Палій Лілія
Науковий керівник – О. М. Царенко
Кіровоградський державний педагогічний університет
імені Володимира Винниченка
Анотація. В статті розглядаються роль і значимість реального та віртуального експерименту при вивчені оптики, та роль інформатики у навчальному процесі з фізики.
Ключові слова: компетенції, реальний фізичний експеримент, віртуальний фізичний експеримент,інформаційно-комунікаційні технології, комп’ютерна модель.
Актуальність проблеми. Роль і значимість реального навчального фізичного експерименту як провідного методу навчання фізики значно знизилася, що в свою чергу актуалізувало використання технологій віртуальної реальності в процесі організації фізичного експерименту. Тенденція витіснення реального фізичного експерименту віртуальними аналогами визначила актуальність теоретичного обґрунтування та практичної реалізації комплексного підходу до використання реального та віртуального експериментів у навчальному процесі з фізики. Комплексний підхід до використання сучасних інформаційних технологій та навчального фізичного експерименту дозволяє реалізувати міжпредметні зв'язки фізики з інформатикою.
Аналіз останніх досліджень. Розкриємо сутність комплексного підходу до використання сучасних інформаційних технологій та навчального фізичного експерименту. Етимологічний аналіз поняття «комплексний» показав, що дане поняття походить від латинського comlexus - зв'язок, поєднання і означає сукупний з чим-небудь, що охоплює групу чого-небудь, що представляє собою комплекс [7, с.419]. Поняття «система» (дав. гр. - з'єднання в одне ціле з багатьох частин) трактується в словнику іноземних слів як 1) безліч закономірно з'єднаних між собою елементів (предметів, явищ, процесів, принципів, поглядів, теорій), що утворюють певну цілісність, єдність; 2) порядок, обумовлених планомірним, правильним розташуванням і взаємозв'язком частин, суворої послідовністю дій; 3) сукупність елементів, пов'язаних загальною функцією; 4) форма, спосіб пристрою, організація чого-небудь [1, c.141], [7, с.431].
В рамках комплексного підходу навчальний фізичний експеримент і засоби сучасних інформаційних технології виступають як два структурних компонента єдиної системи, при цьому кожен з них являє собою мікросистему і характеризується відносною самостійністю. Завдання комплексного підходу об'єднати дані мікросистеми таким чином, щоб їх взаємодія викликало появу нових, інтегративних якостей, не властивих окремо взятим складовим їх компонентам. В якості системоутворюючого фактора, що забезпечує взаємозв'язок всіх компонентів мікросистеми навчального фізичного експерименту і мікросистеми засобів сучасних інформаційних технологій в єдину систему, виступатиме самостійна пізнавальна діяльність учнів.
Таким чином, під комплексним підходом до використання засобів сучасних інформаційних технологій та навчального фізичного експерименту будемо розуміти включений у навчально-виховний процес компонентів зазначених мікросистем, засноване на інтеграції їх методичних та психолого-педагогічних можливостей спрямованих на організацію самостійної пізнавальної діяльності учнів.
Мета статті – огляд особливостей взаємозв’язку інформатики та фізики при вивченні оптики в старшій школі.
Виклад основного матеріалу. Результати досліджень показали, що віртуальний і реальний навчальний експеримент володіють певними методичними та психолого-педагогічними можливостями і мають свої області застосування, де вони найбільш ефективні. Дані види експериментів не можна протиставляти один одному, оскільки кожен з них має відносні переваги лише в окремих навчальних ситуаціях, при вирішенні певних дидактичних завдань. Отже, реальний і віртуальний навчальний фізичний експеримент не суперечать один одному, а добре узгоджуються між собою, розвиваючи і доповнюючи один одного. Таким чином, завдання вдосконалення процесу навчання фізики, вимагають комплексного підходу до використання реального та віртуального навчального експериментів, заснованого на інтеграції їх методичних та психолого-педагогічних можливостей.
