Секція 5

Садовий Микола (Кіровоград)., Руденко Євгеній (Олександрія).

Анотація. Стаття присвячена проблемі використання новітніх технологій навчання на сучасному уроці фізики. Актуальність дослідження полягає у необхідності організації та реалізації позакласних занять з фізики з використанням комп’ютерів та педагогічних програмних засобів. Такий підхід дозволить зацікавити учнів та студентів, значно активізує процес використання моделей і моделювання, абстрагування, ідеалізацію й аналогії, дозволить розширити кругозір, допоможе скласти фізичну картину світу.

Ключові слова:позакласні заняття з фізики, прикладне програмне забезпечення, нові інформаційні технології.

Применение прикладного программного обеспечения на внеклассных занятиях по физике в педагогических учебных заведениях I-II уровня аккредитации

Садовый Николай (Кировоград)., Руденко Евгений (Александрия).

Аннотация. Статья посвящена проблеме использования новейших технологий обучения на современном уроке физики. Актуальность исследования заключается в необходимости организации и реализации внеклассных занятий по физике с использованием компьютеров и педагогических программных средств. Такой подход позволит заинтересовать учащихся и студентов, значительно активизирует процесс использования моделей и моделирования, абстрагирования, идеализации и аналоги, позволит расширить кругозор, поможет составить физическую картину мира.

Ключевые слова: внеклассные занятия по физике, прикладное программное обеспечение, новые информационные технологии.

Application software application for extracurricular classes in physics in teacher training institutions I-II levels of accreditation

Mykola Sadovyj (Kirovograd)., Evgeny Rudenko (Alexandria).

Abstract. The article devoted to the use of new learning technologies in modern physics lesson. The relevance of the study is the need of the organization and implementation of extracurricular classes in physics using computers and educational software. This approach will allow interested students and students greatly intensify the process of using models and simulation, abstraction, idealization and analogy. Creating idealized objects, such interconversions of elementary particles that do not exist in objective reality, but with some prototypes of real-world help to reach a first approximation to the truth. The purpose of this article is the justification for the use of new information technologies during extracurricular classes in physics, which will increase the general interest in the study of physics in general; using images of models and generate natural-scientific picture of the world; develop students' creative thinking through the use of opportunities provided information; develop creative thinking of students as a result of the use of dynamic multidimensional processing methods and information. The study of physics is now immersed in a virtual world: teacher for illustrative experiment uses a computer as an integral part of the research settings, to explain basic terms, concepts and processes working with him to modeling the phenomena studied. So today of classes and extracurricular activities for physics teacher is required to use computers.

Keywords: extracurricular classes in physics, application software, new information technologies.

Позакласна робота — невід'ємна частина всієї системи навчально-виховної роботи школи. Завдання позакласної роботи: сприяти екологічному вихованню учнів. Всебічно розвивати здібності учнів, задовольняти їх інтереси. Творчість учнів — це основа позакласної роботи. Допомагати глибшому засвоєнню шкільного курсу фізики, ознайомлювати з новими досягненнями в галузі фізики і техніки; здійснювати міжпредметні зв'язки; сприяти розвитку мислення учнів, кращому оволодінню практичними навичками під час фізичного експерименту і досліджень, розвитку їх конструкторської творчості; організувати суспільно корисну працю (обладнання фізкабінету, створення нових наочних посібників) сприяти вихованню самостійності та ініціативності, колективізму, взаємодопомоги та інших якостей; проводити профорієнтаційну роботу серед учнів;. Позакласна робота збільшує кількість інформації, що передається учневі, і завдяки цьому розширює можливості навчально-виховного впливу. Частина цієї інформації збагачує і поглиблює ті знання, яких учень набув па уроці. Крім того, вона полегшує процес навчання, пізнавальну діяльність, бо дає матеріал для зіставлення і озброює учня різноманітними методами. [5, с. 249]

Актуальність проблеми зумовлена необхідністю пошуків різноманітних форм і методів використання комп’ютера в навчально-виховному процесі у педагогічних навчальних закладах з тим, щоб зробити позакласні заняття з фізики по-справжньому цікавими та продуктивними.

Тому метою даної статті є обґрунтувати і визначити шляхи застосування прикладного програмного забезпечення при проведенні позакласних занять з фізики в педагогічних закладах І-ІІ рівня акредитації.

