного с обработкой конструкционных и деко-ративных материалов, используются различные информационно-коммуникационные технологии, либо это применение компьютера и других тех-нических средств для выполнения и оформления проекта, либо выбор матери-альных или технологических средств деятельности, либо коммуникативные ас-пекты групповой работы, связанные с выполнением коллективных проектов. В основном эти виды работы варьируются в зависимости от индивидуальных осо-бенностей учащихся и специфики руководства проектной деятельностью учите-лем.


62

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ – КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ В ОБУЧЕНИИ СТУДЕНТОВ – БУДУЩИХ ПЕДАГОГОВ ФИЗИКЕ И МЕТОДИКЕ ЕЁ ПРЕПОДАВАНИЯ

Моисеев С.Г. Рязанский государственный университет им. С. А. Есенина

Уровень интеллектуализации общества определяется эффективностью ис-пользования перспективных технологий. В настоящее время катализатором науч-но-технического и общественного прогресса являются информационные и ком-муникационные технологии. Экспоненциальный характер развития информаци-онных и коммуникационных технологий определяет актуальность исследования проблем их использования в системах образования, в частности, в направлении информатизации процесса обучения с целью повышения эффективности усвое-ния учебного материала.

Среди всех учебных дисциплин физика – наиболее поддающийся компью-теризации предмет. Технические возможности современных компьютеров растут очень быстро, так же быстро растут и количество программ по физике и их тех-нические и дидактические возможности. Физика - наука экспериментальная, ее всегда преподают, сопровождая экспериментом. Использование компьютеров в обучении физики изменяет методику ее преподавания как в сторону повышения эффективности обучения, так и в сторону облегчения работы учителя.

Одним из наиболее перспективных направлений использования информа-ционных технологий в физическом образовании является компьютерное моде-лирование физических процессов и явлений. Компьютерные модели легко впи-сываются в традиционный урок, позволяя учителю продемонстрировать на экра-не компьютера многие физические эффекты, а также позволяют организовать новые нетрадиционные виды учебной деятельности. При грамотном использова-нии компьютерных моделей физических явлений можно достичь многого из то-го, что требуется для неформального усвоения курса физики и для формирова-ния физической картины мира. Компьютер помогает сделать это и в неблагопри-ятных условиях, таких как: отсутствие интереса к предмету у обучаемого, когда он считает, что физика в дальнейшем ему не будет нужна; отсутствие способно-стей к изучению точных наук; нехватка лабораторного оборудования.

Использование средств ИКТ при обучении физике в средней школе и в педа-гогическом ВУЗе способствует повышению эффективности усвоения учебного материала, позволяет обучаемым облегчить восприятие и понимание учебного материала, способствует усилению положительной мотивации учения, развитию самостоятельности и познавательного интереса обучаемых. Особенно это касает-ся использования компьютерных моделей экспериментальных задач. Как прави-ло, учащиеся с особым энтузиазмом берутся за решение экспериментальных за-дач как реальных, так и модельных. Несмотря на виртуальность, последние также очень полезны, так как позволяют учащимся увидеть живую связь компьютерно-го эксперимента и физики изучаемых явлений. Обучаемые могут управлять про-цессами, изменяя соответствующие параметры модели. Компьютерное модели-рование может заменить сложные дорогостоящие и опасные опыты, экономит время при подготовке к урокам и на самих уроках. Экспериментальные компью-


63

терные задачи-модели, являясь заданиями творческого и исследовательского ха-рактера, существенно повышают заинтересованность учащихся в изучении физи-ки и являются дополнительным мотивирующим фактором. Ведь знание физики необходимо им для получения конкретного, видимого на экране компьютера ре-зультата. Учитель в таких случаях является лишь помощником в творческом про-цессе формирования знаний.

Очень важно строить обучение таким образом, чтобы обучаемый понимал, что задачу решает он, а не машина, что только он несет ответственность за по-следствия принятого решения. Обучаемые теряют интерес к работе, если в конце занятия уничтожаются плоды их труда, поэтому необходимо использовать вы-полненную ими работу при создании программных продуктов или разработке ме-тодических материалов.

Возможности средств ИКТ могут быть реализованы в электронных средствах образовательного назначения (ЭСОН). Однако большая часть существующих ЭСОН предназначена для самостоятельного изучения и не предполагает работы с ними в классе, учебный материал не разделен на отдельные уроки и конкретные тематики, не выполнена разбивка по учебным четвертям и классам. Структура и содержание этих программных продуктов не предусматривают: адаптацию под профиль школ, под уровень начальных знаний школьников, личностную ориен-тацию школьников, модификацию с учетом требований учителя физики для реа-лизации собственной методики обучения.

Поэтому необходимо программирование педагогических приложений по фи-зике как дополнение к существующим ЭСОН, представляющих собой как от-дельные модули, так и целые программные продукты, учитывающие особенности авторских методик преподавания физики в школе, контингент обучаемых, их на-чальный уровень знаний, специфику обучения в конкретных условиях каждой школы и т.д.

Существует множество компьютерных программно-методических материалов по физике, которые можно использовать в качестве основы для обучения студен-тов решению экспериментальных задач-моделей, например: «Использование Microsoft Office в школе», «Дифракция», «Оптическая скамья», «Геометрическая оптика на вашем компьютере», «Физика. Основная школа» и другие, а также применять их при изучении физики в средней школе. АДАПТАЦИЯ К ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МОЛОДОГО УЧИТЕЛЯ

Овсянникова А. А. ВГИПУ, МОУ СШ № 93 Нижний Новгород

Профессиональная адаптация представляет собой длительный последова-тельный процесс, включающий подготовительный период, который завершается выбором профессии и подготовкой к будущей профессиональной деятельности, и непосредственный период адаптации на рабочем месте. Подготовительный пе-риод играет ключевую роль в успешности профессиональной адаптации и пре-доставляет эффективные средства управления данным процессом.


64

Молодой педагог, вступая в педагогическую деятельность, попадает в но-вую для него социальную и профессиональную среду, в новые режимы умствен-ных и физических нагрузок, в новую сферу отношений и взаимодействий. Начи-нающий работник вынужден мобилизовывать волю, энергию, физическую силу, сдерживать эмоции, вести поиск резервов в борьбе с дискомфортом, стрессора-ми. При этом происходит ломка прежних стереотипов деятельности, формиру-ются новые наклонности, убеждения, знания, умения, навыки и привычки адек-ватного поведения. Процессы – сопровождающие адаптацию, затрагивают все уровни – от физиологических реакций организма до психологической регуляции деятельности.

Адаптация молодого преподавателя характеризуется следующими видами: • Физиологическая адаптация (функций органов и систем, обмена веществ,

эндокринной регуляции, нервной регуляции); • Социально-психологическая адаптация (формирование нового психологи-

ческого стереотипа поведения, коррекция личностных качеств в соответ-ствии с требованиями, предъявляемыми новой деятельностью, приспособ-ление к новому коллективу и т.д.);

• Профессиональная адаптация (к новым условиям труда, к профессии пе-дагога и воспитателя, к новому предметному содержанию педагогической и трудовой деятельности, к необходимости постоянного совершенствова-ния уровня знаний и педмастерства). В зависимости от особенностей характера молодой учитель может вы-

брать один из типов адаптации: активный (включение и взаимодействие с соци-альной средой – конструктивная адаптация) или пассивный (безоговорочное приспособление к среде, принятие целей и ценностных ориентаций нового для него социума без попыток активного взаимодействия с другими объектами сис-темы). Главными ресурсами адаптационного процесса начального периода педа-гогической деятельности молодого учителя являются способности на психоло-гическом и физиологическом уровнях приспособить свой организм к новой для него профессиональной деятельности. Для эффективной адаптации начинающих преподавателей основным видом их познавательной и формирующей профес-сиональной деятельности следует признать самостоятельную работу, самообра-зование, самовоспитание, самоанализ, самоконтроль, то есть личностное адапта-ционное усовершенствование.

Уровни профессиональной адаптации можно определять по пятиступенча-той шкале: негативный (очень низкий), пассивный (низкий), среднеактивный (удовлетворительный), активно-продуктивный (высокий) и творческий (очень высокий). Однако на практике можно ограничиться трехступенчатой оценкой уровней профессиональной адаптации: низкий, средний и высокий. Для успеш-ной профадаптации любой преподаватель должен уметь работать самостоятель-но, без наставника, постоянной помощи и контроля извне.

Завершение периода профессиональной адаптации у каждого педагога ин-дивидуально и зависит от множества факторов, но в целом оно связано с поняти-ем «адаптированность», которую мы определяем как освоение норм профессио-нальной деятельности. Достижение соответствия нормам обеспечивает качест-венную профессиональную деятельность, оптимальную работоспособность и яв-ляется непременным условием для развития творческих способностей педагога,


65

совершенствования профессионального мастерства, формирования индивиду-ального стиля деятельности.

Факторы, влияющие на процесс адаптации начинающего преподавателя: • Индивидуальные особенности и качество подготовки (настойчивость, це-

леустремленность и приобретение знаний; индивидуальные особенности учителя; качество подготовки выпускников педагогических вузов; спо-собность системного образования формировать навыки творческого мыш-ления и практической деятельности);

• Материальные и социальные факторы (отношение государства и общества к профессии учителя, ее престиж; материально-техническое обеспечение образования и конкретного образовательного учреждения; условия труда и отдыха учителя; возможность повышения квалификации и профессио-нального роста молодого учителя; и т.д.);

• Условия профессиональной среды (взаимодействие администрации обра-зовательного учреждения и молодого учителя; психологический климат педагогического коллектива; качество помощи со стороны наставника, опытных коллег, коллектива; эффективность взаимодействия с учениками и их родителями; и т.д.). Адаптацию можно считать успешной, если в ходе приспособления моло-

дого специалиста достигнуты положительные результаты в профессиональной сфере (в целом освоена педагогическая деятельность, осуществляется творче-ский подход к методикам преподавания, профессиональное мастерство высоко оценивается коллегами и учащимися, сфере отношений и взаимодействия с кол-легами отмечается психологический комфорт, а психофизиологическое состоя-ние не приводит к появлению нервно-психических заболеваний). В таком случае можно говорить об оптимальной адаптации, которая основывается на следую-щих показателях:

• Профессиональные (положительная динамика успеваемости и дисципли-ны; продуктивное взаимодействие с учащимися и их родителями; бескон-фликтное, партнерское отношение с коллегами; рост профессионального мастерства, деловой, профессиональной и социальной активности; удов-летворенность выбранной профессией и своей практической деятельно-стью);

• Индивидуально-психологические (устойчивость мотивации деятельности; отсутствие страха перед классом и учениками; психологический комфорт в педагогическом коллективе; рост уверенности в своих профессиональ-ных возможностях и результатах деятельности; устойчивая работоспособ-ность; коррекция личностных особенностей, затрудняющих педагогиче-скую деятельность; сохранение и укрепление здоровья, отсутствие вновь выявленных нервно-психических и соматических заболеваний). Таким образом, только тот молодой педагог, который оптимально адапти-

рован к выбранной профессии, может с легкостью заниматься педагогической деятельностью.


66

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ В КУРСЕ “ОСНОВЫ ЭВТ” В ПЕДАГОГИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ.

Печенов Владимир Владимирович Коломенский педагогический институт

Микроконтроллеры – программируемые электронные приборы, получившие широкое применение в устройствах обработки информации. Они широко применяются в промышленных системах контроля и управления, модемах, сотовых телефонах, ин-теллектуальных датчиках, материнских платах компьютеров, модемах, сложных быто-вых приборах. Современный микроконтроллер представляет собой однокристальную микро-ЭВМ с встроенными периферийными устройствами. Это порты ввода-вывода, ЦАП и АЦП, таймеры и интерфейсы. Большинство микроконтроллеров содержит энер-гонезависимую память и допускает многократное внутрисхемное программирование. Микроконтроллеры имеют развитую систему аппаратных прерываний.

Архитектура микроконтроллера повторяет в миниатюре архитектуру “обычной” ЭВМ, что дает возможность при небольших затратах изучать взаимодействие узлов электронно-вычислительной техники и основы программирования. Схемы устройств с применением микроконтроллеров достаточно просты и позволяют наглядно показать взаимодействие этих устройств с внешними объектами.

В рамках предмета ”Основы ЭВТ” изучаются комбинационные и последова-тельностные цифровые схемы, элементы памяти, процессоры, архитектура ЭВМ и ос-новы программирования в машинных кодах. Логично завершить изучение элементной базы цифровой техники рассмотрением работы микроконтроллеров и различных прак-тических приложений с их использованием.

На кафедре теоретической физики Коломенского Государственного педагогиче-ского института разработан цикл лабораторных работ по изучению микроконтролле-ров. В лабораторных работах изучается архитектура, система команд, способы ввода-вывода информации, аппаратные прерывания микроконтроллеров, способы програм-мирования микроконтроллеров AVR фирмы Atmel. Эти приборы содержат быстродей-ствующий RISC-процессор, FLASH-память, большой набор периферийных устройств. По совокупному интегральному параметру "энергопотребление - производительность - цена" AVR-контроллеры – одни из лучших.

Учебный стенд представляет собой плату с установленными на ней микрокон-троллером, устройствами индикации и элементами управления. Стенд соединяется с персональной ЭВМ для занесения управляющей программы. Для программирования используются программы, свободно распространяемые фирмой Atmel. Стенд прост в изготовлении и содержит распространенные элементы. Программное обеспечение дос-тупно в сети Интернет. По сравнению с известным стендом Микролаб 80, предлагаемая установка позволяет изучать не только систему команд, но и рассмотреть большое ко-личество практических применений микроконтроллеров в устройствах управления и в устройствах обработки информации.

В рамках цикла лабораторных работ студенты изучают: внутрисхемное программирование микроконтроллеров, управление внешними устройствами с помощью линий ввода/вывода портов на примере светодиодов и цифровых индикаторов, применение микроконтроллеров для управления шаговыми двигателями, для ге-нерации электрических колебаний заданной формы, измерение временных интервалов и частоты электрических колебаний.


67

Студенты получают основные представления об основных характеристиках со-временных микроконтроллеров, их возможностях и областях применения, в том числе и в профессиональной области. При выполнении курсовых работ студенты разрабаты-вают демонстрационные и измерительные физические приборы для применения на уроках физики. Такие приборы позволяют улучшить качество учебных занятий при не-значительных затратах на изготовление оборудования. Применение некоторых прибо-ров дает возможность поставить новые демонстрации и лабораторные работы по физи-ке, повысить наглядность и точность эксперимента.

Генератор инфрачастотных электрических колебаний на основе микроконтрол-лера позволяет показать сдвиги фаз между током и напряжением в цепях переменного тока. Период колебаний составляет несколько секунд, что позволяет наблюдать за из-менениями мгновенных значений токов и напряжений с помощью стрелочных демон-страционных вольтметров и амперметров.Связь между фазами колебаний становится для учеников более наглядной, чем с помощью двухлучевого осциллографа. При вве-дении понятия реактивного сопротивления удобно измерять амплитудные значения то-ков и напряжений. Это облегчает понимание учащимися физического смысла вводимой величины. Демонстрация позволяет показать зависимость реактивного сопротивления от частоты переменного тока и от величин емкости и индуктивности участка цепи.

С помощью такого прибора можно продемонстрировать работу одно- и двухпо-лупериодного выпрямителей. Применение источника инфрачастотных колебаний и стрелочных измерительных приборов делает протекающие в схеме процессы более на-глядными для учащихся.

При подготовке учителей технологии важно показать детали работы и принцип действия узлов станков с ЧПУ. Установка с применением фотодатчиков положения и шагового двигателя, управляемого с помощью микроконтроллера, показывает работу исполнительного механизма узла подачи режущего инструмента. Студенты сами пишут простые программы для управления движением узла подачи, и это позволяет им лучше понять структуру и детали языков программирования для управления станками.

Опыт показал, что создание описанного практикума по изучению основ работы и применения микроконтроллеров позволяет улучшить эффективность учебного про-цесса, а также поднять интерес будущих учителей к изучению предмета. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕРНЕТ-САЙТА В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ

Плетнев А.Э. Лицей ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет»

Говоря о компетенциях педагога нельзя забывать, о том, что все они яв-ляются динамическими функциями, многих переменных. Но главным образом, компетенции педагога зависят от времени и играют существенную роль в учеб-но-воспитательном процессе.

Компетентный учитель должен владеть последней информацией не только по своему предмету, но и в области новейших образовательных технологий.

Повышать свою компетентность настоящий педагог должен в течение всей жизни. Для этого необходимо одновременно работать в нескольких направ-лениях:


68

1. накапливать, обобщать и систематизировать свой педагогический опыт по средствам создания собственной авторской дидактической системы, портфо-лио или личной странички в Интернете;

2. на протяжении своей педагогической деятельности учиться, повышая тем самым свою педагогическую компетентность;

3. участвовать в обмене опытом, используя новые встречи и знакомства; 4. постоянно быть в состоянии поиска интересного, для повышения моти-

вации обучения у учащихся; 5. уметь работать со всеми источниками информации, в том числе и с Ин-

тернетом. Один из эффективных методов повышения профессиональной компетент-

ности учителя – сесть за парту и учиться. Конечно же «Парта для учителя» это не предмет мебели, а страничка в

Интернете http://www.partainter.net . Информация на сайте классифицирована по ее применению: 1. каждый педагог, может выбрать интересующую его отрасль знаний:

«Физика и астрономия», «Химия и биология», «Математика и информатика», «Администратору на заметку» ..., по которой можно найти дидактический мате-риал для подготовки учащихся к олимпиадам, для проведения лабораторных ра-бот и внеклассных мероприятий, а также программное обеспечение и методиче-скую литературу.

2. многие учебники можно скачать в интернете, что значительно облегчает работу учителя; информацию об этом можно найти на страницах «

Литература» и «Периодика»; 3. курсы, конференции и конкурсы, участие в которых оказывает положи-

тельное влияние на развитие педагогических компетенций, также освещены на соответствующей странице;

4. знакомства с педагогами, способствующие обмену опытом происходят по ссылке «Персоны»; именно здесь можно не только ознакомиться с авторами сайтов, но и с их обобщенным педагогическим опытом, рассмотреть примеры авторских дидактических систем;

5. ответы на многие вопросы можно получить, посетив страничку «Учеб-ные заведения»;

6. выступления педагогов по острым вопросам можно «услышать» с «Трибуны»;

7. не малую роль играет «Гостевая книга», обеспечивающая общение по-сетителей друг с другом и с авторами сайта, что делает его интерактивным, ак-туальным, живым и развивающимся.

Многое, а может быть, со временем, и все необходимое для повышения компетентности учителя, можно будет выучить за «Партой для учителя» (http://www.partainter.net), ведь отдавая то, чего не жалко, можно получить то, что давно искали.


69

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В УЧРЕЖДЕНИЯХ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Рябова О.Н. ГОУ ВПО Шуйский государственный педагогический университет

В качестве основной тенденции обновления и развития системы образова-ния в России все заметнее проявляется ориентация на образование как на куль-туросозидающий и человекообразующий процесс. Воспитание человека нового типа мышления, обладающего не только высоким профессионализмом, стремле-нием к творчеству, но и способного к самосовершентсвованию как в профессио-нальном, так и в личностном плане, - это задача, которую должно решать сего-дня образование.

Своеобразным, самобытным фактором развития личности современного школьника, создающим условия для его самореализации, является сегодня сис-тема дополнительного образования. Именно это образование является сферой свободного проявления интересов учащихся.

В последнее время все больше в сферу дополнительного образования вхо-дят нетрадиционные формы детских образовательных объединений; привычные кружки сменяют студии, академии, мастерские, гимназии, школы. Все это спо-собствует появлению для учреждений дополнительного образования новых ин-новационных образовательных структур, кроме этого апробируются авторские образовательные программы, новые методики и информационные технологии обучения и воспитания учащихся.

Одной из наиболее часто встречающихся форм организации деятельности учреждений дополнительного образования являются студии - это сравнительно новая форма работы в области внешкольного образования. В настоящее время особой популярностью среди детей пользуются студии «Театр моды». В этих студиях ребята одновременно и актеры, и художники-модельеры и портные.

Подготовка изображений коллекций одежды традиционным методом очень трудоемка и имеет ряд недостатков, поэтому для более эффективного ис-пользования времени и знакомства с современными технологиями более целесо-образно использовать компьютер. Подготовка изображений при помощи компь-ютера должна познакомить учащихся с разнообразными программными средст-вами обработки графики на компьютере, показать, как можно автоматизировать работу.

Использование компьютера для этих целей во многих случаях упрощает процесс проектирования моделей одежды и позволяет за меньшее время создать и рассмотреть большее количество вариантов коллекций, повысить точность и аккуратность выполнения работы. Важно, что после завершения работы над изо-бражением коллекций их можно использовать многократно и трансформировать. Созданные учащимися работы можно даже разместить в электронной базе дан-ных для дальнейшего применения.

Существующие демонстрационные слайд-фильмы на дисках познакомят учащихся с различными коллекциями выкроек, рисунков и фотографий одежды. А моделирующие программы позволят создать изображение необходимого объ-екта или размера. Хорошо если есть доступ в Internet, это даст возможность вы-


70

полнить более глубокие исследования, предлагать больше различных идей и из-готовить более сложные изделия.

Возможности использования компьютера на занятиях учреждений допол-нительного образования очень широки. Поэтому при использовании компьютера в обучении необходимо знать возможности программного обеспечения. Про-граммное обеспечение, используемое в учебно-воспитательной деятельности можно разделить на следующие группы:

- создание учебных программ высококвалифицированными программи-стами на различных языках программирования;

- использование универсальных инструментальных комплексов для раз-работки и редактирования учебных программ.

Преимущество последней группы в том, что процесс разработки учебных программ является более технологичным и позволяет легко вносить изменения в готовые программы. Использование компьютера дает возможность более широ-ко применять дифференцированные методы обучения (индивидуальный темп, просмотр материала, контроль), что особенно важно для дополнительного обра-зования.

Однако для применения компьютера на занятиях учреждений дополнитель-ного образования необходимо: - изменение традиционных форм ведения занятий, которое потребует усилий и временных затрат для изучения новых программных средств и методики их применения;

- наличие у учащихся начальных знаний по использованию компьютера; - соответствие материально-технической базы и специалистов, которые будут ее обслуживать.

Все выше перечисленное требует определенных затрат, однако они будут оправданы, так как применение компьютера в учреждениях дополнительного образования позволит учащимся освоить новые информационные технологии и получить навыки работы на компьютере. КОМПЬЮТЕРНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОГРАММЫ MACROMEDIA FLASH MX

Свистунова Е.Л. Московский государственный областной университет

В настоящее время электронная система проверки знаний учащихся ста-новится все более популярной в различных учебных заведениях, так как она по-зволяет значительно ускорить процедуру подведения итогов выполненных работ и повышает объективность оценки. Возможность использования для этой цели готовых программ, имеющихся на рынке, весьма ограничена, в связи с тем, что не все они могут быть адаптированы к различным дисциплинам и способны ох-ватить все многообразие возникающих у преподавателей вопросов. Поэтому ча-ще всего для создания электронных тестов (контрольных, экзаменационных ра-бот и т.д.) в каждом конкретном случае привлекают программистов. В то же время существует ряд популярных компьютерных технологий, позволяющих грамотному пользователю решать подобные задачи самостоятельно. Известны


71

примеры применения для этой цели программ: MS Excel, MS Access, «О, счаст-ливчик!», Puzzle и т.д. Используя их, преподаватель может самостоятельно под-готовить тесты или другие электронные проверочные работы в рамках своей те-матики и оценивать знания своих учащихся по своему критерию оценки в авто-матическом режиме.

Интересные возможности для решения подобных задач предоставляет од-

на из наиболее популярных программ компьютерной графики и анимации – Macromedia Flash MX. Подобно другим программам этого класса, она располага-ет широким набором инструментов и средств для создания рисованных объек-тов, а также их изменения во времени и/или в пространстве. Кроме того, с ее по-мощью можно создавать интерактивные ролики. Для этого используется специ-альный язык сценариев – Action Script, разработанный таким образом, чтобы быть понятным даже человеку далекому от программирования. Сочетание ука-занных возможностей Macromedia Flash MX позволяет относительно легко под-готовить красиво оформленные и эффективно работающие электронные тесты. Ниже приведена схема разработки компьютерных тестов в этой программе. Тес-ты представляют собой анимационный ролик, содержащий кроме декоративных элементов (фон, рисунки и т.п.) текстовые поля и управляющие кнопки. Количе-ство ключевых кадров на основной шкале времени должно быть равно количест-ву вопросов в тесте. Кроме того, необходим отдельный кадр с результатами. Ес-ли требуется, можно добавить кадры, предназначенные для ввода личных дан-ных учащегося и какой-либо поясняющей информации. В примере, приведенном на рис.1. показана шкала времени для компьютерного тестирования по теме «Основы компьютерной графики», содержащего 14 вопросов (14 кадров), два вступительных и один итоговый кадры. Варианты оформления тестов могут быть самыми разнообразными и определяются вкусами разработчика. Примеры оформления кадров для ввода личных данных, вопросов и вариантов ответов приведены на рис. 2, 3. В данном случае выбор правильного ответа осуществля-ется вводом номера, соответствующего правильному ответу, в предназначенное для этого поле (поле ввода).

Рис. 1.


72

За каждый правильный ответ назначается 1 балл, неправильный – 0 бал-

лов. Результаты тестирования выводятся в итоговом кадре, пример которого приведен на рис.4. В данном случае указаны баллы за каждый из 14 ответов (0 или 1), выведены суммарный балл и оценка за тестирование. Был определен сле-дующий критерий оценки результатов: если количество правильных ответов >=12, то тестируемый получает отметку «отлично», =11 - «хорошо», =10 - «удовлетворительно», меньше 10 - «неудовлетворительно». Критерий оценки при необходимости может быть изменен.

