Виртуальный эксперимент по физике в школе

Обновлено: 05.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Головырина Е.Г.

учитель физики и информатики, МОУ СОШ №15

Формирование универсальных учебных действий учащихся через виртуальный эксперимент на уроках физики.

Современный человек сегодня должен не только овладеть суммой знаний, но и сформировать готовность и способность к саморазвитию и личностному самоопределению. Очень важно научить его общим, универсальным способам деятельности. Для того чтобы подготовить такого человека необходима другая образовательная среда, которая позволит обеспечить:

- повышение мотивации обучения и его качества;

- расширенные ресурсы для обучения;

- компетентность в области информационных, компьютерных и цифровых технологий;

- доступность профильного и дополнительного образования;

- ресурсы и навыки самообразования.

- возможность освоения нового оборудования и его эффективного применения в учебно-воспитательном процессе;

- возможность освоения и внедрения в учебный процесс цифровых технологий;

- трансформацию обучения для повышения активности и самостоятельности учеников.

Современная программа по физике включает целый ряд весьма непростых для понимания вопросов. При традиционном натурном физическом эксперименте основное внимание школьников концентрируется на происходящей демонстрации, в отрыве от математических выкладок теории, на которой основано показываемое явление. У школьников не сразу возникает законченная взаимосвязь теоретических концепций с поведением некоторого физического объекта. Кроме того, в натурном эксперименте бывает трудно воспроизвести идеальные условия, описанные в теории, поэтому его результаты не всегда наглядно её демонстрируют.

Современный физический эксперимент практически невозможен без использования компьютерных технологий. В виртуальном эксперименте (виртуальной лабораторной работе), компьютер является единственной частью установки, моделируя и сам физический процесс, и приборы, необходимые для проведения исследования, причем компьютер используется для получения заранее известных результатов, обучения исследовательскому методу познания.

Можно выделить основные пути применения виртуального эксперимента, обуславливающие его актуальность:

⎯ виртуальный эксперимент как замена реального эксперимента в случае трудности его реализации (дорогостоящее оборудование, опасность и т.д.)

⎯ виртуальный эксперимент пригоден для дистанционных форм обучения, когда нет возможности работать с реальными установками;

⎯ виртуальный эксперимент легко тиражировать для групповой работы учащихся.

Компьютерный эксперимент позволяет произвести моделирование физической науки, делая процессы более наглядными за счет динамики, схематизации, воспроизведения таких деталей, которые могут ускользать при проведении реального эксперимента. При этом возможно многократное "прокручивание" модели, за счет чего достигается лучшее усвоение принципов работы. Виртуальная реальность дает возможность моделировать перенос в пространстве и во времени, а также осуществлять наглядные трансформации объектов не только макро-, но и микромира.

Компьютерные лабораторные работы могут образовывать отдельный практикум или составлять заметную долю работ в обычном практикуме.

Существует ряд программных продуктов, сред для конструирования виртуальных экспериментов (Логомиры, Открытая Физика, LabVIEW ( Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) и др.) Их использование открывает широкий простор для творчества, однако требует значительного времени на освоение среды и на конструирование подходящего эксперимента.

Для быстрой организации работы на уроке можно использовать готовые интерактивные модели. Каждая из них, как правило, моделирует лишь один конкретный эксперимент, однако в настоящее время разработано достаточно большое количество подобных моделей к самым разным разделам учебного курса. Найти интерактивные модели можно на ряде сайтов, например:

Кроме того, в комплекте к УМК зачастую продаются диски с ЭОР, где могут быть и готовые разработки виртуальных лабораторных работ.

Конечно, для использования виртуального эксперимента на уроке необходимы АРМ учеников. Можно принести ноутбуки, или договорится о доступе в компьютерный класс. Кроме того, возможны фронтальные формы проведения. Интерактивные модели можно продемонстрировать классу через проектор или посредством интерактивной доски. Наконец, интерактивные модели можно давать на дом для проведения самостоятельного эксперимента.

Не забывайте, что интерактивные модели, как правило, недоступны для редактирования. Тщательно проверяйте найденный ресурс на научность, соответствие теме и работоспособность на вашем оборудовании.