Виходячи з поставленої мети, ми поставили завдання:

• Визначити задачі та технічне забезпечення навчання в комп’ютерному середовищі.
• Проаналізувати використання сучасних інформаційних технологій в освіті і принципи впровадження комп'ютерів в навчальний процес.
• Дослідити шляхи використання комп’ютера і комп’ютерних технологій на позакласних заняттях із фізики у педагогічних навчальних закладах.

Розвиток інтересу до вивчення дисциплін природничого циклу, а особливо фізики, набуває особливо важливого значення в педагогічних закладах. У контексті цієї проблеми актуальним є розвиток пізнавальних інтересів, зацікавленості студентів у процесі вивчення фізики.

Зараз значна увага приділяється формуванню пізнавальних інтересів до навчальних дисциплін не лише у рамках навчального процесу, але й у позакласній роботі зі студентами, зокрема предметних гуртках, факультативах, клубах за інтересами тощо.

Аналіз літератури дає можливість зазначити, що одним з найдійовіших засобів формування пізнавального інтересу до фізики є використання елементів цікавості. Ставлення студентів до природничих дисциплін визначається тим, наскільки цікаво можна організувати навчально-пізнавальний процес. Елементи цікавої фізики стають лише тоді дієвим інструментом, коли їх розглядають як засіб формування пізнавального інтересу, а не як мотив пізнавальної діяльності.

Застосування в навчанні комп’ютерних технологій дає змогу: підвищити загальний інтерес до вивчення фізики в цілому; за допомогою образів та моделей формувати природничо-наукову картину світу; розвивати образне мислення студентів завдяки використанню широких можливостей надання інформації; розвивати творче мислення студентів унаслідок використання динамічних багатомірних методів обробки і надання інформації. [6]

Основними педагогічними цілями використання комп’ютерних технологій навчання фізики є: розвиток творчого потенціалу студентів, їх здібностей до комунікативних дій, умінь експериментально – дослідницької діяльності, підвищення мотивації навчання; інтенсифікація всіх рівнів навчально-виховного процесу, підвищення його ефективності та якості.

Вивчення фізики сьогодні занурюється у віртуальний світ: учитель для наочності експерименту використовує комп’ютер як невід’ємну частину дослідницької установки, для пояснення основних термінів, процесів та понять працює з ним для моделювання досліджуваних явищ. Отже на сьогодні проведення занять та позакласної роботи з фізики викладач зобов’язаний використовувати комп’ютерну техніку.

Під час викладу нового матеріалу комп’ютер дає змогу супроводжувати його динамічними ілюстраціями, комп’ютерними моделями, текстами і відеофрагментами. Комп’ютерні моделі оживляють матеріал, забезпечують демонстрацію того, що не вдається показати в натуральному експерименті чи важко сприймається на статичних малюнках.

Наприклад: Фотоефект. Взаємодіючи з електроном металу, фотон може обмінятися з ним енергією й імпульсом. Фотоефект виникає у випадку непружного зіткнення фотона з електроном (Рис. 1).

При такому зіткненні фотон поглинається, а його енергія передається електрону. Таким чином електрон отримує кінетичну енергію не поступово, а одразу. Енергія поглинутого фотона може витрачатись на відрив електрона від атома в середині металу. Відірваний електрон взаємодіятиме з іншими атомами металу, втрачаючи свою енергію, яка буде іти на нагрівання. Електрон, який вилітає з металу, матиме максимальну кінетичну енергію тоді, коли в середині атому він був вільним і при вилітанні з атому не витрачав енергії на тепло. Тоді: . У даній моделі вільні електрони виділені розміром і траєкторією. Важливим фактором наочності слугують автоматичні математичні розрахунки енергії фотона і швидкості електрона. [1, с.239]

Рис. 1. Зовнішній фотоефект

У демонстраційному експерименті комп’ютер використовується або як частина установки, або як пристрій, за допомогою якого можна демонструвати всій групі студентів такі явища, які неможливо спостерігати в реальності.

Наприклад: Анігіляція частинок. При вивченні теми про елементарні частинки вводиться нове досить інформативне поняття — анігіляція пари частинка-античастинка. Це є один із видів взаємоперетворень елементарних частинок у кванти поля. Анігіляція пар властива усім частинкам, у яких хоча б один фізичний заряд (лептонний, баріонний, електричний) не дорівнює нулю. Не анігілюють лише нейтральні частинки, у яких античастинки тотожні частинкам (фотон, нейтральний піон). При анігіляції частинка і античастинка перетворюються у кванти того поля, яке відповідає типу взаємодії між частинками: при електромагнітній — у фотони, при сильній — у піони, при слабкій — у бозони. [1, с.485]

Анігіляція пари частинок показана на прикладі протона і антипротона. При взаємодії цих частинок отримуються два фотона (Рис.2).