Текстовые поля с баллами за каждый ответ, с суммарным баллом, а также

результатами тестирования относятся к так называемым динамическим тексто-вым полям (рис.4.). Поля, предназначенные для ввода фамилии и имени (рис.2.), а также номеров правильных ответов (рис.3.) относятся к полям ввода. Динами-ческие текстовые поля и поля ввода используются в программном коде Action Script (см. ниже). Каждому из них присваивается имя и, при необходимости, на-значаются переменные. Текстовые поля, в которых введены вопросы, варианты ответов (рис.3.) и подобные им, используемые для пояснений и оформления от-носятся к статическим. Они не используются в программном коде и поэтому им не присваиваются имена.

Кнопки «Далее» осуществляют переход от предыдущего к следующему кадру с помощью простого кода Action Script: on (release) {nextFrame();}. Необ-ходимо также отметить, что для того, чтобы передать управление роликом кноп-

Рис. 2. Рис. 3.

Рис.4.


73

кам в первый ключевой кадр вводится код: stop(); . Главный код, позволяющий вывести на последней странице результаты тестирования, «привязывается» (до-бавляется) к кнопке «Далее», находящейся на предпоследнем кадре: on (press) {nextFrame();

Comp1.text="Уважаемый студ."+" "+Name1+"!"+" "+"Вы набрали сле-дующее количество баллов:"; /Comp1 – имя верхнего динамического поля на рис.4, Name1 – имя переменной, назначенной полю ввода фамилии на рис.2./

if(Otv1==2){Bal1.text=1;} /Otv1, Otv2, …Otv14 – имена полей ввода номе-ров правильных ответов, например, на рис.3. это Otv2, Bal1, Bal2, …Bal14 - име-на динамических полей, указывающих баллы за каждый ответ (рис.4.)/

else{Bal1.text=0;} if(Otv2==1){Bal2.text=1;} else{Bal2.text=0;} … if(Otv14==4){Bal14.text=1;} else{Bal14.text=0;} sum=a*1+b*1+c*1+d*1+e*1+f*1+g*1+h*1+i*1+j*1+k*1+l*1+m*1+n*1;

/sum, a, b, …, n – переменные, назначенные динамическим полям с суммарным баллом и полям, показывающим баллы за каждый ответ (рис.4.). Умножение на единицу в формуле суммирования производится для того, чтобы определить чи-словой статус данных текстовых полей/

if(sum>=12){Comp2.text="отлично!";} /Comp2 – имя динамического тек-стового поля с оценкой/

if(sum==11){Comp2.text="хорошо!";} if(sum==10){Comp2.text="удовлетворительно";} if(sum<=10{Comp2.text="неудовлетворительно";}} В последнем кадре можно поместить кнопку, с помощью которой можно

вернуться в первый кадр и начать тестирование заново – кнопку «Повтор». Для этого к кнопке привязывается сценарий: on (press) {gotoAndPlay(1);}.

Разработанные описанным выше способом тесты могут быть использова-ны при работе в Сети. Для этого нужно сохранить (опубликовать) данный ролик в формате HTML.

В настоящее время тесты, подготовленные по описанной выше методике, регулярно используются на кафедре основ производства и машиноведения фа-культета технологии и предпринимательства Московского государственного об-ластного университета для контроля знаний студентов по следующим дисцип-линам: «Информационные технологии», «Основы механики жидкости» и «Дета-ли машин». ВОСПИТАТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ

Стротова М.Н. Рязанский государственный университет им. С. А. Есенина

Интеллектуальное испытание являет собой пример управляемого тренинга, подготовки школьника к будущей «взрослой» жизни, представляющей собой, как известно, бесконечную цепь весьма непростых испытаний. Следовательно, вос-питательный аспект подобного испытания можно рассматривать как определен-ную форму воздействия на испытуемого школьника. Тот факт, что режим этого


74

воздействия задается непосредственно педагогом, превращает интеллектуальное испытание в инструмент формирования личностных качеств учащегося.

Так как школьник является не «машиной для решения физических задач», а живым человеком, которому присущи различные психофизические состояния и психологические особенности подросткового и юношеского возраста, то необхо-димо учитывать состояние школьника и понимать, что для него любое испытание является стрессом. Результат контроля испытания зависит от уровня сложности заданий, а также от ориентации на вид деятельности при выполнении заданий.

Соединить все воедино в рамках одной задачи сложно, поэтому одна из возможностей решения этой проблемы состоит в том, что разные виды деятель-ности можно разнести по различным заданиям. Задачи, в зависимости от ориен-тации на определенный вид деятельности, можно разделить на репродуктивные, продуктивные, репродуктивно – продуктивные. В итоге, необходимо решить, в каком сочетании должны быть представлены в подборке эти типы задач, опира-ясь на возможность различия их по уровню сложности.

В данный момент подготовлен сборник задач по физике, откалиброванных по уровню сложности, для учащихся средних школ. Данный сборник позволяет составлять контрольные и самостоятельные работы, контролируя степень нагруз-ки на школьника и моделировать различные ситуации: успеха, неудачи, разбиения на несколько подансамблей и т.д.. АКТИВИЗАЦИЯ ТВОРЧЕСКОГО НАЧАЛА ПРИ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ С ВЫСШИМ ПЕДАГОГИЧЕСКИМ ОБРАЗОВАНИЕМ ЗА СЧЕТ ПРИВЛЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО - КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Твердынин Н.М., Дегтярев Е.Ф., Фомина Т.Т., Московский городской педагогический университет

Подготовка учителя технологии в настоящее время не мыслится без ши-рокого использования информационных технологий. К сожалению, до последне-го времени основное внимание уделялось лишь формальным показателям, глав-ным из которых было увеличение количества компьютеров и степень их исполь-зования в учебном процессе. С появлением первых цифровых приборов и ком-пьютерных систем сначала в научно-исследовательских, а затем и в учебных ла-бораториях, были созданы условия для качественного улучшения процесса обу-чения.

Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) позволяют значи-тельно активизировать процесс обучения в учебных заведениях различного уровня профессионального образования (начального, среднего и высшего). На факультете технологии и предпринимательства Московского городского педаго-гического университета (ГОУ МГПУ) в последние годы ведется значительная работа по привлечению ИКТ в учебный процесс и научно-исследовательские разработки, проводимые на кафедре машиноведения, кафедре дизайна и техно-логии и лаборатории этнокультурного образования. Рассмотрим основные на-правления этой работы и ее особенности.


75

На кафедре машиноведения ИКТ находят применение при выполнении студентами лабораторного практикума по ряду дисциплин, в том числе материа-ловедению и машиноведению. В процессе проведения лабораторных работ по таким темам, как кристаллизация, термическая обработка металлов, свойства во-локон, хрупкое и пластичное разрушение материалов и ряд других представля-ется целесообразным индивидуализировать учебный процесс, сделав студента не просто зрителем демонстрационного опыта, а полноправным участником науч-ного (пусть и упрощенного) эксперимента. При этом компьютерные технологии помогают студенту сохранить результаты своего исследования, повторить их, «проигрывая» повторно на экране дисплея, выделяя какие-то наиболее важные с его точки зрения моменты, продемонстрировать полученные данные своим то-варищам, обсуждая их с ними и преподавателями. Это, естественно, дает качест-венно более высокий уровень усвоения содержания изучаемого предмета, чем при рассмотрении протокола работы, которую «доцент сделал под наблюдением студента» и прививает студенту творческие навыки самостоятельного научного исследования. Конечно, разработка обеспечения подобных лабораторных работ требует значительных усилий от преподавателей, заставляя их не только много-кратно предварительно «проигрывать» лабораторный эксперимент, но и значи-тельно обновлять методическую базу, добиваясь оптимального сочетания есте-ственнонаучных и компьютерных методов исследования. Однако, опыт послед-них четырех лет работы показал, что качество усвоения материала при таком подходе значительно повышается, поскольку при ответах у студента возникают не только ассоциации с картинкой (схемой, графиком) из учебника, но и теми образами, которые отражают его собственные результаты. Даже достаточно ле-нивый студент вынужден при подготовке к сдаче лабораторной работы и ответах на вопросы, провести сравнительный анализ литературного (лекционного, де-монстрационного) материала и своих собственных результатов. Для студента же активно мотивированного на учебу подобная организация учебного процесса становится хорошей школой обучения первоначальным навыкам проведения на-учного исследования.

Основная сложность в предлагаемом использовании ИКТ в учебном про-цессе заключается в сочетании компьютерной техники и современного лабора-торного оборудования. К сожалению, следует констатировать, что именно при-обретение современных лабораторных приборов и инструментов и расходных материалов к ним являются главной проблемой в обеспечении лабораторного практикума практически по любой учебной дисциплине. К настоящему времени стоимость компьютерной техники относительно стабилизировалась, а взятый курс на компьютеризацию образования сформировал у административных структур убежденность в необходимости выделения средств на ее приобретение. В тоже время стоимость научных приборов и оборудования постоянно растет, и далеко не всегда считается целесообразным выделение на их приобретение зна-чительных сумм. (Следует, правда отметить, что руководство ГОУ МГПУ такие средства выделяет в достаточно большом объеме.)

При использовании лишь демонстрационных свойств компьютерной тех-ники степень активного усвоения изучаемого материала будет неизбежно сни-жаться. Это естественно, поскольку наглядно-иллюстративный метод (как и вся-кий другой) имеет ограничения и его совершенствование (даже с применением


76

самых совершенных компьютерных технологий) не способно решить все про-блемы обучения. Именно поэтому на кафедре машиноведения был создан ряд экспериментально-лабораторных установок с ориентацией их на учебный про-цесс. (Преподаватели кафедры отмечены дипломами Всероссийского конкурса научно-технического творчества молодежи в 2005 и 2006 годах.)

Другим направлением, разрабатываемым на факультете, и активно ис-пользующим ИКТ является деятельность лаборатории этнокультурного образо-вания. Тематика исследований, проводимых в лаборатории, во многом базирует-ся на использовании тех возможностей, которые предоставляют эти технологии для обмена информацией по таким вопросам, как конструирование и моделиро-вание народного костюма, изготовление народных музыкальных инструментов, предметов народного быта. Взаимодействие в виртуальном этнокультурном про-странстве, естественно не может полностью заменить реальное общение. В тоже время многие сведения, которые были ранее доступные лишь при непосредст-венном обращении с носителями этнокультурных традиций или обращении к музейным экспонатам, становятся доступными для студента выполняющего творческую работу при возникновении непосредственной необходимости в оз-накомлении с таким материалом.

Помимо перечисленных работ на факультете технологии и предпринима-тельства был проведен ряд исследований, касающихся вопросов восприятия раз-личными категориями студентов, имеющих неодинаковую предварительную подготовку (общеобразовательная школа, разнопрофильные училища и коллед-жи) различных технических и технологических дисциплин. Полученные резуль-таты выявили наличие значительной социальной составляющей при освоении и использовании студентами различных технологий, в том числе и информацион-но-коммуникативных. При этом сравнение с другими группами учащихся, на-пример, студентами-гуманитариями показало, что последние в ряде случаев го-раздо легче переходят к применению ИКТ, но в тоже время несколько хуже ис-пользуют их в самостоятельной работах, связанных с элементами самостоятель-ного научного исследования и имеющими поисковый характер.

Таким образом, результаты проделанной в последние годы работы с ис-пользованием ИКТ на факультете технологии и предпринимательства ГОУ МГПУ позволяют сделать следующие выводы:

1. Применение ИКТ в учебном процессе значительно улучшают воспри-ятие студентами сложного теоретического материала и позволяют качественно улучшить процесс проведения лабораторного практикума по ряду изучаемых дисциплин.

2. Использование ИКТ позволяет более легко, чем при применении тради-ционных методик, формировать у студентов навыки научного исследования, что особенно ценно при выполнении творческих и дипломных работ.

3. При анализе разнообразных и сложных материалов, имеющих одновре-менное отношение к различным предметным областям (таким, например, как эт-нокультурное образование и этнокультурные технологии), ИКТ выступают в ка-честве и инструмента исследования, и связующего звена между обучаемыми и обучающимися.

4. При освоении ИКТ студентами различных специальностей, помимо других факторов необходимо учитывать и социальную составляющую.


77

5. Эффективность применения ИКТ в учебном процессе непосредственно зависит от совместного использования с ними других видов современных обу-чающих технологий и учебного оборудования. Литература 1. Твердынин Н.М. Междисциплинарный аспект преподавания технических дисциплин. Сб. Модернизация московского образования. М.: МГПУ, 2003, с. 94 - 100. 2. Великанов Е.Ю, Гринь П.В., Твердынин Н.М. Некоторые аспекты использова-ния мультимедиа пособий в высших и средних специальных учебных заведениях при преподавании дисциплины «Материаловедение». Юбилейный сборник тру-дов факультета технологии и предпринимательства. М.: МГПУ, 2006, с. 26 – 34. 3. Твердынин Н.М., Черемисин А.Г. Интернет в жизни московского студенчест-ва. Сб. Оптимизация содержания, форм и условий подготовки специалистов без отрыва от производства: Материалы IV Всероссийской конференции. – М.: МГВМИ, 2006, с. 101 -104. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ В ЛИЦЕЕ

Тимофеева Г.Э., Верховцева М.О. Лицей № 395 Санкт-Петербурга

Последнее десятилетие в российском школьном образовании наступил пе-риод интенсивного поиска новых концептуальных идей, новых путей развития. Необходимость существенных изменений в системе образования обоснована в «Концепции модернизации российского образования».

В «Федеральной целевой программе развития образования на 2006-2010 года» определены тактические задачи, в том числе информатизации образова-ния, и перечень мероприятий по их реализации. В разделе «Совершенствование содержания и технологий образования» говорится, в частности, о внедрении но-вых образовательных технологий и принципов организации учебного процесса, обеспечивающих эффективную реализацию новых моделей и содержания не-прерывного профессионального образования, в том числе с использованием ин-формационных и коммуникационных технологий.

Использование современных технологий, информационных в первую оче-редь, требует перестройки стереотипов традиционного образования, формирова-ния нового мышления, изменения ментальности и педагога, и ученика.

В условиях модернизации образования в качестве одного из методологи-ческих подходов обозначен компетентностный подход. Компетентность предпо-лагает высокий уровень понимания проблемы в некоторой предметной области, опытность при выполнении сложных действий, эффективность суждений и оце-нок.

В современных условиях развития общества на фоне бурного научно-технического прогресса особый смысл приобретает термин «информация», в связи с чем можно говорить о формировании отдельного вида компетентности – информационной, как характеристики нового качества подготовленности участ-ников образовательного процесса.


78

К сожалению, практика работы в школе показывает, что традиционные методы обучения позволяют школьникам получить информационную базу как преимущественно физическое накопление некоторого объема знаний и умений. Без сомнения, новое информационное пространство, формирующееся в послед-нее десятилетие, диктует новые формы информационного взаимодействия.

Лицей 395 осуществляет обучение по образовательным программам ос-новного и среднего (полного) общего образования, обеспечивающим дополни-тельную (углубленную) подготовку обучающихся по предметам естественнона-учного профиля. В ОУ оборудованы 2 кабинета информатики, которые объеди-нены единой двухранговой сетью. Компьютерами оснащены 12 предметных ка-бинетов, библиотека, рабочие места администрации и службы сопровождения. Построение учебного процесса в лицее предполагает активное владение компь-ютерными технологиями как учителями, так и учащимися. Процесс обучения нацелено на формирование у учащихся адекватного восприятия современного информационного потока, умение ориентироваться в нем.

Наиболее благоприятно для использования информационных технологий, на наш взгляд, преподавание физики. В рамках проектирования деятельности на уроке можно выделить следующие направления:

• Моделирование явлений и процессов • Использование отдельных компьютерных демонстраций • Создание оригинальных сценариев уроков

Физическое моделирование. Сочетание преподавания физики и информационных технологий в учеб-

ном процессе в целом происходит в рамках курсов «Физическая информатика» (преподавание ведется в 10-11 классах на базе физического факультета СПбГУ), «Исследование информационных моделей» (в 9-11 классах на базе лицея) и при организации учебно-исследовательской деятельности учащихся во внеурочное время. Цель курсов: научиться создавать и исследовать информационные модели из различных предметных областей, в первую очередь физики, с использованием систем объектно-ориентированного программирования, электронных таблиц и языка программирования Turbo Pascal. Задания выполняются в виде учебных проектов. Разработана серия бинарных уроков физики и информатики, на кото-рых первая часть проекта (постановка задачи, создание описательной и фор-мальной моделей) выполняется в рамках урока физики, а компьютерное модели-рование и исседование результатов проектирования – в рамках урока информа-тики. В частности, в 9 классе при изучении движения тела по наклонной плоско-сти, движения тела, брошенного под углом к горизонту, целый ряд задач моде-лируется на компьютере. Подобная система уроков формирует более глубокие знания учащихся, позволяет стороить информационные модели физических про-цессов, анализировать реузльтаты компьютерного эксперимента.

Компьютерные демонстрации. Кабинет физики оснащен мультимедийным проектором, что позволяет

включать в урок видеофрагменты, фотографии, рисунки и схемы, фрагменты компьютерного моделирования, которые являются дополнением реального фи-зического опыта, наглядной иллюстрацией явления или процесса.


79

Сценарии уроков. В течение нескольких лет создается банк сценариев, представляющих со-

бой гипертекстовый документ или мультимедийную презентацию, электронные методические пособия, которые активно используются сотрудниками кафедры. Несомненное преимущетсво подобного типа дидактических материалов состоит в том, что они не являются статическими разработками, их в любой момент можно откорректировать и видоизменить.

ИТ в учебно-исследовательской деятельности учащихся. Ежегодно ученики лицея имеют возможность выполнять долгосрочные

исследовательские проекты, результаты которых представляются на Лицейских чтениях, на городских конкурсах и конференциях. Одна из работ, «Компьютер-ная демонстрация явлений геометрической и волновой оптики» (явления отра-жения и преломления света, а также явление интерференции световых волн), по-лучила диплом Всероссийской выставки достижений научно-технического твор-чества молодежи в 2005 году.

Накопленный нами опыт, частично отраженный в статье, показывает, что применение информационных технологий на уроках физики и во внеурочной деятельности расширяет возможности сотрудничества учителя и ученика, спо-собствует формированию информационной компетентности учащихся. Литература 1. Гирба Е.Ю. Качество образования – от идеи развития общеобразовательной школы до реальности. Завуч. Управление современной школой. № 7, 2006, стр. 28. 2. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. Под ред. Е.С.Полат. М., ACADEMIA, 2001 – 271 с. 3. www.edu.ru 4. www.fcpro.ru ДИСТАНЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ПЕДАГОВ ПО КУРСУ «ADOBE PHOTOSHOP ДЛЯ WEB»

Третьяк Т.М. Окружной ресурсный центр информационных технологий СЗОУО г. Москвы

Информационные и коммуникационные технологии развиваются чрезвы-чайно динамично, меняя не только формы, но и содержание современного обра-зования.

Школа не должна отставать от жизни и, более того, просто обязана в опе-режающем темпе знакомить учащихся с возможностями цифрового мира. Уме-ние работать с графическими редакторами (векторными и растровыми) в совре-менном обществе стало необходимостью.

Развитие художественного вкуса и освоение современных средств работы с графикой — требование сегодняшнего дня. Во многих областях специалистам приходится создавать сайты с графическими иллюстрациями. Практически ни один сайт не обходится без фотографий. Подготовка фотографий для публика-ции теперь тоже не мыслится без компьютера. Работа с графической информа-цией стала отдельной специальностью, остро востребованной на рынке труда.


80

Специальность «Компьютерные технологии в дизайне и рекламе» включает в себя элементы общей информатики, элементы компьютерного дизайна и элемен-ты электронного делопроизводства.

Без фотографий вряд ли обходится какой-либо творческий или учебный проект. Цифровая фотография нужна учителям информатики, но и учителям раз-ных предметов — биологам, литераторам, историкам, МХК.

Предложенный курс «Adobe Photoshop для Web» дает возможность не только навыки работы с растровым редактором Photoshop, но применить эти на-выки на основе дизайнерского подхода при обработке изображений и публика-ции изображений в Интернете.

Курс рассчитан на 36 часа, в него включены занятия по изучению теоре-тических основ компьютерной графики и основ дизайна, а также практические занятия с выполнением обучающих проектов. Обучение ведется на основе ис-пользования Интернет – технологий посредством рассылки занятий по элек-тронной почте. Взаимодействие учащихся и преподавателей ведется на сайте (http://oso.rcsz.ru/info/Phtshp/ttm.htm).

На заключительном этапе обучения учащиеся выполняются тематические проекты в виде: буклетов, рекламных листков, этикеток, баннеров, логотипов, визиток, открыток, Web-галерей.

На основе данного курса создано учебное пособие - «Творческая мастер-ская Web-дизайна», авторы: Третьяк Т. М., Кубарева М.В. К пособию прила-гается диск с методически разработками и примерами проектов.

В 2005 обучение прошло 35 команд образовательных учреждений (России, Белоруссии, Казахстана), в 2006 году 76 команд, в 2007 году обучатся 150 ко-манд (России, Белоруссии, Казахстана, Литвы).

Курс прошел апробацию в рамках проекта «Обучающие сетевые олимпиа-ды» (ОСО) в течение 3 лет. По отзывам участников проекта ОСО может исполь-зоваться при очном обучении в системе повышения квалификации педагогов.

Литература

1. Третьяк Т.М., Фарафонов А.А., Галаган С.И., «Профильное обучение в форме – дис-танционных обучающих олимпиад», тезисы XIV Международной конференции ”ИТО - 2004 ”г. Москва.

2. Семибратов А.М., Третьяк Т.М., Федотова С.В. «Обучающие сетевые олимпиады (ОСО)», как информационно-образовательная среда для организации профильного обучения и повышения квалификации педагогов», тезисы XIV Международной конфе-ренции ”ИТО - 2005 ”г. Москва.

3. Третьяк Т. М., Кубарева М.В. «Творческая мастерская Web-дизайна», издательство «СОЛОН-Пресс», 2005 г.


81

МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ОБУЧЕНИЯ ПРОГРАММИРОАНИЮ В ВИЗУАЛЬНОЙ СРЕДЕ РАЗРАБОТКИ

Трушкова Л.А. Коломенский государственный педагогический институт

При подготовке учителей физики и информатики теория алгоритмизации и программирования изучается в специальных курсах. Большое внимание уделя-ется освоению широких возможностей пакета программ MS Office по хранению, обработке, созданию и структурированию информации. Обычно средств, пре-доставляемых компонентами пакета MS Office, бывает достаточно для решения практических задач. В частности, можно проводить математические, инженер-ные, статистические, экономические расчеты, используя средства программиро-вания рабочего листа, инструменты построения графиков, обширную базу встроенных функций. Если предоставляемых возможностей недостаточно для реализации решаемой задачи, то использование макроязыка приложений MS Of-fice – Visual Basic for Applications (VBA) – позволяет решить эту проблему. В данной работе рассмотрены методические вопросы изучения визуальной среды объектно-ориентированного программирования VBA в табличном процессоре MS Excel.

VBA является языком объектно-ориентированного программирования, поэтому сначала вводятся понятия объектов и их семейств. Объекты обладают свойствами и методами. Для каждого объекта определен набор событий (напри-мер, щелчок мышью), которые обрабатываются созданными пользователем мак-росами, называемыми процедурами обработки событий. В VBA можно приме-нять технологию визуального программирования при разработке интерфейса приложения, при которой происходит автоматическая запись макроса с помо-щью средства MacroRecorder (макрорекордер).

Продемонстрируем применение макрорекордера при изучении основных понятий VBA. При включенном макрорекордере выполним заливку 3-х диапазо-нов ячеек разным цветом (рис. 1). Редактор VBA создаст модуль, в котором бу-дет сгенерирован макрос следующего содержания:

Sub Макрос1() Range("A1:C4").Select With Selection.Interior .ColorIndex = 6 .Pattern = xlSolid End With Range("B3:D6").Select Selection.Interior.ColorIndex = 46 Range("C5:E8").Select Selection.Interior.ColorIndex = 4 End Sub


82

Здесь последовательно выделяются объекты Range (диапазон ячеек) с по-

мощью метода Select. Далее выделенный объект Range полностью ассоциирует-ся с объектом Selection. Так как производилась только заливка ячеек заданным цветом, то для первого диапазона ячеек в макросе указаны свойства объекта In-terior.ColorIndex (индекс цвета заливки) и Interior.Pattern (тип узора). По умолчанию Interior.Pattern = xlSolid, что означает непрерывную заливку. Зада-ние свойств производится с помощью оператора With, который избавляет от не-обходимости использования большого количества повторений имени одного и того же объекта при работе с его методами и свойствами. Для других диапазонов ячеек изменяется только тип заливки, а тип узора по умолчанию сохраняется, как в предшествующем определении.

Для запуска макроса очистим рабочий лист, создадим кнопку, используя панель инструментов Формы, и назначим ей созданный макрос. Данный макрос является процедурой обработки события Click. По щелчку на кнопку разрабо-танный макрос воспроизведет построенные ранее диапазоны ячеек. Корректируя макрос, можно менять цвета заливки, размер и положение диапазонов на листе. Рассмотренный пример показывает, что изучение свойств и методов встроенных объектов VBA, целесообразнее всего изучать с помощью макрорекордера. Ис-пользуя данный подход, в рассматриваемом курсе создавались и корректирова-лись макросы с элементами анимации.

Для создания дружественного интерфейса в VBA используются диалого-вые окна. Обычное диалоговое окно применяется в программах, когда от поль-зователя требуется ввод ограниченного объема данных, необходимых для вы-полнения конкретной задачи. Нестандартное диалоговое окно в редакторе VBA называется UserForm или пользовательской формой. Оно может содержать эле-менты управления для ввода требуемого объема данных и для управления про-цессом выполнения задачи.

После изучения на элементарных задачах методов, свойств и событий элементов управления и пользовательских форм, студентам предлагается создать в редакторе VBA пользовательскую форму и программу для расчета геометриче-ских характеристик пространственных тел: правильная призма, правильная пи-рамида, цилиндр, конус. Исходными данными для каждого тела являются:

1) призма и пирамида: число сторон основания, длина стороны основания, вы-сота;

2) цилиндр и конус: радиус основания и высота.

Рис. 1.


83

Для каждого тела рассчитать объем, площадь основания, площадь боковой поверхности.

Призма: hSV,nahS,

2tg4

naS ob

2

o ==ϕ

= , где n2π

=ϕ .