Следует не забывать и об авторских правах. Если вы включаете какой-либо подобный ресурс в свой урок, и собираетесь опубликовать эту разработку, то необходимо указывать адрес сайта или название диска, с которого вы взяли интерактивную модель и указать ее автора.

В процессе самостоятельной экспериментальной деятельности обучающиеся приобретают конкретные умения:

• наблюдать и изучать явления и свойства веществ и тел;

• описывать результаты наблюдений;

• отбирать необходимые для проведения экспериментов приборы;

• интерпретировать результаты экспериментов;

• обсуждать результаты эксперимента, участвовать в дискуссии.

Работу с интерактивной моделью на уроке, как правило, проводят в малых группах, в результате чего формируются к оммуникативные УУД. Учащимся приходится распределять роли по выполнению работы. Кто-то сидит за компьютером, кто-то засекает время и т.д. Формируются навыки командной работы, развивается умение договариваться, решать конфликтные ситуации, общаться, устанавливать коммуникативные связи.

Формирование регулятивных УУД происходит за счет того что учащиеся сами ставят цель эксперимента, формулируют гипотезу, составляют план работы и делают вывод.

Формирование познавательных УУД происходит через овладение умениями проводить эксперименты (учащиеся проводят измерения, заполняют таблицу), оценивать полученные результаты (ученики самостоятельно делают вывод), овладение умением сопоставлять экспериментальные и теоретические знания с практической ситуацией

В данной компьютерной демонстрации ученикам предлагаются две зоны – экспериментальная и модельная. В экспериментальной зоне предлагается цилиндр с газом, запертым подвижным поршнем. С газом осуществляется некоторый замкнутый процесс, состоящий из некоторой последовательности изотерм, изобар, изохор. Ученикам надо разгадать, какой именно цикл проводится с газом, и в точности воспроизвести его на модельном газе. У учеников есть средства для получения информации:

наблюдение за поведением цилиндра;

автоматическое заполнение таблицы макропараметров (объем, давление, абсолютная температура), причем показания с приборов снимаются с той частотой, которую указывает ученик.

В версиях №№ 2  4 ученикам предлагается построить графики разных процессов в координатах ( p , V ), ( p , T ), ( V , T ). Ученики имеют возможность сравнить свой замысел с реализацией с помощью модельного цилиндра.

На момент проведения лабораторной работы ученики уже знакомы с принципом работы данного ЭОРа (при изучении газовых законов мы работаем с другими версиями).

При выполнении лабораторной работы учащимся предлагают:

Сформулировать цель работы; определить, какие приборы и материалы нужны для ее выполнения. При решении каждой экспериментальной задачи сформулировать гипотезу; составить план работы; выполнить необходимые измерения и вычисления; сделать вывод.

Лабораторная работа состоит из трех основных заданий:

Опишите, какие изопроцессы использованы в эксперименте. Изобразите их на графике в разных координатах ( V , T и p , T ).

Из полученных выше данных доказать выполнение газовых законов.

При выполнении данной лабораторной работы учащимся также предлагается:

В лабораторной работе проведя ряд экспериментов, предлагается определить зависимость периода колебаний пружинного маятника от массы груза и от жесткости пружины.

Асмолов А.Г., Бурменская Г.В., Володарская И.А., Карабанова О.А., Салмина Н.Г. Молчанов С.В. Как проектировать универсальные учебные действия: от действия к мысли/ Под ред.А.Г.Асмолова - М. - 2008.

Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. – М.: Директ-Медиа, 2008.

Программа развития и формирования универсальных учебных действий для основного общего образования. – М.: 2008.

Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования / М-во образования и науки Рос. Федерации. – М.: Просвещение, 2011.

Преподавание физики в школе под разумевает постоянное сопровождение курса демонстрационным эксперимен том. Однако в современной школе про ведение экспериментальных работ по физике часто затруднено из-за недостат ка учебного времени, отсутствия совре менного материально-технического оснащения. Многие явления в условиях школьного физического кабинета не могут быть продемонстрированы. К примеру, это явления микромира либо быстро протекающие процессы, либо опыты с приборами, отсутствующими в кабинете. 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" с оптимальной для усвоения скоростью.

Работа с компьютерными моделя ми открывает перед учащимися огром ные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и ак тивными участниками проводимых экс периментов.

