Е.В. Герасимов
Процессвхождения школы в мировое образовательное пространство требуетсовершенствования, а также серьёзной переориентации компьютерно-информационнойсоставляющей. Вторая половина ХХ века стала периодом перехода к информационнымобществам. Лавинообразный рост объёмов информации принял характеринформационного взрыва во всех сферах человеческой деятельности.
Этотвзрыв породил множество проблем, важнейшей из которых является проблемаобучения. Особый интерес представляют вопросы, связанные с автоматизациейобучения, поскольку «ручные методы» без использования технических средств давноисчерпали свои возможности. Наиболее доступной формой автоматизации обученияявляется применение ПК, то есть использование машинного времени для обучения иобработки результатов контрольного опроса знаний учащихся.
Нашазадача состояла в определении возможности создания модели электронного учебникадля обучения физике в 11 классе с учетом существующих идей и разработок.
Всёбольшее использование компьютеров позволяет автоматизировать, а тем самымупростить ту сложную процедуру, которую используют и учителя при созданииметодических пособий, тем самым представление различного рода «электронныхучебников», методических пособий на компьютере имеет ряд важных преимуществ[1].
Во-первых,это автоматизация как самого процесса создания таковых, так и хранения данных влюбой необходимой форме.
Во-вторых,это работа с практически неограниченным объёмом данных. Создание компьютерныхтехнологий в обучении соседствует с изданием учебных пособий новой генерации,отвечающих потребностям личности обучаемого. Учебные издания новой генерациипризваны обеспечить единство учебного процесса и современных, новационныхнаучных исследований, то есть целесообразность использования новыхинформационных технологий в учебном процессе и, в частности, различного рода такназываемых «электронных учебников».
Чтоже такое «электронный учебник» и в чем его отличия от обычного учебника? Обычноэлектронный учебник представляет собой комплект обучающих, контролирующих,моделирующих и других программ, размещаемых на магнитных носителях (твердом илигибком дисках) ПК, в которых отражено основное научное содержание учебнойдисциплины. ЭУ часто дополняет обычный, а особенно эффективен в тех случаях,когда обеспечивает практически мгновенную обратную связь; помогает быстро найтинеобходимую информацию (в том числе контекстный поиск), поиск которой в обычномучебнике затруднен; существенно экономит время при многократных обращениях кгипертекстовым объяснениям; наряду с кратким текстом -показывает, рассказывает,моделирует и т.д. (именно здесь проявляются возможности и преимуществамультимедиа-технологий), позволяет быстро, но в темпе, наиболее подходящем дляконкретного индивидуума, проверить знания по определенному разделу.
Кнедостаткам ЭУ можно отнести не совсем хорошую физиологичность дисплея каксредства восприятия информации (восприятие с экрана текстовой информациигораздо менее удобно и эффективно, чем чтение книги) и более высокую стоимостьпо сравнению с книгой.
Сформулируемтребования к системе «электронного учебника». В основу положим следующиепринципы для среды электронных учебников.
Дляэффективного функционирования человека в электронной системе обучения внезависимости от задачи, решаемой исследователем, особое значение приобретаютметоды визуализации исходных данных, промежуточных результатов обработки,обеспечивающих единую форму представления текущей и конечной информации в видеотображений, адекватных зрительному восприятию человека и удобных дляоднозначного толкования полученных результатов[3]. Важным требованием интерфейсаявляется его интуитивность. Следует заметить, что управляющие элементыинтерфейса должны быть удобными и заметными, вместе с тем они не должныотвлекать от основного содержания, за исключением случаев, когда управляющиеэлементы сами являются основным содержанием.
Лёгкостьв освоении и использовании данной среды для генерации электронных учебниковдостигается за счёт применения визуальных технологий и возможностииспользования специалистом-предметником любых текстовых и графическихредакторов для написания содержимого электронного учебника. Для удобства работысреда по генерации электронных учебников допускает разработку проекта поотдельным частям, что позволяет организовать работу над учебником несколькихспециалистов-предметников.
Использованиекомпьютерных уроков в курсе физики позволяет наглядно представить сложныефизические явления, часто не воспроизводимые в школьном демонстрационном эксперименте(в частности, из-за недостатка лабораторного оборудования), что способствуетболее глубокому усвоению материала и повышению интереса учащихся к предмету.Компьютерное моделирование физических процессов развивает также творческиеспособности школьников и способствует их профессиональной ориентации. Внастоящей статье предпринята попытка обобщения опыта проведения уроков физики сиспользованием компьютеров в одиннадцатых классах.