Пирамида:3hS

V,2

nalS,

2tg4

naS ob

2

o ==ϕ

= ,гдеn2π

=ϕ ,

2tg4

ahl2

22

ϕ+= .

Цилиндр: hSV,Rh2S,RS ob2

o =π=π= .

Конус: 3hS

V,RlS,RS ob

2o =π=π= , где 22 Rhl += .

1. В редакторе VBA создай-те пользовательскую форму ана-логичную рисунку.

Первой Рамке присвойте имя F1. В ней присвойте Надпи-сям имена L1,L2,L3, а Полям – имена Т1,Т2,Т3. Во 2ой рамке присвойте Надписям, используе-мым для вывода результатов, имена T4,T5,T6.

Напишите VBA-программу для обработки события Click пер-вой кнопки:

Private Sub CommandButton1_Click() T1.Value = "" T2.Value = "" T3.Text = "" T4.Caption = "" T5.Caption = "" T6.Caption = "" F1.Caption = "Исходные данные для призмы" L1.Caption = "Число сторон основания" L2.Caption = "Длина стороны основания" L3.Caption = "Высота" L3.Visible = True T3.Visible = True End Sub


84

В первых 6-и строках программы обнуляется содержимое Полей ввода исходных данных и Надписей вывода результатов. В следующих 4-х строках ус-танавливаются свойства Caption для заголовка рамки ввода и Надписей в ней.

В рамке ввода исходных данных Надпись L3 и Поле Т3 не используются при расчете параметров цилиндра и конуса и должны быть исключены из фор-мы. Для управления вводом в форму этих объектов используется свойство Visi-ble.

Напишите VBA-программу для обработки события Click 5-ой кнопки. Private Sub CommandButton5_Click() Dim fi As Single, n As Integer, a As Single, h As Single Dim S As Single, Sb As Single, V As Single, l As Single, R As Single If F1.Caption = "Исходные данные для призмы" Then n = T1.Value a = T2.Value h = T3.Text fi = 2 * 3.1415926 / n S = n * a * a / Tan(fi / 2) / 4 Sb = n * a * h V = S * h T4.Caption = Format(V, "0.00") T5.Caption = Format(S, "0.00") T6.Caption = Format(Sb, "0.00") End If …………………………………………………


85

Освоенные методы программирования в визуальной объектно-

ориентированной среде применялись для самостоятельной разработки студента-ми ряда приложений: тест-программа, справочная система "Таблица Менделее-ва", математический калькулятор и др. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ В КУРСЕ "ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ"

Трушкова Л.А. Коломенский государственный педагогический институт

В деловой или личной сфере часто приходится работать с данными из раз-ных источников, каждый из которых связан с определенным видом деятельно-сти. Для координации всех этих данных необходимы определенные знания и ор-ганизационные навыки.

Курс "Информационные системы" вводит студентов второго курса физи-ко-математического факультета в круг одного из разделов современной инфор-матики. Поскольку основу любой информационной системы составляют базы данных, то значительная часть курса посвящена изучению их проектирования и практическим приемам разработки.

Microsoft Access объединяет сведения из разных источников в одной ре-ляционной базе данных. Создаваемые формы, запросы и отчеты позволяют бы-стро и эффективно обновлять данные, получать ответы на вопросы, осуществ-лять поиск нужных данных, анализировать данные, печатать отчеты, диаграммы и почтовые наклейки. В базе данных сведения из каждого источника сохраняют-ся в отдельной таблице. При работе с данными из нескольких таблиц устанавли-ваются связи между таблицами. Для поиска и отбора данных, удовлетворяющих определенным условиям, создается запрос. Запросы позволяют также обновить или удалить одновременно несколько записей, выполнить встроенные или спе-циальные вычисления. Для просмотра, ввода или изменения данных прямо в таблице применяются формы. Форма позволяет отобрать данные из одной или


86

нескольких таблиц и вывести их на экран, используя стандартный или создан-ный пользователем макет. Для анализа данных или распечатки их определенным образом используется отчет. Например, можно создать и напечатать отчет, груп-пирующий данные и вычисляющий итоги, или отчет для распечатки почтовых наклеек. В окне базы данных можно работать со всеми ее объектами. Для про-смотра объектов определенного типа следует выбрать соответствующую вклад-ку (например, «Таблицы»). С помощью кнопок "Создать", "Открыть", "Конст-руктор" можно открывать и изменять существующие объекты и создавать новые.

В лабораторной работе "Методы работы с таблицами в Microsoft Access" студенты создают реляционную базу данных торговой фирмы, состоящую из 8 таблиц, которые создаются в режиме конструктора. Для каждого поля определя-ется имя и тип данных. Для каждого типа данных устанавливаются свойства. В окне схемы данных устанавливается связь между таблицами, обеспечивая зада-ние параметра целостности данных. Вводятся данные в таблицы, выполняется анализ созданных таблиц и оценка быстродействия.

С помощью запросов можно просматривать, анализировать и изменять данные из нескольких таблиц. Они также используются в качестве источника данных для форм и отчетов. Наиболее часто используется запрос на выборку. При его выполнении данные, удовлетворяющие условиям отбора, выбираются из одной или нескольких таблиц и выводятся в определенном порядке.

Часто запросы в Microsoft Access создаются автоматически, и пользовате-лю не приходится самостоятельно их создавать. Для создания запроса, являюще-гося основой формы или отчета, можно использовать мастер форм или мастер отчетов. Они служат для создания форм и отчетов. Если отчет или форма осно-ваны на нескольких таблицах, то с помощью мастера также создаются их базо-вые инструкции SQL. При желании инструкции SQL можно сохранить в качест-ве запроса. Чтобы упростить создание запросов, которые можно выполнить не-зависимо, либо использовать как базовые для нескольких форм или отчетов, можно воспользоваться мастером запросов. Мастер запросов автоматически вы-полняют основные действия в зависимости от ответов пользователя на постав-ленные вопросы. Если было создано несколько запросов, мастера можно также использовать для быстрого создания структуры запроса. Затем для его наладки необходимо переключиться в режим конструктора.

Если ни один из перечисленных методов не удовлетворяет требованиям, необходимо создать запрос самостоятельно в режиме конструктора.

В лабораторной работе "Методы создания запросов в Microsoft Access" студенты создают запросы на выборку, параметрический запрос, запрос с зада-нием условий отбора в SQL, запрос с вычислением итогового значения, запрос, в расчетах которого использованы результаты другого запроса, запрос на объеди-нение, перекрестный запрос, запрос на создание таблицы, запрос на добавление, на обновление, на удаление. Проводится анализ на быстродействие созданных запросов.

Формы используются для различных целей: они могут использоваться как формы для ввода данных в таблицу или как специальные диалоговые окна для выбора, предварительного просмотра и печати нужного отчета или создания за-проса. Также можно создавать кнопочные формы для открытия других форм или отчетов. Большая часть данных, представленных в форме, берется из таблицы


87

или запроса. Другая информация, несвязанная ни с таблицей, ни с запросом, хранится в макете формы. Для создания связи между формой и записями табли-цы, являющейся источником данных формы, используются графические объек-ты, называемые элементами управления. Чаще всего для отображения и ввода данных используется поле.

В лабораторной работе "Создание форм для ввода данных в Microsoft Access" студенты создают 4 автоформы, 5 форм с помощью мастера форм, авто-форму со сводной таблицей. На созданной связанной форме создается элемент управления кнопка и для нее пишется процедура обработки события в редакторе VBA. Для формы, имеющей подчиненную форму, в редакторе VBA пишется процедура обработки события для заданного поля. На завершающем этапе соз-дается главная кнопочная форма.

Отчет – это гибкое и эффективное средство для организации данных при выводе на печать. Пользователь имеет возможность создать отчет самостоятель-но или воспользоваться мастером. Мастер по разработке отчетов Microsoft Access выполняет всю рутинную работу и позволяет быстро разработать отчет. После вызова мастера выводятся диалоговые окна с приглашением ввести необ-ходимые данные, и отчет создается на основании ответов пользователя. Мастер полезен даже для опытных пользователей, так как позволяет быстро разработать макет, служащий основой создаваемого отчета. После этого можно переклю-читься в режим конструктора и внести изменения в стандартный макет.

В лабораторной работе "Отчеты для вывода данных в Microsoft Access" студенты создают 2 автоотчета, почтовая наклейка, отчет с помощью мастера отчетов, который корректируется в режиме конструктора.

Самостоятельно разработанная на лабораторном практикуме реляционная база данных является примером информационной системы и формирует у сту-дентов представление о хранении, поиске, обработке, передаче значительных объемов информации, имеющих практическую сферу применения. ИННОВАЦИОННЫЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ В СЕЛЬСКОЙ ШКОЛЕ И КОМПЬЮТЕРНАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ УЧАЩИХСЯ.

Уфимский Р.В. Глядковская средняя школа Рязанской области

Внедрение в учебный процесс школы различных инновационных техноло-гий сопровождается усложнением содержания образования, насыщением учеб-ной нагрузки, перегрузкой и часто снижением уровня здоровья учащихся. Сни-жение уровня здоровья школьников свидетельствует о необходимости дозирова-ния учебной нагрузки в соответствии с возрастными и индивидуальными воз-можностями организма. Любое увеличение нагрузки, как умственной, так и фи-зической, можно рассматривать, как стрессовое воздействие, носящее длитель-ный и устойчивый характер. Пока активность симпатического отдела вегетатив-ной нервной системы сохраняется на достаточно высоком уровне, процесс обу-чения осуществляется в условиях стабильного функционального состояния


88

школьника. Как только адаптационные резервы организма снижаются, возникает ситуация рассогласования механизмов регуляции вегетативных функций, жиз-недеятельность реализуется в режиме неустойчивой адаптации, который прояв-ляется у детей в виде падения работоспособности, повышенной утомляемости и снижения устойчивости к неблагоприятным воздействиям. Важно учитывать то, что причиной негативных изменений функционального состояния школьника может быть не столько сама инновационная технология или система обучения, сколько способы ее практического воплощения. Если реализация педагогиче-ской системы осуществляется за счет расширения объема и интенсивности учеб-ной деятельности, то результаты перегрузки становятся очевидными достаточно быстро. По мнению ученых, достоинства педагогических инноваций нередко нивелируются чрезмерностью суммарной учебной нагрузки.

Традиционные мероприятия, направленные на устранение последствий чрезмерной учебной нагрузки или нерационального режима учебной деятельно-сти, не позволяют часто снизить возникшие факторы риска для здоровья школь-ников. Отсюда возникает острая необходимость в контроле функционального состояния здоровья школьников по мере реализации в школе инновационных технологий. Мы попытались уровень функционального состояния здоровья уча-щихся проконтролировать с помощью аппаратно-программного комплекса «Ва-рикард», работающего совместно с компьютером, и установить влияние различ-ных факторов на изменение здоровья данного контингента исследуемых. «Вари-кард» предназначен для анализа вариабельности кардиологических показателей, в первую очередь сердечного ритма.

Аппаратно-программный комплекс «Варикард» представляет собой уст-ройство (блок ввода и преобразования информации), работающее совместно с персональным компьютером типа IВМ РС 586. Устройство в виде блока разме-ром 100х200х30 мм подключается к компьютеру через порт RS-232. Имеется входной кабель с четырьмя электродами и кабель питания от сети переменного тока.

При комплексной оценке уровня здоровья выделяются 3 диспансерные группы: здоров, практически здоров, болен. Наиболее обширные группы прак-тически здоровых лиц дифференцируются по уровню здоровья на 3 подгруппы: с первичными донозологическими изменениями; с донозологическими состоя-ниями; с преморбидными состояниями.

На основе обобщенной оценки функционального состояния, факторов риска, профилей патологии, ЭВМ формирует 5 типов заключений:

1. норма; 2. первичные физиологические изменения; 3. донозологические состояния (функциональное напряжение, компенсиро-

ванные стадии заболеваний); 4. преморбидные состояния (снижение адаптационных (функциональных)

возможностей организма); 5. патологические состояния (субкомпенсированные стадии заболеваний).

Указанные заключения являются базовыми при выдаче рекомендаций. При этом, однако, учитываются сопутствующие конкретному заключению фак-торы риска, профили патологии и уровень адаптационных возможностей. Воз-можно построение весьма гибкой схемы формирования рекомендаций.


89

Важной особенностью комплекса «Варикард» и его существенным пре-имуществом перед аналогичными приборами является то, что анализ вариабель-ности ритма сердца проводится в реальном масштабе времени с отображением на экране дисплея текущей электрокардиограммы, процесса распознавания R-зубцов и динамического ряда R- R-интервалов.

В комплексе программ реализованы как методики анализа ВСР, рекомен-дованные европейско-американскими стандартами, так и традиционные россий-ские методики. Специальный комплекс программ позволяет оценивать степень напряжения регуляторных систем и объективно судить об адаптационных воз-можностях и функциональных резервах организма. При этом используется 10-балльная шкала для оценки функциональных состояний, которая изображается в виде «лестницы состояний». Для наглядного отображения результатов оценки функционального состояния по данным анализа вариабельности ритма сердца используется схема типа «Светофор». В ней предусмотрены ЗЕЛЕНАЯ, ЖЕЛ-ТАЯ и КРАСНАЯ зоны состояний, которые соответственно характеризуют нор-мальное состояние человека, донозологические (переходные между здоровьем и болезнью состояния) и предпатологические состояния, требующие внимания врача.

Непосредственным результатом обследования является формирование за-ключения о состоянии здоровья в виде «Карты оценки состояния здоровья», ко-торая состоит из следующих разделов: – оценка функциональных (адаптационных) возможностей организма; – факторы риска и интенсивность; – вероятные профили патологии; – комплексная оценка уровня здоровья; – перечень рекомендаций по дообследованию.

Специализированная база данных позволяет просмотреть серию исследо-ваний данного пациента и по желанию получить графики динамики любого из выбранных показателей. Изменения показателей в «карте оценки состояния здо-ровья» у учащихся позволяли проследить за величиной стрессовых перегрузок, причиной их возникновения и процессом снятия; установить действенность лич-ностно-ориентированных педагогических технологий при изучении физики, проведении различных контрольных тестовых занятий, реализации эксперимен-тальных творческих заданий. ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ТЕСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ФИЗИКИ

Шуйцев А.М. Рязанский государственный университет им. С. А. Есенина

В информационный век общество ставит новые задачи при подготовке спе-циалистов сферы образования. Сегодняшний уровень информатизации во всех сферах деятельности нашего общества позволяет расширить возможности обу-чения в образовательных учреждениях. Педагогическая профессия является од-новременно преобразующей и управляющей. А для того чтобы управлять про-


90

цессом становления личности, нужно быть компетентным. Сейчас учителю не-достаточно владеть материалом своего предмета, необходимы новые навыки, связанные с использованием современных технических средств, как при обуче-нии, так и при контроле знаний [2].

Исходя из того, что одной из основных задач образования в настоящее вре-мя является задача развития личности учащегося, которая находится в центре учебно-воспитательного процесса, цели обучения любому предмету, как в шко-ле, так и в ВУЗе, включают два аспекта – социальный и личностный. Общество стремится к формированию у детей таких системных качеств как целостность, открытость, динамичность, креативность, которые позволят им приносить мак-симальную пользу обществу, и в то же время таких интеллектуальных, мораль-ных и профессиональных качеств, которые в наибольшей степени соответствуют их способностям и интересам [1].

Важнейшей чертой, характеризующей российское образование последних лет, является попытка использовать современные информационные и коммуни-кационные технологии для оценки учебных достижений учащихся. Компьютер-ный контроль знаний в последние десятилетия активно внедряется в систему отечественного образования. Важнейшей его задачей является получение объек-тивной оценки знаний. Объективная оценка учебных достижений осуществляет-ся стандартизированными процедурами, при проведении которых все учащиеся находятся в одинаковых условиях и используют примерно одинаковые по свой-ствам измерительные материалы (тесты) [3].

Тесты являются эффективным современным средством проверки качества знаний, получаемых студентами, и оперативного контроля хода обучения. Ин-формационные образовательные ресурсы, содержащие тестовые материалы, можно разбить на две категории:

1. ориентированные на прохождение студентами тестов в письменной фор-ме с дальнейшей проверкой вручную преподавателем (как вариант – сканирова-ние результатов тестирования с целью их дальнейшей автоматизированной про-верки);

2. системы компьютерного тестирования с соответствующим наполнением тестовыми материалами. [4]

Анализ форм и методов компьютерного тестирования при обучении физи-ке, а также анализ существующих тестирующих оболочек и их возможностей позволяет говорить о целесообразности проведения тестирования студентов с целью проверки текущих и остаточных знаний с использованием современных информационных технологий.

Все цели проверки знаний методом тестирования взаимосвязаны, но име-ют свою специфику для студентов различных факультетов, которая определяет-ся, прежде всего, их профессиональными намерениями.

Студенты физико-математического факультета дальнейшую свою дея-тельность непосредственно могут связывать с физикой, ее преподаванием, изу-чением и развитием. Поэтому для контроля знаний этой категории студентов не-обходимы тестовые задания, включающие наиболее значимые эксперименты, фундаментальные физические законы и их следствия, а также количественные и качественные задачи разного уровня сложности. Оправдано использование зада-ний, которыми осуществляется проверка принципа действия экспериментальных


91

установок и сущности технологических процессов, заданий, проверяющих навы-ки работы на современной аппаратуре, и знания методов измерений, которыми пользуются на производстве и в научных лабораториях, и задания выявляющие и развивающие способности проектирования, техническую смекалку, форми-рующие критическое отношение к полученным результатам. Такое тестирование должно выявить уровень физического мышления студента, а предложенные за-дачи побуждать их к проведению собственных исследований, развивающих мышление и способность к обобщению.

Для реализации этих целей необходимы как традиционные так и совре-менные средства. Важно выяснить интегративную роль этих средств в достиже-нии конкретных целей и на этой основе отобрать те, которые, обеспечивают це-лостность образовательных систем и процессов, активизируют деятельностный и творческий потенциал учащегося, сохраняют его индивидуальность.

Необходимо отметить, что тестирование является важным элементом не только контроля знаний, но и обучения. При обучающем тестировании пользова-телю после прохождения теста предоставляются ссылки на те разделы учебного материала, на вопросы по которым он отвечал неверно.

Нами ведется активная работа по отбору и разработке средств для осуще-ствления тестирования студентов с учетом вышеизложенных целей. Разработаны тестовые задания для контроля текущих их остаточных знаний студентов – бу-дущих учителей физики, предусматривающих возможности, позволяющие ис-пользовать их для проверки знаний с использованием компьютера. Кроме того, создан комплект разноуровневых тестов для учащихся основной школы. Разра-ботаны предпрофильные и профильные элективные курсы. На основе аппаратно-программного комплекса постоянно осуществляется мониторинг функциональ-ного состояния студентов и мотивации обучения. Литература 1. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: Учебное пособие для студентов высших педагогических заведений / Под ред. С.Е. Каменецкого, Н.С. Пурышевой. – М.: Издательский центр «Академия», 2000. – 368с. 2. Е.И. Трофимова, С.В. Федянин. Управление учебным процессом как необходимость совершенствования профессиональной подготовки учителя // Профильное обучение физики в старших классах общеобразовательных учреждений: проблемы, пути, решения. С. 22- 26 3. В.А. Хлебников. Физика. Тесты 11 класс. Варианты и ответы централизованного тестирования – М.: Центр тестирования МО РФ, 2001 4. А.М. Бершадский, А.А. Белов, Р.И. Вергазов, И.Г. Кревский Актуальные проблемы компьютерного контроля знаний

Секция II. ИКТ в подготовке учителя физики.

92

СЕКЦИЯ II. ИКТ В ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ СПЕКАНИЯ ПОРОШКОВЫХ СИСТЕМ В ПЕДВУЗЕ

Абрамович Т.М., Семин В.Н., Мартыненко В.В. Таганрогский государственный педагогический институт

Одной из важнейших задач в процессе обучения физике в вузе и средней школе является задача о приложениях физики к современным технологиям. Для ее решения на кафедре теоретической физики Таганрогского госпединститута в течение ряда лет читается спецкурс по физическим основам физики спекания порошковых систем. При этом широко используются идеи и методы термодина-мики необратимых процессов, статистической физики, физики твердого тела. Возникают многочисленные проблемные ситуации, разрешение которых на лек-циях и семинарских занятиях существенно расширяют представления студентов о методах теоретической физики. В качестве примера, выделим две взаимосвя-занные проблемные ситуации, существенные для решения задач кинетики спе-кания порошковых систем. Первая носит принципиальный характер: следует ли спекание порошков рассматривать как процесс вязкого течения пористого твер-дого тела при высокой температуре порядка 0,8 Тпл, либо спекание – процесс диффузионного «испарения» вакансий, источниками которых являются поры. Кажущееся противоречие в подходах, возникшее в связи с известными работами Я.И. Френкеля и Б.Я. Пинеса, разрешается посредством надлежащей трактовки коэффициента сдвиговой вязкости металлических частиц порошка, в котором наряду с коэффициентом диффузии вводится структурный фактор, учитываю-щий средние размеры зерен или средние расстояния между дислокациями в ме-талле. Учет этого фактора приводит к увеличению сдвиговой вязкости на не-сколько порядков и, соответственно, времени спекания порошка, приближая его к правильным оценкам.

Вторая проблемная ситуация обусловлена трактовкой коэффициента объ-емной вязкости пористой среды. Мы, следуя работам В.В. Скорохода и собст-венным результатам, показываем, что коэффициент объемной вязкости пористо-го твердого тела пропорционален коэффициенту сдвиговой вязкости и некото-рой функции пористости, вид которой определяется характером модельных представлений о пористой среде. Рассчитанные на основе этих модельных пред-ставлений кривые усадки хорошо согласуются с соответствующими им экспе-риментальными кривыми, полученными в ИНДМАШ НАН Беларуси и ИПМ им. И.Н. Францевича НАН Украины. На этом примере студенты получают представ-ление о роли физических моделей в выборе оптимальных составов и параметров при разработке технологии получения новых композиционных материалов


93

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННОГО ФИЗИЧЕСКОГО ПРАКТИКУМА В СИСТЕМЕ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ УЧИТЕЛЕЙ

Анисимов Н.М. Ленинградский областной институт развития образования

Актуальность исследования обусловлена меняющимся характером труда педагога общего и профессионального обучения, которому все чаще требуются знания физических закономерностей технологических процессов, умения решать творческие задачи, нешаблонно мыслить, быстро осуществлять различные рас-четы с применением знаний по электротехнике, материаловедению и др.

С учетом потребности системы общего, начального и среднего профес-сионального образования в высококвалифицированных педагогах нами разрабо-тан компьютеризированный физический практикум.

Практикум реализован на кафедре теории и методики естественно-математического образования Ленинградского областного института развития образования (ЛОИРО) в рамках курса повышения квалификации учителей физи-ки «Компьютерные технологии в постановке физического эксперимента».

Данный курс предусматривает обучение использованию компьютера при проектировании и проведении физико-технического эксперимента в школьных и учебно-производственных условиях.

Количество и перечень выполняемых работ зависит от квалификации и профессиональных интересов учителя. В нескольких работах используется ПЭВМ как средство измерения и последующей обработки экспериментальных данных. Опыт показывает, что использование персонального компьютера в учебном процессе существенно повышает эффективность занятий и способству-ет лучшему усвоению изучаемого материала. При этом значительно повысился интерес слушателей к практикуму в целом. В то же время преподаватель полу-чил большие возможности для осуществления индивидуального подхода к обу-чению и для организации самостоятельной работы слушателей.

Дисциплина изучается на протяжении одного семестра за 72 часа и преду-сматривает теоретический курс и лабораторно-практические занятия.

Теоретический раздел раскрывает содержание планирования эксперимен-та, обработки результатов измерений, основных блоков измерительных уст-ройств, возможностей ПЭВМ как измерительного устройства, виртуальной схе-мотехники и компьютерного эксперимента в учебных курсах общего, начально-го или среднего профессионального образования.

Практическая часть предусматривает выполнение студентами 7-9 лабора-торных работ, входящих в состав специального лабораторного практикума.

При изучении методики использования компьютера для постановки физи-ческого эксперимента выполняются следующие лабораторные работы:

• Исследование компьютерной измерительной системы с датчиками числа оборотов, углового перемещения и для измерения положения тел в про-странстве;


94

• Исследование компьютерной измерительной системы с датчиками для измерения коротких промежутков времени и в качестве самопишущих регистри-рующих устройств;

• Исследование компьютерной измерительной системы с датчиками электрического напряжения и тока;

• Исследование компьютерной измерительной системы с датчиками дав-ления и усилий;

• Исследование компьютерной измерительной системы с датчиком тем-пературы;

• Применение ПЭВМ в качестве осциллографа; Самостоятельная подготовка слушателей к выполнению лабораторных ра-

бот проводится в компьютерном классе или на домашнем компьютере (слушате-лям выдается CD-диск с программой «Лабораторный практикум»). Кроме того, слушатели осуществляют проектирование и реализацию школьного компьютер-ного физического эксперимента, а также разработку профильных творческих проектов по теме «Компьютеризированный физико-технический эксперимент».

Содержание рабочей программы курса повышения предусматривает, что в его основу положены лабораторные работы, разработанные нами с учетом воз-можности варьирования его тематикой для слушателей, обучающихся по раз-личным специализациям. В основу курса положены фундаментальные инженер-ные вопросы, которые имеют важное значение для современного промышленно-го производства и технологий. Поэтому они являются необходимыми для педа-гогов общего и профессионального обучения всех специализаций.

Вместе с тем, необходимо учитывать и специфические особенности этих специализаций. С этой целью приведенный перечень лабораторных работ пре-вышает количество работ, которые выполняют слушатели во время аудиторных занятий. Кроме того, это создает возможность учета интересов наиболее подго-товленных слушателей, которые могут выполнить большее число работ. Для та-ких слушателей предусмотрено использование цифровых лабораторий, выпус-каемых различными фирмами-производителями учебной техники (L-микро, 3B Scientific и др.). РОЛЬ КУРСА «ФИЗИКА НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР И СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ» В ПОДГОТОВКЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНО КОМПЕТЕНТНОГО ПРЕПОДАВАТЕЛЯ ФИЗИКИ

Бабарико А. А., Коришев В.И. Омский государственный педагогический университет

Современное развитие науки немыслимо без использования компьютера и различного рода программного обеспечения, которое позволяет решать множе-ство научных задач, в том числе и задачу подготовки профессионально компе-тентных преподавателей физики.