Еще один позитивный момент в том, что компьютер предоставляет уникаль ную, не реализуемую в реальном физи ческом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощенной теоретической модели, что позволяет быстро и эффек тивно находить главные физические за кономерности наблюдаемого явления. Кроме того, учащийся может одновре менно с ходом эксперимента наблюдать построение соответствующих графичес ких зависимостей. Графический способ отображения результатов моделирования облегчает учащимся усвоение больших объемов получаемой информации. По добные модели представляют особую ценность, так как учащиеся, как прави ло, испытывают значительные труднос ти при построении и чтении графиков.

Также необходимо учитывать, что да леко не все процессы, явления, истори ческие опыты по физике учащийся спо собен представить себе без помощи виртуальных моделей (например, цикл Кар но, опыт Майкельсона по измерению скорости света, опыт Резерфорда и т.д.). Интер активные модели позволяют ученику увидеть процессы в упрощенном виде, представить себе схемы установок, по ставить эксперименты, вообще невоз можные в реальной жизни.

· Виртуальные эксперименты обладают рядом преимуществ, в числе которых:

· Воспроизведение тонких деталей, которые могут ускользать при наблюдении реальных экспериментов;

· Изменение временного масштаба;

· Изменение в широких пределах параметров и условий экспериментов;

· Моделирование ситуаций, недоступных в реальных экспериментах;

· Одновременный вывод на экран графиков временной зависимости величин, описывающих эксперименты;

· Компенсация недостатка оборудования в физической лаборатории школы.

Однако следует понимать, что моделирование различных явлений ни в коем случае не заменяет настоящих, "живых" опытов, но в сочетании с ними позволяет на более высоком уровне объяснить смысл происходящего.

Поэтому виртуальные эксперименты на уроках можно применять когда

· невозможно провести реальный эксперимент;

· невозможно проследить за явлением детально, быстрое протекание реального явления;

· экономия времени (уроки повторения);

· необходимо разобраться в деталях изучаемого явления;

· необходимо иллюстрировать условие решаемой задачи;

· выявление качественных и количественных зависимостей между величинами, характеризующими явление.

Как применять?

Урок изучения, повторения или закрепления изученного материала. В ходе обычного урока физики в классе при объяснении нового материала учитель проводит виртуальный эксперимент с применением мультимедийного видеопроектора, ученики наблюдают за ходом физического процесса на экране. Выводы записывают в тетрадь, отвечают на контрольные вопросы и сдают на проверку.

Урок - исследование. Учащимся предлагается самостоятельно провести небольшое исследование, используя компьютерную модель, и получить необходимые результаты. В этом случае урок приближается к идеалу, так как ученики получают знания в процессе самостоятельной творческой работы, ибо знания необходимы им для получения конкретного, видимого на экране компьютера, результата. Разумеется, такой урок можно провести только в компьютерном классе.

Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой. Учитель предлагает учащимся для самостоятельного решения в классе или в качестве домашнего задания задачи, правильность решения которых они могут проверить, поставив затем компьютерные эксперименты. Возможность самостоятельной последующей проверки в компьютерном эксперименте полученных результатов усиливает познавательный интерес, делает работу учащихся творческой, а зачастую приближает её по характеру к научному исследованию.

Кроме этого виртуальные модели можно применять для демонстрации физического явления, описываемого в задаче.

Как подготовиться к уроку?

Компьютер может быть применён на любом уроке, поэтому необходимо спланировать, что и когда применить для более эффективного результата. На первом этапе применения ИКТ в своей работе учитель в основном использует компьютер как статическое наглядное пособие. Постепенно происходит переход к интерактивности. А вот проведение виртуальных экспериментов, особенно в компьютерном классе, более сложный этап в работе учителя. Ведь для подготовки такого урока необходимо:

· изучить возможности программных учебных продуктов;

· сформулировать задачи, согласованные с возможностями модели;

· подготовить план работы для учащихся с выбранной для изучения компьютерной моделью;

· отработать все вопросы на модели, решить задания, даже если они кажутся простыми и ответы очевидными.

· разработать формы контроля за выполнением работы.

Какие виды заданий можно применить?

Идеальным является вариант, при котором учитель в начале урока раздаёт учащимся указанные материалы в распечатанном виде. Практический опыт показывает, что обычному школьнику модель может быть интересна в течении 3-5 минут, а затем неизбежно возникает вопрос: А что делать дальше? Для эффективного вовлечения учащихся в учебную деятельность с использованием компьютерных моделей необходимы индивидуальные раздаточные материалы с заданиями и вопросами различного уровня сложности.