Рис.2. Анігіляція

Під час розв’язування задач комп’ютер використовується для представлення текстів задач, перевірки відповідей, розрахунків.

Наприклад: Синтез речовини. Поняття про синтез речовин доцільно було б почати із реакцій синтезу речовин які проходять на Сонці при температурах 5-10 млн. К, 10-15 млн. К, 15-20 млн. К. [1, с.485]

У даній демонстрації наглядно показано зміст синтезу гелію (водневий цикл) при температурі 5-10 млн. К (Рис.3).

Експериментальні задачі:

1. Записати рівняння реакції (P+P→D+e++υe, D+P→3He+γ, 3He+3He→4He+2P);

2. Знайти дефект мас;

3. Обчислити кількість енергії, яка виділилася (поглинулася) під час досліду.

       →       →

Рис.3. Синтез гелію

У випадку проведення лабораторних робіт ― обробка результатів з використанням спеціальних програм або проведення комп’ютерних лабораторних робіт.

Успішне засвоєння змісту матеріалу здебільшого залежить від широкого застосування дидактичних прийомів, що активізують пізнавальну діяльність учнів. До них належать прийоми зіставлення й порівняння понять, явищ, закономірностей, що мають властивість подібності, застосування аналогій і моделей.

Ефективне використання комп’ютера у позакласній роботі з фізики залежить від програмного забезпечення. Комп’ютерні програми з фізики поділяються за дидактичними цілями: навчальні програми, тренувальні або програми-тренажери, імітаційно-моделюючі програми, діагностичні, контролюючі програми, бази даних, інструментальні програми, інтегровані навчальні програми.

Прикладами ППЗ з фізики можуть бути:«Відкрита фізика», «1C Репетитор Фізика», «Віртуальна фізична лабораторія», «Інтерактивні фізичні симуляції» та багато інших.

Таким чином, використовуючи комп’ютерні технології навчання у позакласній роботі з фізики, можна: інтенсифікувати навчально-виховний процес; підвищити зацікавленість учнів; розширити репродуктивний та проблемно-пошуковий процес здобутих знань; візуалізувати процеси, які неможливо безпосередньо спостерігати і зобразити за допомогою таблиць чи статичних моделей.

Отже, впровадження електронних засобів навчання у навчальний процес при викладанні фізики в педагогічних закладах є безперечно корисною справою. Адже крім високих показників якісного засвоєння навчального матеріалу, у студентів підвищується настрій, інтерес до вивчення предмету. Це дає змогу підвищувати ефективність навчання шляхом оптимізації та інтенсифікації навчально-виховного процесу, враховуючи індивідуальні особливості учнів.

Бібліографія.

1. Загальний курс фізики: У 3т./За ред. І.М.Кучерука.‑ 2-ге вид., випр. К.:Техніка, 2006. Т3:Оптика. Квантова фізика/І.М.Кучерук, І.Т.горбачук. – 518с.:іл.

2. Калапуша Л.Р. Моделювання у вивченні фізики. — К.: Рад. Шк., 1982.— С.43-78.

3. М І Садовий Становлення та розвиток фундаментальних ідей дискретності та неперервності у курсі фізики середньої школи. — Кіровоград: Грінд-Імідж, 2001. — 396 с.

4. О. Желюк, «Засоби НІТ у навчальному фізичному експерименті», – Фізика, – 2001 р., №9.

5. Педагогіка: Навчальний посібник для студентів вищих педагогічних закладів освіти. — К.: Видавничий центр «Академія»,2002. — 528 с.

6. Цодікова С.О. Використання персонального комп’ютера на уроках фізики //Інтернет ресурси

Відомості про авторів

Садовий Микола Ілліч — професор КДПУ ім. В.Винниченка, доктор педагогічних наук. Наукові інтереси: дидактика фізики вищої і середньої школи.

Руденко Євгеній Володимирович — аспірант кафедри фізики і методики її викладання КДПУ ім. В.Винниченка, викладач КВНЗ «Олександрійський педагогічний коледж імені В.О. Сухомлинського». Наукові інтереси: дидактика фізики вищої і середньої школи.