Дляизучения физики в одиннадцатых классах в школе применяется программа Teach_FIZ,которая представляет собой сборник типовых задач по физике для XI класса идемонстрации. Программа содержит 78 задач, 10 демонстраций, 21 графическийдемонстрационный файл формата gif и таблицы физических констант. Все задачипостроены в форме тестов с проверкой правильности ответа, который надо получитьв результате решения задачи. Точность расчетов должна быть не менее 1%.Teach_FIZ содержит калькулятор с элементарными функциями, а также программыпросмотра графических и текстовых файлов. Возможно использование программы какв MS-DOS, так и в Windows.
Наодном уроке учащимся предлагается решить 3 задачи. Учитель дает ученикам каждыйраз разные исходные величины для каждой задачи. Это не позволяет заранее иметьготовый ответ. Каждая задача имеет свой цвет фона и цвет текста, что даетвозможность издали следить за ходом решения задач. При правильном решенииисполняется соответствующая ему мелодия, что дает возможность учителю нарасстоянии зафиксировать факт решения задачи. При ошибочном решении выдаетсязвуковой сигнал и появляется подсказка в виде формулы для решения задачи.Ученику предлагается повторить вычисление, но его оценка при этом снижается на1 балл. За 3 правильно решенные (с первого раза) задачи учителем выставляется оценка«5», за 2 задачи — «4», за 1 задачу — «3».
Впрограмме Teach_FIZ для каждой задачи для ученика предусмотрена задача дляучителя, которая позволяет сразу получать правильный ответ при подстановкеисходных данных и таким образом при необходимости осуществлять дополнительныйконтроль.
Содержаниезадачника Teach_FIZ соответствует программе базового курса физики для XI классаи включает следующие темы:
1.Введение. (Инструкция. Таблицы констант. Калькулятор.)
2.Закон электромагнитной индукции.
3.Электромагнитные колебания.
4.Производство и использование электроэнергии.
5.Электромагнитные волны.
6.Оптика.
7.Элементы теории относительности.
8.Квантовая физика.
9.Физика атомного ядра.
10.Задачи на повторение.
Возможнотакже применение сборника тестов по физике для XI класса Test_FIZ. Сборниксодержит 10 тестов. В каждом из них по 5 вопросов. Каждый правильный ответ оцениваетсяв 1 балл. Оценка за 1 тест равна набранному количеству баллов. Программа самаставит оценку ученику. Это позволяет нам успешно сочетать уроки на компьютерахс обычными уроками физики и обеспечивает своевременное выполнение учебногоплана. Учащиеся по заданию учителя просматривают учебные файлы и конспектируютв тетради их основное содержание. Учитель обращает внимание на сложные вопросы,возникающие по мере изучения файла учениками. На каждый урок готовится файл сновым учебным материалом.
Использованиеучебных файлов в процессе изучения физики имеет целый ряд следующихпреимуществ:
1.Учащиеся всегда могут таким способом получить необходимый учебный материал, чтоважно не только на уроке, но и при подготовке к зачету или экзамену.
2.Библиотека учебных файлов по курсу физики представляет собой электронноеметодическое пособие и задачник по физике для учащихся. Наличие графическихфайлов позволяет создавать наглядную картину физических явлений и даетвозможность лучше усвоить материал.
3.При необходимости файлы можно распечатать и проводить урок с использованиемраздаточного материала.
4.Такая форма подачи учебного материала дает возможность индивидуального подходак каждому ученику.
5.Файл всегда можно передать по электронной почте или компьютерной сети в другуюшколу в порядке обмена опытом.
6.Учащиеся, имеющие компьютер у себя дома, могут переписать файлы на дискету иготовить по ним домашнее задание. Это особенно важно для учеников, пропустившихзанятия по болезни.
7.При работе с учебными файлами интерес учащихся к предмету и результаты усвоенияматериала выше, чем при обычной методике преподавания (когда новый материалзаписывается под диктовку учителя), поскольку ученик может спокойно, комфортно,в индивидуальном темпе изучать новый материал.
8.Использование компьютерных тестов позволяет вести оперативный контроль знанийучащихся.
Нижепредставлен фрагмент поурочного планирования компьютерного курса физики для XIкласса (табл.1). Продолжительность курса — 36 часов (1 урок в неделю), которыевходят как составная часть в общий базовый курс физики [5], имеющий объем 136часов.
Таблица1
Фрагментпоурочного планирования компьютерного курса физики
Раздел:«Электродинамика. Колебания и волны. Производство и использование электрическойэнергии». I четверть (9 ч)№ урока Тема урока Компьютерная программа Кол-во часов 1 Опыты Фарадея «Физика в картинках» 1 Решение задач на закон электромагнитной индукции TeachFIZ 2 Решение задач на закон электромагнитной индукции Teach FIZ 1 3 Магнитное поле (проводник с током, постоянный магнит, соленоид) «Физика в картинках» 1 Решение задач на закон электромагнитной индукции Teach FIZ 4 Свободные колебания в RLC контуре «Физика в картинках» 1 Колебательный контур TeachFIZ Гармонические (синусоидальные) колебания 5 Определение параметров колебательного контура Teach_FIZ 1 Решение задач на применение формулы Томсона 6 Вынужденные колебания в RLC контуре «Физика в картинках» 1 Решение задач Teach FIZ Определение добротности колебательного RLC контура Определение емкостного, индуктивного и полного сопротивления RLC цепи 7 Производство и потребление электроэнергии TeachFIZ 1 Решение задачи на полный расчет силового трансформатора 8 Свободные и вынужденные механические колебания. Электромеханические аналогии «Физика в картинках» 1 Решение задач на определение частоты колебаний пружинного маятника и периода колебаний математического маятника Teach_FIZ 9 Волновые явления Teach FIZ. 1 Плотность потока электромагнитного излучения Точечный источник излучения Решение задач на излучение электромагнитных волн
Структурнаяорганизация электронного учебника. На рынке компьютерных продуктов с каждымгодом возрастает число обучающих программ, электронных учебников и т.п.Одновременно не утихают споры о том, каким должен быть «электронныйучебник», какие функции «вменяются ему в обязанность».Традиционное построение ЭУ: предъявление учебного материала, практика,тестирование.
Внастоящее время к учебникам предъявляются следующие требования:
1.Информация по выбранному курсу должна быть хорошо структурирована ипредставлять собою законченные фрагменты курса с ограниченным числом новыхпонятий.
2.Каждый фрагмент, наряду с текстом, должен представлять информацию в аудио- иливидео варианте («живые лекции»). Обязательным элементом интерфейсадля живых лекций будет линейка прокрутки, позволяющая повторить лекцию с любогоместа.
3.Текстовая информация может дублировать некоторую часть живых лекций.
4.На иллюстрациях, представляющих сложные модели или устройства, должна бытьмгновенная подсказка, появляющаяся или исчезающая синхронно с движением курсорапо отдельным элементам иллюстрации (карты, плана, схемы, чертежа сборки изделия,пульта управления объектом и т.д.).
5.Текстовая часть должна сопровождаться многочисленными перекрестными ссылками,позволяющими сократить время поиска необходимой информации, а также мощнымпоисковым центром. Перспективным элементом может быть подключениеспециализированного толкового словаря по данной предметной области.
6.Видеоинформация или анимации должны сопровождать разделы, которые трудно понятьв обычном изложении. В этом случае затраты времени для пользователей впять-десять раз меньше по сравнению с традиционным учебником. Некоторые явлениявообще невозможно описать человеку, никогда их не видавшему (водопад, ядерныйвзрыв и т.д.). Видеоклипы позволяют изменять масштаб времени и демонстрироватьявления в ускоренной, замедленной или выборочной съемке.
7.Наличие аудиоинформации, которая во многих случаях является основной и поройнезаменимой содержательной частью учебника.
Электронныйучебник как средство дистанционного обучения. В качестве одного из режимовиспользования ЭУ можно рассмотреть дистанционное обучение.
Дистанционноеобучение — комплекс образовательных услуг, предоставляемых широким слоямнаселения в стране и за рубежом с помощью специализированной информационнойобразовательной среды, базирующейся на средствах обмена учебной информацией нарасстоянии (спутниковое телевидение, радио, компьютерная связь и т.п.) [4].Информационно-образовательная система ДО представляет собойсистемно-организованную совокупность средств передачи данных, информационныхресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного и организационно-методическогообеспечения, ориентированную на удовлетворение образовательных потребностейпользователей. ДО является одной из форм непрерывного образования, котороепризвано реализовать права человека на образование и получение информации.
Итак,под дистанционным обучением будем понимать любой вид передачи знаний, гдеобучающий и обучаемый разобщены во времени или пространстве. Если согласиться сэтим определением, то «старое доброе» заочное обучение и естьпрообраз современного ДО, в котором, однако, отсутствует элементиндивидуализации. Каким же образом можно привнести элементы индивидуализации вкомпоненты дистанционного обучения?
Посколькусовременные компьютеры позволяют с большой эффективностью воспроизводитьпрактически все известные до настоящего времени виды передачи информации, и,что нам представляется наиболее важным, только они могут реализовать адаптивныеалгоритмы в обучении и обеспечить преподавателя объективной и оперативнойобратной связью о процессе усвоения учебного материала, то становитсясовершенно очевидным, что принципиальное отличие ДО в сегодняшнем его пониманииот традиционного заочного заключается не только в том, что «перо ибумагу» заменяет компьютер, а «голубиную почту» -Интернет.Мультимедийный компьютер -это не только новый интегрированный носительинформации, это — устройство наиболее полно и адекватно отображающее модель«face to face». Кроме этого, только в компьютерах могут бытьреализованы информационно-справочные системы на основе гипермедийных ссылок,что также является одной из важнейших составляющих индивидуализации обучения.
Основныепринципы дистанционного обучения (ДО): установление интерактивного общениямежду обучающимся и обучающим без обеспечения их непосредственной встречи исамостоятельное освоение определенного массива знаний и навыков по выбранномукурсу и его программе при заданной информационной технологии.
Дистанционноеобучение и традиционное существенно различаются. Это:
—пространственная разделённость обучающего и обучаемого;
—усиление активной роли учащегося в образовательном процессе: в постановке образовательныхцелей, выборе форм и темпов обучения;
—подбор материалов, предназначенных специально для дистанционного изучения.
Главнойпроблемой развития дистанционного обучения является создание новых методов итехнологий обучения, отвечающих телекоммуникационной среде общения. В этойсреде ярко проявляется то обстоятельство, что учащиеся не просто пассивныепотребители информации, а в процессе обучения они создают собственное пониманиепредметного содержания обучения.
Насмену прежней модели обучения должна прийти новая модель, основанная наследующих положениях: в центре технологии обучения — учащийся; суть технологии— развитие способности к самообучению; учащиеся играют активную роль в обучении;в основе учебной деятельности — сотрудничество.
Процессинформатизации является закономерным и объективным процессом, характерным длявсего мирового сообщества. Он проявляется во всех сферах человеческойдеятельности, в том числе и в образовании. Во многом благодаря этому процессустала возможной новая синтетическая, интегральная, гуманистическая формаобучения — дистанционное обучение, которое вбирает в себя лучшие чертытрадиционных форм обучения — очного, заочного, экстерната — и хорошо с ними интегрируется.Можно обратить внимание на тенденцию, когда все известные формы обучениясольются в перспективе в одну единую форму с преобладанием характеристиксовременного дистанционного обучения. Именно поэтому дистанционное обучениечасто называют формой обучения XXI века.
Список литературы
1.К.Е. Архипов, М.Е. Архипов. О применении информационных технологий вобразовательной области (экспериментальная работа) / Проблемы информатизацииобразования: Тезисы докладов областной научно-методической конференции. Тула:ТГУ, 1999.
2.В.И. Пищик. Психологическое сопровождение дистанционного обучения в Интернете /Научный сервис в Интернете: Тезисы докладов Всероссийской научной конференции.М.: Изд-во МГУ, 1999.
3.В.Д. Шадриков. Психология деятельности и способности человека: Учебное пособие.2-е изд., перераб. и доп. М.: Издательская корпорация Логос, 1996.
4.Дистанционное обучение: Учеб. пособие / Под ред. Е. С. Полат. М.: ВЛАДОС, 1998.
5.Программы общеобразовательных учреждений. Физика. М.: Просвещение, 2002.
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.yspu.yar.ru