Эти материалы могут содержать следующие виды заданий:

Ознакомительное задание . (Назначение модели, управление экспериментом, задания и вопросы по управлению моделью).

Компьютерные эксперименты . (Провести простые эксперименты по данной модели по предложенному плану, результаты измерений, вопросы к ним).

Экспериментальное задание . (Спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов).

Тестовые задания . (Выбрать правильный ответ, используя модель)

Исследовательское задание . (Провести эксперимент, доказывающий некоторую предложенную закономерность или опровергающий её; самостоятельно сформулировать ряд закономерностей и подтвердить их экспериментом.)

Все индивидуальные задания нужно раздавать учащимся перед уроком. Учащиеся должны быть заранее предупреждены о том, что урок будет проходить в кабинете информатике.

Как проводить первые уроки в компьютерном классе?

· желательно присутствие учителя информатики или коллеги, знакомого со спецификой класса,

· разъяснение всех правил работы и заданий до того, как учащиеся сели за компьютеры,

· целесообразно предлагать для изучения на одном уроке не более двух-трёх моделей

· длительность работы ребят за компьютерами не должна превышать 30 минут

· стоит обсудить всей группой основные трудности и обменяться мнениями о полученных результатах. Компьютерные уроки без указанной концовки, как показывает опыт, менее эффективны.

3. Обзор используемых электронных учебных изданий

Значительное число компьютерных моделей, охватывающих почти весь школьный курс физики, содержится в учебных электронных изданиях:

Электронное средство обучения "Физика. Волновая оптика. Комплект интерактивных компьютерных моделей" - предназначено для поддержки учебного процесса по теме "Волновая оптика", изучаемой в 11-м классе, и соответствует учебной программе по физике для 11-го класса. В ЭСО реализованы следующие компьютерные модели: 1. Световая волна. Когерентные волны 2. Принцип Гюйгенса - Френеля 3. Интерференция света 4. Интерференция в тонких пленках 5. Окрашенность тонких пленок 6. Интерферометр Майкельсона 7. Просветление оптики 8. Дифракционная решетка 9. Дисперсия света. Спектроскоп.

Предлагаемое электронное средство обучения предназначено для учителей физики при подготовке к урокам и проведении занятий, а также для формирования у учащихся отчетливых представлений о явлениях и эффектах волновой оптики, изучение которых вызывает трудности.

Электронное средство обучения "Физика. Электричество. Виртуальная лаборатория"

Электронное средство обучения "Физика Электричество Виртуальная лаборатория" предназначено для поддержки учебного процесса по теме "Электричество". В состав электронного средства обучения входят 8 лабораторных работ по разделу "Электричество" курса физики, изучаемого в VIII классе:

1. Сборка электрической цепи и измерение силы тока в ней

2. Измерение напряжения и определение сопротивления проводника

3. Изучение последовательного соединения проводников

4. Изучение параллельного соединения проводников

5. Определение КПД установки электрическим нагревателем

6. Определение удельного сопротивления проводника

7. Определение ЭДС источника и полного сопротивления электрической цепи

8. Расширение пределов измерения амперметра и вольтметра

Электронное средство обучения предназначено для учителей физики при подготовке к урокам и проведении уроков по теме "Электричество", а также для учащихся, которые с помощью данного ЭСО могут самостоятельно и во внеурочное время, в том числе в домашних условиях, получать и контролировать свои знания.

Электронное средство обучения "Физика. 11 класс. Квантовая физика"

ЭСО содержит 20 компьютерных интерактивных моделей, относящихся к следующим темам:

· Фотоны. Действия света.

· Ядерная физика и элементарные частицы.

В ЭСО входят также теоретические фрагменты учебного материала, набор тестов, терминологический словарь, методические рекомендации и руководство пользователя.

Наглядная физика 9 класс: кинематика, оптика, начала электромагнетизма, строение ядра и атома. Знакомит с основными понятиями четырех разделов физики: электромагнетизма, кинематики, оптики и ядерной физики. Курс содержит 41 урок и 92 интерактивных учебных модели.

