2. Роль и место компьютера в обучении физике.

В настоящее время принято выделять пять аспектов, связанных с применением компьютера в обучении физике:

• Компьютер как объект изучения;

• Компьютер как средство обучения;

• Компьютер как средство учебно-воспитательной деятельности:

• Компьютер как система педагогического управления;

• Компьютер как средство повышения научно-педагогических исследований и научной организации труда учителя.

В компьютерных образовательных технологиях наиболее важны те аспекты, которые связаны с применением компьютера как средства обучения и как компоненты системы управления учебным процессом.

Как средство обучения на уроках физики компьютер может быть использован: для моделирования физических явлений; для автоматизации вычислений; для решения задач; проведения лабораторных работ; управления работой лабораторного оборудования; программированного обучения; контроля знаний. Каждое из перечисленных выше направлений будет раскрыто в последующих лекциях.

Как средство управления учебным процессом и научной организации труда преподавателя компьютер пока еще используют реже. Основное назначение компьютера в этом случае связано с созданием информационного банка данных, систематизацией, классификацией и оценкой разнообразной информации, полученной в ходе педагогической деятельности коллектива. Кроме того, компьютер выступает как мощное средство повышения эффективности исследовательской работы, способствует объективной оценке результатов научно-педагогических исследований.

В процессе использования компьютерных технологий в учебном процессе возникает необходимость в пересмотре содержания и методики преподавания физики. В связи с этим можно выделить некоторые задачи:

• Формирование у педагогов простейших навыков работы с компьютером и компьютерными программами;

• формирование у учащихся простейших навыков компьютерного моделирования физических процессов;

• выработка навыков использования компьютера как средства организации учебной деятельности;

• создание методики организации учебной и внеурочной работы по физике с применением аппаратных и программных компонентов компьютерной техники в качестве компонентной основы.

К основным направлениям использования компьютерных технологий на уроке физики можно отнести:

1. Автоматизация вычислений.

2. Моделирование процессов и явлений.

3. Компьютерная графика.

4. Контроль знаний.

5. Управление работой лабораторного оборудования.

6. Построения и демонстрации графических изображений, схем, диаграмм.

7. Решение задач.

8. Обработка результатов лабораторных работ и работ физического практикума.

9. Управление учебным процессом.

10. Научная организация труда.

Остановимся подробнее на характеристике этих направлений.

1. Использование компьютера для автоматизации вычислений на уроках физики и математики.

Данное направление позволяет ускорить процесс вычисления на различных этапах урока. Экономия времени за счет сокращения вычислительных операций позволяет изучить больший объем информации, расширить круг упражнений, тщательнее закрепить учебный материал.

Для вычислений можно использовать калькулятор, входящий в приложение Windows. Калькулятор в Windows состоит из двух калькуляторов: стандартного и научного. Стандартный калькулятор позволяет выполнять простые расчеты и сохранять результаты в памяти. Научный калькулятор может выполнять как простые, стандартные математические операции, так и сложные научные (использование алгебраических и тригонометрических функций, вычисление натуральных и десятичных логарифмов, суммы чисел, находящихся в окне и т.д.) и статистические расчеты (вычисление среднего статистического и стандартного отклонения). Он может также выполнять расчеты в двоичной, восьмеричной, шестнадцатеричной и обычной десятичной системах счисления.

В некоторых случаях значительно облегчают вычисления и обработку результатов лабораторного исследования таблицы Excel. Наличие в них некоторых формул и возможность их компоновки позволяет использовать таблицы при решении задач и обработки результатов лабораторной работы при обучении физике. Например: демонстрация работы ПО4(КТ).

Кроме того, существуют специальные программы, позволяющие проводить сложные математические вычисления, такие как Matcad и Matlab.

Использование компьютера для моделирования

Под моделью понимают представление реального объекта или системы в форме отличной от реального существования. Модели применяют для упрощения необходимого процесса исследования и удешевления его.

С появлением компьютеров появилась возможность исследования объектов и явлений на основе компьютерных моделей. В последнее время компьютерное моделирование физических явлений находит все большее применение в науке и процессе обучения физике. Главным в компьютерном моделировании является определение целей моделирования. Основные из них таковы:

• модель нужна для того. Чтобы понять, как устроен конкретный объект, какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром – понимание.