Розкриємо сутність потенціалу комплексного підходу до використання сучасних інформаційних технологій та навчального фізичного експерименту. Під потенціалом комплексного підходу будемо розуміти його можливості, які можуть бути використані для організації навчально-пізнавальної діяльності учнів.
Комплексний підхід до використання сучасних інформаційних технологій та навчального фізичного експерименту знаходить відображення в різних компонентах дидактичної системи: цілі і завдання, зміст, засоби, методи, форми та результати навчання. Таким чином, комплексний підхід збагачує компоненти дидактичної системи, удосконалюючи їх внутрішню структуру, ставить їх на нову основу; а також дозволяє забезпечити практичне втілення дидактичних принципів навчання.
Результати педагогічних досліджень свідчать про те, що при одноманітній структурі уроку, незважаючи на цікаву передачу знань, учні швидко втомлюються [7, с.242]. Комплексний підхід до використання сучасних інформаційних технологій та навчального фізичного експерименту дозволяє забезпечити методичну різноманітність навчально-виховного процесу, а саме урізноманітнити й удосконалювати: а) методи навчання; б) форми організації навчання; в) засоби організації навчальної діяльності; г) пізнавальну діяльність учнів за змістом і характером [5, 3].
Навчальний фізичний експеримент не завжди дозволяє організувати самостійну пізнавальну діяльність учнів, спрямовану на виявлення сутності об'єктів пізнання. Самостійність вченню надають засоби сучасних інформаційних технологій, зокрема, дають можливість здійснити часткове перенесення методичних функцій від вчителя до засобів навчання для активізації пізнавальної діяльності учнів. Наприклад, вивчення комп'ютерних моделей фізичних процесів і явищ дозволяє засвоїти їх сутність без допомоги вчителя. Таким чином, комплексний підхід до використання сучасних інформаційних технологій та навчального фізичного експерименту створює сприятливі умови для організації самостійної пізнавальної діяльності учнів, самостійного оволодіння новим навчальним матеріалом за рахунок розширення меж пізнавальних можливостей учнів, а саме а) збільшення обсягу навчальної інформації, доступної для самостійного оволодіння ; б) забезпечення отримання більш повної і точної навчальної інформації про досліджуваному явище, процес, закономірності.
Комплексне використання засобів сучасних інформаційних технологій та навчального фізичного експерименту направлено на розширення інформаційного уявлення учнів про фізичні явища, теоріях, процесах і закономірностях, тобто на здійснення більш повного і всебічного їх вивчення, збільшуючи тим самим інформативну ємність уроку.
Комплексний підхід до використання сучасних інформаційних технологій та навчального фізичного експерименту дозволяє реалізувати міжпредметні зв'язки фізики з інформатикою. Реалізація міжпредметних зв'язків фізики з інформатикою на основі комплексного підходу виражається:
1. У практичному використанні знань, отриманих на уроках інформатики (фізики) в різних видах практичної діяльності учнів на уроках фізики (інформатики). Наприклад, при комп'ютерному моделюванні фізичних процесів на уроках інформатики, учням, на етапі побудови математичної моделі, необхідно спиратися на знання, отримані в галузі фізики. При аналізі, обробці та представленні результатів реального навчального експерименту на уроках фізики учні можуть використовувати практичні вміння роботи з прикладними програмами, сформовані на уроках інформатики.
Таким чином, сучасні інформаційні технології в навчальному процесі з інформатики виступають предметом засвоєння, а в навчальному процесі з фізики - засобом засвоєння навчального матеріалу.
2. У індуктивному і дедуктивному формуванні поняття «модель». При вивченні фізики у своїй навчальній діяльності учні активно використовують образно-знакові та вербальні моделі, матеріальні та комп'ютерні моделі, знайомляться з поняттям фізичної моделі досліджуваних явищ.