Интерактивные модели демонстрируют физические процессы и опыты, параметры которых можно изменять. Некоторые модели сделаны в виде тренажеров.

Программа содержит трёхмерные анимации физических экспериментов и явлений, относящихся к следующим темам: волны, оптика, механика, термодинамика.

Образовательные сайты:

В каталог проекта включен десяток основных тематических разделов -- от механики до атомной и ядерной физики. В каждом из них собрано до десяти соответствующих интерактивных виртуальных лабораторий. Кроме того, предлагаются иллюстрированные конспекты лекций, причем некоторые из них снабжены собственными виртуальными экспериментами.

И кроме этого, имеется копилка анимаций и видеороликов по всем разделам физики.

Важное место в формировании практических умений и навыков у учащихся на уроках физики отводится демонстрационному эксперименту и фронтальной лабораторной работе. Физический эксперимент на уроках физики формирует у учащихся накопленные ранее представления о физических явлениях и процессах, пополняет и расширяет кругозор учащихся. В ходе эксперимента, проводимого учащимися самостоятельно во время лабораторных работ, они познают закономерности физических явлений, знакомятся с методами их исследования, учатся работать с физическими приборами и установками, то есть учатся самостоятельно добывать знания на практике.

Но для проведения полноценного физического эксперимента, как демонстрационного, так и фронтального необходимо в достаточном количестве соответствующее оборудование. В настоящее время школьные лаборатории по физике очень слабо оснащены приборами по физике и учебно-наглядными пособиями для проведения демонстрационных и фронтальных лабораторных работ. Имеющееся оборудование не только пришло в негодность, оно также морально устарело и имеется в недостаточном количестве.

Ученики не могут представить некоторые явления макромира и микромира, так как отдельные явления, изучаемые в курсе физики средней школы невозможно наблюдать в реальной жизни и, тем более, воспроизвести экспериментальным путем в физической лаборатории, например, явления атомной и ядерной физики и т.д. Поэтому учителю приходится объяснять их суть чисто теоретически, не подкрепляя экспериментально, что сказывается на уровне подготовки учащихся по физике.
Невозможно подкрепить теоретические знания учащихся практическими посредством физического эксперимента, так как в лаборатории нет необходимого физического оборудования для его проведения.
Проведение отдельных экспериментальных работ, даже при наличии необходимого оборудования, сопряжено с опасностью для жизни и здоровья учащихся.
Выполнение отдельных экспериментальных заданий в классе на имеющемся оборудовании происходит при заданных определенных параметрах, изменить которые невозможно. В связи с этим невозможно проследить все закономерности изучаемых явлений, что также сказывается на уровне знаний учащихся.
И, наконец, невозможно научить учащихся самостоятельно добывать физические знания, то есть сформировать у них информационную компетентность, применяя только традиционные технологии обучения.

Применение только традиционной методики проведения физического эксперимента приводит к низкому уровню умений и практических навыков учащихся по физике. Ученики не умеют анализировать, понимать и интерпретировать графики и таблицы, полученные в ходе эксперимента, не умеют объяснять суть физических явлений, не понимают закономерности физических процессов, не умеют самостоятельно добывать нужную информацию из различных источников, в том числе электронных. Это влияет на формирование информационной компетентности и уровень обученности учащихся по физике. В связи с этим, появляется идея:

Если проводить физический эксперимент и фронтальные лабораторные работы, используя виртуальные модели посредством компьютера, то можно скомпенсировать недостаток оборудования в физической лаборатории школы и, таким образом, научить учащихся самостоятельно добывать физические знания в ходе физического эксперимента на виртуальных моделях, то есть появляется реальная возможность формирования необходимой информационной компетентности у учащихся и повышения уровня обученности учащихся по физике.

Исторически сложилось так, что в первую очередь внедрение компьютерных технологий шло в области естественных наук, в частности на уроках физики. Формирование практических навыков учащихся по физике можно эффективно осуществлять, если в учебный процесс включить виртуальные версии школьного демонстрационного эксперимента. Виртуальная среда компьютера позволяет оперативно видоизменить постановку опыта, что обеспечивает значительную вариативность его результатов, а это существенно обогащает практику выполнения учащимися логических операций анализа и формулировки выводов результатов эксперимента.