• модель нужна для того, чтобы научиться управлять объектом (процессом) и определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях – управление

• модель нужна для того, чтобы прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект - прогнозирование

Для успешного применения в учебном процессе компьютерная модель должна обладать определенными свойствами:

1. Информативность – способность выдать пользователю необходимую для изучения объекта, процесса или явления информацию.

2. Наглядность – обеспечивает удобство восприятия модели в процессе работы с ней.

3. Динамичность – обеспечивает исследование объекта, процесса или явления в движении и развитии.

4. Простота управления моделью.

5. Цикличность использования модели или ее компонентов в учебном процессе.

В учебном процессе моделирование можно использовать в различных ситуациях:

1. Демонстрация процессов или явлений при объяснении нового материала;

2. Решения физических задач, с целью лучшего понимания процесса, описанного в задаче;

3. Решение физических задач, требующих в результате моделирования происходящего процесса;

4. Выполнения лабораторной работы или работ физического практикума;

Решение специально поставленной задачи по моделированию физических процессов и явлений.

Использование компьютера для контроля знаний учащихся по физике и математике.

Это направления использования компьютера в учебном процессе получило наибольшее распространение.

В последнее наибольшее распространение получил именно тестовый контроль знаний, что связано с рядом преимуществ этого виды контроля. К основным достоинствам тестирования можно отнести следующие:

1. Оперативность и экономичность. При проведении группового тестирования за достаточно малый промежуток времени можно произвести проверку знаний, умений и навыков большого числа обучаемых

2. Стандартизация условий и результатов.

3. Справедливость или демократичность. Все тестируемые находятся в равных условиях. Исключен субъективный подход к оценке результатов тестирования.

4. Количественный дифференцируемый характер оценки. Чтобы оценить знания и умения обучаемых в предметной области необходимо варьировать достаточно большое количество вопросов таким образом, чтобы у тестируемых возникала необходимость в тщательном анализе каждого задания и предполагаемого ответа.

5. Оптимальная трудность.

6. Надежность. Большое количество вопросов теста позволяет охватить большой объем изученного материала, группируя вопросы по уровням сложности, полностью исключает возможность случайных ошибок и промахов.

7. Немаловажным достоинством метода тестов является возможность компьютеризации. В результате компьютеризации повышаются все параметры тестирования. Использование компьютеров в процессе тестирования значительно снижает работу преподавателя на занятии, сокращает время проведения контроля, снижает возможность злоупотреблений со стороны нерадивых экзаменаторов. Компьютерная организация тестирования дает возможность создания мощных информационных банков тестовых заданий.

Нельзя отрицать и наличие недостатков в использовании метода тестов. Вот некоторые из них:

1. Существует опасность случайных ошибок при выборе правильного ответа .

2. Не исключена опасность того, что тесты начнут проводить люди далекие от той или иной области знаний, считая, что обработка результатов тестов не составляет большого труда и не требует специальных навыков.

3. Потеря индивидуального подхода. Здесь нужно отметить возникновение стрессовой ситуации у испытуемого из-за боязни, что он может случайно ошибиться. Тесты с выбором ответа не позволяют экзаменуемому раскрыть индивидуальные особенности своей личности и показать глубину знаний. При выполнении тестовых заданий отсутствует та доверительная обстановка, которая существует между преподавателем и учащимся при индивидуальной беседе. Наконец, соблюдая справедливость и демократичность в тесте могут быть вопросы неадекватной сложности для данного испытуемого.

4. Опасность возникновения случайных ошибок и случайных правильных ответов.

К общим требованиям, предъявляемым к контролирующим тестовым программам можно отнести:

1. простой запуск программы;

2. наличие доступной инструкции по работе с программой;

3. проведение тестирование и выдача его результатов на экран;

4. возможность воспользоваться справочным материалом;

5. допускать возможность закончить работу при любом соотношении верных и неверных ответов;

6. ограниченность во времени;

7. открытость в плане изменений и дополнения тестовых заданий.

Тестирование является одним из методов контроля знаний учащихся. Однако его результаты не могут являться абсолютными. Для получения полного представления об уровне восприятия учебного материала необходимо использовать весь спектр методов контроля. В принципе каждый из них может быть компьютеризирован. Вопрос лишь в том, на сколько это будет целесообразно.

Чаще всего контроль знаний учащихся по большой теме или разделу осуществляют комбинированным способом: устный опрос, письменное решение задач и тестирование. В этом случает есть возможность охватить большой объем учебного материала, проконтролировать сразу большое количество учащихся и наиболее объективно оценить все полученные знания, умения и навыки.