В Омском государственном педагогическом университете в рамках маги-стратуры направления «540200 Физико-математическое образование» магистер-ская программа «540202 Физическое образование» преподается дисциплина


95

«Физика низких температур, сверхпроводимость». При изучении данной дисци-плины магистранты изучают широкий круг теоретических вопросов, выполняют большое количество лабораторных работ: «Изготовление и градуировка термо-пары», «Измерение зависимости сопротивления полупроводника от температу-ры», «Определение ширины запрещенной зоны полупроводника», «Определение типа рассеивания носителей тока в полупроводнике», «Определение темпера-турного коэффициента изменения ширины запрещенной зоны», «Исследование эффекта Холла», «Измерение критической температуры керамики YBa2Cu3O7», «Исследование поведения абрикосовских вихрей», «Исследование стационарно-го эффекта Джозефсона» и др., – часть из которых являются научно-исследовательскими.

Так как за плечами у магистрантов уже есть учеба в бакалавриате (4 года) или по специальности (5 лет), то у них имеются базовые знания по общей физи-ке, теоретической физике и информационно-коммуникационным технологиям. Они хорошо знакомы с устройством компьютера, различным программным обеспечением, мультимедиа, Интернет технологиями и др. При изучении данной дисциплины основной упор делается на практическое применение знаний по фи-зике при обработке данных физического эксперимента с использованием воз-можностей различных программ.

Например, лабораторные работы, при изучении раздела «Сверхпроводи-мость», выполняются на автоматизированной системе для измерения магнитной восприимчивости на переменном токе (AC-магнетометр, от англ. alternative cur-rent). Конструкция установки позволяет проводить измерения в различных ре-жимах: снимать зависимость восприимчивости образца от внешнего постоянно-го магнитного поля (Hdc) при малом переменном (Hac) Hac << Hdc, зависимость от переменного поля (Hac), а также температурные зависимости восприимчивости.

Управление экспериментальной установкой осуществляется при помощи персонального компьютера и рабочей программы, являющейся неотъемлемой частью установки и загружаемой в память ЭВМ под управлением операционной системы. При загрузке рабочей программы на экране монитора появляется глав-ное диалоговое окно, по периметру которого располагаются органы управления и индикаторы. С помощью органов управления магистранты выбирают режим работы, определяют параметры эксперимента и др.

В процессе измерения какой-либо из выше перечисленных зависимостей данные отображаются в виде графика на экране монитора. По завершении изме-рений данные эксперимента в виде массива чисел сохраняются в файле с расши-рением .dat и в данной программе восстановлены (например, для просмотра, ре-дактирования и др.) быть не могут, поэтому для обработки полученных данных применяют другие программные средства.

Для интерпретации экспериментальных данных (проведение расчетов, по-строение графиков зависимостей χ (Hac), χ (Hdc), χ (T) и др.) магистранты ис-пользуют Microsoft Office Excel, Altair Hypergraph, MathSoft Asum, MathCAD и другое программное обеспечение. График дает возможность наглядно предста-вить вид функциональной зависимости изучаемого процесса, позволяет наглядно проводить сравнение экспериментальных данных с теорией. Кроме того, исполь-зуя графики можно находить значения величины Y для таких значений X, для ко-торых измерения не проводились. Например, измерив на AC-магнетометре зави-


96

симость магнитной восприимчивости от температуры Y = χ (T) при различных значениях переменного магнитного поля X = Hac и построив соответствующие графики, можно на основании полученных данных построить зависимость маг-нитной восприимчивости от величины переменного магнитного поля χ(Hac) (Y(X)) при фиксированной температуре. Причем можно получить эту зависи-мость при температуре T близкой к критической Tc (T → Tc), то есть там, где вы-полняется условие Гинзбурга – Ландау.

Глубокое изучение теории по данной теме, тщательное рассмотрение по-ставленных вопросов на семинарах, позволяет магистрантам самостоятельно объяснять полученные результаты путем сравнения и анализа этих данных с теоретически предсказанными, а также высказывать собственные предположе-ния относительно эффектов, которые не описываются в рамках известных тео-рий.

О результатах, полученных в ходе выполнения лабораторных работ, маги-странты имеют возможность докладывать на различного рода конференциях («Всероссийская Научная Конференция Студентов – Физиков и Молодых Уче-ных», «Человек и природа» и др.). Кроме того, магистранты получают навыки по методике преподавания изучаемых разделов физики не только в школе, но и в ВУЗе. Благодаря этому, магистрантам, в рамках психолого-педагогической практики, доверяют чтение лекций и проведение лабораторных работ, семинаров и др. в ОмГПУ на физическом факультете.

Все это вместе взятое позволяет подготовить профессионально компе-тентного учителя физики и расширить область его преподавательской деятель-ности от школы с углубленным изучением физики до средне специальных учеб-ных заведений, а также подготовить магистранта для поступления в аспиранту-ру. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО – КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРЕПОДАВАНИИ КУРСА «ФИЗИКА».

Баранова Н.А. Профессиональное училище № 6, г. Коломна

Если кто – то считает, что ПК это какое – то особое устройство, способное реализовать все что угодно, то он глубоко заблуждается. Это всего лишь средст-во механизации труда, такое же, как молоток в руках слесаря.

Может ли преподаватель эффективно использовать ПК в своей деятельно-сти? Вполне может, но при определенных условиях. Либо преподаватель сам способен создавать программные продукты автоматизации собственного труда, либо он имеет их готовыми и соответствующими его требованиям. Выполнить первое из условий теоретически возможно, но практически это означает освоить новую профессию. Второе практически более проблематично. Однако в настоя-щее время на рынке программных продуктов можно найти преимущественно коммерческую продукцию, произведенную неспециалистами в области педаго-гики.


97

В своем большинстве электронные учебники мало, чем отличаются от традиционных (текст, иллюстрации), восприятие с экрана более утомительно для глаз и психики человека. Плюсом электронных учебников является использова-ние в нем анимации, информационных объектов и процессов. По поводу исполь-зования визуальных лабораторий стоит заметить, что они никогда не смогут за-менить работу с реальным оборудованием.

Преподаватель Учреждения профессионального образования находится в постоянном поиске новых средств и методов обучения, ориентированных на развитие интеллектуального потенциала учащихся, и, самое главное, - на фор-мировании умений самостоятельно приобретать знания. Безусловно, этому спо-собствует использование информационных технологий в обучении.

Использование электронных учебников (ЭУ) «1С: Репетитор. Физика», Курс «Открытая Физика 2.5 часть 1», Курс «Открытая Физика 2.5 часть 2», TeachPro Физика, TeachPro решебник по физике, «Уроки Кирилла и Мефодия», "Репетиторы Кирилла и Мефодия 2006" дает возможность индивидуализировать процесс обучения, реализовать дифференцированный подход к обучаемым, ак-тивизировать познавательную деятельность учащихся, организовать их само-стоятельную, творческую и исследовательскую работу, осуществлять обратную связь, самоконтроль в интерактивном режиме. Многофункциональность ЭУ (на-личие гипертекста, анимационных блоков, видеосюжетов, интерактивных моде-лей, справочных материалов) позволяет использовать его для реализации раз-личных дидактических целей уроков. Использование возможностей компьютера на лекционных занятиях по физике значительно облегчает понимание, а, следо-вательно, и глубокое усвоение того или иного физического явления, интерактив-ные модели в наглядной форме позволяют раскрыть связи и зависимости физи-ческих величин.

С помощью ЭУ значительно расширились возможности проведения лабо-раторных и практических работ исследовательского характера. Основное назна-чение таких работ – способствовать формированию у учащихся прочных знаний через наблюдение, выявление закономерностей; умению анализировать резуль-таты эксперимента, обобщать и делать выводы. ЭУ предоставляет возможность использования виртуальных методов компьютерного моделирования, причем при необходимости опыт можно повторять многократно. Использование инст-рукционных карт с описанием алгоритма выполнения работы, а также готовых бланков отчета приводит к экономии времени и дает возможность сконцентри-ровать внимание на изучаемом явлении, выявлении закономерности. При такой организации работы функция преподавателя заключается в том, чтобы контро-лировать, консультировать учащихся и координировать их действия.

Анализируя проделанную работу по применению информационных тех-нологий в процессе обучения, можно говорить о том, что реализация такого под-хода позволяет: создавать определенный эмоциональный настрой и развивать интерес к предмету; организовать самостоятельную работу учащихся; реализо-вать дифференцированный подход; развивать творческий потенциал учащихся, логическое мышление; развивать навыки самоконтроля; и интенсифицировать учебный процесс; обеспечить учащихся учебно-методическими материалами, дидактическими и раздаточными средствами обучения и контроля знаний.


98

Исследования на основе знаний информационных технологий, психологи-ческого анализа восприятия обучающимися учебного материала, специфики его запоминания доказывают обусловленность и зависимость запоминания от при-менения визуальных электронных средств обучения, стимулирующих интерес к учению.

Электронный образовательный комплекс предназначен, прежде всего, для передачи, трансляции знаний учителем через рассказ и демонстрацию. Комплекс позволит на каждом уроке реализовывать принцип наглядности в обучении, уве-личить доступность объяснения, возможность демонстрации содержания экрана монитора с помощью медипроекора на большой экран или на использование ра-бочих мест всех учащихся группы компьютерами, объединенными в сеть.

Ясно, что режим тренажа группы учащихся с использованием интерак-тивных моделей или выполнение компьютерного тестирования возможен также только в режиме обеспечения каждого участника группы персональным компь-ютером. Именно в этом случае достигается максимальная эффективность ис-пользование ЭУ для целей интенсификации обучения и приобщения учащихся к новым информационным технологиям в ходе предметного обучения.

ЭУ разработаны в соответствии с государственным стандартом образова-ния РФ. Они станут незаменимым помощником при подготовке к урокам. Их цель – помочь школьникам освоить курс физики на базовом или повышенном уровне, закрепить и систематизировать полученные знания. Применение со-временных мультимедиа-технологий, разнообразный иллюстративный матери-ал, нестандартная форма подачи учебного материала стимулирует познаватель-ный интерес и поисково-исследовательскую деятельность учащихся!

ЭУ – это: получение основополагающих знаний по изучаемому курсу; фа-культативные материалы по курсу; отработка умений и навыков с помощью ин-терактивных тренажеров; проверка знаний по отдельным частям урока, уроку целиком, теме, всему курсу – экзамен; занесение результатов тестирования в дневник успеваемости; обучение самостоятельной работе с учебным материа-лом; выявление слабых мест в понимании предмета и стимулирование к более глубокому его изучению; подготовка к уроку, контрольному занятию, экзамену.

Система "Репетитор" позволяет: подготовиться к уроку, контрольному за-нятию, экзамену, проходить тестирование по одной или нескольким темам; са-мостоятельно работать с учебным материалом, откладывать выполнение тесто-вых заданий; получать подсказки и использовать справочный материал; провес-ти работу над ошибками; отработать навыки прохождения тестирования; психо-логически подготовиться к сдаче экзаменов; выявить слабые места понимании предмета; контролировать результаты тестирования, которые заносятся в Жур-нал результатов. Литература 1. Коротков С. П. Эффективность визуальных средств обучения. – Журнал «Профес-сиональное образование», 2002, № 10, с.14 2. Муслимов З. О. Современные информационные технологии в профобразовании. – Журнал «Профессиональное образование», 2003, № 9, с.11. 3. Ряскова С. В. Информационные технологии на уроках физики. – Журнал «Профес-сиональное образование», 2003, № 9, с. 14.


99

4. Булгаков А. Т., Волков Ю. П. Компьютер в учебном процессе – польза или вред? – Журнал «Профессиональное образование», 2005, № 9, с. 16. 5. Угринович Н. Д. "Вопросы компьютеризации учебного процесса" - М.: "Просвеще-ние", 1997. ИЗ ОПЫТА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ТВОРЧЕСКИХ СТУДЕНЧЕСКИХ ГРУПП

Басалова Т.Ф., Клепинина И.А. Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

В связи с возрастающей информатизацией современного общества неук-лонно повышается роль новых компьютерных технологий при подготовке спе-циалистов различного профиля. В настоящее время обращается серьезное вни-мание на подготовку учителей, способных работать в новых условиях.

Опыт показывает, что качество обучения напрямую связано с интересом, проявляемым обучаемым к предмету деятельности. Именно этот аспект положен в основу деятельности студенческого кружка «Компьютерный эксперимент в физике», созданного на кафедре общей физики ТГПУ им. Л.Н.Толстого.

В работе кружка выделено четыре основных направления деятельности: 1. разработка виртуальных физических демонстраций и лабораторных работ

с помощью готовых программных продуктов; 2. использование компьютера как инструмента физического эксперимента; 3. моделирование физических процессов с использованием программных

средств; 4. создание электронных учебных пособий и презентаций. В рамках каждого направления созданы проблемные группы, которыми

руководят студенты-старшекурсники. Руководитель проблемной группы сам подбирает себе команду из числа студентов более младших курсов. Не реже од-ного раза в месяц происходит общий сбор всех групп, на котором демонстриру-ются результаты их деятельности.

Помогая старшим, студенты первого – второго курсов узнают много ново-го, учатся работать в команде. Примерно к концу третьего курса у студента по-являются свои исследовательские интересы и цели, он становится руководите-лем новой творческой группы и начинает подбирать себе команду единомыш-ленников.

Рассмотрим один из примеров деятельности творческих групп. В журнале «Потенциал» № 5 за 2006 год студенты прочитали о возможности применения стандартного звукового редактора Audacity для измерения временных проме-жутков, в частности для измерения времени полета свободно падающего тела при измерении ускорения свободного падения. Было решено попробовать вос-произвести опыт. В итоге был проведен анализ известных звуковых редакторов, усовершенствована измерительная схема. В настоящее время данная работа го-товится к внедрению в учебный процесс в лаборатории «Механика» кафедры общей физики. Члены группы выезжали со своей установкой в одну из школ го-рода Тулы, где на факультативных занятиях проводили эксперименты вместе со школьниками. Удовольствие от этого получили все: и школьники и студенты.


100

Результаты работы некоторых групп демонстрировались учителям физики при проведении курсов повышения квалификации. В итоге появилось несколько конкретных заказов на выпускные квалификационные работы.

Работа в кружке развивает навыки самостоятельной работы, творческую инициативу, стремление к самосовершенствованию. Результаты многих работ уже внедрены в учебный процесс факультета и ряда школ города Тулы. Резуль-таты научных исследований докладывались на различного уровня конференци-ях, ряд студенческих работ опубликован, Электронные разработки зарегистри-рованы в Отраслевом фонде алгоритмов и программ. КОМПЬЮТЕРНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОГО ПРАКТИКУМА «ПЕРКОЛЯЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ДВУМЕРНЫХ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ СТРУКТУРАХ»

Бирюков С.В., Ширина Т.А. Московский педагогический государственный университет (МПГУ)

Теория перколяции (протекания) позволяет наиболее адекватным образом описать физические явления в неупорядоченных структурах [1]. С ее помощью, например, удается исследовать процессы проводимости в компенсированных полупроводниках, в дисперсных средах с несколькими компонентами, в мате-риалах, содержащих кластерные включения и в других системах, с неупорядо-ченным расположением активных центров. По сути дела теория перколяции яв-ляется основой для описания физических процессов в аморфных и им подобных веществах.

Одним из основных положений теории перколяции является понятие по-рога протекания – того минимального количества взаимодействующих актив-ных центров, при котором носитель заряда может пройти между двумя электро-дами, что равносильно возникновению электрического тока в исследуемой сис-теме. Наблюдение порога протекания является целью большинства эксперимен-тальных исследований физических свойств неупорядоченных систем.

Сказанное выше доказывает целесообразность включения исследования перколяционных свойств аморфных материалов в специальный студенческий практикум по физике. Это, однако, сделать совсем не просто, так как наблюде-ния порога протекания в большинстве физических объектов требует сложной техники и экстремальных условий наблюдения (как правило, сверхнизких тем-ператур). Выходом из этого положения может быть использование информаци-онных технологий, т.е. создание компьютерной лабораторной работы, в которой студенты могли бы наблюдать порог протекания и исследовать изменения его характера в зависимости от внешних условий – структуры решетки, параметров кластеров и т.п. Этому и посвящен данный доклад.

Целью работы является модельное исследование явления протекания в двумерной решетке. Использование двумерной модели вместо трехмерной су-щественно упрощает программирование, не меняя при этом физической сущно-сти исследуемых явлений.

Для выполнения лабораторной работы необходим IBM -совместимый пер-сональный компьютер с процессором типа «PENTIUM». Программа моделиро-


101

вания двумерной перколяции, которая носит название «Percolation», выполнена на языке Pascal.

Перколяция исследуется в квадратной двумерной решетке изменяемого размера (≤ 300×300 элементов). Выполняемые действия состоят в следующем. На решетке выбранного размера, используя генератор случайных чисел, образу-ются дополнительные узлы, наличие которых отражается на дисплее в виде цветных точек. Если у появившегося узла нет близких соседей, то он образует новый кластер с новым цветом. В случае, когда имеется хотя бы один сосед, но-вый узел присоединяется к нему и принимает его цвет. Если у нового узла не-сколько соседей, то все они сливаются в единый кластер, принимая цвет наи-большего из составляющих. В ситуации, когда образовавшийся кластер касается одновременно правого и левого краев решетки, он считается “бесконечным” и дальнейшая генерация узлов приостанавливается.

При выполнении программы на дисплей выводятся: число случайных чи-сел, использованных для генерации узлов, число узлов, число кластеров, мини-мальный, максимальный и средний размеры кластера, а также среднеквадратич-ное отклонение его размера. Выводятся также минимальное, максимальное и среднее число узлов в кластере, и среднеквадратичное отклонение числа узлов в кластере.

При работе с программой можно задать следующие параметры: тип ре-шетки (1-квадратная, 2 –галстук-бабочка, 3-биквадратная), длину ребра решетки в узлах, число новых узлов, через которое следует сделать остановку, и задержку (в миллисекундах) после вывода каждого нового узла для выбора оптимальной скорости работы программы.

Программа написана на TMT Pascal for DOS (32 bit). Имеется версия, соз-данная на Turbo Pascal 7.0 (16 bits), для устаревших ПК. Расчеты и построение графиков выполняются в СКА Derive. Работа идет поочередно в Percolation и в Derive: в Percolation проводится эксперимент, его результаты записываются в файл, а затем этот файл считывается в Derive и включается в массив для обра-ботки. Затем эксперимент возобновляется

В работе предусмотрены следующие задания. 1. Наблюдение роста и слияния кластеров при увеличении числа узлов. 2. Определение порогов протекания для трех указанных выше типов решетки. При выполнении этого задания студенты строят характерные зависимости и оп-ределяют пороги протекания для трех типов решеток. 3. Оценка точности определения порога протекания.

Работа предназначена для использования в специальном практикуме педа-гогического вуза и будет выполняться бакалаврами и магистрами, обучающими-ся по специальности «Физика конденсированного состояния», а также студента-ми старших курсов. Литература 1. Эфрос А.Л. Физика и геометрия беспорядка. М.: Наука, 1982. 2. Тарасевич Ю.Ю. Перколяция: теория, приложения, алгоритмы. М.: Едиториал УРСС, 2002. 3. Лифшиц И.М., Градескул С.А., Пастур Л.А. Введение в теорию неупорядоченных систем. М.: Наука, 1982.


102

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ РЕШЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ АЛГОРИТМИЗАЦИИ ИХ РЕШЕНИЙ

Ванюшкина Е. С. Рязанский государственный университет им. С. А. Есенина

В настоящее время наиболее распространенной становится тестовая фор-ма контроля знаний и умений школьников. Это открывает возможности для ши-рокого использования информационных технологий в обучении школьников решению физических задач. Однако для этого необходимо использовать общие алгоритмы решения задач.

Алгоритмическому подходу уделялось значительное внимание в литера-туре, были разработаны многочисленные общие и частные алгоритмы решения физических задач. Все они включают следующие основные элементы: анализ за-дачной ситуации, составление и решение системы уравнений, выполнение вы-числений и оценка получившегося решения. В процессе решения физической за-дачи происходит переход от описания реальных объектов и явлений к математи-ческому описанию их моделей. На этом заканчивается физический этап решения и остается математическое преобразование полученной системы уравнений. По-этому целесообразным представляется подход на основе выделения в процессе решения задачи физического и математического этапа [1]. Такой подход разра-ботан в основном для студентов высших учебных заведений, и практически не находит применения в школьной практике, хотя он представляется полезным при работе со школьникам. При этом схему общего алгоритма решения задач можно представить в виде, изображенном на рисунке 1.

Одним из существенных элементов этого алгоритма является анализ сис-

темы уравнений на предмет ее решения, подразумевающий определение воз-можности ее разрешения относительно неизвестной величины. В школе это ус-ловие выполняется, если число уравнений равно числу неизвестных. В против-ном случае разрешение неопределенности возможно двумя путями: с помощью физических методов – за счет повторного обращения к условию задачи и добав-

Исходные данные, рисунок

Анализ сис-темы на предмет ее решения

Решение системы уравнений

Составление системы фи-зических уравнений

Анализ фи-зической ситуации

Рис. 1. Общий алгоритм решения физических задач.

Разрешение неопреде-ленности ма-те-матическими

Разрешение неопреде-ленности физи-ческими ме-


103

ления других физических уравнений, и с помощью математических – за счет преобразований полученной системы, в которых число неизвестных будет со-кращаться быстрее, чем число уравнений в системе.

Использование предложенного алгоритма может способствовать повыше-нию качества подготовки выпускников к тестированию по физике, и открывает широкие возможности для создания обучающих программ по курсу физики. Литература 1. Беликов Б. С. Решение задач по физике. Общие методы: Учеб. пособие для студентов вузов. – М.: Высш. шк., 1986. – 265 с. ИЗЛОЖЕНИЕ ОСНОВ ЗОННОЙ ТЕОРИИ ВЕЩЕСТВА В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ

Головнев Ю.Ф., Панин В.А., Тюрина М.О. Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого

Весьма символично, что Нобелевский комитет под занавес XX века счел необходимым присудить премию "за основополагающие работы в области ин-формационных и коммуникационных технологий". Именно в этой области чело-веческой деятельности в последние десятилетия происходят радикальные изме-нения. И очевидна значимость исследований, где результаты используются в та-ких практических приложениях как компьютеры, Интернет, "новая экономика" - всего этого не было бы без соответствующей элементной базы.

Интерес к физике полупроводников неуклонно растет. Обилие научно-популярной литературы в этой области, ежедневные столкновения с ее достиже-ниями, повышенное внимание к изучению ее разделов в высших учебных заве-дениях – вот основные причины, которые настоятельно требуют введения в школьную программу дополнительных элементов физики твердого тела, а имен-но зонной теории вещества и ее приложений при изучении современных микро-электронных устройств.

Обращаясь к сегодняшней школьной программе и учебникам по физике, мы видим, что авторы не учитывают вышесказанного, а традиционный подход к изучению вопросов, связанных с полупроводниками оказывается не достаточно полным, не дает возможности изучить важные свойства полупроводников, и, тем более, их применение в современной микроэлектронике.

Но преподавание элементов зонной теории вещества в школьном курсе физики упирается в достаточно сложную проблему – адаптацию абстрактного изложения этого материала в вузовских курсах и полное отсутствие его на школьном уровне.

Задача методиста – сделать его доступным для понимания старшекласс-ников. И здесь необходимо привлечь один из важнейших общедидактических принципов – наглядность с минимумом математических процедур. Что касается элементов зонной теории в школьном курсе, то ее изложение надо начать с ато-ма, опираясь на сведения о строении атома, которые учащиеся получили в базо-вом курсе физики и при изучении химии. При этом (принцип наглядности) даем простейшую схему его электронной структуры и распределения электронов от-


104

носительно ядра по энергетическим уровням (рис. 1).

При построении энергетической диаграммы простейшего атома следует

указать, что потенциальная яма образована кривыми, отражающими функцио-нальную зависимость кулоновского взаимодействия заряженных частиц (элек-

трона и протона), т. е. гиперболы: r

erU 1)( 2−= (на схеме область A). Далее, опи-

раясь на понятные для школьников элементы квантовой теории [1] обозначаем в области A энергетические уровни электрона в атоме.

При этом достаточно остановиться на S – состояниях в целях реализации принципа наглядности, учитывая также, что эти состояния сохраняются на всех энергетических уровнях (n=1, 2, 3 …). При этом не теряется научная строгость, и степень наглядности возрастает. Введение же p –, d –, f – состояний будет загро-мождать энергетическую схему и сделает ее сложной для восприятия и понима-ния.

Следующий шаг связан с наглядностью описания перехода от атомных энергетических уровней к зонам при образовании одномерного кристалла (об-ласть C). Здесь следует сразу заметить, что снижение атомной локализации элек-трона в кристалле приводит и к падению его энергии, как показано областью B на рис. 1.

Область D представляет собой зонную энергетическую диаграмму, кото-рая обычно используется в соответствующих вузовских учебниках. На рис. 1 она являются естественным продолжением схемы образования зон из атомных уров-ней. Эта наглядность позволяет не опираясь подробно на основные причины об-разования зон при сохранении качественного уровня понимания физики, перей-ти, в дальнейшем, к формальному их обозначению и осмысленному применению в практических приложениях.

На схеме показаны области энергий, которые могут принимать электроны (разрешенные зоны – Е 1, Е 2 , Е3, Е4) . Они чередуются с интервалами запрещен-

U(r) Е B C D

S1

S2

S3

S4

А

r

Е

Е3

Е4 Δ

Е1

Δ Е2

Рис. 1. Схема образования зон из энергетических уровней атомов при объе-динении в кристалл. Область A – атом; область B – снижение энергии элек-трона при объединении атомов; область C – образование зон из энергетиче-ских уровней атомов; область D – формальная схема энергетических зон. Е1,Е2,Е3,Е4 – разрешенные зоны; Δ – запрещенные зоны.