Компьютерный эксперимент способен дополнить “экспериментальную” часть курса физики и значительно повысить эффективность уроков. При его использовании можно вычленить главное в явлении, отсечь второстепенные факторы, выявить закономерности, многократно провести испытание с изменяемыми параметрами, сохранить результаты и вернуться к своим исследованиям в удобное время. К тому же, в компьютерном варианте можно провести значительно большее количество экспериментов. Данный вид эксперимента реализуется с помощью компьютерной модели того или иного закона, явления, процесса и т.д. Работа с этими моделями открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов.

В большинстве интерактивных моделей предусмотрены варианты изменений в широких пределах начальных параметров и условий опытов, варьирования их временного масштаба, а также моделирования ситуаций, недоступных в реальных экспериментах.

Ещё один позитивный момент в том, что компьютер предоставляет уникальную, не реализуемую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощенной теоретической модели, что позволяет быстро и эффективно находить главные физические закономерности наблюдаемого явления. Кроме того, учащийся может одновременно с ходом эксперимента наблюдать построение соответствующих графических закономерностей. Графический способ отображения результатов моделирования облегчает учащимся усвоение больших объемов полученной информации. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся, как правило, испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков. Также необходимо учитывать, что далеко не все процессы, явления, исторические опыты по физике учащийся способен представить себе без помощи виртуальных моделей (например, диффузию в газах, цикл Карно, явление фотоэффекта, энергию связи ядер и т.д.). Интерактивные модели позволяют ученику увидеть процессы в упрощенном виде, представить себе схемы установок, поставить эксперименты вообще невозможные в реальной жизни.

Для проведения компьютерного эксперимента на уроках физики в современной школе есть необходимая материальная база, которая позволяет широко использовать возможности по внедрению современных информационных технологий в образовательный процесс.

Применение компьютерных технологий позволяет учителю не только применять современные формы и методы обучения, но и помогает повысить скорость и точность сбора и обработки информации об успешности обучения учащихся, благодаря компьютерному тестированию и контролю знаний, позволяет вести экстренную коррекцию.

Приобщение учащихся к компьютерным технологиям облегчается тем, что современные ученики к 10-му классу уже владеют пользовательскими навыками, так как большинство семей имеют компьютерную технику, нередко осуществляется выход в Интернет через домашнюю телефонную линию. Применение компьютерных технологий повышает и стимулирует интерес учащихся к получению новых знаний, активизирует мыслительную деятельность, благодаря интерактивности, позволяет эффективно усваивать учебный материал. Учащимся предоставляется возможность моделировать и визуализировать процессы, сложные для демонстрации в реальности, проводить самостоятельно исследовательский поиск материалов, опубликованных в Internet, для подготовки докладов и рефератов, тем самым развивать самостоятельность у учащихся, навыки самооценки. Обучение учащихся с помощью компьютерных технологий можно организовать индивидуально, разделять учебный материал по темпу его изучения, по логике и типу его восприятия учащимися. В отличие от таких привычных пассивных форм как лекция, просмотр видео и кинофильмов ученикам, пользователям компьютера, предлагается постоянное участие в происходящем, происходит приобщение и приучение их поисковой творческой деятельности, развивается воображение и модельное видение. Любая учебная компьютерная программа фактически является моделью, отображающей реальность в виртуальном мире. Ученик познает реальность с помощью компьютера через условные понятия и изображения, их нельзя потрогать, но они фактически двумерны. Применение электронных лабораторных работ способствует формированию информационной компетентности у учащихся, они учатся интерпретировать, систематизировать, критически оценивать и анализировать полученную информацию с позиции решаемой им задачи, делать аргументированные выводы, использовать полученную информацию при планировании и реализации своей деятельности в той или иной ситуации, структурировать имеющуюся информацию, представлять её в различных формах и на различных носителях, адекватных их запросам.

2. Постановка проблемы и способы её решения.

Для проведения уроков, содержащих физический эксперимент при изучении, повторении или закреплении изученного материала в курсе физики (с применением мультимедийного видеопроектора);
Для проведения фронтальных лабораторных работ и экспериментальных заданий для учащихся в компьютерном классе;
Для дополнительных заданий “продвинутым” ученикам с целью проведения дополнительного эксперимента по темам, выходящим за рамки программы школьного курса физики.
Для контроля знаний учащихся по физике по отдельным темам (электронное тестирование)
Для индивидуальных лабораторных работ и экспериментальных заданий ученикам, пропустившим занятия по той или иной причине.