На уроках інформатики також вводиться загальне поняття моделі, з опорою на відомі учням з курсу фізики та інших навчальних предметів матеріальні та інформаційні моделі. Тобто відбуватися індуктивне узагальнення даного поняття. При подальшому вивченні інформатики відбувається конкретизація поняття моделі, розширюються його ознаки, вводиться приватна поняття «комп'ютерна модель». При вивченні інформатики учні вперше отримують навички моделювання фізичних процесів.
Рис.1 Формування інформаційної компетентності на основі реалізації міжпредметних зв’язків з фізики та інформатики.
Загальними завданнями фізики та інформатики є: 1) розкрити можливості використання засобів сучасних інформаційних технологій у наукових дослідженнях з фізики; 2) розкрити роль комп'ютерного моделювання у розвитку сучасної фізики; 3) сформувати в учнів серйозне ставлення до використання засобів сучасних інформаційних технологій у навчальній діяльності з фізики.
Принцип врахування методичних особливостей досліджуваного розділу фізики - принцип, що вимагає при реалізації комплексного підходу до використання сучасних інформаційних технологій та навчального фізичного експерименту враховувати зміст розділів курсу фізики, їх науково-методичну структуру, а також особливості методики навчання даними розділами. Так при вивченні розділу «Оптика», реальний експеримент повинен бути покладений в основу навчання геометричної оптики, а віртуальний експеримент - хвильової оптики.
Програмою для вивчення даного розділу виділяється 38 годин [2]. Так використати реальний фізичний експеримент доцільно використовувати при вивченні законів відбивання світла, плоских та сферичних дзеркал, законів заломлення світла, лінз та побудови зображень, одержаних за допомогою лінз, адже обладнання для цих експериментів доступне хоча б в одному екземплярі в шкільному кабінеті фізики.
Хвильова оптика є складнішою в розумінні і більш вибагливою щодо обладнання, тому такі явища як інтерференція, дифракція потребують підтримки з боку віртуального експерименту.
Квантові ж властивості світла можна продемонструвати лише використовуючи комп’ютер з необхідним програмним забезпеченням, адже розміри квантових частинок досить малі і над швидкі, тому непомітні для ока.
Висновки. Зрозуміло, що комп’ютерна лабораторія не може стовідсотково замінити справжню. Тим не менше, при виконанні за допомогою комп’ютера та необхідного програмного забезпечення лабораторних робіт у школярів формуються необхідні навички, які будуть потрібні при виконанні реальних експериментів (вибір умов експериментів, встановлення параметрів дослідів і т. д.). Все це стимулює розвиток творчого мислення учнів, підвищує їх інтерес до предметів природничо-наукового циклу.
Список літератури
- Бархаєв, Б.П. Педагогічна психологія /Б.П. Бархаев. – СПб.: Петербург, 2009. – 448 с.
- Державний стандарт базової і повної середньої освіти
- Карпова Л.Б. Використання персонального комп’ютера на уроках фізики. //Фізика в школах України /Л.Б. Карпова – Основа, 2008, №17, 32ст.
- Рябченко Ж.В. Використання комп’ютера під час проведення уроків досліджень. // Фізика в школах України /Ж.В. Рябченко – Основа, 2010, №11 - 12.
- Савгира С.М. Використання ІКТ на уроках фізики. // Фізика в школах України /С.М. Савгира – Основа, 2010, № 18.
- Сіденко О.М. Застосування сучасних ІКТ під час проведення фізичного практикуму. Використання прикладного програмного забезпечення на уроках фізики з метою підвищення рівня навчання. // Фізика в школах України /О.М. Сіденко – Основа, 2008, № 4.
- Харламов, І.Ф. Педагогіка / І.Ф. Харламов: підручник, 6-е вид., перероб., доп. – Мінськ: Університетське, 2000. – 560 с.
Відомості про авторів:
Палій Лілія Сергіївна – студентка 5-го курсу фізико-математичного факультету Кіровоградського державного педагогічного університету імені Володимира Винниченка.
Царенко Олег Миколайович – кандидат технічних наук, професор кафедри фізики та методики її викладання Кіровоградського державного педагогічного університету імені Володимира Винниченка.