105

ных значений энергий (на схеме Δ). Чем выше по шкале энергий расположены уровни, тем шире оказываются зоны. Запрещенные области при этом сужаются.

Расстояние между энергетическими уровнями в разрешенной зоне очень мало. В реальных кристаллах с размерами от 1 до 100 см3 расстояние между ни-ми по порядку величины лежит в пределах от 10-22 до 10-24 эВ. Эти различия в энергии настолько ничтожны, что обычно изменение энергии в зоне считают квазинепрерывным. В зависимости от степени заполненности зон электронами все твердые тела делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики.

Отметим, что здесь необходимо сконцентрировать внимание учащихся на том, что энергетическая зона не имеет никаких пространственных размеров, она представляет собой лишь физическое понятие, согласно которому электроны твердого тела могут обладать значениями энергий, заключенными в определен-ных пределах – зонах.

Анализ механизма заполнения разрешенных зон электронами при абсо-лютном нуле позволяет перейти к классификации веществ на проводники, полу-проводники и диэлектрики. В дальнейшем, на основе зонной теории можно рас-сматривать вопросы, касающиеся не только электрических свойств кристаллов, но и магнитных, оптических и ряда других, которые используются в работе со-временных микроэлектронных устройств.

В заключении следует отметить, что реализация принципа наглядности с помощью графического метода будет способствовать более глубокому понима-нию и лучшему усвоению элементов зонной теории вещества в школьном курсе физики. А применение современных информационных технологий открывает новые возможности для реализации принципа наглядности в преподавании дан-ного материала, не понижая научности его изложения. Литература 1. Учебник для 11 класса школ и классов и углубленным изучением физики под ред. А. А. Пинского – М.: Просвещение – 2000. 2. Алферов Ж. И. - История и будущее полупроводниковых гетероструктур - Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № 1. 3. Суханов А. Д. Лекции по квантовой физике. – М.: Высш. шк., 1991. –383 с. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ АТОМА ВОДОРОДА И НАБЛЮДЕНИЕ ЛИНЕЙЧАТОГО СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА

Дорохова Е.В. Гимназия №2 «Квантор» г. Коломна, Московская область

В физико-математическом 11-ом классе предлагается выполнение работы физического практикума «Исследование энергетических переходов атома водо-рода и наблюдение линейчатого спектра атома водорода». Учащимся рекомен-дуется в электронных таблицах Microsoft Excel вычислить радиусы электронных орбит и, используя инструменты рисования изобразить 3-4 орбиты атома водо-рода, рассчитать значения энергии атома водорода в стационарных состояниях, частоты (длины волн) излучений при переходах атома водорода из одного со-


106

стояния в другое, а затем построить энергетическую диаграмму атома водорода средствами Microsoft Visio. После проведения анализа результатов работы про-водится в демонстрационном режиме наблюдение спектра излучения водорода с помощью спектроскопа. В ходе выполнения работы учащиеся получают не только более полное представление о природе спектра излучения, но и умения использовать компьютерные технологии в изучении физических процессов.

Инструкция по выполнению практической работы Цель работы: Экспериментально проверить следствия теоретической модели атома Бора.

Порядок выполнения работы 1. Рассчитайте радиусы электронных орбит в атоме водорода и изобразите 3–4 орбиты:

emn

enr 2

224 0hπε=

2. Рассчитайте значения энергии атома водорода в стационарном состоянии:

neme

nE 2222

4 1

032⋅−=

επ h , Дж

Выразите значения энергии в эВ (1эВ = 1,6⋅10–19 Дж). 3. Вычислите частоты (длины волн) излучений атома водорода при переходе из одного стационарного состояния в другое, пользуясь обобщенной формулой Бальмера:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=ν nm

Rmn 2211 , для m = 1; 2; 3

Постоянная Ридберга R = 3,29⋅1015 Гц. 4. Изобразите энергетическую диаграмму атома водорода, покажите на ней пе-реходы возбужденного атома на 1, 2, 3 уровни и обозначьте длины волн, соот-ветствующие этим переходам, используя полученные вами результаты вычисле-ний. Назовите полученные серии. Построение диаграммы удобно выполнять в Microsoft Visio. 5. Используя цветную вклейку на с. 161 учебника физики под ред. Пинского А.А., выясните: 1) какие длины волн соответствуют видимому излучению? Перечислите их цвет; 2) к какому диапазону принадлежит серия Лаймана; 3) к какому диапазону принадлежит оставшаяся часть серии Бальмера; 4) к какому диапазону принадлежит серия Пашена. Опишите картинку, которую вы ожидаете увидеть с помощью спектроскопа. 6. С помощью электронного тренажера, записанного на диске «Открытая физи-ка», проверьте правильность ваших предположений. 7. Проведите наблюдение спектра атома водорода и сделайте вывод. В помощь учащемуся.

Технология работы - 1 часть Расчет радиусов орбит

1. Загрузить Excel 2. Периодически сохранять введенные и полученные данные:


107

• в диалоговом окне <Сохранить как> раскрыть окно <Папка> • выбрать папку < 11Г на Teacher (F:)> • ввести имя файла фамилия - радиусы

3. В ячейку G2 ввести свою фамилию 4. Ввести исходные данные для расчета радиусов орбит:

• при занесении параметров объединить соответствующие ячейки; • значения вводить в экспоненциальном формате.

5. Заполнить таблицу результатов: • в ячейку В10 введите формулу вычисления радиусов орбит • скопируйте данную формулу в ячейки В11–В20.

6. Выполнить обрамление таблиц. 7. Проанализировать полученные результаты и изобразить 3–4 орбиты:

• используя ПИР начертить окружности (удерживая Shift), выбрав цвет за-ливки – нет, тип штриха (шаблон) – мелкий пунктир, толщина – 1,5 пт;

• центр закрасить черным цветом; • используя на ПИР “Автофигуры/Выноски”, подписать соответствующие

орбиты и сохранить. 8. Вывести на печать. (Перед выводом на печать выполнить <Предварительный просмотр>). 9. Сравнить полученные результаты с результатами, выведенными на экран учи-телем. 10. Оценить свои результаты и занести оценку в карточку учета знаний.

Технология работы - 2-я часть Расчет энергетических уровней атомов. Расчет частоты излучения (длины

волны)

1. Загрузить из папки < 11Г на Teacher (F:)> файл Уровни – Частоты: • в диалоговом окне <Открыть> раскрыть окно <Папка> • выбрать папку < 11Г на Teacher (F:)>

2. Периодически сохранять введенные и полученные данные: • ввести новое имя файла <фамилия –уровни>

3. Вычислить энергетические уровни атома: • в ячейку С9 введите формулу для вычисления энергии (Дж); • скопируйте данную формулу в ячейки С10-С17; • в ячейку D9 введите формулу вычисления энергии (эВ); • скопируйте данную формулу в ячейки D10-D17.

4. Вычислить частоту излучения (длину волны): • заполнить таблицу переходов на 1-й уровень • вычислить длину волны • заполнить таблицу переходов на 2-й уровень • вычислить длину волны • заполнить таблицу переходов на 3-й уровень • вычислить длину волны.

5. Выполнить обрамление таблиц. 6.Сохранить.


108

7. Вывести на печать. (Перед выводом на печать выполнить <Предварительный просмотр>). 8. Сравнить полученные результаты с результатами, выведенными на экран учи-телем. 9. Оценить свои результаты и занести оценку в карточку учета знаний. Excel-файл описанной работы содержится на DVD-диске, подготовленном орг-комитетом конференции. КУРС ПО ВЫБОРУ “ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ” В ПЕДАГОГИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

Еремин С.В. Шуйский государственный педагогический университет

В последние годы в учебный процесс активно внедряются средства ИКТ, что обусловлено многими факторами: интенсивное развитие ИКТ и их массовое применение в различных областях человеческой деятельности; процесс компью-теризации учебных заведений; создание комплексов программно-педагогических средств (ППС) по различным школьным предметам и т.д. Со-временный выпускник педагогического вуза должен быть компетентным в во-просах, связанных с применением ИКТ в будущей профессиональной деятельно-сти. Поэтому к числу важнейших требований, предъявляемых к учителю физики в настоящее время, можно отнести требование владения им средствами ИКТ, в частности, методикой их использования на уроках в школе. К сожалению, в рам-ках курса “Теория и методика обучения физике”, предусмотренного ГОС ВПО, в полной мере достичь этой цели не удается вследствие недостаточного количест-ва учебного времени. Решить проблему можно путем введения в учебный план дисциплин и курсов по выбору студентов за счет вузовского компонента. Одной из таких дисциплин в ШГПУ является курс “Информационные технологии в обучении физике”, читаемый студентам 4 курса, обучающимся по специально-сти “Физика” с дополнительной специальностью “Информатика”.

Курс рассчитан на 80 ч. учебного времени (в т.ч. 36 ч. аудиторных), а его основной целью является подготовка будущего учителя физики к использова-нию средств ИКТ на уроках в общеобразовательной школе. При этом курс на-правлен, прежде всего, на формирование у студентов конкретных практических умений, таких как, разработка ППС по физике различных типов (обучающих, моделирующих, контролирующих) и методики их применения на занятиях. Для методического сопровождения учебного процесса по дисциплине нами разрабо-тан учебно-методический комплекс, который представляет собой сборник мето-дических материалов для преподавателей и учебных материалов по курсу для студентов.

В целом курс состоит из двух основных частей. Сначала студенты обсуж-дают роль ИКТ в школьном физическом образовании, изучают и анализируют возможности существующих ППС по физике различных типов. Вторая часть курса предполагает создание студентами собственного программного продукта и моделирование урока физики с использованием разработанного средства. Для этого студенческая группа разбивается на несколько бригад, каждая из которых


109

разрабатывает проект по выбранной теме школьного курса физики. В целом проект состоит из 4-х этапов:

Этап Деятельность студентов/ Результат проекта 1. Исполь-зование ИКТ на уроке физи-ки

Сбор фактического мультимедиа-материала (текстового и гра-фического материала, видеофрагментов, анимации и т.д.) по теме в сети Интернет, в мультимедийных библиотеках и раз-личных ППС по физике (на CD и DVD). Создание презентации в формате Microsoft PowerPoint для ис-пользования на занятии. Разработка методики объяснения нового материала с использо-ванием разработанной презентации (в сравнении с традицион-ной методикой).

2. Компью-терное мо-делирова-ние на уро-ке физики

Создание учебных компьютерных моделей (УКМ) в среде про-граммирования или в среде компьютерного моделирования (Живая Физика, Начала электроники, Сборка, Виртуальная online-лаборатория “Физикон”, Stratum и т.д. Разработка методики применения УКМ на уроке. Разработка системы заданий (разноуровневых и многоуровне-вых) к УКМ. Возможность компьютерного сопровождения натурного опыта.

3. Разработ-ка гипер-текстовых дидактиче-ских мате-риалов

Определение структуры уровневых дидактических электрон-ных материалов (УДЭМ). Создание разноуровневых компьютерных тестов и их включе-ние в состав УДЭМ. Построение УДЭМ в виде offline-сайта (на языке HTML).

4. Модели-рование урока с ис-пользовани-ем ИКТ

Разработка методики проведения урока физики с ИКТ (в срав-нении с традиционным уроком по выбранной теме). Описание методических рекомендаций для учащихся (напри-мер, инструкции по работе с УДЭМ, УКМ или по выполнению компьютерных тестов). Написание плана-конспекта урока.

Практика показывает, что подобное построение учебного курса в наи-большей степени способствует формированию у студентов умений подготовки и проведения уроков физики в школе с применением ИКТ. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ИКТ В ПРЕПОДАВАНИИ КУРСА «ФИЗИКА»

Захарова О.Н. СОШ № 1 г. Абакан

Преподавание физики… Каким оно должно быть в современной школе? Быстрое развитие вычислительной техники и расширение ее функцио-

нальных возможностей позволяет широко использовать компьютеры на всех этапах учебного процесса. В своей практике я применяю ИКТ во время лекций, практических и лабораторных занятий, при самоподготовке, для контроля и са-


110

моконтроля степени усвоения учебного материала. Компьютер, несомненно, не-заменимый помощник. Я его использую в разных целях:

для индивидуализации учебного процесса, как средство наглядности учебного процесса (презентации), путь поиска информации из самых широких источников (Интернет), способ моделирования изучаемых процессов или явлений (модели в обу-

чающих программах), организации коллективной и групповой работы (проекты) и др., средство разработки и подготовки различных видов учебно-

методического сопровождения урока, т.е. использование компьютера для подго-товки необходимых материалов (поурочное планирование, методические разра-ботки, индивидуальные задания, контрольные и другие виды работ) и т.д.

Современные подходы к проектированию и разработке электронных средств образовательного назначения позволили мне создать методические по-собия для учащихся, справочники, презентации, тестирующие работы (по курсу физики 7-9 класса).

Физика - наука экспериментальная, ее всегда преподают, сопровождая де-монстрационным экспериментом. В моем кабинете физики используются не только различные установки и приборы для проведения демонстрационных экс-периментов, но и вычислительная техника с мультимедиа проектором и экраном. Использование компьютерных технологий значительно расширило возможности лекционного эксперимента, позволяя моделировать различные процессы и явле-ния, натурная демонстрация которых в лабораторных условиях технически очень сложна либо просто невозможна.

Большую пользу может принести использование обучающих программ, ресурсов Интернета и электронных энциклопедий для расширения кругозора учащихся, получения дополнительного материала, выходящего за рамки учебни-ка. В настоящее время я использую более 10 всевозможных обучающих про-грамм, к тому же сопровождаемых и методическим материалом, необходимым учителю. Этим материалом я очень часто пользуюсь для создания презентаций к урокам («Простые механизмы», «Тайны звука», «Движение искусственных спутников» и т.д.). В этих презентациях я применяю разнообразный иллюстра-тивный материал, мультимедийные и интерактивные модели, которые поднима-ют процесс обучения на качественно новый уровень. Нельзя сбрасывать со сче-тов и психологический фактор: современному ребенку намного интереснее вос-принимать информацию именно в такой форме, нежели при помощи устаревших схем и таблиц. При использовании компьютера на уроке информация представ-ляется не статичной неозвученной картинкой, а динамичными видео- и звукоря-дом, что значительно повышает эффективность усвоения материала. Интерак-тивные элементы обучающих программ позволяют перейти от пассивного ус-воения к активному, так как учащиеся получают возможность самостоятельно моделировать явления и процессы, воспринимать информацию не линейно, а с возвратом. При необходимости можно вернуться к какому-либо фрагменту с по-вторением виртуального эксперимента с теми же или другими начальными па-раметрами. Обучающие программы предоставляют возможности компьютерного моделирования опытов и экспериментов в игровой форме. Учащиеся самостоя-тельно могут сконструировать атом, могут увидеть, как возникает невесомость в


111

движущемся лифте, как движется броуновская частица. На глазах ребенка про-исходит процесс диффузии и т.д. К тому же, если что-то не получилось, можно повторить все сначала. Интересно, например, собирать электрическую цепь, вы-бирая из виртуальных ящичков необходимые элементы. И если лампочка “пере-горела” - можно вбросить ее в “мусорное ведро” (тоже виртуальное) и взять дру-гую, с иными характеристиками.

Бесспорно, что в современной школе компьютер не решает всех проблем, он остается всего лишь многофункциональным техническим средством обуче-ния. В качестве одной из форм обучения, стимулирующих учащихся к творче-ской деятельности, я использую метод проектов. Формулируя тему проекта, я стараюсь учитывать индивидуальные интересы и возможности ребенка. Я пред-лагаю создание одним учеником или группой учеников мультимедийной презен-тации, сопровождающей изучение какой-либо темы курса. Здесь каждый из учащихся имеет возможность самостоятельного выбора формы представления материала, компоновки и дизайна слайдов. Кроме того, он имеет возможность использовать все доступные средства мультимедиа, для того, чтобы сделать ма-териал наиболее зрелищным. Моими учащимися были созданы презентации («Линзы», «Температура», «Построение изображений в зеркале», «Диффузия» и т.д.), которые теперь используются мной при преподавании физики в 7-9 классе. Старшеклассниками были созданы web-сайты по физике по разделам «Оптика», «Механика», которые теперь широко используются другими учащимися. На данных сайтах представлена теоретическая информация по физике, демонстра-ции, лабораторные работы, справочник об ученых, решения физических задач, варианты ЕГЭ, дополнительная интересная информация. Созданные сайты по-нравились другим учителям физики в школе и широко применяются ими на уро-ках.

Еще один способ использования ИКТ – это компьютерное тестирование, которое дает возможность индивидуализировать и дифференцировать задания путем разноуровневых вопросов. К тому же, тесты на компьютере позволяют вернуться к пропущенным вопросам и сделать “работу над ошибками”. Мною разработаны некоторые компьютерные тесты («Механические волны», «Изме-нение внутренней энергии» и др.) с выбором ответа, которые я применяю, про-водя урок в компьютерном классе. Тестирование проводится в два этапа, так как компьютеров в классе 11. Сначала тест делает первая группа ребят, затем вторая, остальные в это время заняты другой работой.

Внедрение в образование компьютерных технологий повышает общий уровень учебного процесса, усиливает мотивацию обучения и познавательную активность учащихся, постоянно поддерживает учителей, в том числе и меня, в состоянии творческого поиска дидактических новаций. Компьютеры в образова-нии постепенно превращаются из инструмента для преподавания курса инфор-матики в мощное средство развития всего образовательно-воспитательного ком-плекса.

Таким образом, современные педагогические технологии в сочетании с современными информационными технологиями могут существенно повысить эффективность образовательного процесса, решить стоящие перед образова-тельным учреждением задачи воспитания всесторонне развитой, творчески сво-бодной личности.


112

Преподавать нужно творчески – иначе зачем! ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Клепинина И.А., Басалова Т.Ф. Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

Инновационные педагогические технологии современного образования включают в себя множество различных методик, в том числе и метод проектов. Использование проектной методики как организационной формы работы на-правлено на активизацию самостоятельной работы студентов, развитие их твор-ческих способностей, индивидуальности, а также на более глубокое понимание и усвоение учебного материала.

Студентами физиками в рамках выполнения выпускных квалификацион-ных работ разрабатываются учебные проекты, которые ориентированы на изу-чение какой-либо законченной темы или раздела стандартного учебного курса. Учебные проект начинается с подробного обзора литературы по теме исследова-ния, а заканчивается проведением экспериментального исследования. По мате-риалам исследований формируется учебно-методический пакет, который вклю-чает комплект информационных, дидактических и методических материалов к учебному проекту. Учебно-методический пакет обеспечивает реализацию проек-та, ориентирован на широкое применение в самостоятельной деятельности. Лю-бая деятельность на современном этапе немыслима без использования информа-ционных технологий: студенты в процессе работы осваивают различные элек-тронные программы и приложения. По материалам исследований создается мультимедийная презентация. Основное преимущество такого изложения мате-риала заключается в наглядности, возможности использования различных эф-фектов. Презентации предназначены для самостоятельной работы студентов, но могут использоваться и для изложения теоретического материала, и на практи-ческих занятиях. Структура такой презентации включает конспект лекции, зада-чи с подробной методикой их решения, задачи для самостоятельного решения с ответами, контрольный тест для проверки знаний, лабораторно-практическое за-дание с методическими рекомендациями по его выполнению. Основные положе-ния формулы, термины, примеры выносятся на экран монитора. Это позволяет акцентировать внимание студентов на ключевых моментах.


113

Экспериментальная часть заключается в разработке лабораторной работы,

которая может быть выполнена в натурном эксперименте или в виртуальной версии. Разрабатывается подробная методика проведения эксперимента. На слайде приведена электронная таблица для оформления результатов экспери-мента.

Проектная методика позволяет студентам приобрести навыки самостоя-тельной работы с литературой, другими информационными источниками, пла-нирования эксперимента, обобщения результатов исследования, то совершенно необходимо для будущего специалиста. ИТ - ПРОЕКТ: ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ

Колосова М.И. Гимназия №2 «Квантор» г. Коломна, Московская область

Щеглова И.Ю. Коломенский государственный педагогический институт

Одной из актуальных тем в преподавании курса физики является иссле-дование полупроводников и полупроводниковых приборов. Успехи современной микроэлектроники связывают, как правило, с транзисторами, изучению которых уделяется большое внимание в теоретических курсах и лабораторном практику-ме. Мы полагаем, что разработка этой тематики должна включать исторический материал и лабораторные работы по изучению терморезисторов (термисторов) - ТР. Обсуждаемый ИТ - проект включает поиск информации в сети Интернет, моделирующих программ – апплетов, постановку реального эксперимента по изучению ТР, обсуждение вопросов применения ТР в повседневной жизни.


114

При поиске информации по этому вопросу, выяснилось, что история по-лупроводниковых исследований, проведенных до 1900 г. освещена недостаточ-но. Мы нашли подтверждение этому утверждению в работе [1]. Конечно, в этой работе отечественные работы практически не освещаются.

Найдена книга [2], в которой рассказана история открытия и изучения по-лупроводников. Отдельная глава (№6) посвящена терморезисторам – с. 135). Упоминание о термисторах есть в [3]. Отмечено, что термисторы могут найти самое разнообразное применение в лабораторной практике: от измерения темпе-ратуры до изготовления вакуумметров и радиометров. Уже в эти годы обсужда-лась возможность применения термисторов для изготовления высокочувстви-тельных болометров для измерения маломощного микроволнового излучения (10-6 - 10-8 Вт).

Начало двадцатых годов 19-го века отмечено активными исследования в области электрических явлений, в частности: 1800 г. – батарея А. Вольта, 1821 г. – зависимость сопротивления проводника от его геометрических параметров и температуры (Г.Дэви), случайно открытый термоэлектрический эффект (Т.Зеебек) с использованием ZnSb и PbS с эффективностью 3%; 1823 г. – термо-батарея (Ж.Фурье, Х. Эрстед); 1827 г. – открытие Омом закона, названного его именем; 1833 г. М. Фарадей первым заметил, что сопротивление Ag2S падает с ростом температуры, что является характерным признаком полупроводников, были исследованы PbF2 и HgS; 1834 г. – Ж.Пельтье открыл эффект, названный его именем; 1835 г. Э.Х. Ленц экспериментально обнаружил уменьшение сопро-тивления материалов при охлаждении. Э.Х. Ленц установил истинный смысл эффекта Пельтье. Однако, в то время эти интересные явления не вызвали замет-ного интереса в научном мире. Как писал Дж. Максвелл; интерес проявляется тогда, когда «у практики возникает потребность в знаниях». Несмотря на то, что исследования полупроводников начались в 1833 году, в течение целого столетия обнаруживаемые в этой сфере явления, вплоть до изобретения транзистора, ос-тавались непредсказуемыми, невоспроизводимыми и необъяснимыми.

Так продолжалось до тех пор, пока в 1873 году случайно было обнаруже-но, что сопротивление селена изменяется при освещении. Селеновые фотосопро-тивления почти немедленно стали использоваться в различных оптических при-борах. Только развитие методов получения особо чистых веществ позволило по настоящему исследовать и применять полупроводниковые приборы.

В обзорной работе [4] утверждается, что к 1885 году были установлены четыре основных свойства полупроводников: отрицательный температурный ко-эффициент сопротивления, (ii) выпрямление тока; (iii) фотопроводимость; (iv) фотоэдс. Но все эти интересные свойства наблюдались в различных материалах, что не давало возможности выделить полупроводники в отдельный класс ве-ществ наряду с проводниками и диэлектриками. Только в 30-х года прошлого века после разработки квантовой теории полупроводников (А.Вильсон, 1931г.) началось их подлинно научное исследование: было обнаружено, что носителями заряда являются не только электроны, но и подобные им положительно заря-женные «дырки»; установлено, что незначительные примеси кардинально изме-няют свойства полупроводников; была разработана технология выращивания со-вершенных полупроводниковых монокристаллов высокой чистоты.


115

В процессе совершенствования технологий удалось существенно улуч-шить параметры полупроводниковых приборов и обеспечить стабильность и воспроизводимость их характеристик. Были созданы надежные и высокоэффек-тивные полупроводниковые устройства, в том числе полупроводниковые холо-дильники Пельтье с использование n- и p- полупроводников, которые широко используются для охлаждения микропроцессоров и создания малогабаритных холодильников. Перепад температур на одном модуле Пельтье составляет более 600С.

В процессе работы над ИТ – проектом учащиеся с интересом обнаружи-ли, что ТР находят широкое применение в автомобилях (датчики температуры воздуха и охлаждающей жидкости, в редукторах пароочистителей), в сотовых телефонах в устройстве защиты аккумуляторной батареи (термопредохранители рассчитаны на температуру в 80–90 0С, в литиевых аккумуляторах используется несколько термопредохранителей, имеется общий токовый самовосстанавли-вающийся полимерный предохранитель). Хорошие примеры применения ТР можно найти в различных бытовых цифровых, в том числе встроенных, термо-метрах. При поиске информации по ТР было найдены примеры применения ТР в компьютере: в блоке питания для ограничения пускового тока, для контроля температуры микропроцессора, в лазерном принтере для контроля температуры термопленки. Важно подчеркнуть, что практически ни одна сложная печатная плата не обходится без термисторов. Они используются в температурных датчи-ках, термометрах, практически в любой, связанной с температурными режима-ми, электронике. В Интернет найдены графические изображения и портреты ученых, которые размещаются на стенде в физическом классе.

На сайте [5] найдена моделирующая работу терморезистора программа - апплет, первый экран которой приведен ниже. В интерактивном режиме можно «исследовать» температурную зависимость сопротивления терморезистора. При этом полученные данные заносятся в таблицу Excel, затем строится соответст-вующий график. Полученный график R(T) сравнивается с имеющимся в апплете.

В качестве дополнительного задания можно исследовать с помощью ап-плетов этого сайта температурную зависимость сопротивления платинового термометра сопротивления и диодного измерителя температуры. В этом случае применение моделирующих программ оправдано: провести подобные реальные


116

эксперименты, особенно в школьных условиях, практически невозможно. Заме-тим, что в [6] описана отечественная программа моделирования работы терморе-зистора.

На сайте [7] найдена интерактивная программа, моделирующая работу автомобильного вентилятора.

Публичное освещение результатов ИТ – проекта происходит на научных чтениях, которые проходят в нашей гимназии, начиная с 1990 г. Свой вклад в совместный ИТ - проект вносят студенты педагогического института. Интерес-ные работы выносятся на занятия спецкурсов, представляются на других конфе-ренциях, а наиболее значимые с точки зрения использования ИКТ рассматрива-ются на заседании научного общества «Креатив».

Применение ИКТ позволяет сделать работу секций по-настоящему про-дуктивной, процесс подготовки интересным, осуществляет дифференцирован-ный подход к учащимся, способствует развитию исследовательских навыков, за-ставляет их по-другому оценить предлагаемую информацию, концентрирует внимание слушателей. При выполнении конкретной работы учащиеся сами вы-бирают форму представления материала. Правильное представление отчета име-ет свою неоспоримую важность, и компьютер становится незаменимым помощ-ником. В процессе выполнения задания учащиеся получали основные результа-ты. Обрабатывая их в MS Excel, они составляли основную часть отчета, которую затем дополняли полученными графиками зависимости физических величин. Дальнейший этап – выполнение компьютерной презентации, в которой отража-ются следующие аспекты: краткая теория вопроса; цель лабораторной работы и используемое оборудование; схема установки; полученный результат (графики зависимости и т. д.); анализ полученных результатов, выводы; практическая зна-чимость данного исследования.

Представление работы в форме компьютерной презентации усиливает восприятие, повышает мотивацию учащихся. Такой подход в организации лабо-раторной работы формирует логически законченное представление о полноцен-ном исследовании, включающем в себя этапы планирования работы, практиче-


117

ское решение задачи, расчеты, обработку результатов измерений, составление отчета, используя ИКТ.

Одна из презентаций по физике была выполнена группой учащихся 10-ого информационно-математического класса Варламовым Д., Коршаковым А., Колобайцевым М. и Родионовым Т. В нее вошли две лабораторные работы по теме «Полупроводниковые приборы»: Исследование ВАХ полупроводникового диода; Вольтамперная и температурная характеристики терморезистора.

Использование ИКТ позволяет повысить у учащихся мотивацию, эффек-тивность и качество обучения, а также облегчить труд учителя, интенсифициро-вать учебный процесс, сделать его более динамичным и наглядным. Однако сле-дует отметить, что ИКТ лишь средство, позволяющее всего этого добиться. Роль компьютера на уроках физики неоспорима при демонстрации эксперимента, ко-торый невозможно воспроизвести в реальных условиях; при моделировании яв-лений микромира, устройства и принципа действия некоторых технических уст-ройств и т.д. Однако, научиться работать с физическими приборами можно лишь при непосредственной работе с ним. Поэтому ИКТ должны являться неотъемле-мым дополнением учебного процесса, а не заменой такового. Литература 1. Khan A. Pre-1900 Semiconductor Research and Semiconductor Device Applications www.ieee.org/portal/cms_docs_iportals/iportals/aboutus/history_center/conferences/che2004/Khan.pdf 2. Левинштейн М.Е., Симин Г.С. Знакомство с полупроводниками. – М.: Наука. 1984. – 240 с. – (Библиотечка «Квант». Вып. 33). 3. Стронг Д. Техника физического эксперимента. Ленинград. – 1948 г. 4. Pearson G.L, Brattain W. H. "History of semiconductor research", Proc. IRE, vol. 43, pp 1794-1806, Dec. 1955 5. http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electro/ctn.html 6. conf.rsu.ru/inftec2003/Presentation/SITO2003_Garmashov/TermoRes/html 7. http://www.eatel.net/~amptech/elecdisc/caraudio.htm] ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Коновалихин С.В. Институт структурной макрокинетики РАН, СОШ №75, г. Черноголовка

На современном этапе развития ИКТ наличие персонального компьютера (ПК) в учебном процессе все чаще становится обычным явлением. Однако при-менение этого (достаточно дорогого для средней общеобразовательной школы) устройства требует нестандартного подхода как при подготовке к уроку, так и при его проведении.

Цель данного сообщения поделится с коллегами опытом по применению ПК и мультимедийного проектора (МП) на уроках физики.

Первое. Использование ПК в качестве «записной книжки». Вся информа-ция о вопросах и задачах предстоящего урока загружается в ПК. Во время урока вопросы и текст задач высвечиваются на мониторе, расположенным таким обра-зом, чтобы они легко читались учителем и учеником, вызванным к доске. Уче-нику у доски сложнее других, поэтому наличие условия перед глазами иногда


118

позволяет ему соображать быстрее. Наличие условия перед глазами ученика, на-ходящегося у доски, особенно важно при проведении уроков в слабых классах, когда много времени тратиться на запись условия задачи, так как у учащихся возникают проблемы с обозначением физических величин. Визуализация этих данных на экране монитора ПК позволяет существенно экономить время на уро-ках в таких классах.

Второе. При работе в классах с гуманитарным уклоном (нагрузка на уче-ника 2 часа в неделю) еще в середине 90-х годов я столкнулся с проблемой оценки уровня знаний и умений учащихся. При таком малом количестве часов выработать умения и навыки по решению количественных задач (при отсутствии учебников, рассчитанных на этот курс) просто невозможно. Выход из положения был найден с помощью решения качественных задач (КЗ). Я начал собирать КЗ из различных источников, в том числе придумывая их. В результате удалось со-брать более 1500 качественных задач по курсу физике 10-11 классов [1,2]. Дан-ная база находится в ПК, в любой момент я могу задать учащимся КЗ по теме текущего урока. Это становится очень важно в конце урока, когда времени на решение количественной задачи нет, а класс необходимо чем-то занять в течение 3 – 5 минут.

Третье. Применение МП, находящегося в постоянной готовности во вре-мя любого урока, позволяет существенно увеличить эффективность использова-ния времени урока: при решении задач, я могу одновременно вызвать к доске трех учеников для решения трех задач. Условия задач, высвечиваются на экране с помощью МП, т.е. их не надо озвучивать, для тех, кто работает у доски, усло-вия задач показаны на экране монитора ПК. Остальные учащиеся «играют напе-регонки» с теми, кто у доски: ученик, показавший в своей тетради правильно оформленные решения двух задач, до того, как их решения появятся на доске, получают пятерку. Задачи подбираются разного уровня: первая простая, на пра-вильное применение одной из формул изучаемой темы; вторая - сложнее, на применение двух формул или графического построения; третья - уровня вступи-тельного экзамена престижного вуза. Ниже можно показать «запасные» задачи любого уровня, чтобы наиболее «скорострельные» учащиеся не скучали.

Четвертое: Применение ПК и МП позволяет модифицировать проведе-ние лабораторных работ. Например, не всегда оборудование кабинета позволяет провести работы, описание которых полностью соответствует приведенным в учебниках. Приходится придумывать или заимствовать другие [3,4]. Набранное на ПК описание работы высвечивается на экране. Пока учащиеся переписывают в тетрадь для лабораторных работ название, цель работы, перечень оборудова-ния и т.д., учитель может доставить к рабочим столам необходимые наборы приборов. Это особенно ценно в условиях сокращения ставок лаборантов в предметных кабинетах школ.

В течение пяти лет предлагаю учащимся два способа сдачи отчетов лабо-раторных работ: традиционный на бумаге, или на электронных носителях. Ино-гда мои ученики представляют просто потрясающие по красоте и качеству оформления электронные варианты лабораторных работ. Таким образом, вместе с учителями информатики, мы формируем у учеников отношение к ПК как к ин-струменту для решения конкретных задач. С моей точки зрения это очень важно в настоящее время, когда многие учащиеся (особенно средних классов) считают,


119

что ПК и Интернет могут полностью заменить какую-либо интеллектуальную деятельность.

Применение МП позволяет существенно оживить курс астрономии. Уроки, посвященные описанию тел Солнечной системы, сопровождаемые иллюстра-циями, позаимствованными на Российских астрономических сайтах (например, astronet.ru и astrolab.ru) значительно повышает интерес учащихся к изучаемой теме, способствует улучшению дисциплины во время урока.

Применение МП позволяет внести в уроки элемент игры, что особенно не-обходимо при проведении уроков физики в 7 – 9 классах [5]. Я предлагаю уча-щимся «побороться» с компьютером. К доске вызывается один ученик, запуска-ется раздел «Самопроверка» с диска «Физикон. Открытая физика» по последней изученной теме. Для увеличения динамики я даю возможность учащемуся отве-тить на четыре вопроса, ограничивая время ответа 1 минутой. Критерий: 4 пра-вильных ответа – 5, три – 4, два – 3, один – 2. Поскольку вопросы выбираются ПК случайным образом, то это позволяет проверить знания по всему разделу. Особый интерес у учащихся вызывает тот факт, что оценку ставит им компью-тер, а не «надоевший» учитель. При этом остальные учащиеся достаточно ак-тивно реагируют на происходящее. Этот подход я применяю и в старших клас-сах при проведении уроков в условиях низкой посещаемости (сильные морозы зимы 2006 года или при высоком уровне заболеваемости ОРЗ). Предваритель-ный анализ применения такого способа проверки знаний показал, что у учащих-ся соревновавшихся с ПК и, даже просто присутствовавших на уроке, уровень закрепления знаний по проверенным темам выше, по сравнению отсутствовав-шими в это время.

Применение МП позволяет осуществить объяснение некоторых тем курса физики в диалоговом режиме, что делает урок более динамичным и, одновре-менно, позволяет оценить умение применять полученные ранее знания. Напри-мер, при проведении урока по правилам построения изображения в тонких лин-зах, образования механических волн, проводники и диэлектрики в электриче-ском поле и т.п.

Вывод: грамотное и творческое применение ПК позволяет интенсифици-ровать учебный процесс, повысить интерес учащихся к изучаемому предмету, улучшить дисциплину в ходе урока.

Автор доклада выражает благодарность губернатору МО Б.В.Громову и Министерству образования МО и за предоставление гранта на получение обору-дования для кабинета физики (в том числе ПК и МП) без которого данная работа была бы невозможной. Литература 1. С.В.Коновалихин, «1 сентября. Физика», 2003, № 21, С.32-35. 2. С.В.Коновалихин, «Практический журнал для учителей и администрации школы», 2006, №1, С.46 – 56. 3. Г.Ш.Гоциридзе, Практические и лабораторные работы по физике, М:, «Классикс Стиль», 2002. 4. С.В.Коновалихин, «1 сентября. Физика», 2006, № 22, С. 28-29. 5. С.В.Коновалихин, «Практический журнал для учителей и администрации школы», 2006, №1, С.19 – 25.


120

ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО ФИЗИКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПРОГРАММНОЙ СРЕДЫ «ЖИВАЯ ФИЗИКА»

Кошляк А.И., Гусева О.Б. Средняя общеобразовательная школа №671, Москва

Не секрет, что большинство учеников считает, что один из самых трудных предметов в школе - это физика, а наиболее вызывающий интерес – информати-ка. Правда, каждый учитель информатики сталкивается с тем, что часть учени-ков воспринимает компьютер, прежде всего, как игрушку. Но, если на информа-тике изучаются трудные темы, такие как программирование, алгоритмизация или моделирование – как мучителя.

Для того чтобы преодолеть негативное отношение к физике и одновре-менно убедить ученика, что компьютер - это не игрушка и не мучитель, а необ-ходимый инструмент для обработки и получения информации, в нашей школе на протяжении 5 лет ведется интегрированный курс физики и информатики. На ба-зе компьютерного класса школы проводятся лабораторные работы по физике в 9 классе (раздел «Механика»). Курсы физики и информатики проходят своим че-редом по обычному учебному плану, но один раз в неделю на протяжении всего учебного года ученики приходят на физику в кабинет информатики.

Для обеспечения систематической, планомерной работы учащихся нами разработан курс лабораторных работ в соответствии с программой «Физика 9» (Е.М. Гутник, Е.В. Шаронина, Э.И. Доронина) и учебником А.В. Перышкина, Е.М. Гутник «Физика 9». В качестве среды для моделирования физического экс-перимента на компьютере мы выбрали программный комплекс «Живая Физика».

Каждая работа начинается с построения модели, на которой исследуется один из законов физики. Программная среда «Живая Физика» хороша тем, что позволяет не только моделировать ситуации, но и легко изменять условия экспе-римента – гравитационное поле, вязкость среды, свойства материалов и др.

Следует отметить, что обычные лабораторный работы по физике также проводятся, а компьютер применяется тогда, когда традиционные методы полу-чения учебной информации или не эффективны, или невозможны. Так, напри-мер, «Живая Физика» позволяет остановить движение объекта в любой момент, «прокрутить» движение в прямом и обратном направлении. Эффективно приме-няется потактовый просмотр движения. Кроме того, в обычных школьных усло-виях невозможно, например, исследовать на модели движение спутника по ор-бите.

Предлагаемые лабораторные работы и эксперименты способствуют осоз-нанному усвоению программного материала и творческому подходу к модели-рованию установок, подбору материалов, их свойств, а также приборов, из имеющихся в наборе «Живой Физики». Учащиеся максимально используют весь набор инструментов и материалов для создания предлагаемых авторами иссле-довательских ситуаций.

Очень важным является то, что учащиеся имеют возможность непосредст-венно считывать результаты измерений, как в числовой, так и в графической форме. Это дает существенную экономию учебного времени.


121

Применение предлагаемого курса в полном объеме обеспечивает единый подход к изучаемому разделу физики «Механика» 9 класс и более осознанному, целостному представлению механических явлений в окружающем мире. Кроме того, учащиеся овладевают практическими навыками построения и исследова-ния компьютерной модели, таким образом, расширяют и закрепляют знания и навыки по теме Моделирование из курса Информатики и ИКТ.

Применяя систематически компьютер на интегрированном уроке физики и информатики, учащийся имеет возможность использовать свои навыки и умения работы с компьютером для изучения реальных объектов и явлений. Компьютер становится привычным средством для получения новой информации - знаний по теме урока, а также средством для проведения измерений и исследований. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЦЕССЕ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ КОММУНИКАТИНЫХ УМЕНИЙ

Кузьменкова Л.А. Шуйский государственный педагогический университет

На современном этапе развития общества производство, обработка и хра-нение информации становится основным видом деятельности, поэтому компью-теризацию образования следует рассматривать как часть этого процесса. Разви-тие информатизации вызвано тем, что для человечества информация становится главным ресурсом научно-технического и социально-экономического развития мирового сообщества. Информатизация существенно влияет на ускоренное раз-витие науки, техники и различных отраслей хозяйства, играет значительную роль в процессах воспитания и образования, культурного общения между людь-ми, а также и других социальных областях.

Информационные технологии в обучении представляют собой синтез со-временных достижений педагогической науки и средств информационно-вычислительной техники. Использование информационных технологии в обуче-нии обеспечивает научные подходы к организации учебно-воспитательного про-цесса с целью его оптимизации и повышения эффективности.

Внедрение информационных технологий в процессе преподавания физики интенсифицирует передачу информации, значительно расширяет иллюстратив-ный материал, позволяет создавать проблемные ситуации и организовать поис-ковую деятельность студентов, усиливает эмоциональный фон обучения, фор-мирует учебную мотивацию у обучаемых, индивидуализирует и дифференциру-ет учебный процесс, создает условия для формирования и развития коммуника-тивных умений обучающихся. При внедрении современных информационных технологий в учебно-воспитательный процесс, информация, прежде всего учеб-ная, становится объектом технологической обработки с использованием компь-ютера и передачи с помощью средств коммуникации. Компьютерные программы по физике, созданные как виртуальные конструкторы, позволяют проводить принципиально невозможные в традиционных условиях учебные эксперименты, осуществлять реальную дифференциацию обучения в процессе работы с экспе-риментальными заданиями и задачами при дефиците учебного времени. Исполь-


122

зование возможностей компьютерных технологий при обучении физике позво-ляет активизировать процессы развития компонентов операционного, наглядно-образного, теоретического типов мышления; способствует развитию творческо-го, интеллектуального потенциала обучаемых. При этом возможности компью-терных технологий используются не столько для поддержки традиционных форм и методов обучения, сколько для реализации идей развивающего обуче-ния, интенсификации всех уровней учебно-воспитательного процесса, подготов-ки подрастающего поколения к коммуникации, адаптации, жизни и профессио-нальной деятельности в информационном обществе. Формирование коммуникативных умений у будущих учителей в процессе

обучения физике неразрывно связано с информатизацией, а, следовательно, с использованием информационных технологий. Анализ работ ведущих педаго-гов, психологов и методистов привел к тому, что были выделены основные ком-муникативные умения, которыми должны обладать будущие учителя и которые можно сформировать в процессе обучения физике.

Применяя широкий спектр компьютерных обучающих программ по физике можно формировать у обучаемых коммуникативных умений устанавливать от-ношения в процессе общения, привлекать к себе внимание, управлять педагоги-ческим процессом.

Одним из примеров использования информационных технологий для фор-мирования данных коммуникативных умений является применение компьютер-ных моделей в процессе обучения физике. Компьютерные модели можно приме-нять в качестве демонстраций при объяснении нового материала или при реше-нии задач. Например, при объяснении строения атома по модели Бора можно использовать мультимедийные и математические возможности компьютера (табличный процессор Microsoft Excel, программы для создания Flach-анимации, средства языка программирования Pascal для создания 3D объектов). При этом преподаватель имеет возможность не только наглядно демонстрировать сам процесс, но и, изменяя параметры модели, показать, как электрон в соответствии с моделью Бора перескакивает в атоме с орбиты на орбиту, что сопровождается поглощением или испусканием кванта. Таким образом, при изучении физики с использованием информационных технологий обеспечивается сочетание объяс-нения нового материала, проведения демонстрационного эксперимента, решения задач, что является основными видами деятельности по формированию комму-никативного умения привлекать к себе внимание. Кроме того, компьютер явля-ется универсальным средством для создания проблемных ситуаций (необходи-мость показа модели атома Бора и отсутствие возможности реально увидеть процесса поглощения или испускания кванта), решений проблемных задач (на основе использования возможностей НИТ и организации диалога между субъек-тами обучения). Использование компьютерной модели позволяет повысить эф-фективность представления изучаемого физического явления; поддерживать ус-тойчивое внимание обучаемых, интерес к изучаемому материалу и педагогу; обеспечивать внимание, дисциплину, посещаемость, взаимопонимание и уваже-ние, что является основными критериями успешности формирования коммуни-кативных умений привлекать к себе внимание обучаемых.

Использование предложенной модели позволяет создавать проблемные си-туации, составить разнообразные варианты задач, организовать поисковую дея-


123

тельность студентов, тем самым, формируя коммуникативное умение устанав-ливать отношения в процессе общения и умение управлять педагогическим про-цессом. Приведенный пример показывает, что использование информационных технологий в процессе преподавания физики расширяет возможности педагогов по формированию коммуникативных умений обучаемых, позволяет активизиро-вать их деятельность, повысить учебную мотивацию.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Никанорова Л.А., Корытникова Е.С. Магнитогорский индустриальный колледж им. Н.И. Макарова

Стремительное развитие электронных и оптических методов хранения, передачи, обработки и предъявления информации диктует постоянное совер-шенствование в настоящее время видеокомпьютерных методов обучения.

Основой организации обучения и воспитания каждого учащегося должна быть подготовка к труду в условиях информационного общества, реализация компьютерной грамотности и профессиональной направленности учащихся. Ре-шающая роль в этом принадлежит новым научно-информационным технологи-ям, новому взгляду на цели и содержание образования, порождаемому процес-сом информатизации общества.

Проведение занятий по всем предметам с использованием ИТ становится неотъемлемой частью учебно-воспитательного процесса. Среди учебных дисци-плин «Физика» - хорошо поддающийся компьютеризации предмет. Но при под-готовке предметного урока в компьютерном классе нужно учитывать три со-ставляющие готовности: готовность учителя применять ИТ на уроке, готовность учащихся к использованию ИТ и готовность компьютерного класса. ИТ можно использовать для изучения теоретического материала, выполнения лаборатор-ных работ, тренинга, в качестве средства моделирования и визуализации физи-ческих процессов и явлений. Выбор зависит от целей и задач урока.

Условная классификация программ обучения дисциплины «Физика» по нашему мнению выглядит так.

1) Создание мультимедийных лекций с помощью программы Microsoft Power Point 2000. Программа разработки презентаций, по другому – компьютер-ных лекций Power Point, входящая в состав пакета Microsoft Office, позволяет подготовить материалы к уроку, комбинируя различные средства наглядности, максимально используя достоинства каждого. Компьютерная лекция – это набор слайдов. Каждый слайд может содержать одно или несколько статичных изо-бражений (фото, рисунки, схемы, диаграммы, текстовые фрагменты). Демонст-рация слайда может сопровождаться звуковой записью. Лекция предлагается вниманию студентов на экране монитора или на большом проекционном экране. Такие компьютерные презентации мы используем при изложении нового мате-риала. Например, при изложении темы «Влажность воздуха», «Строение твер-дых тел. Виды кристаллических структур», можно представить основные поня-тия и определения, а также использовать рисунки. Такие презентации возможны и при закреплении изученного материала.


124

2) Демонстрационные программы позволяют показать на экране видео-записи физических явлений и опытов или их имитацию.

Анимационные эффекты обеспечивают демонстрацию того, что не уда-ется показать в натуральном эксперименте и трудно воспринимаются на статич-ных рисунках.

Таким же образом можно продемонстрировать изопроцессы (одновремен-но выяснив интересующую зависимость в газовом законе с помощью графика) или модель теплового движения молекул при повышении температуры.

3) ИТ используются при проведении лабораторных работ. Например, об-работка результатов с использованием универсальных электронных таблиц Mi-crosoft Excel, входящих в комплект Microsoft Office. Среди таких лабораторных работ «Исследование зависимости мощности лампы от напряжения на ее зажи-мах». После проведения реального физического эксперимента студент обраба-тывает полученные данные с помощью ПК путем использования несложных формул. Достаточно 5-10 минут для ознакомительной беседы перед работой. По результатам эксперимента в этой же программе строится график требуемой за-висимости. Затем анализируются полученные результаты эксперимента и объяс-няется, что некоторые точки графика выпадают из полученной зависимости. Это так называемые случайные точки, объясняемые погрешностью опыта.

4) Большое распространение получили в настоящее время программы тестирования или назовем их контролирующие программы, которые предусмат-ривают возможность контроля усвоения учебного материала при допуске к ла-бораторным работам или при защите лабораторных работ, а также текущего и итогового контроля знаний и умений.

5) Создание внутреннего сайта по физике. Содержание сайта может включать:

- план изучения разделов физики (тема занятия, его содержание); - опорные конспекты лекций в виде поясняющих схем, рисунков; - алгоритмы решения задач, примерные типы задач по данному разделу; - методические указания к лабораторным работам; -вопросы и тесты для самоконтроля; -вопросы к зачету или экзамену; - занимательные вопросы, кроссворды; - список рекомендуемой литературы. ИТ можно использовать и при проведении внеклассных мероприятий.

Например, конкурс компьютерных презентаций- электронных газет о физиче-ских явлениях. Этот конкурс может быть проведен на предметной неделе физи-ки. Все вышеизложенное можно представить в виде таблицы.

Способы использования программных средств Программное средство Вид учебного занятия Этапы урока

1. Мультимедийные пре-зентации MS Power Point

- урок – лекция - комбинированный урок -внеклассное мероприя-тие

- объяснение нового ма-териала - закрепление материала - фронтальный опрос

2. Электронные таблицы Excel

- лабораторная работа - урок решения задач

- закрепление знаний - выполнение лаборатор-ных работ


125

3. Программы тестирова-ния

- урок контроля знаний - лабораторная работа - комбинированный урок

- проверка полученных знаний

4. Программы компью-терного моделирования физических процессов и явлений

- урок – лекция - комбинированный урок - лабораторная работа

- объяснение нового ма-териала - закрепление знаний

Таким образом, при проведении уроков физики с компьютерной под-

держкой используются формы и методы, которые: -позволяют сделать обучение наиболее привлекательным и доступным

для студентов при сохранении необходимого научного уровня; -решить давно назревшие проблемы личностно ориентированного под-

хода к обучению; -развить актуальное сейчас умение работать с компьютерной техникой. Преимущества включения мультимедийных технологий в учебный про-

цесс по сравнению с традиционными методами обучения многообразны. Ис-пользование ИТ может способствовать развитию умственных способностей обу-чаемых, совершенствовать стиль мышления, формировать у учащихся системное естественнонаучное мировоззрение на основе создания опорных образователь-ных образов в этой области. Литература 1. Ларионова М.И., Сидоренко А.Ф. Оценка эффективности предметного урока с при-менением ИТ / Тезисы XII международной конференции-выставки «ИТ в образова-нии».- Москва, 2002. 2. Хотинская Г.И. «Информационные технологии управления». - Москва, «Дело и сер-вис»,2003. 3. Огородник О.Н. Компьютерные уроки физики // «Первое сентября», «Физика», 2006, №10, с. 7-10. 4. Коршунов А.С. Дидактические особенности разработки интерактивных компьютер-ных моделей // Информатика и образование ,2005, №2, с. 78-81. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЯВЛЕНИЯ КАК НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Палий Н. Ю. Кубанский государственный университет

Современный этап развития физической науки характеризуется отчетли-вым осознанием на методологическом уровне модельного характера всех наших знаний о природе. На смену наивным представлениям об «абсолютным» харак-тере фундаментальных положений механики, электродинамики и других разде-лов физики пришло понимание, что, например, уравнения Максвелла представ-ляют собой не «закон природы», а модель электромагнитного взаимодействия. Электро-слабое взаимодействие тоже рассматривается как определенная модель – компонент еще пока не открытого единого взаимодействия, который при опре-


126

деленных значениях пространственно-временных параметров проявляется неза-висимо от сильного и гравитационного взаимодействий. Тем не менее, в рамках определенных границ электромагнитное взаимодействие осуществляется как не-зависимое от других взаимодействий и в этом смысле рассматривается как «фундаментальная физическая модель». Наиболее общий, перспективный пут построения физических моделей за-ключается в использовании феноменологического подхода с опорой на общие фундаментальные законы (законы сохранения) и общие методологические прин-ципы физики. Однако для динамических систем возможен и желателен и микро-скопический подход на основе понимания основных принципов «правил» моде-лирования. Развитие физического моделирования показало, что по мере выра-ботки все более реальных представлений о сложных нелинейных системах у их моделей появляется все большая автономность: независимость от деталей на-чальных условий, от краевых условий и т.д. На ряду с этим наблюдается харак-терная общность в поведении достаточно сложных систем, заключающаяся в том, что заведомо упрощенные физические (и математические) модели часто дают ту же качественную картину, что и гораздо более полные и сложные моде-ли. Прежде чем перейти к обсуждению причин такого положения, отметим, что именно это обстоятельство и открывает широкие возможности для выработки научно значимых умений построения моделей сложных явлений еще в средней школе при необходимой организации процесса обучения. Основная причина отмеченного положения может быть установлена на пути по-следовательного анализа идеи Н.Н. Боголюбова об иерархии временных мас-штабов. Суть идеи Н.Н. Боголюбова становится очевидной из следующего. Пусть в системе, характеризующейся очень большим (но конечным) числом степеней свободы, имеется набор переменных X (x1, x2,…xn), меньший, чем полный набор динамических переменных, обладающий тем свойством, что задание X(0) при t=0 определяет значения X(t) при t>0. Например, в электрической цепи доста-точно задать распределение зарядов в начальный момент времени, чтобы пред-сказать их дальнейшее поведение, не прибегая к микроскопической картине по-ведения отдельных заряженных частиц. Возможность определения X(t) по заданным начальным значениям X(0) означает, что существует так называемое управляющее уравнение, которое ока-зывается существенно проще, чем микроскопические динамические уравнения. Управляющее уравнение, замкнутое на уровне набора переменных X, реализует сокращенное описание рассматриваемой системы. Возможность получения управляющего уравнения на элементарном уровне обосновывается следующим образом. В системе многих частиц, описываемой полным набором динамических переменных, можно выделить относительно небольшое число медленно меняю-щихся величин X, характерное время изменения которых оказывается сущест-венно больше времени изменения других (быстрых) величин. Величины X бе-рутся за новые переменные, в результате чего уравнения динамики рассматри-ваемой системы записываются таким образом:

),( YXfdtdX

= , ),( YXdtdY

ϕ= , (1)


127

где величины Y(y1, …ym) (n<<m) меняются быстро по сравнению с изменением величин X. Медленность изменения величин Х позволяет решать систему урав-нений для Y, считая Х фиксированным параметром. В результате находим

Y=Y(t,Y(0),X) (2) Подставляя эти значения Y в уравнения для величин X, получаем

dx dt f(X,Y(t,Y(0),X))=f(t,Y(0),X), (3) в результате чего система уравнений оказывается замкнутой на уровне величин Х. Если величины Y изменяются со временем таким образом, что спустя некото-рый промежуток τ времени «забывают» свое начальное значение, то в пренебре-жении временем запаздывания τ система уравнений (3) принимает вид

)(XgdtdX

=, (4)

где фактически выполнено изменение временного масштаба, поскольку «физи-чески дифференциально малая» величина dt теперь время τ. Уравнение (4) – это типичное управляющее уравнение, замкнутое на уровне переменных, число которых намного меньше числа степеней свободы системы, записанное в «огрубленном» временном масштабе, который уже не по-зволяет следить за изменением во времени быстрых переменных Y. В качестве одного из ярких и доступных на элементарном уровне приме-ров перехода к сокращенному описанию можно указать на изменение затухаю-щих колебаний в случае, когда сила трения пропорциональна скорости. Если нас интересует только закон изменения амплитуды колебаний со временем, а не их полная динамическая картина, то вместо динамического уравнения, соответст-вующего второму закону Ньютона,

...xrkxxm −−= (5)

Можно рассмотреть уравнение, описывающее диссипацию механической энер-гии:

dtxrdxxrdE ⋅−=⋅−= 2&& (6) Вводя обычное 2y r/m. можно переписать (6) в виде

24

2xmydtdE &

−= , (7)

Где явно выделена кинетическая энергия осциллятора 2

2xm& . Теперь перейдем к

огрубленному временному масштабу, считая дифференциально малый промежу-ток dt большим по сравнению с периодом колебаний 2

1220 )(22 yT −== ωπω

π . При этом, считая затухание малым, можно заменить кинетическую энергию

2

2xm& ее средним значением, равным половине полной механической энергии Е.

В результате в новом огрубленном временном масштабе уравнение (7) перепи-сывается в виде:

EydtdE

⋅−= 2 (8)


128

Решение уравнения (8) есть yteEE 2

0−⋅= (9)

Учитывая, что энергия Е пропорциональна квадрату амплитуды колеба-ний А, получим

yteAA −⋅= 0 (10) что, разумеется, совпадает с результатом, получаемым при непосредственном решении динамического уравнения (5). Приведенный пример иллюстрирует идею получения сокращенного описания системы путем решения более простого уравнения, возникающего при использовании огрубленного временного масшта-ба, и эффективность простых моделей сложных процессов, сформулированных при учете иерархии временных масштабов. Невозможно сформулировать единый набор «твердых» правил или инст-рукций по созданию физических моделей изучаемых конкретных явлений, одна-ко приведенные выше факты позволяют наметить основные подходы к процессу создания моделей. Качественная картина явления и соответствующая этой кар-тине пусть даже самая наивная феноменологическая теория явления не должны противоречить существующим физическим представлениям и фундаментальным законам, например, законам сохранения. Неизбежным моментом при рассмотре-нии достаточно сложных систем или явлений является привлечение определен-ных качественных предложений, которые управляют поведением системы. Здесь появляется достаточный простор для новых идей и даже концепций, которые по-зволяют перевести качественные соображения на математический язык и запи-сать управляющие уравнения. При этом сам выбор физических характеристик, на языке которых формулируется феноменологическая теория, предпочтительно проводить путем выявления характерных временных масштабов на основе оце-нок из соображений размерности в случае динамических систем или каких-либо эвристических соображений и экспериментальных фактов в случае систем более сложной природы. Именно в процессе перехода к сокращенному описанию, или в процессе создания такого описания из эвристических соображений и осущест-вляется идеализация исходной сложной системы, которая практически достига-ется на пути выдвижения упрощающих предположений о природе рассматри-ваемого явления и пренебрежения определенными взаимодействиями, оказы-вающими слабое влияние. В рамках обычного подхода к решению физических задач такая идеализация рассматривается как основной компонент перехода от самого физического явления к его модели. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ НА ПРИМЕРЕ ТЕМЫ «RLC – КОНТУРЫ И СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ»

Панин В.А., Овсянников В.В. Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

Образование - это сфера деятельности человека, которая всегда чутко реагирует на различные способы подачи информации. Именно так в сферу об-


129

разования в свое время вошли кинофильмы, видеофильмы, кассеты с магнито-фонными записями, а в настоящее время активно внедряются новые компьютер-ные технологии.

Новые информационные технологии в образовании - это образовательные технологии с использованием компьютеров. По определению Смирнова А.В. «… новая информационная технология (НИТ) - технология обработки, переда-чи, распространения и представления информации с помощью ЭВМ, создание вычислительных и программных средств».

Аппаратные и программные средства, необходимые для реализации ин-формационных технологий, называют средствами новых информационных технологий. Под средствами информационных и коммуникационных техноло-гий (ИКТ) понимают комплекс технических, программно-аппаратных, про-граммных средств, систем и устройств, функционирующих на базе средств вычислительной техники; современных средств и систем информационного обмена, обеспечивающих автоматизацию ввода, накопления, хранения, обработ-ки, передачи и оперативного управления информацией. ИКТ можно применять при преподавании физики в качестве:

■ средств обучения; ■ средств, совершенствующих процесс преподавания; ■ инструмента познания окружающей действительности и самопознания; ■ средств развития личности обучаемого; ■ средства коммуникаций. Наиболее распространенным программным продуктом по физике является

«Открытая Физика 2.5» - это полный мультимедийный курс физики. Использование программного продукта «Открытая физика. 2.5» на при-

мере объяснения темы «RLC – контуры и свободные колебания» (фрагмент лек-ции, физико-математический профиль, 11 класс).

Если параметры динамической системы не зависят от времени, то система называется автономной, а ее движение - свободными колебаниями. В электриче-ских цепях, так же как и в механических системах, таких, как груз на пружине или маятник, могут возникать свободные колебания.

Когда ключ K находится в положении 1 (рис. 1, модель из программного продукта «Открытая физика 2.5»), конденсатор заряжается до напряжения . По-сле переключения ключа в положение 2 начинается процесс разрядки конденса-тора через резистор R и катушку индуктивности L. При определенных условиях этот процесс может иметь колебательный характер.

Рис. 1

Закон Ома для замкнутой RLC-цепи, не содержа-щей внешнего источника тока, запишется в виде

dtdILUIR −=+ , где

CqU = - напряжение на конден-

саторе, ••

== qdtdqI - ток в цепи, а q – заряд конденса-

тора. Рассмотрим случай, когда R=0, тогда

0)( =−−••

qLCq .


130

Разделим все на L и получим ••••

=+=+ ,0,01 20 qwqq

LCq где −=

LCw 12

0 квад-

рат частоты. Мы получили уравнение гармонического колебания в дифференци-альной форме, т.е. в контуре без сопротивления заряд совершает гармонические

колебания: )cos( 00max ϕ+= twqq . Для всяких гармонических колебаний: ,2w

T π=

т.е. LCT π2= . Необходимо разъяснить причину пропорциональности периода индуктивности и емкости, обратить внимание на опытные факты.

Затем проводится аналогия процессов свободных электрических и меха-нических колебаний (рис. 2, модель из программного продукта «Открытая физи-ка 2.5»).

Рис. 2.

Сравнение свободных колебаний гру-за на пружине и процессов в электри-ческом колебательном контуре по-зволяет сделать заключение об анало-гии между электрическими и механи-ческими величинами.

Домашнее задание: в программе Beginnings of ELECTRONICS с помощью осциллографа исследовать цепи RL, RC и RLC рис. 3.

Рис. 3

Использование средств ИКТ в обучении физике способствует увеличению доли самостоятель-ной учебной деятельности и ак-тивизации обучаемого, форми-рованию личности обучаемого за счет развития его способности к образованию, самообучению, самовоспитанию, самоактуали-зации, самореализации.

О ВЫБОРЕ ИНСТРУМЕНТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ДИНАМИКИ НА ШКОЛЬНОМ ФАКУЛЬТАТИВЕ

Попов К.А. Волгоградский государственный педагогический университет

Факультативные занятия и кружковая работа постепенно уходят на второй план учебного процесса современной школы. На их место приходят элективные курсы. Но при всех формальных изменениях остается главное: данные курсы не-обходимы для углубления и расширения спектра знаний, полученных школьни-ками на обычных занятиях.

Одним из направлений факультативных или элективных курсов может быть обучение школьников методам численного моделирования физических процессов. Перспективность данного направления связана с тем, что аналитиче-


131

ское решение физических задач, несколько превышающих по сложности школь-ный уровень, может оказаться недоступным в силу отсутствия соответствующей математической подготовки, тогда как набор грамотно подобранных численных методов позволит проанализировать поведение достаточно сложных физических систем с необходимой точностью.

Курс численного моделирования или отдельный блок, посвященный вве-дению в использование численных методов и их реализацию на компьютере, удобнее всего построить на решении динамических задач. Это связано с тем, что динамика достаточно хорошо освещена в школьном курсе физики, и, кроме того, решение динамических задач очень легко алгоритмизуется на доступном для школьников уровне.

Для начала проще всего рассмотреть решение задач об одномерном дви-жении тела под действием сил, которые могут зависеть от скорости, координаты или времени. Формулировка второго закона Ньютона для задач подобного типа будет выглядеть следующим образом: ( , , ).ma F v x t=

Одномерность движения позволяет отказаться от векторов и решать все в скалярном виде. Простые типы одномерного движения рассматриваются в школьном курсе кинематики и динамики, как, например, движение тела под дей-ствием силы тяжести. Но если мы введем учет силы сопротивления воздуха (среды в общем случае), пропорциональной скорости движения, то это сразу вы-водит задачу на новый уровень сложности. При хорошей математической подго-товке школьники могут проинтегрировать полученные динамические уравнения

kvmgma −−= или vmkg

dtdv

−−= .

и решить данную задачу, но, к сожалению, процент таких школьников невелик, а решение задачи представляется важным, поскольку бытовой опыт учащихся все-гда подсказывал им, что брошенное тело движется не по параболе, а по укручен-ной в конце кривой (например, наблюдение за полетом воланчика).

Здесь на помощь приходят численные методы. Отправной точкой для чис-ленного анализа может стать преобразование уравнений движения в форму ко-нечных разностей вместо дифференциалов. К ним еще необходимо добавить уравнение для скорости. Таким образом, получается простая система уравнений

,

.

v kg vt mx vt

Δ⎧ = − −⎪⎪Δ⎨Δ⎪ =⎪Δ⎩

Поскольку символ дельта означает разность конечного и начального зна-чений величины, можем преобразовать систему уравнений в конечных разностях в систему рекуррентных уравнений с фиксированным значением разности по времени, которая в процессе численного моделирования будет означать шаг про-граммы.

1

1

,

.

i i i

i i i

kv v g v tm

x x v t

+

+

⎧ ⎛ ⎞= − + Δ⎪ ⎜ ⎟⎝ ⎠⎨

⎪ = + Δ⎩


132

Далее перед учителем встает довольно сложный вопрос, какими средства-ми реализовать построение решения задачи? Действительно, подготовка уча-щихся в области программирования не всегда бывает достаточной для реализа-ции даже таких простых проектов. Поэтому можно предложить два варианта вы-хода из данной ситуации. Во-первых, школьникам можно показать пример реа-лизации алгоритма расчета по рекуррентным формулам и построения графика полученной зависимости с использованием одного из языков высокого уровня. Например, программа построения зависимости координаты от времени для по-лученной выше системы будет выглядеть без каких-либо аксессуаров, даже без координатных осей следующим образом:

program dinamika; uses graph, crt; var a,b,i:integer; x0,x1,v0,v1,dt,t,k,g:real; begin a:=detect; initgraph (a,b,' '); g:=9.8; k:=1.5; dt:=0.001; t:=0; x0:=0; v0:=12; for i:=1 to 5000 do begin v1:=v0-(g+k*v0)*dt; x1:=x0+v0*dt; line(round(t/2*640),480-round(x0/5*480), round((t+dt)/2*640),480-round(x1/5*480)); v0:=v1; x0:=x1; t:=t+dt end; readkey; closegraph end. Если же школьники легче работают в WYSIWYG-системах, то оптималь-

ным будет выбор оболочки Mathcad для реализации всех необходимых стадий обучения моделированию. Средствами Mathcad задача о полете тела под дейст-вием силы тяжести и с учетом сопротивления воздуха решается так:


133

Легко заметить, что для освоения методов работы в системе Mathcad по-

требуется значительно меньше времени при том же результате, но при этом от-брасываются некоторые детали процесса программирования.

Оба варианта имеют свои достоинства и свои недостатки. Едины они в одном: вручая в руки школьника один из указанных инструментов моделирова-ния, мы открываем ему дорогу к широким возможностям исследования физиче-ских (биологических, химических, экологических и др.) процессов и систем. Безусловно, указанный метод должен только показать учащимся на возможность использования компьютера в физических исследованиях. Как показывает опыт, школьники без особого труда осваивают интегрирование систем уравнений ме-тодом трапеций, используя программные среды или Mathcad. С методами интег-рирования более высокого порядка точности школьники работают эффективнее средствами Mathcad. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ИКТ В ПРЕПОДАВАНИИ КУРСА «ФИЗИКА»

Седова Л. В. МОУ Краснопоймская средняя общеобразовательная школа

В последнее время можно часто слышать вопросы: «А нужен ли вообще компьютер на уроках физики? В каких случаях оправдано использование ком-пьютерных программ на уроках физики?» Я считаю, что использование компью-тера на уроках оправдано, прежде всего, в тех случаях, в которых он обеспечи-вает существенное преимущество по сравнению с традиционными формами обучения. Одним из таких случаев является использование компьютерных моде-лей и виртуальных лабораторий.


134

Работа учащихся с компьютерными моделями полезна потому, что благо-даря возможности изменения в широких пределах начальных условий экспери-ментов, компьютерные модели позволяют им выполнять многочисленные вир-туальные опыты. Некоторые модели одновременно с ходом экспериментов по-зволяют наблюдать построение соответствующих графических зависимостей, что повышает их наглядность. Подобные модели представляют особую цен-ность, так как учащиеся обычно испытывают значительные трудности при по-строении и чтении графиков. Такая работа учащихся чрезвычайно полезна, так как они могут ставить многочисленные эксперименты и даже проводить не-большие исследования. Интерактивность открывает перед учениками огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и актив-ными участниками проводимых экспериментов.

Процесс компьютерного моделирования для учащихся увлекателен и по-учителен, так как результат моделирования всегда интересен, а в ряде случаев может быть весьма неожиданным. Создавая модели и наблюдая их в действии, учащиеся могут познакомиться с рядом физических явлений, изучить их на ка-чественном уровне, а также провести небольшие исследования. Конечно, ком-пьютерная лаборатория не может заменить настоящую физическую лаборато-рию. Тем не менее, при выполнении компьютерных лабораторных работ у школьников формируются навыки, которые пригодятся им и для реальных экс-периментов – выбор условий экспериментов, установка параметров опытов и т.д. Все это превращает выполнение многих заданий в микроисследования, стимули-рует развитие творческого мышления учащихся, повышает их интерес к физике. Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок и позволяют учителю организовывать новые виды учебной деятельности. В работе я приме-няю три вида уроков с использованием моделей:

• Урок обобщения и систематизации знаний — исследование.

Учащимся предлагается на этапе обобщения и систематизации нового ма-териала самостоятельно провести небольшое исследование, используя компью-терную модель или виртуальную лабораторию, и получить необходимые резуль-таты. Компьютерные модели и виртуальные лаборатории позволяют провести такое исследование за считанные минуты. Конечно, учитель формулирует темы исследований, а также помогает учащимся на этапах планирования и проведения экспериментов.

• Урок — компьютерная лабораторная работа. Для проведения такого уро-ка необходимо, прежде всего, разработать бланки лабораторных работ. Задания следует расположить по мере возрастания их сложности. Вначале имеет смысл предложить простые задания ознакомительного характера и экспериментальные задачи, затем расчетные задачи и, наконец, задания творческого и исследова-тельского характера.

• Урок закрепления знаний — решение задач с последующей компьютерной проверкой полученных ответов. Учитель может предложить учащимся для само-стоятельного решения в классе или в качестве домашнего задания задачи, пра-вильность решения которых они смогут проверить, поставив компьютерные экс-


135

перименты. Самостоятельная проверка полученных результатов при помощи компьютерного эксперимента усиливает познавательный интерес учащихся, де-лает их работу творческой, а в ряде случаев приближает ее по характеру к науч-ному исследованию.

В плане закрепления изученного материала и при самостоятельной работе учащихся нередко использую программу "Уроки физики Кирилл и Мефодий "для 7, 8, 9 и 11 классов - электронные учебники от компании " Кирилл и Мефо-дий ". Данная программа разбита на уроки в соответствии с основными темами курса физики. Имеет четкое звуковое сопровождение. Хороший подбор контро-лирующих тестов. Но следует отметить недостаточную глубину учебного мате-риала, поэтому при изложении нового материала, на мой взгляд, она не совсем подходит. А вот для закрепления, повторения и контроля знаний на уроках фи-зики данная программа подходит неплохо. Закрепление пройденного учебного материала я с удовольствием провожу с помощью того же компьютера, распо-ложенного около демонстрационного стола, с программой "Уроки физики Ки-рилла и Мефодия". Компьютер подключен к видеопроектору, позволяющему выводить изображение на большой экран. Заранее устанавливаю нужную тему, и после объяснения нового материала запускаю нужные озвученные пункты учеб-ного материала. Это позволяет быстро и кратко еще раз прокрутить изучаемую тему в сознании учащихся. Иногда для повторения применяю создание кросс-вордов на пройденные темы по физике. Выполняем их в программе Microsoft Excel. Провожу такие уроки в компьютерном кабинете, где учащиеся рассажи-ваются по 2 человека за компьютер. После создания кроссвордов учащиеся об-мениваются ими, предварительно записав на дискеты, а затем их разгадывают.

Кроме того, нередко использую компьютеры для рисования общего вида графика какого- либо закона или явления. Ребята, как правило, делают это в про-грамме Paint, а более точное построение графиков проводят в программе Microsoft Excel, при этом графики получаются очень красивыми, что вызывает чувство удовлетворения работой. Построение графиков в программе Microsoft Excel позволяет пронаблюдать процесс изменения графика при изменении лю-бых параметров протекающего процесса. С помощью компьютера можно также осуществлять контроль знаний. Перед началом занятия я получаю информацию от каждого учащегося о степени выполнения им домашнего задания (в виде са-мооценки за каждую часть домашнего задания). А затем на занятии они под-тверждают свои оценки, либо традиционным способом в кабинете физике, либо тестированием с использованием компьютеров, с помощью тестов программы "Уроки физики Кирилла и Мефодия". Также неплохо вписывается в структуру контроля знаний использование компьютерной программы "Репетитор по физи-ке Кирилла и Мефодия". Во время тестирования учащихся рассаживаю по одно-му человеку за компьютер. Остальные в это время заняты либо традиционным контролем, либо решением задач по данной теме.

XXI век – это век современных технологий. Он требует огромного запаса знаний, которые невозможно получить, не имея компьютерных знаний. Ученики


136

должны освоить новые жизненно необходимые навыки, что заставляет нас, учи-телей, не только идти в ногу со временем, но и опережать его. Литература 1. Белостоцкий П. И., Максимова Г. Ю., Гомулина Н. Н. «Компьютерные технологии: современный урок физики и астрономии». – «Физика», № 20, 1999. – С. 3. 2. Кавтрев А. Ф. «Компьютерные модели в школьном курсе физики». Журнал «Компь-ютерные инструменты в образовании», № 2. СПб, Информатизация образования, 1998. С. 4–47.

РАЗРАБОТКА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ПО МАГНЕТИЗМУ КАК ЧАСТЬ БИЗНЕС - ПРОГРАММЫ ООО «ВАЛТАР»

Семенов А.И. ООО «»ВАЛТАР», г. Королев, Московская обл.

Предприятие "Валтар" было создано в 1998 году группой специалистов, профессионально занимавшихся магнитопластами (магнитопласты – это посто-янные магниты с полимерным наполнителем) и магнитными системами с начала 90-х годов ХХ века. Основу фирмы составили выпускники физического факуль-тета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова и Мос-ковского института стали и сплавов, имеющие научные степени в области изу-чения магнитных свойств редкоземельных сплавов.

В настоящее время производственное подразделение расположено в нау-кограде Королев, Московская область, исследовательские лаборатории – на тер-ритории Московского университета. Производственные мощности фирмы по-зволяют производить несколько миллионов изделий из магнитопластов различ-ных типоразмеров в месяц.

Основная специализация фирмы – крупносерийное производство редкозе-мельных магнитопластов из сплава неодим-железо-бор (Nd-Fe-B).

Главная отличительная черта этого класса магнитов – высокая степень точности и повторяемости размеров и однородности магнитных характеристик (2-3%). Сочетание этих свойств с технологичностью процесса производства по-зволяет успешно заменять магнитопластами Nd-Fe-B изотропные и анизотроп-ные ферриты и в ряде случаев спеченные магниты Nd-Fe-B.

Изделия фирмы используются в счетчиках горячей и холодной воды, газо-вых счетчиках, комбинациях приборов и датчиков для автомобильной промыш-ленности, бесколлекторных электродвигателях различной мощности, миниатюр-ных шаговых двигателях, вентиляторах, компрессорах, компьютерном оборудо-вании, включая жесткие диски.

О WEB-сайте www.valtar.ru Одна из трудностей становления фирмы заключалось в том, что ко време-

ни ее образования на рынке уже существовали фирмы, производящие магнито-пласты или закупающие их в Китае. Таким образом, встал вопрос о максимально быстром продвижении фирмы. В связи с этим было принято решение о создании собственного сайта. Но чем привлечь целевых посетителей на сайт?


137

В связи с этим была разработана программа продвижения сайта. Ее основ-ными положениями были следующие идеи:

1. Возможные заказчики магнитов расположены по всей России, а, значит, не у всех есть высокоскоростной Интернет. Поэтому было принято решение ис-пользовать только htlm-код, тщательно оптимизировав вручную каждую страни-цу (а их свыше 100).

2. Чтобы занять высокие места в поисковых системах и заинтересовать посетителей материалы сайта должны быть уникальными.

3. Чтобы не отпугнуть посетителей сложными рассуждениями и формула-ми, изложение должно вестись на максимально доступном для нормального че-ловека уровне.

4. Сайт должен часто обновляться и постоянно расти в размерах. 5. Сайт должен быть «живым», изложение должно быть с оттенком лично-

сти автора. Использование предложенных идей привело к тому, что сайт быстро за-

воевал первые места в поисковых системах по ряду ключевых фраз, что привело к узнаваемости фирмы и притоку новых заказчиков.

Следует отметить, что схема продвижения фирмы относится, естественно, не только к магнитам, а может быть использована и для других товаров и услуг, конечно при условии, что товары достаточно уникальны, а взаимоотношения с заказчиками честны и открыты.

Об образовательной программе Как добиться повторного прихода посетителей на сайт, который представ-

ляет не эротику и анекдоты, а какую-нибудь область науки, например, магне-тизм?

Для решения этой задачи было принято решение разработать образова-тельную программу по магнетизму со следующими идеями:

1. Изложение должно начинаться с «нулевого» уровня (т. е. рассчитано на людей, почти не знакомых с данной областью) и постоянно увеличиваться по сложности.

2. Все статьи должны быть максимально краткими, чтобы читатель не ус-пел устать, а сразу запомнил какой-то конкретный материал.

3. Необходимо представлять как можно больше иллюстрационного мате-риала: рисунков, фотографий, диаграмм, что значительно облегчает понимание рассматриваемой проблемы.

4. Обязательно должны быть представлены многочисленные натурные эксперименты, что даст читателю уверенность в реальности представленного материала.

Разумеется, речь идет не о замене школьных, институтских и универси-тетских курсах. Речь идет о максимально простом изложении для нормального взрослого человека, который уже не будет разбираться в сложных формулах и сидеть ночами, зубря определения. Речь идет о том, чтобы, прочитав представ-ленный материал, каждый мог сказать:

«Я это понял, и я понял, что это только верхушка айсберга. Если я захочу, я почитаю предложенные учебники и монографии, если нет – я посмотрю, что интересного предложат мне здесь дальше…»

О виртуальных измерительных приборах


138

Отдельная тема – применение виртуальных измерительных приборов. Это уникальное явление, мало используемое в образовательном процессе. А на са-мом деле все относительно легко и просто…

Собственно виртуальный прибор представляет собой более или менее сложное программное обеспечение, установленное на персональный компьютер, и некое интерфейсное устройство, позволяющее компьютеру получить доступ к тем физическим величинам и процессам, которые он должен будет обрабаты-вать. Как правило, в качестве такого интерфейса выступает аналого-цифровой преобразователь с одним или несколькими входами, возможно, снабженный устройством нормирования входного сигнала.

Таким образом, основная структура виртуального измерительного прибо-ра такова:

1. Датчик. 2. Нормирующий (входной) усилитель. 3. Аналого-цифровой преобразователь. 4. Управляющая программа на компьютере. Чтобы было понятней, конкретизируем представленную структуру на

примере измерения магнитного поля: 1. Датчик – датчик Холла ДХК-0.5А. 2. Нормирующий (входной) усилитель – усилитель на основе AD623. 3. Аналого-цифровой преобразователь – АЦП на основе ADS1286. 4. Управляющая программа на компьютере – программа на основе

LabVIEW. Разумеется, речь идет не только о магнетизме, речь идет о любом физиче-

ском явлении, которое необходимо изучить. И, с появлением у всех персональ-ных компьютеров, с помощью виртуальных приборов это можно сделать отно-сительно легко и просто. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ «ОТКРЫТОЙ ФИЗИКИ» СРЕДСТВАМИ EXCEL: «ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ»

Тебелев Л.Г. Димитровградский институт технологии, управления и дизайна

Интерактивный курс «Открытая физика 1.1», предназначенный [1] для ис-пользования в ВУЗах, позволяет проводить фронтальные занятия в локальной сети. К нему предложены методические указания [2] для выполнения лаборатор-ных работ с традиционной обработкой результатов, не ориентированной на вы-числительные и графические возможности компьютера. Лабораторные работы по курсу [1] можно дополнить обработкой результатов средствами Excel. Для примера рассмотрим модель «Относительное движение» из раздела «Механика». На рабочем столе (рис. 1) расположим рядом два окна: левое – «Открытая Физи-ка» и правое – «Excel».


139

Рис. 1. Размещение окон «Открытая Физика» и «Excel» на рабочем столе: а) компьютерный эксперимент, б) обработка результатов Пример. Определим, как направление движения лодки, задаваемое углом

θ к линии, перпендикулярной течению, влияет на снос L лодки при переправе, если скорость лодки относительно воды υ меньше скорости течения реки u (n = u/υ > 1).

Рассмотрим случай, когда значение начальной координаты x0 = –140 м, скорость лодки υ = 2,0 м/с и скорость течения реки u = 4,0 м/с. Эти значения ус-тановим с помощью линеек выбора в левом окне.

В правом окне занесем значения x0, υ, u в ячейки C2:C4. Затем подготовим электронную таблицу, которую будем заполнять в процессе эксперимента. В ячейки A6:C6 занесем заголовки вертикальных граф, в ячейки A7:A14 занесем значения угла θ, задаваемого в опыте.

В левом окне установим начальный угол θ = 0°. Кнопкой «СТАРТ» запус-тим эксперимент. После завершения процесса движения считаем значение коор-динаты x, выведенное в табличке на экране эксперимента в левом окне, и запи-шем это значение x в ячейку B7 электронной таблицы. Вычислим значение сноса L = x – x0 по формуле [=B7 – C$2] и занесем в ячейку C7.

В левом окне проведем аналогичные эксперименты для углов θ, указанных в ячейках электронной таблицы A8:A14. Результаты измерения x занесем в пра-вом окне в ячейки B8:B14. Скопируем формулу из ячейки C7 в ячейки C8:C14. Тогда получим в этих ячейках C8:C14 значения сноса L, соответствующие ячей-кам A8: A14.

График зависимости сноса лодки L от направления θ ее движения созда-дим с помощью Мастера диаграмм. Для этого проведем последовательно сле-дующие операции:


140

I. Выделим ячейки C17:C24. Щелкнем на кнопке Мастер диаграмм на стандартной панели инструментов и выполним предлагаемые шаги:

1. Из предложенных типов диаграмм выберем график. 2. Для указанного диапазона данных добавим подписи по оси X. 3. На соответствующих вкладках вводим названия графика, оси X, оси Y;

добавляем основные линии сетки для оси X; убираем легенду. 4. Щелкнем на кнопке Готово. II. Заменим серый фон рисунка на белый: 1. Щелкнем правой кнопкой мыши по Области построения диаграммы и

выберем Формат области построения. 2. В области Заливка утопим кнопку с белым цветом. III. Изменим оформление координатных осей: 1. Щелкнем правой кнопкой мыши на шкале Ось значений и выберем ко-

манду Формат оси в появившемся меню. В этом окне диалога на вкладке Вид в области Основные выберем параметр Внутрь.

3. Щелкнем правой кнопкой мыши на шкале Ось категорий и выберем команду Формат оси в появившемся меню. В этом окне диалога на вкладке Вид в области Основные выберем параметр Внутрь. Затем щелкнем по вкладке Шка-ла и уберем галку в окошке Пересечение с осью Y.

IV. Чтобы изменить оформление отдельных символов, выделяем их, щел-каем правой кнопкой мыши и выбираем команду Формат …. В диалоговом окне Формат … щелкаем, например, на слово курсив, чтобы выделить текст курси-вом.

Вывод. Графику L(θ) соответствует формула L(θ) = y(n – sinθ)/cosθ. Ми-нимум на графике L(θ) согласуется с формулой θ = arcsin(1/n), которая получена из условия экстремума: dL(θ)/dθ = 0. Литература 1. Открытая Физика 1.1. Интерактивный курс физики для использования в ВУЗах: ООО ФИЗИКОН, www.physicon.ru, 2002. 2. Тихомиров Ю.В. Лабораторные работы по курсу физики с компьютерными моделя-ми. Методическое пособие: Москва – 2002 www.mstuca.ru/pages/tikhomirov. ИНТЕГРАЦИЯ КУРСОВ ИКТ – ФИЗИКА В ПРОЕКТЕ ОСО - 2007

Федотова С.В. Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы

Щеглова И.Ю. Коломенский государственный педагогический институт

Одним из видов инновационной работы с использование ИКТ является открытый международный проект «Обучающие сетевые олимпиады» - ОСО, проводимый с 2002 года окружным методическим центром (ОМЦ) и окружным ресурсным центром по ИТ (ОРЦИТ) Северо-западного окружного управления образования (СЗОУО) департамента образования г. Москва. Эта работа ОРЦИТ включает дистанционное обучение в форме предметных обучающих олимпиад и


141

использование их материалов в профильном обучении. Руководитель проекта ОСО (oso.rcsz.ru) – Третьяк Т.М. [1,2]. Цель проекта – профильное обучение, создание условий для повышения профессионального мастерства преподавате-лей на основе обмена передовым опытом.

Заслуживает внимания организация в профильном обучении интегриро-ванных уроков дисциплин, в частности ИКТ и физики. Интеграция позволяет на одном учебном материале аккумулировать обобщенные знания из разных пред-метных областей, решать задачи дидактики образовательного процесса одновре-менно для нескольких предметов. Преимущества интегрированного урока в бо-лее высокой степени усвоения знаний учащимися за счет необычного подхода, который в полной мере использует интуитивную составляющую заинтересован-ности вопросом. При интеграции происходит переключение видов деятельности с одного предмета на другой, внимание не ослабевает, одновременно происходит разносторонняя мобилизация усилий интеллекта на одной проблеме, повышая тем самым, эффективность процесса обучения. Интегрированные уроки являют-ся важной составной частью в реализации межпредметных связей в обучении.

В разделе ОСО – «Информатика и ИКТ» создана секция «ИКТ в препода-вании». Среди участников секции свыше учителя информатики составляют свыше 75% , учителя физики – около 15%. Таким образом, предложенное на-правление позволяет в какой-то мере углубить знания преподавателей как в об-ласти физики, так и в области ИКТ .

Практикум по моделированию физических процессов с подробным разбо-ром технологии MS Excel можно рассматривать в качестве методического посо-бия по физико-математическому профилю как по информатике с углубленным изучением ИКТ, так и интегрированным курсам.

Опыт показал, что несмотря на широкое распространение MS Excel, уча-стники олимпиады нуждаются во вводной лекции «Электронные таблицы MS Excel». Эта лекция содержится первой рассылке участникам. Кроме того, сдела-на рассылка лекции «Последовательность построения модели физического про-цесса в среде MS Excel». Практикум содержит 20 лабораторных работ по моделированию физических процессов в среде MS Excel. В конце каждой работы приводятся задания для са-мостоятельного выполнения. Курс делится на две части: 1 год обучения (введе-ние), для впервые участвующих, и 2 год обучения (продолжение курса). В рабо-тах рассматриваются кинематические задачи, задачи динамики с решением чис-ленным методом дифференциальных уравнений, примеры задач из радиотехни-ки, явление резонанса и др.

Вводная часть направлена на углубленное освоение практики работы в среде MS Excel и первичный практикум по созданию моделей физических про-цессов. Вторая часть курса содержит методику использования ЭТ по обработке систем функций численными методами в процессе моделирования с решением дифференциальных уравнений второго порядка.

Курс «Моделирование физических процессов в среде MS Excel» [3] гото-вит учителей к проведению модульных интегрированных уроков в классах фи-зико-математического профиля старшей школы, в дополнительном образовании


142

или в ВУЗах. По усмотрению учитель может выбрать весь модуль, или его части, предусмотрено разбиение по годам обучения.

В курсе реализована методика проведения интегрированных уроков физи-ки и ИКТ в форме лабораторных работ с элементами исследовательской дея-тельности. Моделирование является одним из важнейших инструментов позна-вательной и исследовательской деятельности человека, выступая в качестве су-щественной характеристики современного стиля мышления. В физике всегда широко использовались разнообразные модели. Поэтому информационные ме-тоды моделирования являются естественным продолжением существующего в физике подхода к изучению различных явлений. Графическое моделирование физических процессов – важная часть изучения физики: оно дает более нагляд-ное представление о процессе, чем математическая формула.

Курс преследует сразу несколько целей: 1) показать возможности ЭТ для оптимизации обработки результатов измерений реальных лабораторных работ; 2) моделирование (математическое, графическое) различных физических про-цессов на примере конкретных физических задач через технологию среды MS Excel; 3) анализ поведения модели при изменении начальных данных и форми-рование выводов по проведенной научно-исследовательской деятельности. Осо-бый интерес представляют задачи, не имеющие аналитического решения. Такие задачи обычно не рассматриваются ни в школе, ни в общем курсе физики, но представляют огромный интерес. Они требуют знания основ моделируемого фи-зического процесса, основ численных методов решения задач, умения анализи-ровать поведение системы и предугадывать его результат. Получаемые при этом формулы представляют собой, как правило, неоднородные дифференциальные уравнения второго порядка. По их виду (даже после получения приближенного решения) невозможно просмотреть характер изучаемой зависимости.

Каждая лабораторная работа включает в себя теоретический материал по рассматриваемому физическому процессу, подробное руководство по техноло-гии построения моделей в электронных таблицах.

Подготовка к выполнению работы предполагает ознакомлении с теорией рассматриваемого в ней вопроса и аналитическими формулами, лежащими в ос-нове расчетных) формул, которые в дальнейшем заносятся в соответствующие ячейки таблицы, выделение начальных параметров процесса и разделение всех данных на два типа: переменные величины и постоянные. Для большинства предлагаются шаблоны, содержащие заготовки таблиц, а также основные фор-мулы, лежащие в основе расчетных формул. Кроме формул в процессе вычисле-ний используются и некоторые дополнительные для вычисления промежуточ-ные величины (интервалы времени, приращение координаты, перевод градусной меры в радианы и наоборот, вычисление тригонометрических функций и т.д.).

В ряде лабораторных работ применяются встроенные функции, работа с которыми проводится с помощью Мастера функций. Для графического пред-ставления результатов моделирования используется Точечная диаграмма

В конце работы приводится список обязательных заданий, выполняемых после заполнения таблиц и построения графиков. Некоторые из заданий посвя-щены определению границ применимости данной модели (в первую очередь это касается тех моделей, формулы для которых получены численным методом);


143

другие прослеживают влияние начальных параметров или других величин, вхо-дящих в формулы, на вид диаграммы. Литература 1. Третьяк Т.М., Фарафонов А.А. Профильное обучение в форме дистанционных обу-чающих олимпиад. Материалы конф. ИТО-2004 – http://ito.edu.ru/2004/Moscow/III/2/III-2-4884.html 2. Семибратов С.М., Третьяк Т.М., Федотова С.В. «Обучающие сетевые олимпиада (ОСО)», как информационно-образовательная среда для организации профильного обучения и повышения квалификации педагогов. Материалы конф. ИТО – 2005: http://ito.edu.ru/2005/Moscow/I/3/I-3-5955.html 3. Богуславский А.А., Щеглова И.Ю. Лабораторный практикум по курсу "Моделирова-ние физических процессов": Учебно-методическое пособие для студентов физико-математического факультета. – Коломна: КГПИ, 2002 г. – 88 стр. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОБСТВЕННЫХ НАУЧНЫХ ДОСТИЖЕНИЙ ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ В КОНТЕКСТЕ БОЛОНСКОГО ПРОЦЕССА. МУЛЬТИМЕДИЙНАЯ МЕТОДИКА

Ширина Т.А., Ильин В.А. Московский педагогический государственный университет

Образование России стоит на пороге коренных преобразований, определяе-мых Болонской декларацией [1]. Одним из основных ее положений, является осу-ществление тесной связи учебного процесса и проводимых в вузе научных ис-следований. Являясь движущей силой образования, наука призвана активно раз-виваться в вузах. Болонский процесс ставит перед преподавателями естествен-ных наук задачу практической реализации многогранных связей научных иссле-дований и преподавания. Таким образом, усиление взаимодействия между ву-зовской наукой и преподаванием - важнейшее направление реформы высшего образования. Ведущим его видом является знакомство студентов с новейшими физическими открытиями, в том числе теми научными и техническими дости-жениями, которые сделаны в данном ВУЗе.

Связь образования и научных исследований согласно положениям Болон-ской декларации может осуществляться по нескольким направлениям:

- включение результатов, полученных при проведении научных исследо-ваний на кафедрах и в лабораториях, в нормативные курсы по физике и другим естественнонаучным дисциплинам;

- создание специальных курсов по современной физике, включающих на-учные результаты, полученные непосредственно авторами;

- создание специальных практикумов, по современной физике с выполне-нием части лабораторных работ непосредственно на экспериментальных науч-ных стендах;

- использование идей и методов, разработанных в научных лабораториях, для усовершенствования лабораторных работ общего физического практикума;

- развитие на основе активной научной деятельности кафедр бакалавриата, магистратуры науки и аспирантуры, разработка соответствующих программ;


144

- разработка современных форм и методов итоговой оценки знаний сту-дентов (в том числе систем компьютерной оценки), а также использование науч-ных результатов для написания курсовых и дипломных работ студентов, диссер-таций бакалавров и магистров;

- создание ситуации, когда итоговые работы студентов, посвященные со-временным научным проблемам (в том числе тем, которые инициированы собст-венными научными исследованиями кафедры), выполняются только в мульти-медийном виде.

Методика использования собственных научных исследований в учебном процессе разработана пока слабо. Используя общедидактические принципы, можно сформулировать методические положения, выполнение которых при этом совершенно обязательно. Для успешного включения собственных научных дос-тижений в учебный процесс необходимо:

– определить информационную и дидактическую цели включения конкретной темы в нормативные и специальные курсы, учитывая уровень зна-ний студентов в области физики и математики;

– связать результаты собственных научных достижений с законами и явлениями, изучаемыми в соответствующих разделах физики;

– раскрыть прикладную ценность изучаемых научных достижений; – рассказать о методах исследования и оборудовании, с помощью ко-

торых получена сообщаемая информация; – построить процесс преподавания так, чтобы он усиливал усвоение

фундаментальных физических принципов, относящихся к конкретным разделам физики, в связи с чем максимально использовать мультимедийные способы из-ложения материала (мультимедийные лекции, слайд-фильмы, анимационные программы и др.).

Опыт Московского педагогического государственного университета пока-зывает, что указанные выше положения могут быть удачно реализованы при на-личии сильной и успешной научной лаборатории, в которой ведутся исследова-ния мирового уровня. Так при кафедре общей и экспериментальной физики, су-ществует радиофизическая лаборатория, где ведутся исследования прикладной сверхпроводимости. Результаты ее научной деятельности широко используются в учебном процессе.

Кроме того, научная деятельность в рамках лаборатории позволила подго-товить целый ряд высококвалифицированных преподавателей нового поколения, не только обладающих глубокими знаниями по физике, но также хорошо вла-деющими ультрасовременными компьютерными (в том числе мультимедиа) технологиями. Благодаря этому был разработан новый вид лекционной передачи знаний – мультимедийные лекции [2].

Нами предлагается и обосновывается новая лекционная форма обучения – мультимедийные лекции. Под этим термином мы понимаем такое изложение учебного материала, в котором лектор, передавая компьютеру часть своих функ-ций, усиливает воздействие на слушателей, используя возможности мультиме-диа технологий. В традиционных лекциях основную информацию слушатели получают со слов преподавателя. Мультимедийные лекции предполагают усвое-ние учебного материала также путем зрительного восприятия.


145

Мультимедийная лекция является лекцией в полной мере, а не слайд-фильмом. В ней преподаватель не заменяется компьютером, превращаясь, как это иногда делается, в системного администратора. Преподаватель остается главным действующим лицом при чтении мультимедийной лекции. Более того, ему предоставляется возможность как никогда широко применить свои творче-ские склонности, сделать лекцию более содержательной, насыщенной разнооб-разным иллюстративным материалом. Что касается методики изложения, то, наряду с общедидактическими требованиями, она предполагает оптимальный выбор последовательности демонстрации слайдов, времени демонстрации каж-дого из них, подбор гиперссылок и оптимальных моментов их «включения» и т.д.

Опыт использования мультимедийных технологий в преподавании физи-ки, а также ее истории показал, что мультимедийные лекции представляют со-бой перспективный и оптимальный вид преподавания дисциплин, относящихся к физике, и дают большие возможности для реализации творческого потенциала как обучаемых, так и преподавателей. Естественно, что преподавание физиче-ских основ современной науки, и, тем более, тех ее разделов, которые касаются собственных научных исследований, наилучшим образом могут быть представ-лены с помощью мультимедийных лекций. На физическом факультете МПГУ читается спецкурс «Сверхпроводниковые приемники излучения», построенный на базе научных работ кафедры и лаборатории. Он выполнен в виде мультиме-дийного продукта, хорошо воспринимается студентами и дает, как показывают специальные исследования, крепкие знания. Литература 1. Bologna Declaration. Joint Declaration of the European Ministers of Education Convened in Bologna on the 19th of June 1999. 2. Древич Ж.С., Ильин В.А. Методика преподавания истории физики в педагогическом вузе с помощью мультимедиа технологий. //Преподавание физики в высшей школе. М., 2005. № 30. С.155-171. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОВ НА УРОКАХ ФИЗИКИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

Цуцких Ю.И. МОУ средняя школа № 17, г. Коломна

Наш век характеризуется потребностью и способностью обрабатывать большое количество информации для решения сложных проблем современной жизни. Для сбора, хранения, использования и распространения информации большого объема компьютер незаменим. С помощью компьютера мы оказались способными расширить наши технические возможности, увеличить объем зна-ний, разнообразить технические средства и внедрить новые методы их примене-ния в процесс обучения. Однако при всем при этом надо помнить одну очень важную истину, ни-какая самая полная энциклопедия, ни одна самая интересная книга ( которые, к глубокому сожалению, читаются все меньше и меньше), ни один самый «ум-


146

ный» и быстродействующий компьютер не заменит на уроке живое слово учите-ля. Именно его способности: доказать и убедить - могут донести до сознания ученика необходимые знания и умения. Именно учитель, его педагогическое мастерство способны найти время и место на уроке для применения современ-ных достижений научно-технического прогресса. В 2002 году мне, с помощью депутата ГД РФ Г.В. Гудкова и заместителя председателя МосОблДумы В.П. Куликова, удалось оборудовать в кабинете фи-зики четыре рабочих места, оснащенных компьютерами типа ИБМ – 386, 486.

Мечты и задумки были тогда более широкими – объединить все компью-теры в сеть, поставить более мощный современный головной компьютер – сер-вер и использовать полученную систему для контроля и проверки знаний по ме-тоду программированного обучения Однако этого сделать пока не удалось Но и имеющаяся база значительно разнообразила уроки. Особенно много дополни-тельных возможностей появилось с установкой программы « Физика в картин-ках». В настоящее время компьютеры используются в сочетании с традицион-ными методами, такими как устный и письменный контроль знаний, физический эксперимент и демонстрации, лабораторные работы.

В процессе изложения нового материала активно используется программа « Физика в картинках» для иллюстрации некоторых положений в виде виртуаль-ных физических демонстраций. Например, при изучении темы « Законы сохра-нения в механике» ( 8, 10 кл.) очень эффектно выглядят файлы « Соударения» и « Реактивное движение». В теме « Тепловые явления» ( 8 кл.) или « Основы тер-модинамики» (10 кл.) - броуновское движение, изопроцессы. В теме « Электро-статика» (10 кл.) - демонстрация изображения электрических полей. Тему «Электромагнитные явления» украшают изображения магнитных полей, опыты по электромагнитной индукции, демонстрации силы Лоренца. Очень полезны файлы с описанием фотоэффекта, опыта Резерфорда, модели атома водорода по Бору в темах « Излучения и спектры», « Атом и атомное ядро».

Эти демонстрации красочны и динамичны. Они позволяют наглядно и просто промоделировать физические процессы, показать их суть. Имеется еще один важный момент. Учитывая, что компьютеры располо-жены у стены, противоположной классной доске, т.е. за спинами учащихся, в процессе их применения частично решается вопрос со сменой динамических поз учащихся, снятием утомляемости на уроках.

А так как используются они кратковременно и достаточно удалены от уча-щихся – то не возникает вопроса о перегрузке их зрения. Следующий аспект применения компьютеров – закрепление знаний уча-щихся и контроль за уровнем их усвоения. После объяснения нового материала учащиеся группами по 2 – 3 человека, кроме работы с учебником или задачни-ком, работают на компьютере с заранее записанными в текстовом редакторе «Word» различными тестами, имеющими несколько вариантов. Например, по теме « Тепловые явления» ( 8 кл.) можно использовать следующий тест: А – 1. После большого числа столкновений молекул газа между собой 1) изменяется форма молекул, 2) изменяется масса молекул, 3) изменяется размер молекул,


147

4) молекулы не меняются, сохраняя и форму, и размер, и массу. А – 2. Молекулы газа 1) движутся равномерно и прямолинейно между столкновениями, 2) колеблются около положения равновесия 3) неподвижны, 4) могут совершать перескоки вблизи положения равновесия. А – 3. Тепловым движением называется 1) прямолинейное движение отдельной молекулы, 2) равномерное движение отдельной молекулы, 3) упорядоченное движение большого числа молекул, 4) непрерывное, хаотичное, беспорядочное движение всех частиц, из ко-торых состоит тело. Подобный нетрадиционный подход (не у доски, не на бумаге) вызывает у учащихся повышенный интерес к теме, к самому предмету, большую мотивацию к учебе.

При этом можно дифференцированно и индивидуально подходить к до-пуску учащихся к работе на компьютере, что воспитывает у них более созна-тельную дисциплину на уроке и активизирует их учебную деятельность. Таким же образом у учащихся проверяется домашняя подготовка, уровень знаний, производится контроль и учет знаний. Выведенные на монитор в начале урока подобные или более сложные тесты, в том числе и с математическим рас-четами, дают возможность оперативно и объективно оценить знания учащихся. Ответы учащихся при этом фиксируются на небольшом, заранее подготовлен-ном бланке. Варианты тестов и критерии их оценки могут варьироваться при этом в достаточно широких пределах. Имеется еще один аспект применения компьютеров на уроках физики или факультативных занятиях – это проведение виртуальных лабораторных работ, например в 11 – х классах по теме « Законы постоянного тока». В программе « Физика в картинках» есть файл « Электрические цепи». По описанию (на бу-мажном носителе) учащиеся «собирают» на мониторе компьютера электриче-ские разветвленные цепи из источников тока, ключей, соединительных прово-дов, резисторов, измерительных приборов, затем проводят виртуальные измере-ния электрических параметров и по полученным данным рассчитывают неиз-вестные величины, используя при этом известные правила Кирхгофа. Таким образом, применение современной компьютерной техники расши-ряет возможности учителя при проведении урока.

148

Научно-методическое издание

Ответственный редактор зав. кафедрой теоретической физики

Коломенского государственного педагогического института профессор, к.ф.-м.н

Богуславский Александр Абрамович

Информационно-коммуникационные технологии в подготовке учителя технологии

и учителя физики

Сборник материалов научно-практической конференции 3-5 апреля 2007 г.

Компьютерная верстка Богуславский А.А. Технический редактор Пономарева В.В.

Формат 60х84х1/16 Подписано в печать Усл. печ. л. 9. Тираж 100 Бумага офсетная Заказ №

Отпечатано с готового оригинал-макета

КГПИ, 140410, Московская область, г. Коломна, ул. Зеленая, д. 30

1 3-5 апреля 2007 гwindow.edu.ru/resource/114/37114/files/ktti2007-1.pdf ·...

Documents