В ходе обычного урока физики в классе при объяснении нового материала я сама провожу виртуальный эксперимент с применением мультимедийного видеопроектора, ученики наблюдают за ходом физического процесса на экране. Затруднения возникают при проведении фронтального физического эксперимента и лабораторной работы в компьютерном классе, когда сам ученик самостоятельно проводит эксперимент. Дело в том, что нет изданных печатных или электронных пособий, содержащих готовые подробные инструкции для учащихся по выполнению виртуальных лабораторных работ. Ученики не могут самостоятельно проводить виртуальный эксперимент по компьютерной модели без подробной инструкции по его проведению.

Необходимо проводить уроки физики (хотя бы 1 час в неделю) в компьютерном классе для проведения виртуальных лабораторных работ.
Необходимо составить для учеников сборник инструкций по работе с электронным учебником и по выполнению лабораторных работ с помощью виртуальных моделей.

3. Цель проекта:

Сформировать у учащихся за годы обучения в 10-11 классах информационные компетентности через выполнение лабораторных работ в компьютерном классе с применением электронного учебника по физике.

Научить учащихся самостоятельно добывать необходимые знания о физических явлениях и процессах в ходе работы с электронным учебником “Открытая физика”
Научить учащихся проводить самостоятельно виртуальный физический эксперимент при выполнении электронной лабораторной работы.
Повысить уровень обученности учащихся по физике к окончанию 11 класса до 100%.

4. Планируемые образовательные результаты:

Применения информационных технологий в процессе обучения позволяет выделить две группы планируемых образовательных результатов:

Учащимся предоставляется возможность индивидуальной исследовательской работы с компьютерными моделями, в ходе которой они могут самостоятельно ставить эксперименты, быстро проверять свои гипотезы, устанавливать закономерности физических явлений и процессов.
Задается индивидуальный темп обучения для каждого ученика, появляется возможность повторения эксперимента в неурочное время, установив программу “Открытая физика” на домашнем компьютере.
Появляется реальная возможность выполнения компьютерной лабораторной работы, которую невозможно выполнить в условиях школьной лаборатории.
Ученики приобретают навыки оптимального использования персонального компьютера в качестве обучающего средства.
Учащиеся получают навыки работы с электронными ресурсами

У учителя высвобождается время для индивидуальной работы с учащимися (особенно с отстающими)
Появляется возможность проведения быстрой индивидуальной диагностики результатов процесса обучения.

5. Реализация проекта.

Мною были рассмотрены имеющиеся в школе программные средства обучения по физике, а также приобретены самостоятельно. Заслуживают внимания следующие электронные учебники:

1.Учебное электронное издание “Физика” - интерактивный курс физики для 7-11 классов, позволяющий изучить различные разделы физики, практический курс решения задач по всем разделам физики.

2.Электронный учебник “Живая физика”, включающий виртуальные лабораторные работы, для проведения которых легко и быстро “создаются” экспериментальные установки по изучению различных явлений и процессов.

3.Полный интерактивный курс физики “Открытая физика”, включающий более 80 компьютерных экспериментов, учебное пособие, видеозаписи экспериментов, звуковые пояснения.

4.Использование Microsoft Office в школе. “Учебно-методическое пособие для учителей физики”, позволяющее учителю проводить не только тестирование учащихся по основным разделам физики, но и самостоятельно конструировать тесты по всем необходимым разделам.

Для решения проблемы выполнения самостоятельного физического эксперимента учащимися из всех изученных мною программных средств обучения больше подходит обучающая программа “Полный интерактивный курс физики “Открытая физика””, содержащая 82 интерактивных компьютерных эксперимента и лабораторных работ, 19 трехмерных моделей и видеозаписей физических экспериментов, более 400 задач по темам эксперимента с возможностью самопроверки, большой объем теоретического материала. Для выполнения экспериментального задания и выполнения необходимых расчетов в данном учебнике предусмотрены инструменты: калькулятор и записная книжка.

