Говоря об информационных технологиях в образовании, не следует отождествлять их только с внедрением в учебный процесс персональных компьютеров. Информационные технологии существуют столько же времени, сколько сам процесс обучения с его различными средствами: книгами, тетрадями, ручками, наглядными пособиями, фильмами и т.д.
Появление каждого нового средства обучения позволяет изменить информационную технологию обучения, достигнув нового педагогического эффекта: сокращения срока обучения, более глубокого понимания, развития новых интеллектуальных и физических способностей и т.п.
Как и при внедрении всякого другого средства обучения, речь не идет о том, что компьютер может заменить учителя или сделать ненужным личный жизненный опыт ученика с его непосредственным восприятием окружающего мира. Имеется в виду важное дополнение, которое меняет ситуацию в целом.
На различных этапах информатизации образования компьютеры использовались по-разному. На начальном этапе внедрения новых информационных технологий в процесс обучения компьютеры использовали исключительно как объект изучения. Вся имеющаяся в школе вычислительная техника устанавливалась только в кабинете информатики. Учителя-предметники рассматривали компьютер как дорогостоящее оборудование, предназначенное для изучения специальной дисциплины, не думали об использовании компьютера в своей работе.
Одним из наиболее перспективных направлений использования информационных технологий в физическом образовании является компьютерное моделирование физических явлений и процессов. Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок, позволяют продемонстрировать на экране компьютера (или на большом экране с помощью проектора) многие физические эффекты, а также позволяют организовывать новые, нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся.
Компьютерные модели позволяют управлять поведением объектов на экране монитора, изменяя начальные условия экспериментов, и проводить разнообразные физические опыты. Некоторые модели позволяют наблюдать на экране монитора, одновременно с ходом эксперимента, построение графических зависимостей от времени ряда физических величин, описывающих эксперимент, видеозаписи натурных экспериментов. Особенно важно, что к каждой компьютерной модели и к каждому видеофрагменту даны пояснения физического смысла наблюдаемых экспериментов и явлений. Эти пояснения можно не только прочитать на экране дисплея и при необходимости распечатать, но и прослушать. В компьютерном классе я и все учителя физики используем следующие программы:
1. «Открытая физика», части первая и вторая, разработанные в ООО «Физикон», под руководством С. М. Козелла, профессора МФТИ (Россия).
2. Виртуальные лабораторные работы «Начала электроники», «Теплофизическая лаборатория», «Механика», разработанные в КазНУ имени аль Фараби под руководством В. В. Кашкарова.
3. Обучающая программа «Энциклопедия по астрономии». Издательство «Russobit»
Имеющиеся в лицее программы дают учителям большую свободу в выборе компьютерных моделей и соответствующих экспериментов. Компьютерные модели позволяют получать в динамике наглядные запоминающиеся иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые могут ускользать при наблюдении реальных экспериментов. Компьютерное моделирование позволяет изменять временной масштаб, варьировать в широких пределах параметры и условия экспериментов, а также моделировать ситуации, недоступные в реальных экспериментах.
В дальнейшем по мере реализации информатизации образования компьютеры начали использовать и для изучения многих общеобразовательных предметов. Использование педагогических средств показало первый положительный эффект; методически обосновывалось применение обучающих программ; учителя-предметники постепенно стали овладевать компьютерной грамотностью. Таким образом, в последние годы идет активное освоение и фрагментарное использование компьютеров в процессе обучения различным предметам. Продолжается создание пакетов педагогических программных средств, разработка программно-методических комплексов, электронных учебников, компьютерных курсов.
Сейчас программисты, методисты и учителя стремятся приспособить возможности современной компьютерной техники к традиционной методике обучения с целью повышения эффективности обучения. Использование средств новых информационных технологий чаще всего производится в виде отдельных программ, обеспечивающих фрагменты урока или урок. Эти программы делятся на три категории:
1. Программы для контроля и диагностики знаний учащихся: это, как правило, тренировочные упражнения, разнообразные по тематике, приспособленные для изучения различных разделов физики и позволяющие выявить и устранить пробелы в знаниях (это могут быть различные физические диктанты, задания на определение цены деления измерительных приборов, учебные программы и т.д.)
2. Программы формирования и развития исследовательских навыков: изучение физических законов или явлений, поиск границ применимости физических закономерностей и т.д.
3. Программы для обработки результатов, которые используют только вычислительные возможности ЭВМ и носят вспомогательный характер.
Как показывает опыт работы учителей, учащиеся средних школ, в особенности ученики гуманитарных школ, не владеют необходимыми мыслительными навыками для глубокого понимания явлений, процессов, описанных в данных разделах. В таких ситуациях на помощь преподавателю приходят современные технические средства обучения и, в первую очередь, персональный компьютер. Диалог учащегося с компьютером является одной из основных предпосылок вовлечения школьника в учебный процесс. В процессе такого «общения» учащиеся получают возможность сознательно управлять учебной деятельностью.
Идея использования персонального компьютера для моделирования различных физических явлений, демонстрации устройства и принципа действия физических приборов возникла несколько лет назад, как только вычислительная техника появилась в школе. Уже первые уроки с их помощью показали, что с их помощью можно решить ряд проблем, всегда существовавших в преподавании школьной физики. Хорошо известно, что курс физики средней школы включает в себя разделы, изучение и понимание которых требует развитого образного мышления, умения анализировать, сравнивать. В первую очередь речь идет о таких разделах как «Молекулярная физика», «Электродинамика», «Ядерная физика», «Оптика» и другие. Строго говоря, в любом разделе курса физики можно найти явления, которые не могут быть продемонстрированы в условиях школьного физического кабинета.
В результате учащиеся испытывают трудности в их изучении, так как не в состоянии мысленно их представить. Компьютер может не только создать модель таких явлений, но также позволяет изменять условия протекания процесса, «прокрутить» их с оптимальной для усвоения скоростью.
Физика – наука экспериментальная. Изучение физики трудно представить без лабораторных работ. К сожалению, оснащение физического кабинета не всегда позволяет провести программные лабораторные работы, ввести новые работы, требующие более сложного оборудования. На помощь приходит персональный компьютер, который позволяет проводить достаточно сложные лабораторные работы. В них ученик может по своему усмотрению изменять исходные параметры опытов, наблюдать, как изменяется в результате само явление, анализировать увиденное, делать соответствующие выводы.
Изучение устройства и принципа действия различных физических приборов – неотъемлемая часть урока физики. Обычно, изучая тот или иной прибор, учитель демонтирует его, рассказывает принцип действия, используя при этом модель или схему.
Безусловно, компьютер можно применять и на уроках других типов: при самостоятельном изучении нового материала, при решении задач и во время контрольных работ. Применение компьютера на уроке позволяет индивидуально подходить к каждому учащемуся в процессе обучения. Компьютер дает возможность сделать урок более интересным, увлекательным и современными.