Тематическое планирование уроков физики в 10-х и 11-х классах необходимо составить таким образом, чтобы 1 час в неделю проводить в компьютерном классе для работы учащихся с электронным учебником “Открытая физика”. Обычно в классе 12 машин, за каждой из которых во время урока находится по 2-3 ученика, но так как подобные уроки проводятся каждую неделю, то все ученики постепенно получают навыки работы с электронным учебником и не являются просто пассивными зрителями. Запуск программы “Открытая физика” возможен после установления программы в компьютере только при наличии диска в дисководе, то необходимо количество дисков по числу компьютеров в классе. Для того, чтобы провести полноценные уроки с загрузкой всех имеющихся машин, пришлось приобрести достаточное количество дисков с программой “Открытая физика”.

На уроке физики в компьютерном классе создается необычная обстановка. Окружение компьютеров очень сильно отвлекает ученика и компьютер для него первоначально является только средством для проведения виртуальных игр. Поэтому необходимо так проводить уроки и заинтересовать ученика, чтобы он целенаправленно занимался физическим экспериментом и был заинтересован в получении результатов в ходе эксперимента.

Для этого необходимо четко поставить цель эксперимента и разработать критерии оценки полученных учениками результатов. Получение высокой оценки по предмету является хорошим стимулом для добросовестной работы учеников. Виртуальный лабораторный эксперимент интересен и выполнение его посильно для любого “слабого” ученика. Оформление результатов эксперимента осуществляется в обычной тетради для лабораторных работ и оценивается учителем после окончания работы.

Для того, чтобы эксперимент прошел успешно, необходимо вначале научить ученика работать с электронным учебником, этому посвящается несколько первых уроков в компьютерном классе. Ученики должны научиться выбирать нужные виртуальные модели, находить необходимый теоретический материал, пользоваться управляющими кнопками, выбирать и менять исходные параметры виртуального эксперимента, пользоваться линейкой выбора, используя технологию Drag and Drop “Схвати и Потащи”, уметь переключать проведение данного же эксперимента в другой режим, наблюдать за вычерчиванием графиков, описывающих процесс эксперимента, находить тексты задач по данным моделям и проводить самоконтроль по её решению, пользоваться калькулятором и записной книжкой, встроенными в данный электронный учебник. Все эти навыки отрабатываются на первых уроках. Из практики применения данной технологии на уроках физики в течение 3-х лет, наблюдая за процессом познания, я сделала вывод, что формирование данных информационных компетентностей осуществляется практически у всех учеников значительно быстрее и легче, чем другие учебные навыки, благодаря повышенному интересу у старших школьников к компьютерной технике и возможности работать самостоятельно с электронными программами.

Для качественного выполнения физического виртуального эксперимента учащимся необходима инструкция по выполнению данного эксперимента, включающая в себя навигацию по нахождению необходимой модели, пошаговый план выполнения эксперимента по данной модели, дается задание по изучению теоретических вопросов по теме эксперимента и решению задачи к данной модели, предлагается ученику сделать вывод по итогам проделанной работы и своим наблюдениям. То есть тем самым отрабатывается и технологическая компетентность у учащихся. Далее необходимо проводить целенаправленное обучение учащихся работе с электронными учебниками для формирования навыков:

Анализа результатов, полученных в ходе эксперимента;
Чтения графиков и диаграмм, описывающих изучаемые физические явления и процессы;
Поиска необходимого теоретического материала, содержащегося в электронном учебнике;
Решения задач из электронного учебника по теме эксперимента;
Пользования инструментами электронного учебника (калькулятор, записная книжка)

6. Продукт проектной деятельности.

Продуктом проектной деятельности является сборник инструкций для учащихся по выполнению электронных лабораторных работ по физике в 10-11 классах. Данный сборник составлялся мной в течение 3-х лет для работы в компьютерном классе к каждой лабораторной работе. В настоящее время все эти инструкции собраны в один сборник, включающий в себя инструкцию по работе с электронным учебником “Открытая физика”, инструкции к 14 лабораторным работам в 10 классе и инструкции к 12 лабораторным работам в 11 классе.

1. You can create videos from my animations and place them, for example on youtube.
2. You can also make screenshots from my animations and use them.

1. Вы можете создавать видео из моих анимаций и размещать их, например, на youtube.
2. Вы также можете делать скриншоты из моих анимаций и использовать их.

Читайте также: