Использование информационно-коммуникативных технологий и элементов интеграции, как средство повышения эффективности обучения учащихся на уроках физики

Методика решения физических задач с применение ИТ. Универсальные лаборатории как сложные моделирующие системы. Методика решения физических задач с применение ИТ. Решение физических задач как основной метод обучения физике. Методика пошагового формирования физических понятий при решении задач с помощью ИКТ.

2015-09-18

595.35 KB

69 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский социально технический университет

имени академика З. Алдамжар

Смотрова Людмила Ивановна

Использование информационно-коммуникативных технологий и элементов интеграции, как средство повышения эффективности обучения учащихся на уроках физики

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

специальность 5В011000– «Физика»

Дипломную работу защитил с оценкой _________________ «___»___________20___ год

Костанай

2014

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский социально технический университет

имени академика З. Алдамжар

«Допущена к защите»

___________

Заведующий кафедрой 

____________________

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

На тему: «Использование информационно-коммуникативных технологий и элементов интеграции, как средство повышения эффективности обучения учащихся на уроках физики»

по специальности 5В011000– «Физика»

Выполнил                                                            Смотрова Л.И.

Научный руководитель                                    Джаманбалин К.К.

профессор,  д. ф.-м. наук

 

Костанай

2014


Костанайский социально-технический университет

имени академика З. Алдамжар

Факультет Технический

Кафедра Физики и информационных технологий

Специальность Физика

  УТВЕРЖДАЮ

  и.о.зав. кафедрой

  Сулейменова Б.Б.

   « ___» __________ 20__г.

   _______________________

Задание

по дипломной работе (проекту) студентки

Смотровой Людмилы Ивановны

1. Тема работы (проекта) «Использование информационно-коммуникативных технологий и элементов интеграции, как средство повышения эффективности обучения учащихся на уроках физики»

2. Срок сдачи студентом законченной работы (проекта) «25» апреля 2014 г

3. Исходные данные к работе (проекту)

Сбор, изучение и обобщение практического материала по теме исследования.

4.Перечень вопросов, разрабатываемых студентом

1.Анализ теоретической и научно-методической литературы по данной теме.

2.Инновационная роль виртуальных лабораторных работ и компьютерных практикумов

3. Методика  решения физических задач с применение ИТ

4. Организация и результаты дидактического эксперимента

5. Перечень графического материала

Диаграммы, слайды

6.Список рекомендованной литературы согласно предоставленному списку

7. Дата выдачи задания   «15 сентября» 2011г.

Руководитель                                           Джаманбалин К.К.___________________

                                                                                                                             (подпись)

Задание принял к исполнению              Смотрова Л.И.        __________________

                                                                                                                             (подпись)


Календарный план

№ п/п

Наименование этапов дипломной работы (проекта)

Срок выполнения этапов работы

Примечание

1

Выбор и утверждение темы

сентябрь, 2013

2

Составление библиографии; изучение специальной литературы и нормативных актов; разработка плана дипломной работы

октябрь, 2013

3

Сбор, изучение и обобщение практического материала

декабрь, 2013

4

Представление первого вариант дипломной работы научному руководителю для проверки (по главам и в целом)

январь, 2014

5

Повторное преставление работы научному руководителю, окончательная правка

февраль, 2014

6

Печатание дипломной работы и представление ее к защите

март, 2014

7

Защита дипломной работы

май, 2014

Студент-дипломник __________________________Смотрова Л.И.

Руководитель работы _________________________ Джаманбалин К.К.


СОДЕРЖАНИЕ

[1] Введение

[2]  

[3] Технологии использования ИТ в системе профессионального образования

[3.1] Особенности  профессионального образования

[3.2] Информационное содержательное обеспечение

[3.3] О методах и приемах использования ИКТ на уроках физики

[3.3.1] Функции ИКТ в образовательном процессе

[3.3.2]  Презентации в учебном процессе, как средство ИКТ

[3.3.3] Мультимедийные технологии

[4]  

[5] Инновационная роль виртуальных лабораторных работ и компьютерных практикумов

[5.1] Инновационная цель лабораторно-практических занятий

[5.2] Виртуальные компьютерные лаборатории: классификация

[5.2.1] Интерактивные демонстрации

[5.2.2] Простые модели

[5.2.3] Универсальные лаборатории, как сложные моделирующие системы

[6] Методика  решения физических задач с применение ИТ

[6.1] Решение физических задач как основной метод обучения физике

[6.2] Методика  пошагового формирования физических понятий, при решении задач с помощью ИКТ.

[6.2.0.1] 1 этап.    Актуализация содержания понятия

[6.2.0.2] 2 этап.  Установление связи данного понятия с другими

[6.2.0.3] 6 этап. Применение понятия в решении задач творческого характера

[6.2.0.4] 7 этап.  Классификация понятия

[6.2.0.5] 8 этап.  Вторичное более полное определение понятия

[6.2.0.6] 9 этап.  Опора на данное понятие  при усвоении нового понятия

[6.2.0.7] 10 этап.  Новое обогащение понятия

[6.3] Принципы работы с компьютерной обучающей программой по решению задач

[6.4] Рекомендации к самостоятельной работе при использовании компьютерной программы для  решения задач

[7] Организация и результаты дидактического эксперимента

[7.1] Задачи эксперимента. Критерии эффективности проверяемой программы

[7.2] Методика проведения дидактического эксперимента и общий анализ его результатов

[8] ЗАКЛЮЧЕНИЕ

[9] СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

[10] Приложение B


Введение

Актуальность исследования. Необходимость интенсификации обучения, разработки и внедрения нетрадиционных технологий, базирующихся на использовании вычислительной техники с применением активных методов обучения во всем их разнообразии и комплексности обуславливается постоянным увеличением объема информации и ограниченностью учебного времени. Реализация активных методов обучения – одна из основных задач дидактики, которая предполагает активизацию всего процесса, выявление системы, способов, приемов, способствующих повышению активности обучаемых через формирование положительной мотивационной структуры учебно-познавательной деятельности [1].

Значимой и привлекающей интерес исследователей является проблема использования информационно-коммуникационных технологий  в учебном процессе. Информатизация образования дала мощный импульс развитию теории и практики лабораторного эксперимента. В работах ученых и периодической печати обсуждается широкий круг вопросов по созданию лабораторного практикума по различным разделам физики, а также методики проведения таких лабораторных работ в системе профессионального обрахования с применением средств ИКТ (Д.В. Баяндин, Е.И. Бутиков, А.Д. Гладун, В.А. Извозчиков, А.С. Кондратьев, В.В.Лаптев, В.В.Ларионов, С.Е. Попов, М.И. Старовиков, В.А.Стародубцев, А.И. Ходонович и др.).

Анализ информатизации системы профессионального образования, изучение опыта работы преподавателей в условиях информатизации колледжей, анализ и обобщение результатов методологических, педагогических и методических исследований по проблеме подготовки студентов колледжей к использованию компьютерных технологий при решении физических задач позволили выявить следующие противоречия в теории и практике обучения:

1) между достаточно развитым потенциалом ИКТ учебной среды профессионального образования, высоким уровнем готовности учащихся колледжей к использованию новых информационных технологий в учебной деятельности и недостаточным уровнем готовности учителей  к организации обучения с использованием средств ИКТ;

2) между необходимостью систематического и комплексного использования в обучении физике элементов ИКТ учебной среды и эпизодическим применением в массовой практике лишь ее отдельных составляющих.

Необходимость разрешения указанных противоречий определяет актуальность исследования и его проблему: как должно осуществляться обучение обучающихся физике в педагогическом колледже, чтобы его результатом было достижение учащимися средних школ уровня профессиональной компетентности в решении задач, организации лабораторных занятий по дисциплине «физика» в колледже с использованием средств ИКТ.

В соответствии с указанной проблемой сформулирована тема исследования: «Использование информационно-коммуникативных технологий и элементов интеграции, как средство повышения эффективности обучения учащихся на уроках физики».

Цель исследования – теоретически обосновать и разработать методику использования информационно-коммуникативных технологий при решении физических задач с помощью компьютера в качестве способа освоения методов науки при обучении физике.

Источники исследования: монографии авторов по дидактике, учебные пособия, статьи учёных, педагогов, учителей-практиков в педагогической периодике.

Объект исследования: процесс обучения студентов колледжей решению физических задач с применением информационных  технологий учащихся средних школ.

Предмет исследования: обучение решению физических задач с помощью компьютера как составляющая физического образования.

Анализ научно-методической литературы, многолетняя научно-исследовательская работа, опыт преподавания физики в школе и в колледже, анализ результатов констатирующего и поискового этапов эксперимента позволили выдвинуть гипотезу исследования: если решение физических задач с помощью компьютера (с использованием компьютера в качестве современного инструментального средства) станет составляющей физического образования, то даже при традиционных формах обучения это приведёт к освоению новых методов физической науки, к освоению новых информационных технологий и развитию мышления учащихся.

Сформулированные выше цель и гипотеза обусловили следующие задачи исследования:

1) проанализировать существующую систему физических задач и признаки классификаций методов их решения с целью определения типов задач, решаемых с помощью компьютера и классификации методов их решения;

2) выявить степень готовности и уровень потребности учителей, учащихся колледжей к работе с компьютером при изучении физики и, в частности, при решении задач и рассмотреть целесообразность и принципиальную возможность решения задач с помощью компьютера в средней (полной) школе;

3) разработать методику обучения студентов колледжей по организации деятельности учащихся по решению физических задач с помощью компьютера;

4) выявить методы науки, используемые при решении задач;

5) разработать и апробировать методику решения физических задач с помощью компьютера как систему частных методов, приёмов и правил решения;

6) проанализировать существующую методику анализа решения задач и разработать вариант системного подхода к проведению анализа ответа и проверки хода решения задач как обычными методами, так и с помощью компьютера.

Методологическая основа исследования: методология науки (в частности, методология физики), теория процесса познания, теория развивающего обучения, теория дифференцированного обучения физике, теоретические основы разноуровневых обобщений, теоретические основы компьютеризации обучения физике.

Для исследования проблемы и решения поставленных задач были использованы следующие теоретические и эмпирические методы: теоретический анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы, наблюдение, моделирование, педагогическое проектирование, прогнозирование, опрос, анкетирование учителей, учащихся, педагогические измерения, статистические методы обработки результатов эксперимента.

Новизна результатов исследования заключается в следующем.

1. Показано, что в современных условиях обучение решению задач с помощью компьютера в роли инструмента исследования должно выступать составляющей школьного физического образования.

2. Разработана методика обучения решению физических задач с помощью компьютера как составляющей физического образования, расширяющая понимание роли компьютера в обучении физике.

3. Предложены модели процесса решения физических задач с помощью компьютера, дополняющие друг друга:

Теоретическая значимость исследования состоит в развитии теоретических основ методики обучения студентов колледжей по организации деятельности по  решению физических задач с помощью компьютера:

– обоснована необходимость решения физических задач с помощью компьютера (как инструментального средства) в качестве составляющей физического образования в школе и в вузе;

– обоснована возможность и целесообразность применения компьютера для решения физических задач с целью организации изучения современного метода физики-науки и методов науки вообще.

Практическая значимость исследования состоит в том, что:

1) разработаны методические рекомендации, пособия, пакеты программ решения физических задач с помощью компьютера, обеспечивающие овладение современными методами физики;

2) разработаны методические рекомендации, пакеты программ модельных и имитационных лабораторных работ по разным разделам курса физики для колледжей для практической реализации применения компьютера в процессе обучения.

  1.  


  1.  Технологии использования ИТ в системе профессионального образования

  1.  Особенности  профессионального образования

Система профессионального образования призвана обеспечить «подготовку высокообразованных людей и высококвалифицированных специалистов, способных к профессиональному росту и профессиональной мобильности в условиях информатизации общества и развития новых наукоемких технологий» (2, с. 87).

На данном этапе развития образования специальному профессиональному образованию вверяется первостепенное значение образования как  опережающего. Ключевое  значение получает образование, способствующее развитию личностных характеристик обучающегося. Такое (опережающее) образование способствует не только усвоению учащимся ключевых компетенций, но и компетенций способствующих развитию многофункциональных умений и воспитывающего учащегося как конкурентоспособного специалиста.

Техническое и профессиональное образование приобретается в профессиональных лицеях, училищах, колледжах и высших технических школах и направлено на подготовку квалифицированных специалистов технического и  обслуживающего труда по всем основным направлениям общественно-полезной профессиональной деятельности [3, 4];

- на базе основного среднего образования;

- на базе общего среднего образования.

Среднее профессиональное образование приобретается в колледжах, училищах на базе основного общего образования на конкурсной основе, сочетается с получением среднего общего образования и направлено на подготовку специалистов со средним профессиональным образованием [5].

Срок обучения в колледже, училище - три-четыре года. Граждане, имеющие среднее общее образование, начальное профессиональное образование по родственным специальностям, могут получать среднее профессиональное образование по сокращенным, ускоренным программам.

В колледжах, училищах могут реализовываться программы среднего общего и начального профессионального образования при наличии соответствующей лицензии.

Колледж - (англ. college, лат. collegium; традиционно устоявшееся - "классическое" - ударение: колле́дж.) - учебное заведение. Первые колледжи возникли в Великобритании в начале XIII века, в США они появились в XVII веке [6, 7].

В некоторых странах (в Великобритании, США и др.) этим словом обобщенно называются разные формы после-школьного образования и существует три основных вида колледжей:

  1.  соответствующие уровню высшей школы (вуз или его составная часть);
  2.  занимающие промежуточное положение между средними и высшими учебными заведениями;
  3.  соответствующие уровню средней школы.[8]

Основным направлением деятельности организаций профессионального образования является создание достаточных и необходимых условий для обеспечения квалифицированной профессиональной подготовки обучающихся на уровне требований новейших технологий и в соответствии с развитием рынка труда [9].

Цель профессионального образования: удовлетворение потребностей общества и рынка труда в квалифицированных кадрах и специалистах технического и обслуживающего характера с учетом индивидуальных особенностей личности и отдельных социальных групп.

Для достижения цели необходимо:

  •  обеспечение доступности и повышение заинтересованности населения в получении квалифицированного профессионального образования;
  •  развитие многопрофильной и многофункциональной сети учебных заведений технического и профессионального образования;
  •  создание системы независимой оценки качества профессиональной подготовленности, подтверждения и присвоения квалификации.

Содержание профессионального образования предусматривает изучение интегрированных курсов по общеобразовательным, социально-экономическим предметам, являющимся профилирующими для успешного освоения образовательных программ по общепрофессиональным и специальным дисциплинам и приобретения профессиональных навыков по избранной специальности.

Структуру профессионального образования по характеру и сложности реализуемых профессиональных образовательных программ представляют: техническое и профессиональное образование первой ступени, предусматривающее овладение  умениями и навыками выполнения работ по несложным массовым профессиям технического и обслуживающего труда, не требующим углубленной теоретической и профессиональной подготовки [10].

Продолжительность обучения на базе основного общего образования 2 года.

Содержание профессиональных программ первой ступени предусматривает по завершении обучения присвоение достигнутого уровня профессиональной квалификации (разряд, класс, категория) по избранной профессии.

Техническое  и профессиональное образование второй ступени, предусматривающее овладение более сложными (смежными) специальностями и практическими навыками выполнения работ технического и обслуживающего труда во всех отраслях экономики, связанных с высокими технологиями и профессиональной деятельностью.

Образовательные программы данной ступени предусматривают изучение общегуманитарных, экономических, общепрофессиональных, специальных дисциплин и выполнение практических работ по приобретению и закреплению профессиональных навыков.

По завершению обучения по конкретной специальности учащимся присваивается более высокая профессиональная квалификация.

Граждане, имеющие среднее образование, изучают программы общепрофессиональных, экономических и специальных дисциплин, определяющих будущую профессиональную деятельность по избранной специальности. Продолжительность обучения зависит от сложности профессиональных программ и уровня присваиваемой квалификации.

  1.  Информационное содержательное обеспечение 

Информационное содержательное обеспечение ИТС системы образования может  включать две группы ЦОР (цифровых образовательных ресурсов):

1) информационные источники:

– оригинальные тексты (хрестоматии; тексты из специальных словарей и энциклопедий; тексты из научной, научно-популярной, учебной, художественной литературы и публицистики….) не повторяющие стабильные учебники;

– статические изображения (галереи портретов ученых соответствующей предметной области; «плакаты» – изображения изучаемых объектов и процессов и пр.);– динамические изображения (изучаемые процессы и явления в пространственно-временном континиуме – кино- и видеофрагменты, анимационные модели на CD, DVD);

– мультимедиа среды (информационно-справочные источники. практикумы (виртуальные конструкторы), тренажеры и тестовые системы, программированные учебные пособия («электронные учебники», виртуальные экскурсии и пр.).

2) информационные инструменты – это информационные средства,  обеспечивающие работу с информационными источниками.

Как правило, информационные источники включают отдельные информационные объекты (элементарные информационные объекты), которые при возможности их выделения могут  самостоятельно использоваться в рамках ИТС.

Элементарные информационные объекты могут рассматриваться:

– как органичный компонент традиционного учебного процесса, не заменяющий, а дополняющий и расширяющий возможности традиционных, методически целесообразные средства обучения, повышая тем самым эффективность, качество обучения;

– как объекты проектирования учебно-информационной среды в рамках педагогического дизайна с использованием инструментальных средств, что позволит повысить эффективность использования ИТС  в учебном процессе.

Законченные полноценные информационные источники - конечные оцифрованные продукты, покрывающие весь учебный курс или раздел (тему), рассматриваются как содержательный компонент ИТС, в том числе как содержательный компонент дистанционной образовательной услуги, как содержательный компонент ИКТ, как средство организации самостоятельной работы с использованием ИКТ, что определяет их основной функционал.

Информационно-образовательные конечные оцифрованные продукты (оригинальные тексты, не повторяющие стабильные учебники) рассматриваются как дополнительные к основным.

Формируемая национальная коллекция ЦОР будет включать в себя как целостные информационные источники, так и  элементарные информационные объекты, а так же информационные инструменты.

Анализ видов ЦОР по образовательно-методическим функциям представлен на рисунке 1.

Классификация ЦОР по типу представленной информации приведена на рисунке А.1.

Классификации ЦОР по трем основаниям – тип ЦОР, организационно-методические характеристики взаимодействия с пользователями приведена в таблице 1.

С целью определения содержания ИТС в соответствии с системной логической закономерностью цель потребность исполнительная система результат и на основе результатов маркетинговых исследований целевых групп потребителей ИТС, проведенных в при многочисленных исследованиях, мы ознакомились со структурной моделью потребностей (рисунок А.2). Информационно-образовательные потребности представлены для каждой целевой группы пользователей ЦОР как содержания ИТС  в виде трехуровневой системы: потребности социального, корпоративного и индивидуального уровней.

На рисунках А.2,А.3,А.4,А.5,А.6 приведены разработанные структурные модели применения ЦОР в ИТС СНПО. На рисунке А.1 – формы использования ЦОР в сопоставлении с традиционными формами обучения. На рисунке А.4 – методы использования ЦОР в сопоставлении с традиционными методами обучения. На рисунке А.5 – средства использования ЦОР в сопоставлении с традиционными средствами обучения.

В основу разработанной структурно-функциональной модели ЦОР для поддержки основных системных взаимодействий в процессе реализации ИТС  (рисунке А.6), положена систематизация ЦОР по следующим основаниям:

а) по однородности и масштабу проблемного поля - предметные, межпредметные и надпредметные;

б) по уровню общности достигаемых целей - уровень удовлетворения корпоративных и индивидуальных потребностей; уровень решения проблемы; уровень достижения конкретной цели в рамках выделенной проблемы; уровень решения задачи в рамках одной из целей и уровень решения фрагмента задачи;


  1.  - Виды ЦОР по образовательно-методическим функциям


  1.  

Классификация ЦОР

Тип ЦОР

Организационно-методические характеристики

Характеристика взаимодействия с пользователем

1

2

3

Электронные информационные продукты:

база данных, презентация (демонстрация), электронный журнал, электронная газета, мультимедийная запись

Формы образовательной деятельности:

лекции, семинары, практические занятия, лабораторные занятия, учебная игра, учебная научно-исследовательская работа (УНИР),

Технология распространения ЦОР.

Локальное ОЭИ; сетевое ОЭИ; ОЭИ комбинированного распространения

Электронные представления бумажных изданий и информационных материалов:

сборник научных трудов, статей, газетная/журнальная публикация, инструкция, стандарт, пособие, практическое пособие, практическое руководство, учебник, учебное пособие, хрестоматия,

учебно-методическое пособие, учебная программа (курса, дисциплины),

учебный план (курса, дисциплины),

практикум, библиографический справочник, проспект, каталог, альбом, реферат

Методическое назначение:

обучающие, тренажеры, контролирующие, информа-ционно-поисковые и инфор-мационно-справочные, демонстрационные, имитационные, лабораторные, моделирующие, расчетные, учебно-игровые, игровые

Характеристика взаимодействия с пользователем.

Детерминированные и недетерминированные

Дидактическая направленность:

восприятие, осмысление и фиксация знаний, формирование личностного опыта (умений, навыков, профессионально-ориентированной интуиции), проектно-исследовательская и поисковая деятельность.

Дидактический потенциал.

Издания декларативного типа; средствам декларативного типа; виртуальные тренажеры, виртуальные учебные лаборатории,

лаборатории удаленного доступа и другие подобные им компьютерные системы; компьютерные системы автоматизации профессиональной деятельности или их учебные аналоги в виде пакетов прикладных программ.

  •  

Форма изложения материала:

конвекционные, программированные, проблемные, комбинированные (универсальные).

Продолжение таблицы 1

1

2

3

Программные продукты:

автоматизированная система управления учебным заведением, автоматизированная информационно-библиотечная система, программные средства, обеспечивающие поддержку различных технологий обучения (доска объявлений, дистанционное консультирование и т.д.), системное программное обеспечение, прикладное программное обеспечение, пакет прикладных программ

Виды учебной деятельности: ЭИР, предназначенные для факультативной работы, углубления знаний по предмету; ЭИР – домашние репетиторы; ЭИР, контролирующие и оценивающие результаты учебной деятельности; ЭИР справочного и энциклопедического характера.

Инструментальные средства для создания электронных средств обучения:

инструментальные средства для создания электронных учебников и обучающих систем, инструментальные средства для создания электронных задачников, инструментальные средства для создания электронных тренажеров, инструментальные средства для создания электронных систем контроля знаний и психофизиологического тестирования, инструментальные средства для создания электронных лабораторных практикумов, инструментальные средства для создания электронных учебных и восстановительных курсов.

Программно-информационные продукты: электронных словарь, электронный справочник, электронная энциклопедия, информационно-поисковая система, информационно-решающая система, экспертная система

  •  


Продолжение таблицы 1

1

2

3

Электронные средства обучения:

средства теоретической и технологической подготовки, электронный учебник, электронная обучающая система, электронная система контроля знаний, средства практической подготовки, электронный задачник, электронный тренажер

Комплексные и вспомогательные средства: электронный учебный курс, электронный восстановительный курс, электронный лабораторный практикум, развивающая компьютерная игра

Средства психофизиологического тестирования

Специализированные Internet-ресурсы:

виртуальная библиотека, Поисковая система, Internet-каталог,

Сервис рассылки информации

Internet-трансляция

в) по основному виду учебной деятельности - мотивационные, объяснительные, отработки, контролирующие, интегрированные;

г) по уровню формируемой знаниевой компетентности - ЦОР уровня знакомства, уровня осведомленности, уровня элементарной компетентности, уровня функциональной компетентности, уровня системной компетентности;

д) по уровню проблемности - обучаемой активности, полусамостоятельной обучаемой активности, полусамостоятельной активности,  творческой активности.

По сути любая наука - это наука о человеке или наука для человека. Поэтому и содержание любого учебного предмета отбирается и оценивается с точки зрения потребностей человека - духовных и материальных. Именно поэтому при определении направлений развития курса информатики, выделении основных содержательных линий, отборе содержания и построения учебных программ курса центральная роль должна отводиться субъекту познания, коммуникации, деятельности. С точки зрения методологии деятельностного подхода, целесообразно строить направления курса информатики, базируясь на следующей модели информационной деятельности человека.

Перед субъектом стоит определенная задача, требующая решения, связанная с познанием, описанием или преобразованием некоторого объекта. Субъект обладает (или стремится обладать) информацией об объекте в объеме, необходимом для решения задачи. Результатом решения задачи является некий информационный продукт.

Каждый из перечисленных компонент рассматриваемой ситуации лежит в основе более-менее самостоятельного направления развития курса.

Направление “задача” в физике раскрывается через такие категории, как модель, алгоритм, исполнитель алгоритма, компьютер.

Когда мы говорим о модели, то имеем в виду и модель самой задачи, и модель объекта, и модель решения, и модель процесса решения задачи. В свою очередь модель процесса решения задачи часто приобретает форму алгоритма. Любой алгоритм имеет смысл разрабатывать только в расчете на конкретного исполнителя. В эпоху широкой компьютеризации среди исполнителей алгоритмов на первое место выходит компьютер. Результатом деятельности этого специфического исполнителя являются информационные продукты в форме расчетных величин, графических изображений, таблиц данных, логических выводов и пр.

Второе направление “вытекает” из понятия “информация”. Для человека информация проявляется в информационных процессах. Один и тот же процесс может быть осуществлен различными способами. Если способ выполнения информационного процесса тщательно отработан и широко применяется, то речь в этом случае ведут об информационной технологии. Информационные технологии важны как средство создания и эксплуатации информационных систем самого различного назначения: справочных, поисковых, обучающих и др. Использование информационных систем позволяет получать самые разнообразные информационные продукты в форме текстовых документов, мультимедийных объектов и пр.

Третье направление отражает практический аспект отношения “субъект - объект”. Человеку, в силу ограниченности его возможностей, трудно управлять большими и сложными системами. Формализованную часть этой работы он стремится передать автоматизированным системам управления. Повысить эффективность их функционирования можно с помощью систем искусственного интеллекта, позволяющих на основе использования обширных баз данных, баз знаний и математического аппарата отыскивать допустимые решения для задач управления системами различной природы. Продуктом деятельности систем искусственного интеллекта являются информационные продукты в форме рекомендаций по принятию решения, инструкций, новых знаний об объекте и пр.

  1.  О методах и приемах использования ИКТ на уроках физики 

  1.  Функции ИКТ в образовательном процессе 

К компьютерным урокам относятся такие уроки, на которых полностью или частично освоение темы учащимися осуществляется посредством компьютера. Компьютер при этом может использоваться с самыми разными функциями и, следовательно, целями: как способ диагностирования учебных возможностей учащихся, средство обучения, источник информации, тренинговое устройство или средство контроля и оценивания качества обучения. Возможности современного компьютера огромны, что и определяет его место в учебном процессе. Его можно подключать на любой стадии урока, к решению многих дидактических задач, как в коллективном, так и в индивидуальном режиме.

На уроке по электронным таблицам нами было применено две презентации. Одна презентация – объяснение нового материала, вторая презентация – тестирование. В сценарии урока нами описаны, на каких этапах урока они используются. Так же на уроке нами был использован электронный учебник «Электронные таблицы».

  1.   Презентации в учебном процессе, как средство ИКТ

Информационные технологии эффективны лишь в сочетании с соответствующими педагогическими технологиями: если учитель мыслит прежними категориями, то использование технических средств не меняет сути образовательного процесса и традиционного репродуктивного метода подачи материала. Все определяется личностью учителя и его мотивами, а не видом и количеством техники. Необходимо создание в школе особых условий, чтобы учитель-предметник захотел и смог применить (или получить) компьютерные знания для своей педагогической деятельности [11].

Основной проблемой в использовании компьютерных программ для учителя является неадекватность программ по отношению к «своему» учебнику и трудность их адаптации к конкретным методикам, ученикам, урокам. Преподавателю приходится подстраиваться под компьютерную программу, а не наоборот. Следует, однако, подчеркнуть важный объективный фактор для широкого внедрения компьютерных презентаций в учебный процесс, а именно: наличие программного средства, позволяющего непрофессионалам в области информатики быстро и просто создавать серию насыщенных информацией слайдов, оформленных в единый слайд-фильм с мультимедийными эффектами. Таким программным средством является Microsoft PowerPoint [12].

Эффективность всегда предполагает выполнение поставленных целей. Можно выделить четыре основные цели презентации в отношении других людей [13]:

  •  сообщить информацию;
  •  развлечь;
  •  научить;
  •  создать мотивацию.

Сообщить информацию - это значит дать аудитории ключевую информацию или знания, как правило, в форме когнитивной карты.

Развлечь - значит создать у аудитории позитивный опыт или перевести их в позитивное состояние.

Научить - означает связать знания или информацию с релевантным референтным опытом и поведением, которые необходимы, чтобы перевести знания или информацию в действие.

Создать мотивацию - значит обеспечить контекст или стимул, которые придавали бы такой смысл знаниям, опыту или поведению, чтобы аудитория захотела действовать. Разумеется, большинство презентаций преследуют сразу несколько целей из этого списка или даже все.

Как показывает практика, сосредоточившись на достижении конкретных целей, можно быстрее подготовить презентацию. Точно сформулированные цели позволяют искать и отбирать данные, существенные для презентации. Исходя из цели проведения презентации, выделяют следующие типы презентаций:

  •  Проведение обучения
  •  Предоставление информации
  •  Убеждение слушателей
  •  Решение проблемы
  •  Принятие решения
  •  Отчет

Использование мультимедиа презентаций целесообразно на любом этапе изучения новой темы и на любом этапе урока, как с помощью компьютера, так и с помощью мультимедийного проекционного экрана. В рамках учебного процесса можно выделить следующие основные цели проведения презентации [14]:

  •  освоение нового материала,
  •  закрепление изученного материала,
  •  контроль знаний.

К методам мотивации и стимулирования учащихся помимо познавательно-эмоциональных презентация позволяет успешно добавлять волевые (рефлексия поведения) и социальные (создание ситуации сотрудничества). Презентация, таким образом, наиболее оптимально и эффективно соответствует триединой дидактической цели урока смотрите рисунок 2.

Образовательный аспект: восприятие учащимися учебного материала, осмысливание связей и отношений в объектах изучения.

Развивающий аспект: развитие познавательного интереса у учащихся, умения обобщать, анализировать, сравнивать. Способствование формированию ключевых компетенций, а также активизация творческой деятельности учащихся.

Воспитательный аспект:

  •  воспитание научного мировоззрения;
    •  воспитание умения четко организовать самостоятельную и групповую работу;
      •  воспитание чувства товарищества, взаимопомощи.

  1.  Дидактические цели урока

Методика использования компьютерных презентаций на учебных занятиях в средней школе предполагает [15]:

  •  совершенствование системы управления обучением на различных этапах урока;
  •  усиление мотивации обучения;
  •  улучшение качества обучения и воспитания, что повысит информационную культуру учащихся и уровень готовности подрастающего поколения к трудовой деятельности в современном обществе;
  •  повышение уровня подготовки учащихся и учителей в области современных информационных технологий;
  •  демонстрацию возможностей компьютера (анимационные эффекты и видео клипы; звуковое сопровождение и музыка; графика, созданная на ЭВМ и т. д.).

Варианты использования презентаций в работе с учащимися

1. Проведение презентаций на уроке при объяснении нового материала: заранее созданная презентация заменяет классную доску при объяснении нового материала для фиксации внимания учащихся на каких-либо иллюстрациях, данных, формулах и т. п.

2. Наглядная демонстрация процесса: наглядная демонстрация процесса (построение диаграмм, таблиц, моделирование физических опытов, построение географических карт и т.д.), которую невозможно или достаточно сложно провести с помощью плакатов или школьной доски.

3. Презентация по результатам выполнения индивидуальных и групповых проектов:

a. подготовка учениками (самостоятельно или в группе) презентации для сопровождения собственного доклада;

b. создание фотоальбомов, как отчетов о проведенных группой учеников исследованиях в рамках деятельности по проекту.

4. Совместное изучение источников и материалов:

а. совместное изучение информационных источников и материалов урока (например, обсуждение произведений искусства на основе мультимедийных энциклопедий, отсканированных графических изображений или полученных из Интернета материалов и пр.).

5. Корректировка и тестирование знаний:

a. проведение дополнительных занятий в компьютерном классе или школьной медиатеке, когда отставшие или отсутствовавшие учащиеся самостоятельно изучают материал на основе презентаций;

b. работа с тестирующими системами и тренажерами.

  1.  Мультимедийные технологии

Мультимедийный курс (электронный учебник) не является печатным учебником, который переведён в электронную форму. Если печатный учебник просто перевести в электронную форму он фактически будет являться малоэффективной гипертекстовой HTML системой, только лишь номинально использующую мульти

Мультимедийные возможности – видео, звук, графика и т.д., что не соответствует современным требованиям к ЭОР. Такие электронные учебники только лишь дискредитируют идею информатизации образования и мы не будем их рассматривать (рисунок 3, таблица 2).

Методика создания мультимедийных курсов

Для создания мультимедийного курса недостаточно взять контент хорошего учебника (рекомендованного, допущенного) по физике или астрономии, снабдить его большим количеством гиперссылок и новыми иллюстрациями. Функции мультимедийного учебника принципиально иные.

Структура мультимедийного курса, типичного мультимедийного курса, содержащего учебно-справочный комплекс с гипертекстовым учебником должна содержать тестирующее-тренировочный блок, интерактивные модели и поисковый комплекс.

С нашей точки зрения электронный (мультимедийный) курс (учебник) должен включать в себя текст учебника в виде гипертекста, иллюстрированный учебно-справочный блок, блок анимационных и интерактивных моделей, блок тестов и задач, блок поиска информации внутри мультимедийного курса, блок системы помощи, блок поиска информации в Интернет. Материал в электронном учебнике может излагаться с разными степенями сложности, учащийся сам может выбрать уровень сложности изучаемого материала.

 

  1.  Электронные образовательные ресурсы

Таблица 2.

Использование возможностей компьютера для интенсификации процесса усвоения учебного материала

Элементы процесса усвоения

Возможности компьютерного курса для интенсификации элементов процесса усвоения

Восприятие

Комплекс виртуальных лабораторий и интерактивных моделей, анимации, звук, красочность

Понимание

Гипертекст, справочные таблицы, интерактивный словарь,  глоссарий, каталоги и путеводители

Осмысление

Контроль в журнале работы,  помощь в выборе оптимального алгоритма решения; тестовые задания, вопросы

Обобщение

Выделение основных мыслей, схемы, таблицы, диаграммы и т. д.

Закрепление

Повторное воспроизведение важных элементов, воспроизведение других вариантов (многовариантность), тренинг, система дистанционного обучения. Тренирующе-тестирующий блок, интегрированный с базой данных задач

Применение

Тренирующе-тестирующий блок: решение задач, тестов. Работа с интерактивными моделями, выполнение заданий творческого характера, поисковая работа через рекомендуемые проблемные сайты, предметный и именной указатели

Переход из одного уровня сложности изложения материала на другой осуществляется по гиперссылке. Учебный материал, на который необходимо акцентировать внимание учащихся (формулы, определения, выводы, таблицы и т.д.), выделяется другим цветом, сопровождается специальным звуковым оформлением.

Мультимедиа библиотеки

Мультимедиа библиотеки электронных наглядных пособий по физике (компании «КиМ»), (фирмы «1 С», издательского дома «Дрофа», НПКЦ «Формоза-Альтаир» и РЦИ Пермского ГТУ) и астрономии («ФИЗИКОН») это электронные издания, включающие:

  •  набор мультимедиа компонентов, отображающих объекты, процессы, явления в данной предметной области;
  •  простой в использовании редактор, позволяющий учителю формировать наборы необходимых наглядных материалов;
  •  программу-реализатор (плеер).
  1.  


  1.  Инновационная роль виртуальных лабораторных работ и компьютерных практикумов

  1.  Инновационная цель лабораторно-практических занятий

Знакомство с научно-методической литературой показывает, что в большинстве компьютерных практикумов используются объяснительно-дескриптивные модели, ориентированные на раскрытие физического смысла исследуемых явлений. Целью эксперимента ставится подтверждение теории изучаемого явления или эффекта, его иллюстрация в форме функциональных зависимостей одних величин от других, в виде модификации геометрии исследуемого объекта или других визуально наблюдаемых изменений характеристик явления (поля интерференции и т. п.). Такое объяснительно-иллюстративное понимание роли компьютерных практикумов и электронных виртуальных лабораторных работ приходит в противоречие с приоритетами современного образовательного процесса и требует инновационного образовательного компонента процессного характера.

По нашему мнению, инновационной целью лабораторно-практических занятий с использованием электронных средств учебного назначения, использующих математические модели и виртуальные приборы, должно стать учебно-имитационное моделирование профессионально ориентированной поисковой деятельности по получению нового (для обучаемого) знания (как личностно опосредствованной и закрепленной информации). При таком подходе моделирование того или иного явления физики (химии, биологии, экологии и т.д.) становится одновременно средством освоения методологии научного поиска, инвариантного к содержанию предметных областей компьютерного анализа и имитации.

Сказанное означает необходимость пересмотра методики выполнения учебных заданий, необходимости перехода от иллюстративно-объяснительной функции к инструментально-деятельностной и поисковой методике, способствующей развитию критического мышления, выработке навыков и умений практического использования получаемой информации. При конструировании практикумов виртуальных лабораторных работ, параллельно с созданием или адаптацией специализированного программного обеспечения, необходимо разрабатывать такую схему постановки учебных заданий, которая являлась бы целостной системой последовательных этапов наблюдения явления, производства контролируемых воздействий и измерений соответствующих результатов эксперимента, использования их для прогноза возможных приложений или практического применения. В качестве примера применения предлагаемого подхода, в докладе рассмотрены учебные задания из практикума виртуальных лабораторных работ по курсу физики, разработанного в Институте дистанционного образования ТПУ. Показывается, что инновационные учебные задания позволяют обучаемому освоить различные способы поиска неизвестных значений, использовать полученные результаты для установления закономерной связи между физическими величинами, а так же - для прогноза возможных практических эффектов и подготовки к реальному физическому эксперименту.

Авторы приходят к следующим выводам.

  •  Даже самые совершенные мультимедийные виртуальные модели останутся не более чем красочными иллюстрациями при отсутствии инновационного методологического компонента в использовании электронных средств учебного назначения.
  •  Практикумы математического моделирования и виртуальные лабораторные работы должны быть ориентированы не только на выяснение физического (химического, биологического и т.д.) содержания исследуемого объекта или явления, но так же, в равной степени, должны содержать условия формирования методологической компетенции обучаемых.
  •  Единство целей моделирования природных или техногенных процессов и профессионально-ориентированной исследовательской деятельности обеспечит синхронное развитие продуктовых и процессных инноваций в современном образовании.

  1.  Виртуальные компьютерные лаборатории: классификация

В современном учебном процессе все большее внимание уделяется использованию компьютерных технологий. И, хотя активная компьютеризация учебного процесса началась уже несколько лет назад, использование компьютерных технологий для многих представляется скорее экзотикой, чем одним из обычных, пусть и достаточно новых, способов ведения образовательной деятельности. Компьютерные технологии эффективны и могут значительно повысить качество обучения. Однако факт использования компьютера в учебном процессе еще не является залогом успеха, и значимых результатов можно добиться только при грамотном его применении.

К настоящему времени создано множество электронных средств учебного назначения (ЭСУН), начиная от простого текста, переведенного в электронный вид, и заканчивая программами с различным уровнем интерактивности. Современные ЭСУН являются программными продуктами, и в их создании участвуют, как правило, не менее двух человек: автор содержательной части и программист.

Одной из серьезных проблем, с которыми приходится сталкиваться при создании ЭСУН,  является взаимодействие между автором и программистом, реализующим идеи автора в виде компьютерной программы. Сложность состоит в том, что автор часто имеет смутные представления о возможностях компьютерных программ, а программист не является специалистом в предметной области создаваемого учебника. Следствиями такой ситуации могут являться недоиспользование возможностей компьютерной технологии и постановка автором нереальных и непоследовательных задач, приводящая к увеличению трудозатрат и времени разработки.

Помочь в разрешении проблемы взаимодействия и взаимопонимания автора и программиста может использование четкой терминологии и наличие достаточного количества примеров. Цель данной работы - привести такие примеры для наиболее интересного и наиболее сложного в разработке вида ЭСУН - так называемых - виртуальных компьютерных лабораторий (рисунок 4).

  1.  - Пример виртуальной компьютерной лаборатории

Основываясь на проведенном анализе существующих программ можно выделить отдельные виды компьютерных лабораторий и близких к ним программ. Разделение на виды произведено, исходя из возможностей, предоставляемых программой. Было выделено четыре вида программ, между которыми существуют качественные различия.

  1.  Интерактивные демонстрации

В большинстве случаев демонстрационные программы не являются компьютерными лабораториями, так как не содержат достаточно элементов интерактивности, но могут успешно выполнять функции по показу проведения экспериментов. Чаще всего такие программы являются частью электронных учебников как вспомогательное средство для восприятия учебного материала.

  1.  Пример интерактивной демонстрации

  1.  Простые модели

Наиболее часто встречающийся вид (рисунок 6). Простая модель представляет собой, как правило, модель одной лабораторной работы. Объединенные по некоторому признаку, простые модели представляют собой набор лабораторных  работ, который является полноценной виртуальной компьютерной лабораторией. Распространенность такого вида лабораторий обоснована относительно простотой их создания, так как рассматривается один несложный процесс, описываемый одной или двумя математическими формулами, а различные лабораторные работы могут создаваться независимо разными программистами. Можно рекомендовать такой подход для создания небольших курсов лабораторных работ, когда не является целесообразной разработка универсальной системы. При этом следует учитывать, что минусами подхода являются:

  1.  сложность масштабирования: для добавления в курс новой лабораторной работы необходимо привлекать программиста, создавать новую модель практически с нуля;
  2.  невозможность комбинирования моделей: две модели из различных лабораторных работ являются полностью независимыми и не могут взаимодействовать, описывая новое явление;
  3.  программы этого вида, как правило, не дают обучаемому полной свободы действий.

Примерами виртуальных компьютерных лабораторий этого вида являются:

  •  Виртуальная лаборатория по общей физике (ИДО ТГУ) [16]
  •  Компьютерный лабораторный практикум по физике (МГТА) [17]

В силу своей простоты отдельные примеры лабораторных работ этого вида встречаются даже на страницах Интернет, реализованные на языке Java, например:

  •  Виртуальный осциллограф для наблюдения фигур Лиссажу [18]
  •  Компьютерные иллюстрации к законам движения [19]
  •  

  1.  Пример модели одной лабораторной работы

  1.  Универсальные лаборатории, как сложные моделирующие системы

Универсальные компьютерные лаборатории являются сложными моделирующими системами, в основе функционирования которых лежит мощный математический аппарат. Универсальность таких систем обеспечивается системным подходом к моделированию и разработке моделей. Такие виртуальные компьютерные лаборатории могут быть близки по своим возможностям к программам, используемым для реальных научных или производственных расчетов. Особенностью универсальных лабораторий является ярко выраженный компонентный подход.

Сложность и возможности таких лабораторий могут варьироваться в широких пределах, что позволяет создавать несложные версии таких лабораторий силами одного программиста. Примером относительно простой лаборатории, предназначенной для использования исключительно в образовательных целях, является:

  •  ChemLab for Windows от Model Science Software [20]
  •  Живая Физика [21]
  •  Crocodile Chemistry от Crocodile Clips Ltd [22]

Как правило, бывает достаточно охватить в одной лаборатории лишь один класс явлений, например: оптику, электрические цепи, законы движения, химические процессы.

Преимуществами универсальных компьютерных лабораторий являются:

  •  простота масштабирования: в состав универсальных лабораторий входят средства по добавлению новых компонентов;
  •  возможность объединения компонентов для построения большого количества моделей различных экспериментов.

Действительно универсальными являются компьютерные лаборатории, в возможности которых заложено использование в одном эксперименте явлений различной природы. Примерами лабораторий этого вида являются:

  1.  Crocodile Physics от Crocodile Clips Ltd [23]
  2.  Electronics Workbench (http://www.interactiv.com)

Система моделирования МАРС (ТУСУР) [24]

  1.  - Пример универсальной лаборатории

Разработка универсальных лабораторий ведется группами опытных программистов, часто как побочный или пробный продукт при создании моделирующей системы научного или производственного назначения.

Можно надеяться, что приведенная классификация и примеры программ помогут разработчикам виртуальных компьютерных лабораторий в выборе вида реализации программы. Большинство ссылок в данной статье ведут на Интернет-страницы с описанием программ, снимками экрана (screenshots), возможностью скачать их ознакомительные демо-версии или даже рабочие приложения на языке Java.


  1.  Методика  решения физических задач с применение ИТ

  1.  Решение физических задач как основной метод обучения физике

Решение физических задач - один из основных методов обучения физике. С помощью решения задач сообщаются знания о конкретных объектах и явлениях, создаются и решаются проблемные ситуации, формируются практические и интеллектуальные умения, сообщаются знания из истории науки и техники, формируются такие качества личности, как целеустремленность, настойчивость, аккуратность, внимательность, дисциплинированность,  развиваются эстетические чувства, формируются творческие способности.

В период ускорения научно-технического прогресса на каждом рабочем месте необходимы умения ставить и решать задачи науки, техники, жизни. Поэтому важнейшей целью физического образования является формирование умений работать со школьной учебной физической задачей, особенно с применением информационно-коммуникационных технологий.

Последовательно это можно сделать в рамках предлагаемой ниже программы, целями которой являются:

  •  развитие интереса к физике, к решению  физических задач;
  •  совершенствование полученных в основном курсе знаний и умений;
  •  формирование представлений о постановке, классификации, приемах и методах решения школьных физических задач.

Программа факультативного спецкурса.

Программа факультативного спецкурса согласована с содержанием программы основного курса. Она ориентирует студента колледжа  на дальнейшее совершенствование уже усвоенных знаний и умений, на формирование углубленных знаний и умений.

Для этого вся программа делится на несколько разделов.

Первый раздел носит в значительной степени теоретический характер. Здесь студенты колледжей

  •  знакомятся с минимальными сведениями о понятии «задача»,
  •  осознают значение задач в жизни, науке, технике,
  •  знакомятся с различными сторонами работы с задачами. В частности, они должны знать основные приемы составления задач, уметь классифицировать задачу по трем-четырем основаниям и применять для решения различные компьютерные программы .

В первом разделе при решении задач особое внимание уделяется 

  •  последовательности действий,
    •  анализу физического явления,
    •  проговариванию вслух решения,
    •  анализу полученного ответа.

Если в начале раздела для иллюстрации используются задачи из механики, молекулярной физики, электродинамики, то в дальнейшем решаются задачи из разделов курса физики старших классов (1, 2 курс колледжа). При повторении обобщается, систематизируется как теоретический материал, так и приемы решения задач, принимаются во внимание цели повторения при подготовке к государственному экзамену. Возможно шире должны использоваться задачи, связанные с профессиональными интересами школьников, задачи межпредметного содержания. При работе с задачами систематически обращается внимание на мировоззренческие и методологические обобщения: потребности общества и постановка задач, задачи истории физики, значение математики для решения задач, ознакомление с системным анализом физических явлений при решении задач и т. д.

При изучении первого раздела программы учитель использует разнообразные приемы и методы:

  •  рассказ и беседа учителя,
  •  выступления школьников,
  •  подробное объяснение примеров решения задач, с возможным презентационным показом решения некоторых задач с помощью виртуальной доски,
  •  коллективная постановка экспериментальных задач, возможный показ виртуального эксперимента,
  •  индивидуальная и коллективная работа по составлению задач,
  •  конкурс на составление лучшей задачи, знакомство с различными задачниками и т.д.

При подборе задач в первом разделе программы необходимо использовать возможно шире задачи разнообразных видов. Основным при этом является развитие интереса учащихся к решению задач, формирование определенной познавательной деятельности при решении задачи.

В итоге школьники должны уметь классифицировать предложенную задачу, составлять простейшие задачи, последовательно выполнять и проговаривать этапы решения задачи средней трудности.

Второй раздел. При решении задач по механике, молекулярной физике, электродинамике главное внимание обращается

  •  на формирование умений решать задачи,
  •  на накопление опыта решения задач различной трудности.

Развивается самая общая точка зрения на решение задачи как на описание того или иного физического явления физическими законами. Содержание тем подобрано так, чтобы формировать при решении задач основные методы данной физической теории.

В механике это описание движения материальной точки (модели тела) законами Ньютона и описание движения физической системы законами сохранения. Идея относительности механического движения рассматривается при решении системы задач, описании явления в разных системах отсчета.

В молекулярной физике описание трех состояний вещества осуществляется на основе положений молекулярно-кинетической теории и их следствий, термодинамический метод раскрывается в применении его для описания процессов с идеальным газом, в решении комбинированных задач на явления превращения вещества из одного агрегатного состояния в другое.

В электродинамике плодотворность идеи объяснения изучаемых физических явлений на основе рассмотрения движения зарядов и существования электромагнитного поля должна подчеркиваться при решении всех задач. Конкретным проявлением этой идеи является описание явлений теми или иными конкретными законами.

Содержание программных тем[25] обычно состоит из трех компонентов:

  1.  в ней определены задачи по содержательному признаку,
  2.  выделены характерные задачи или задачи на отдельные приемы,
  3.  даны указания по организации определенной деятельности с задачами.

Подбор задач осуществляется учителем исходя из конкретных возможностей учащихся. Рекомендуется прежде всего использовать задачники из предлагаемого списка литературы. В необходимых случаях используются школьные задачники. При подборе задач большее внимание, чем в основном курсе, уделяется задачам технического и краеведческого содержания, занимательным и экспериментальным задачам. Повышение познавательного интереса школьников достигается как подбором задач, так и методикой работы с ними.

На занятиях применяются коллективные и индивидуальные формы работы: постановка, решение и обсуждение решения задач, подготовка к олимпиаде, подбор и составление задач на тему и т. д. Предполагается также выполнение домашних заданий по решению задач [26,27]. 

Расчетные задачи решаются по формулам, и учитель вправе требовать знания формул. Это же предполагает и программа в требованиях к знаниям и умениям обучаемых. Отсюда и вытекает отдельный этап в подготовке к решению задач – обучение учащихся анализировать формулы [28, 29, 30].

Алгоритм анализа формулы может быть следующим:

1. Правильно прочитать формулу.

2. Назвать величины, входящие в формулу, и единицы их измерения.

3. Указать взаимосвязь между величинами, входящими в формулу, уметь графически изображать эту взаимосвязь.

4. Обосновать формулу с точки зрения причинно-следственных связей.

5. Указать и обосновать практическое применение формулы.

После усвоения формулы учитель может предложить обучаемым общие требования по умению работать с формулой, необходимой для решения задач по данной теме.

Умение работать с формулой предполагает:

1. Знание формулы.

2. Умение анализировать формулу.

3. Знание опытов, подтверждающих справедливость формулы, умение рассказать об этих опытах (использовать алгоритм рассказа «об опытах»).

4. Знание формулировки закона, если формула – математическое выражение закона.

5. Знание и рассказ о практическом применении данной формулы (в приборах, механизмах, машинах, быту).

6. Составление и решение стандартных задач с использованием данной формулы (формул).

7. Умение выражать из формул величины и проверять их единицы измерения.

8. Умение графически изображать зависимость между величинами, входящими в формулу, и по графикам устанавливать взаимосвязь между величинами.

Понятия «сложность задачи» и «трудность задачи» часто в методике преподавания физики применяются как понятия-синонимы, поскольку ими характеризуется и субъективная сторона задачи – сможет ли ее решить школьник или не сможет (рисунок 8).

Трудность задачи в большей степени характеризует процесс ее решения, чем содержание, сложность же – наоборот.

Наряду с субъективными признаками рассматриваемых понятий имеются и объективные. Их можно выделить исходя из анализа структуры физической задачи, который может выглядеть так [31]:

  1.  - Структура задачи

В личностно-ориентированном подходе  решения задачи с применением ИТ процесс обучения организуется на основе следующих принципов:

1. знание и учет особенностей учащихся;

2. успешное обучение учащихся на доступном для них уровне;

3. сотрудничество учителя и ученика в процессе обучения;

4. эффективная организация самостоятельной работы учащихся на занятиях.

Принципиальным отличием занятий с учащимися при решении задач, является освоение ими способа самостоятельного поиска и конструирования решений, является необходимость в визуализации учителем своих умственных действий в частности с применением информационно-коммуникационных технологий. Одним из способов такой визуализации является фиксация в памяти учащихся виртуальных презентаций, обучающихся программ решения задач, и программ которые полностью являются пакетом учебных мультимедийных компьютерных программ и Internet-систем дистанционного обучения в области естественных наук, ориентировочной основы его действий, направленных на поиск решения задачи. Например в таблице 2 можно увидеть соответствие  моделей и понятий (кинематика), которые можно использовать при решении задач [32].

Таблицы 3

Соответствие  моделей и понятий (кинематика)

МОДЕЛЬ

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

Прямолинейное равномерное движение

Перемещение (начальная точка, конечная точка), путь, скорость, время движения.

Прямолинейное равноускоренное движение

Перемещение (начальная точка, конечная точка), путь, скорость (начальная скорость, конечная скорость), время движения (начальный момент времени, конечный момент времени), ускорение.

Равномерное движение по окружности

Перемещение (начальная точка, конечная точка), путь, скорость, время движения, угол поворота, количество оборотов, частота, угловая скорость, период, центростремительное ускорение.

Смешанная модель

Понятия включенных моделей + участок движения, интервал движения, средняя скорость, средняя путевая скорость.

Пример алгоритма решения задач (кинематика равномерного движения)

  •  - причитать условие;
  •  - нарисовать чертеж (тело, направление его движения, начальное и конечное положение);
  •  - обозначить на чертеже необходимые моменты времени и отрезки движения;
  •  - выписать для каждого промежутка движения формулу равномерного движения;
  •  - подставить в формулы все известные величины;
  •  - решить полученную систему уравнений.

Для подготовленных школьников можно организовать работу с компьютерной обучающей программой. Курс содержит электронный гипертекстовый учебник и справочник, включающий в себя основной и дополнительный теоретический материал и достаточно полный комплект сложных задач, которые предлагается решать в интерактивном режиме, пошагово. Модели изучаемых явлений и возможности анимации позволяют разобраться и в условии предложенной задачи, и в методах ее решения.

В школах с современным компьютерным классом учитель может организовать сначала вводное занятие для быстрейшего овладения навыками общения с программой, а затем - занятия по обучению решению задач и проверке знаний, причем оценить успехи школьника позволит дневник. Полезно провести вводный курс работы, а затем уже предлагать учащимся самостоятельно работать с отдельными задачами в кабинете информатики, на дополнительных занятиях или дома с последующим обсуждением или разбором содержания задач и методик их решения. Задачи сопровождаются анимацией, развернутым табло выбора возможных вариантов и т.д (РИСУНОК .

  1.  - Классификация физических задач, решаемых с помощью компьютера

В каждый из этих ресурсов могут входить анимации, интерактивные модели, видеофрагменты, виртуальные лаборатории. Но только в компьютерных средах пользователь имеет возможность самостоятельно создавать принципиально новую модель. Но в некоторые мультимедийные курсы входят компьютерные среды. Так в мультимедийный курс Физика 7 – 11 класс [33].

Анимация – способ организации графической информации, позволяющий отображать динамические процессы. Анимацией называется модель, в которой возможно отражение явления, процесса, движение объектов без влияния пользователя на это движение, процесс, явление [34].

Интерактивной моделью называют такую анимацию, параметры которой можно изменять. Название «интерактивные модели» произошло от английского interactive – взаимодействие. В интерактивных моделях объединяются моделинг, коммуникативность и производительность. Мультимедиа файлы без интерактива превращаются в обычные технические средства обучения – видеофрагменты, коллекцию звуковых файлов, коллекцию рисунков. С помощью интерактивных моделей можно сконструировать компьютерную лабораторную работу.

Компьютерной моделирующей средой (виртуальной лабораторией) называют интерактивную среду, в которой можно создавать самостоятельные интерактивные эксперименты, моделировать процессы и явления.

  1.  Методика  пошагового формирования физических понятий, при решении задач с помощью ИКТ.

Мы составили авторскую методику  формирований физических понятий при решении задач с использованием информационно-коммуникационных технологий используя работы Усовой А.В., И Шардакова, Тулькибаевой Н.Н. и Карасевой Э.М. [35, 36, 37, 38]

1 этап.    Актуализация содержания понятия

На этом этапе происходит актуализация содержания понятия силы как физической величины, характеризующей действие одного тела на другое, сформированное у них после изучения школьной физики. Это действие выражается в изменении скорости движения тел или приводит к их деформациям. Вопрос о деформации тел при их непосредственном соприкосновении достаточно подробно изложен в учебниках. Измерение скорости движения тел при взаимодействии показывают на ряде наглядных опытов.

На занятии СРОП (самостоятельная работа обучающегося под руководством преподавателя) по теме: «Кинематика», каждый студент получает задание для самостоятельной работы, с указанием  вопросов,  на которые он дает ответы, до начала изучения темы: «Динамика системы материальных точек». В задании указывается  время в течение которого вопрос должен быть подготовлен по данной теме [39, 40].  

Задание.

  1.  Определение понятия «сила».
  2.  Ее обозначение.
  3.  Единицы измерения, в определенных системах измерения.
  4.  Формула, выражающая связь силы с другими величинами.
  5.  Способы измерения величины силы.
  6.  Известные виды сил.
  7.  Классификационная схема «Силы в механике
  •  Определение понятия. Студентам объясняют, как дается определение понятия «сила». Обращают внимание на  указания его ближайшего рода и видового отличия [41,42].

Ближайшим родовым понятием служит «взаимодействие», а видовым отличием воздействие на себя и на другие объекты. Так строится определение: «Силой, действующей на тело, называют физическую величину, являющуюся мерой механического действия на это тело со стороны какого-либо другого тела». Студентам напоминают о существовании в науке четырех видов сил (взаимодействий): сила тяготения (гравитационная), электромагнитные силы, ядерные силы и слабые взаимодействия. В классической механике рассматривают проявление сил первых двух типов.

  •  Применение понятий в решении элементарных задач учебного характера. При решении первых тренировочных задач внимание обращают на знание и понимание зависимости  и операции с единицами измерения. Важно помнить, что второй закон Ньютона, справедлив только в инерциальных системах отсчета.

Последующие задачи служат для формирования понятия о векторном характере величин, входящих в формулу второго закона Ньютона. При  этом повторяют, как определять направление векторных величин.

При изучении темы «Силы в природе» студенты получают понятие о типах сил. В соответствии с этим решают задачи на закон всемирного тяготения, закон Гука, законы трения [43].

 На занятии  СРСП (самостоятельная работа студента с преподавателем) преподаватель выясняет уровень подготовленности студентов по теме «Законы Ньютона»,  изученной в средней школе  и  сформированности понятия «сила».

 Цель занятия: выявить знания; выполнить их анализ с позиции  научности знаний; принять решение о способах развития имеющихся знаний: показать их не соответствие с научными, предпринять меры по коррекции знаний у студентов; показать их соответствие на определенном уровне – включить в процессе дальнейшего развития; научить выделять существенные признаки изучаемого понятия; установить связи между ранее изученными понятиями и подготовить к изучению новых понятий.

Формы работы: итоговая беседа; решение комбинированных задач.

Структура занятия.

  1.  Беседа с целью анализа (повторения) понятия «сила».

Студентам объясняют, как дается определение понятия «сила». Обращают внимание на  указания его ближайшего рода и видового отличия.

  1.  Решение задач и упражнений, в которых присутствует понятие «сила».
  •  Уточнение и закрепление в памяти существенных признаков понятия. Можно предложить студентам упражнения на выявление общих существенных свойств класса наблюдаемых объектов (рисунок 10).

  1.  – Интерактивная модель«Результат действия силы»

Существенными признаками для понятия сила является действие или взаимодействие. Исследованиями ученых доказано, что сила есть действие над телом, либо взаимодействие тел между собой независимо от рода ее происхождения.

  1.  Очень важно в объектах, предлагаемых студентам, при наличии общих существенных признаков, умение выделять несущественные признаки,

Пример. Связь между какими явлениями показывает ІІ закон Ньютона, через какие величины записывается ІІ закон Ньютона.

Пример.  Выберите из списка те величины, связь между которыми показывает закон Гука: «ускорение, масса, жесткость, объем, плотность, скорость, удлинение».

2 этап.  Установление связи данного понятия с другими

От последовательности введения понятий масса и сила зависит и подход к изучению закона, описывающего причинно-следственную связь между явлениями [44]. Если первоначально вводится понятие силы, то следующим устанавливается зависимость ускорения от силы, а затем введение понятия массы из постоянства для данного тела отношения . Отсюда для второго закона Ньютона получается выражение (рисунок 11).

  1.  Взаимодействие двух тел разной массы

При такой методике основное содержание второго закона динамики – зависимость ускорения от приложенной к телу силы – устанавливается до введения понятия массы. В этом случае второй закон Ньютона содержит утверждение о пропорциональности ускорения силе, и в то же время он используется для определения массы. Такая последовательность введения понятий имела место еще в работах Л. Эйлера, и далее ее разрабатывал Д. Максвелл. В настоящее время такой метод введения понятия - к понятию силы переходят, после введения понятия массы опираясь на второй закон Ньютона. Выявлению связей между величинами способствует анализ формул и теоретические рассуждения [45,46,47].

Связь между понятиями «масса», «работа» и «энергия» осуществляется также посредством теоретических рассуждений, построение графиков зависимости между величинами, анализа выведенных формул, таких как , , .

Из формул видно, что масса связана с понятиями работы и энергии так же, как и сила – прямо пропорционально. Эти выводы студенты должны сделать самостоятельно. Можно предложить студентам построить диаграмму (рисунок  12).

3 этап. Обогащение понятия

На этом этапе происходит обогащение понятия силы [48]. Перед студентами ставится проблема: во всех ли системах отсчета выполняется закон инерции? В связи с этим дается понятие об инерциальной и неинерциальной системах отсчета, а также студентов знакомят с силами действующими в неинерциальной системе отсчета

Обогащение понятия силы у обучающихся происходит как на лекционных занятиях так и на лабораторных занятиях, выполняемых обучающимися самостоятельно или под руководством преподавателя.

С понятием «сила» студенты впервые знакомятся в школьном курсе физики, далее оно продолжает формироваться  в курсе физике высшей школы. Обогащение понятия происходит по мере изучения всего курса. Для того чтобы детально проследить процесс обогащения понятия, возникает необходимость поиск

  1.  Связь силы с ранее изученными понятиями

Работая с электронным учебником, студент наглядно представляет все физические процессы, которые в реальных условиях не могут быть выполнены [49].

Наглядность – это особый вид познавательной деятельности по отношению к конкретным предметам и явлениям, «это тот практический, реальный  анализ и синтез, который представляет первую ступень познавательной деятельности и в этом смысле предшествует умственному анализу и синтезу, совершающему в словесном плане» [50, стр. 102].

Процесс формирования понятий  и  овладение умениями самостоятельно приобретать знания осуществляется интегративно и в основе своей имеет такие ориентиры: работа с учебником; выполнение наблюдений и опытов; работа аналитико-вычислительного характера (анализ формул, установление характера функциональной зависимости между величинами, определение единиц измерения величин на основе анализа формул, установление соотношения между единицами измерения физических величин и т.д.)

Наблюдение в учебном процессе является одним из важных методов познания учащимися окружающей действительности, необходимым элементом процесса формирования понятий [51, 52].

Наблюдение лежит в основе эмпирического мышления, которое отражает внешние свойства понятия и полностью опирается на наглядные представления. На этой ступени познания студентов оформляются в различных символических и знаковых системах (словесных и вещественных) сами представления, происходит первичная «идеализация» определенных сторон материальной жизни, и прежде всего тех, которые могут наблюдаться и констатироваться непосредственно в восприятии.

Для того чтобы у обучающихся вырабатывалось устойчивое умение осознанно, самостоятельно планировать наблюдения был создан в совместной деятельности преподавателя и студентов план деятельности наблюдения [53,54].

План деятельности наблюдения

  1.  Ознакомиться с заданием СРС.
  2.  Выбрать объект наблюдения.
  3.  Сформулировать цель наблюдения.
  4.  Выбрать способ фиксирования наблюдаемого (словесное описание, рисунок или система рисунков, построение графика).
  5.  Составить план наблюдения.
  6.  Выяснить условия, необходимые для наблюдения.
  7.  Создать  условия, необходимые для наблюдения.
  8.  Выполнить наблюдение, сопровождаемое фиксированием получаемой информации.
  9.  Выполнить анализ результатов наблюдения.
  10.  Сформулировать выводы и их фиксирование.

При формировании понятия «сила» организуется наблюдение за объектами, которые демонстрирует  преподаватель.

 Пример. Провести фронтальный эксперимент по выявлению существования  двух методов измерения сил.

 Цель:  пронаблюдать, объяснить существование двух методов измерения сил.

Предварительная беседа. Следует обратить внимание студентов на то, что существует два метода измерения сил: статистический, в которых измеряемая сила уравновешивается известной силой; динамический, путем сравнения изменений движения одного и того же эталонного тела, вызываемых измеряемой силой и силой, принятой за единичную.  

В ходе демонстрации может быть составлена таблица, содержащая  исходные данные и результаты эксперимента.

  1.  Экспериментальные и практические работы

Под экспериментом понимают научно поставленный опыт, позволяющий следить за ходом явления и воссоздавать его каждый раз при повторении этих условий. Экспериментальный метод дает возможность установить причинно-следственные связи между явлениями, характеризующими свойства тел и явлений [55-58].

При проведении экспериментов самостоятельно у студентов развивается теоретическое мышление, которое «подхватывает» и идеализирует экспериментальную сторону работы, вначале придавая ей форму предметно-чувственного познавательного эксперимента, а затем и эксперимента мысленного, осуществляемого в форме понятия и через понятие.

Перед выполнением первых лабораторных работ студентам можно предложить решить самостоятельно тренировочные упражнения в определении цены деления шкалы лабораторных динамометров, верхнего и нижнего пределов измерения, а также в отсчете показаний приборов [59, 60].

Использование таких заданий перед выполнением лабораторной работы повышает ее эффективность.

Система самостоятельных работ должна способствовать решению основных дидактических задач – приобретению учащимися глубоких знаний, развитию у них познавательных способностей, формированию умения самостоятельно приобретать, расширять и углублять знания, применять их на практике [61, 62].

4 этап. Уточнение и закрепление в памяти существенных признаков понятия

Решение этой задачи достигается организацией специальных групп упражнений.

  1.  По варьированию несущественных признаков.
  2.  По дифференцировке сходных понятий.
  3.  По применению контробраза.

Суть упражнения по варьированию несущественных признаков заключается в том, что в объектах, предлагаемых вниманию, при наличии общих существенных признаков имеются свои индивидуальные различия, индивидуальные (несущественные) признаки. Студенты должны из всего разнообразия признаков выделить существенные.

Упражнения на уточнение и закрепление в памяти существенных признаков понятия «сила» решаются на практических занятиях.

Пример. Через блок перекинута веревка, на которой укреплены грузы m1=3 кг и m2=1 кг. Вся система находится в лифте, поднимающемся с ускорением а0=2,2 м/с2, направленным вверх. Определить силу натяжения нити пренебрегая трением, массой блока и  давлением блока на ось.

Выполнение этого упражнения способствует различению понятий «инерциальной» и «неинерциальной» системы отсчета, а также это упражнение является упражнением с применением контробраза, которое предупреждает возникновения смешения сходных понятий «инерциальной» и «неинерциальной» системы отсчета и способствует уточнению признаков формируемых понятий. После такого рода упражнений студенты хорошо усваивают основные признаки понятий и затем успешно ими оперируют при решении задач.

Пример. Подготовка сообщений по истории физики. При подготовке таких сообщений студенты прослеживают развитие понятия, его обогащение. В памяти студента остаются существенные признаки понятия.

5 этап. Применение понятий в решении элементарных задач учебного характера

Цель данного этапа – выработка у учащихся умения оперировать понятием в решении элементарных задач [63, 64, 65]. При решении этих задач одновременно достигается уточнение и закрепление знаний учащихся о связях и отношениях данного понятия с другими, ранее усвоенными понятиями, а также дальнейшая их дифференцировка [66, 67]. Этот этап реализуется на практических занятиях и на занятиях СРОП (защита индивидуальных задач).

При решении первых тренировочных задач внимание обращают на знание и понимание зависимости  и операции с единицами измерения. Важно помнить, что второй закон Ньютона , справедлив только в инерциальных системах отсчета.

Последующие задачи служат для формирования понятия о векторном характере величин, входящих в формулу второго закона Ньютона. При  этом уточняется правило определения  направления  векторных величин и отрабатывается умение работы с проекциями векторов.

При изучении темы «Силы в природе» обучающиеся должны получить понятие о типах сил. В соответствии с этим решают задачи на закон всемирного тяготения, закон Гука, законы трения [68,69,70].

В задачах, в которых идет речь о физических явлениях, происходящих внутри системы ускоренно движущихся тел, решение, основанное на применении второго закона Ньютона, упрощается, если рассматривать явление в неинерциальной системе отсчета, связанной с ускоренно движущимся телом. Соответственно двум движениям тела поступательному и вращательному применяют как поступательно движущиеся, так и вращающиеся неинерциальные системы отсчета. В поступательно движущихся неинерциальных системах отсчета второй закон Ньютона выражается уравнением .

Важное значение имеет формирование у студентов обобщенных умений решать задачи, выработка общего подхода к ним. Выражением такого общего подхода являются методические указания.

Пример. Решая элементарные задачи  на тему: «Движение тел под действием постоянной силы тяжести и упругих сил» используют методические указания:

  1.  Важно помнить, что второй закон Ньютона, выражаемый уравнением

, справедлив только в инерциальных системах отсчета.

В подавляющем большинстве задач, в которых рассматривают движение тел относительно поверхности Земли, систему отсчета, связанную с Землей, можно считать практически инерциальной. Тогда следует считать инерциальной и всякую другую систему отсчета, которая движется поступательно  и без ускорения относительно Земли.

  1.  Сила тяжести равна , где m масса тела,  — ускорение свободного падения в системе отсчета, связанной с Землей. Вследствие суточного вращения Земли сила тяжести немного отличается от силы, с которой тело притягивается к Земле. Однако при решении задач этим различием обычно пренебрегают, полагая систему отсчета, связанную с Землей, инерциальной.
  2.  Во многих задачах динамики можно пренебречь силами трения, возникающими при движении тел, и считать, что тела находятся лишь под действием силы тяжести и упругих сил реакции связей (давлений опор, натяжений нитей и т. д.). Здесь,  ограничимся лишь теми случаями, когда размеры тел оказываются несущественными для решения задачи, т. е. будем рассматривать тела как материальные точки.

4. Для решения задач динамики составляется уравнение движения материальной точки, выражающее второй закон Ньютона. При этом рекомендуется следующий порядок действий: 

4.1. Сделать чертеж и на нем изобразить все силы, действующие на данное тело.

Выражение «на тело действует сила» всегда означает, что данное тело взаимодействует с другим телом, в результате чего приобретает ускорение. Следовательно, к данному телу всегда приложено столько сил, сколько имеется других тел, с которыми оно взаимодействует.

Чтобы правильно определить направление сил, действующих на тело, надо помнить, что сила тяжести направлена вниз по линии отвеса, сила реакции опоры при отсутствии трения  по нормали к соприкасающимся поверхностям в точке их касания в сторону тела, сила натяжения нити вдоль нити в сторону точки подвеса.

4.2. Записать второй закон Ньютона в векторной форме.

4.3. Если силы действуют не по одной прямой, то выбирают две взаимно перпендикулярные оси (два направления) х и у, лежащие в плоскости действия сил. Спроектировав все векторы, входящие в уравнение, на эти оси, записывают второй закон в виде двух скалярных уравнений:                                   .

,                                                  (1)

В случае прямолинейного движения одну из осей (х) направляют вдоль ускорения , а другую (у) перпендикулярно вектору . Тогда ах = ׀a׀, ау = 0 и уравнения (1) упрощаются:

,                                             (2)

5. Если в задаче рассматривается движение системы связанных между собой тел, то уравнение движения записывают для каждого тела в отдельности. Кроме того, записывают уравнения, выражающие так называемые кинематические условия, связывающие ускорения отдельных тел системы (например, равенство по модулю ускорений двух грузов, висящих на нерастяжимой нити, перекинутой через блок). Таким образом, получают систему уравнения, число которых равно числу неизвестных.

Если тела связаны нитью, массой которой можно пренебречь, то силу натяжения нити считают одинаковой по всей ее длине. Действительно, предположив, что на участок нити длиной l действуют со стороны соседних частей силы , запишем по второму закону Ньютона

где m — масса рассматриваемого участка нити. Полагая m = 0, получим . Если нить перекинута через блок, то равенство  выполняется только в том случае, когда можно пренебречь массами нити и блока, а также силами трения, возникающими при вращении блока.

На занятиях по СРОП студенты  сдают задачи, которые они получили в качестве индивидуального задания по определенному перечню тем, отведенных на самостоятельное изучение, обеспеченных учебно-методической литературой и рекомендациями. Задания находятся  в таблице, в которой каждый студент в соответствии со своим номером (его можно получить у преподавателя) получает список задач.

6 этап. Применение понятия в решении задач творческого характера

Реализация этого этапа включает применение формируемого понятия при решении расчетно-вычислительных и качественных задач, в которых требуется: а) предсказать ход явлений по заданным условиям; б) предсказать, как изменятся результаты при других условиях; в) разработать новый вариант опыта, демонстрирующего данное явление [71].

Пример.

Определите жесткость пружины динамометра для лабораторных работ. Задача может быть представлена в виде фронтального эксперимента.

Пример.

На занятии во время демонстрации упругих свойств ученик растянул пружину на какую-то длину. Учитель перехватил пружину в этом положении и растянул ее на столько же. В каком  случае совершена большая работа и во сколько раз? Задачу решить аналитически и графически.

7 этап.  Классификация понятия

Цель этого этапа уточнить и обобщить знания о понятии. Целью является ознакомление с сущностью и правилами классификации понятия, раскрыть значение систематизации накопленных знаний.

При классификации очень важно определить основание деления  – существенный признак, по которому более общее (родовое) понятие делится на виды. Первоначальные сведения по классификации понятий начинают формироваться у учащихся в VII–VIII классах. Однако, как правило, при изучении  школьного курса физики учителя не уделяют должного внимания построению классификационных схем, поэтому данная работа продолжается под руководством преподавателя.

При классификации деление последовательно производится сверху донизу. Составляется стройная и развернутая система, и каждый ее член получает в этой системе свое место.

Классификация помогает вырабатывать строгую терминологию. Так при изучении понятия «сила» учащимся можно предложить следующие задания:

1. Определить отношения понятий «единица измерения силы», «ньютон», «дина». Указать родовое понятие и его виды, изобразить их отношения с помощью схемы (рисунок.13);

  1.  - Задание 1 на установление отношений соподчинения.

2. Определить отношения понятий «виды сил», «гравитационные», «электромагнитные», «ядерные силы – сильные взаимодействия», «ядерные силы – слабые взаимодействия» и изобразить его с помощью схемы (рисунок 14 ).

Один из примеров классификации представлен в таблице 6. В ней представлены виды сил, их основные признаки, вычислительные формулы и условия их применимости. Студентам предлагается выполнить задание, В котором родовым понятием будет размерность силы или законы Ньютона и занести в классификационную схему (табл. 4).


Таблица 4

Общие подходы к решению типичных задач по теме «Законы Ньютона»

Ситуация

Действующие силы

Уравнение движения

в векторной форме

в проекциях

1

2

3

4

5

1

а)

б)

а)

  

б)

2

3

  1.  б)

 

  1.  б)

       

a)

б)

8 этап.  Вторичное более полное определение понятия

На основе новых признаков понятия таких как «мера механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, взаимодействие материальных тел» вводится обогащение определение, дополняющее первоначальное. «Сила – это физическая векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате, которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму или размеры». О  существенных признаках силы говорить, лишь опираясь на второй закон Ньютона, невозможно. Ведь силы являются либо функцией расстояния (сила упругости  Fx = -kx, сила тяготения , кулоновская сила ), либо функцией скорости движения тела относительно других тел (сила сопротивления в вязкой среде ,  ), либо функцией скорости тела относительно системы отсчета (сила Лоренца ).  Выделенные этапы являются  узловыми моментами в знании студентов о понятии силы.

9 этап.  Опора на данное понятие  при усвоении нового понятия

Этот этап подразумевает применение данного понятия при изучении нового.

Опираясь на понятие «сила» происходит усвоение понятия «работа».

Обоснование целесообразности определения работы на основе рассмотрения произведения силы на перемещение. Понятие механической работы всегда связано с упорядоченным процессом движения тел под действием сил – это служит некоторым основанием для специального рассмотрения этого произведения.

При определении понятия «потенциальная энергия» в вузе внимание обучающихся обращают на то, что:

  •  потенциальная энергия относится не к одному телу, а ко всей системе тел и представляет собой энергию взаимодействия тел;
  •  потенциальную энергию можно определить для тех сил взаимодействия, работа которых не зависит от формы траектории, вдоль которой происходит перемещение, а зависит только от начального и конечного положений тела. Силы, обладающие такими свойствами, называются консервативными (потенциальными).

При усвоении понятия «напряженность гравитационного поля» также опираются на понятие «силы». Напряженность гравитационного поля в рассматриваемой точке численно равна силе, с которой поле притягивает материальную точку единичной массы, помещенную в данную точку поля: .

При закреплении нового материала на занятии полезно использовать учебник для связи нового материала с пройденным ранее, но родственным, логически связанным с ним. При этом происходит не только закрепление вновь изученного, но и расширение и углубление старого материала, который может предстать в несколько новом свете. Это особенно полезно при формировании основных понятий курса общей физики — силы, массы, энергии, теплоты и т.д.

10 этап.  Новое обогащение понятия

Вводится понятие «неинерциальной системы отсчета», системы отсчета движущейся с ускорением относительно инерциальной системы отсчета. Следовательно, для описания движения тел в неинерциальной системе отсчета необходимо наряду с силами взаимодействия учитывать неинерциальные силы, обусловленные ускоренным движением системы. Таким образом, понятие «сила» обогащается, и обучающиеся знакомятся с новыми видами сил: с силой инерции и силой Кориолиса.

Для обогащения понятия можно также использовать  межпредметные связи физики и экологии, биологии, анатомии, географии [72,73,74,75].

11 этап.  Установление новых связей и отношений

К моменту завершения изучения в вузе курса физики обучающиеся знают  различные виды силы, формулы для определения силы. Однако все эти знания для студентов технических специальностей вузов разобщены. Возникает необходимость в их систематизации и обобщении. Это может быть осуществлено в процессе  обзорного повторения в форме обобщающего семинара или обзорной лекции [76, 77,78].

План обобщающего семинара.

Цель.

  1.  Систематизация  знаний о понятии «сила» .
  2.  Осознать суть  существенных признаков понятия «сила».
  3.  Установить связь понятия «сила» с ранее изученными понятиями и подготовить к изучению новых понятий.

Формы работы:

Итоговая беседа; обзорные лекции; решение комбинированных задач; просмотр учебных кинофильмов; телепередача.

Структура занятия.

1. Беседа с целью анализа (повторения) понятия «сила».

2. Решение задач и упражнений.

3. Рефераты или сообщения учащихся и их обсуждения.

4. Просмотр фильмов.

5. Подведение итогов.

Мы рассмотрели основные этапы формирования понятия «сила», однако все вышеизложенные ступени можно применить к любому физическому понятию, которое изучается в курсе общей физики.

  1.  Принципы работы с компьютерной обучающей программой по решению задач 

Решение задачи в программе разбито на 4 основных этапа: анализ условия задачи; выбор хода решения задачи; составление системы уравнений, описывающих рассматриваемое явление, состояние; непосредственное решение - преобразование полученной системы уравнений и вычисление требуемых величин. Каждый из этапов решения сопровождается рядом вопросов и указаний.

В программе предусмотрены вопросы, позволяющие достаточно подробно объяснить решение задачи, а также вопросы, обращающие внимание не только на ключевые моменты решения задач, но и на методы их решения.

В программу включены как теоретические вопросы, требующие знание теории, так и вопросы, требующие выполнение простых действий, например, найти проекции векторов, записать и преобразовать выражение для нахождения некоторой величины и т.п. Помимо вопросов в программе предусмотрены объяснения наиболее трудных для студентов моментов в решении задачи.

Ответив на поставленный программой вопрос правильно, студент переходит к следующему. В случае неверного ответа он имеет возможность прочитать комментарий, объясняющий (поясняющий), в чём состоит ошибка, а также теоретический материал, необходимый для получения правильного ответа.

Получив неверный ответ на предложенный вопрос, программа выводит сообщение об ошибке, предлагает воспользоваться подсказкой и снова попробовать ответить на вопрос. Таким образом, программа позволяет студентам проверить свои теоретические знания, умения использовать их на практике при решении задач, повторить теоретический материал.

  1.  Рекомендации к самостоятельной работе при использовании компьютерной программы для  решения задач 

Чтобы применять ИКТ не только на занятиях, но для самостоятельного изучения разделов физики необходимы некоторые рекомендации для работы с компьютерной программой, которые и были нами разработаны.

Приступая к работе с компьютерной программой, необходимо изучить теоретический материал по соответствующей теме курса физики и руководствоваться следующими рекомендациями [79].

1. Работа с программой начинается с выбора уровня задач. Это можно сделать самостоятельно или проконсультироваться с преподавателем.

Если Вы приступили к решению задачи, которая, на Ваш взгляд, оказалась трудной (легкой), постарайтесь до решать ее до конца, а затем выберите задачу более низкого (высокого) уровня сложности.

2. При ответе на вопросы, предлагаемые программой, старайтесь указать тот ответ, выбор которого Вы можете обосновать. В случае неправильного ответа внимательно прочитайте подсказку внизу окна.

Не старайтесь угадать ответы и как можно быстрее закончить работу с программой.

Помните, что основная задача программы - помочь Вам разобраться с основными принципами решения физических задач и научить отвечать на вопросы, аналогичные тем, которые может задать преподаватель при собеседовании по задачам контрольных работ.

3. При работе с программой записывайте свои ответы (решение) в соответствии с рекомендациями, изложенными в таблице 5.

Таблица 5

Схема оформления решения

Факультет      Курс          Группа      

Ф.И.О. студента

Тема занятия

Задача №

Записать полное условие задачи

Решение

1

2

Продолжение таблицы 5

1

2

1. Анализ условия

Перечислить рассматриваемые в задаче объекты, указать их состояния и характеристики объектов и состояний

2. План решения

Составить план решения

3. Реализация плана решения

Записать названия и математические выражения используемых законов, аргументируя их выбор.

4. Система уравнений, ее решение

Записать систему уравнений и выполнить ее решение

5. Ответ,

Записать ответ. Если необходимо, то дать анализ ответа

Порядок работы с программой

1. Выберите задачу для решения.

2. Попытайтесь на основе примерных планов, представленных в левой нижней области экрана, разработать план решения выбранной задачи. Запишите его в тетрадь.

3. Попытайтесь самостоятельно на основе составленного Вами плана решить задачу. Если не удается самостоятельно решить выбранную задачу, воспользуйтесь предлагаемой программой.

4. Проверьте свое решение с помощью программы. Последовательно отвечая на вопросы программы, при необходимости внесите коррективы в решение.

5. Решение задачи, а особенно основные моменты решения, а также необходимые теоретические пояснения запишите в тетрадь.

6. Сравните полученные Вами выражение и числовой ответ, с ответом данным в программе.


  1.  Организация и результаты дидактического эксперимента 

  1.  Задачи эксперимента. Критерии эффективности проверяемой программы

Изучение курса физики предполагает решение задач. Решение физических задач способствует закреплению знаний и тренировке в применении изучаемых законов, формирует особый стиль умственной деятельности, особый метод подхода к физическим явлениям. Последнее тесным образом связано с методологией физики как науки.

Решение задач представляет наибольшую сложность для студентов при изучении физики. Умение решать задачи способствует повышению уровня усвоения и понимания физической теории, в связи с этим большое значение имеет формирование у студентов умений и навыков решения физических задач. Важную роль в формировании таких умений и навыков, помимо практических аудиторных занятий, имеет решение задач с помощью компьютера.

Решению задачи должна предшествовать проработка соответствующего раздела теоретической части изучаемого курса. Решение физической задачи представляет собой последовательность научно-обоснованных действий, в результате которых должен быть получен ответ на вопрос задачи.

Анализируя решения разного рода задач по различным дисциплинам, можно сделать вывод, что последовательность действий при их решении практически одинакова. При решении физической задачи с помощью компьютера основными этапами являются:

1) анализ условия задачи;

2) составление плана решения задачи определение роли компьютера, взависимости от рода задачи (качественная  –презентации, фильмы, модели; вычислительная – модели, программы Microsoft Excel, экспериментальная -модели);

3) реализация плана решения (возможно получить результаты с помощью введения исходных данных в действующую виртуальную модель) ;

4) составление системы уравнений и нахождение искомых величин;

5) анализ полученного результата.

Итак, решение любой задачи начинается с анализа ее условия. Условие любой физической задачи представляет собой описание некоторого объекта (или системы объектов) и описание физического явления, в котором участвует объект, с некоторыми известными и неизвестными физическими величинами, характеризующими и объект, и явление.

Очевидно, что применение информационной технологии в процессе обучения методики преподавания физики, в частности для решения физических задач по традиционным программам, используемым в профессиональном обучении возможно лишь эпизодически, при изучении отдельных тем. Для более полного и систематического применения информационной технологии в процессе обучения физике необходимо переработать программы в соответствии с учетом возможностей компьютера.

В работе мы рассматривали формирование понятия «силы» при решении физических задач в двух группах в одной группе по традиционной методике, т.е. решении задач без применения информационных технологий, а в другой группе обучающиеся решали задачи с использованием компьютерных технологий.  

  1.  Методика проведения дидактического эксперимента и общий анализ его результатов

Был произведен расчет коэффициентов усвоения понятия «сила» с использованием поэлементного анализа до применения  формирования понятия «сила» посредством решения задач с помощью информационных технологий.  Результаты зафиксированы в протоколе анализа усвоения понятия «сила» студентами до изучения курса общей физики (при обучении в колледже) (табл. 6, 7).

Таблица 6

Протокол анализа усвоения понятия «сила» (до применения методики, экспериментальные группы, 252 учащихся).

Содержание  вопроса

Варианты  ответов, их краткая характеристика

Всего  студ. давших данный вариант ответа

% от общего количества ответов

1

2

3

4

5

1.

Что называется силой? Как вы понимаете смысл этого слова?

Ответ полный, верный (указаны все признаки силы)

42

16,7

Ответ неполный:

179

71,0

а) указано только изменение движения

55

21,8

б) указано только действие одного тела на другое.

123

48,8

  1.  Ответ неверный:

30

11,9

а) вместо определения силы дано  другое определение

22

8,7

б) понятие силы связано с давлением одного тела на другое.

8

3,2

2

Какие виды силы вы знаете?

  1.  тяжести

159

63,1

  1.  трения

121

48,0

  1.  гравитационные

19

7,5

  1.  упругости

101

40,1


Продолжение таблицы  6

2

Какие виды силы вы знаете?

  1.  инерции

77

30,6

  1.  инерции центробежная

68

27,0

  1.  инерции переносная

79

31,3

  1.  инерции поступательная

64

25,4

  1.  инерции Кориолисова

72

28,6

  1.  равнодействующая (результирующая)

68

27,0

  1.  реактивная

42

16,7

  1.  сопротивления среды

42

16,7

  1.  центростремительная

60

23,8

  1.  консервативные

29

11,5

  1.  неконсервативные

26

10,3

  1.  квазиупругие

20

7,9

  1.  центральные

21

8,3

  1.  диссипативные

54

21,4

  1.  внешние

69

27,4

  1.  внутренние

55

21,8

  1.  движущая

59

23,4

2

Какие виды силы вы знаете?

  1.  вынуждающая (возмущающая)

64

25,4

  1.  гироскопические силы

34

13,5

  1.  массовые

21

8,3

  1.  объемные

53

21,0

  1.  поверхностные

60

23,8

  1.  электромагнитные

61

24,2

  1.  ядерные

86

34,1

  1.  сила реакции опоры

104

41,3

3

Связь силы с другими понятиями

  1.  массой

183

72,6

  1.  ускорением

134

53,2

  1.  напряжением ()

30

11,9

  1.  расстоянием

103

40,9

  1.  скоростью

96

38,1

  1.  ускорением свободного падения

68

27,0

  1.  деформацией тел

82

32,5

  1.  импульсом

61

24,2

  1.  энергией

81

32,1

  1.  моментом силы

69

27,4

  1.  моментом импульса

42

16,7

  1.  скольжением

27

10,7

  1.  напряженностью поля тяготения

68

27,0

  1.  площадью взаимодействия

79

31,3

  1.  инерцией

75

29,8

  1.  работой

107

42,5

  1.  перемещением

116

46,0


Таблица 7

Протокол анализа усвоения понятия «сила» (до применения методики, контрольные  группы, 85 студентов).

Содержание  вопроса

Варианты  ответов, их краткая характеристика

Всего  студ.  давших данный вариант ответа

% от общего количества ответов

1

2

3

4

5

1

Что называется силой? Как вы понимаете смысл этого слова?

  1.  Ответ полный, верный (указаны все признаки силы)
  2.  Ответ неполный:

а) указано только изменение движения

б) указано только действие одного тела на другое.

  1.  Ответ неверный:

а)вместо определения силы дано  другое определение

б) понятие силы связано с давлением одного тела на другое.

14

54

18

37

16

9

7

16,5

63,5

21,2

43,5

18,8

10,6

8,2

2

Какие виды силы вы знаете?  

  1.  тяжести

60

70,6

  1.  трения

44

51,8

  1.  гравитационные

12

14,1

  1.  упругости

27

31,8

  1.  инерции

29

34,1

  1.  инерции центробежная

25

29,4

  1.  инерции переносная

28

32,9

  1.  инерции поступательная

19

22,4

  1.  инерции Кориолисова

23

27,1

  1.  равнодействующая (результирующая)

21

24,7

  1.  реактивная

27

31,8

  1.  сопротивления среды

16

18,8

  1.  центростремительная

21

24,7

  1.  консервативные

19

22,4

  1.  неконсервативные

16

18,8

  1.  квазиупругие

14

16,5

  1.  центральные

21

24,7

  1.  диссипативные

19

22,4

  1.  внешние

20

23,5

  1.  внутренние

22

25,9

  1.  движущая

27

31,8

  1.  вынуждающая (возмущающая)

13

15,3

  1.  гироскопические силы

15

17,6

  1.  массовые

14

16,5

  1.  объемные

30

35,3

  1.  поверхностные

28

32,9

  1.  электромагнитные

28

32,9

  1.  ядерные

35

41,2

  1.  сила реакции опоры

33

38,8


Продолжение таблицы 7

1

2

3

4

5

3

Связь силы с другими понятиями

  1.  массой

57

67,1

  1.  ускорением

44

51,8

  1.  напряжением ()

12

14,1

  1.  расстоянием

27

31,8

  1.  скоростью

31

36,5

  1.  ускорением свободного падения

25

29,4

  1.  деформацией тел

32

37,6

  1.  импульсом

23

27,1

  1.  энергией

26

30,6

  1.  моментом силы

12

14,1

  1.  моментом импульса

15

17,6

  1.  скольжением

14

16,5

  1.  напряженностью поля тяготения

30

35,3

  1.  площадью взаимодействия

28

32,9

  1.  инерцией

28

32,9

  1.  работой

35

41,2

  1.  перемещением

33

38,8

В качестве основного количественного критерия полноты усвоения студентами содержания научных понятий мы выбрали «коэффициент полноты усвоения учащимися содержания понятий», который вычисляется нами по методике, разработанной  А. В. Усовой [80]:

,

где li–число существенных признаков понятия, усвоенных i-тым учащимся;

l – общее число признаков понятия; n – число учащихся.

Критериями усвоения понятия  являются также: полнота усвоения объема понятия, полнота усвоения его  связей и отношений с другими понятиями. Количественно эти показатели определяются с помощью коэффициентов: Коб, Ксв.

Коб  коэффициент полноты усвоения  объема понятия:

где mi – полнота усвоения объема i-м учащимся, m – объем, подлежащий усвоению на данном этапе формирования понятия, n – количество учащихся в классе.

Ксв – коэффициент, характеризующий полноту усвоения связей и отношений данного понятия с другими:

где fi – количество связей и отношений, усвоенных i-м учащимся, f – количество связей, которые должны быть усвоены учащимся на данном этапе формирования понятия, n – число учащихся.

При проведении педагогического эксперимента мы столкнулись с проблемой неосведомленности преподавателей с особенностями применения информационно-коммуникационных технологий. Использование ИКТ показал необходимость строить научно-методическую работу по-новому, так как основной целью методической работы преподавателей становится обеспечение, создание и постоянное совершенствование единой системы методических документов, объединяемых в учебно-методические комплексы. Так как внедрение ИКТ проводится на основе педагогического эксперимента, проведен анализ результатов, целесообразности ее внедрения   на основе бесед с преподавателями,  их анкетирования и изучения педагогического опыта (табл. 8, рис. 15).

Анализ мнения преподавателей на данном этапе показал, что большинство считает внедрение ИКТ в обучение (в частности при решении задач)  необходимым (85%),  однако анкетируемые  считают, что выпускников-педагогов и преподавателей, работающих с этой системой, необходимо знакомить с основами ИКТ (94%). При этом большинство преподавателей удовлетворены количеством часов, отведенных на самостоятельную работу студента (45%).

Таблица 8

Анализ целесообразности внедрения   кредитной системы обучения (в процентном соотношении)

Вопрос

Варианты ответом

да

нет

затрудняюсь

1

Знакомы ли вы с особенностями внедрения ИКТ  в учебный процесс?

46

24

30

2

Удовлетворены ли вы количеством аудиторных часов?

64

21

15

3

Удовлетворены ли вы количеством часов, выделенных на самостоятельную работу студента?

45

24

31

4

Умеете ли вы применять ИКТ при решении задач?

25

35

40

5

Есть ли необходимость  внедрения в учебный процесс ИКТ?

94

0

6

6

Считаете ли вы внедрение ИКТ в обучение необходимым?

85

9

6

  1.  - Анализ целесообразности внедрения   ИКТ в обучение

Проанализировав результаты анкетирования (целесообразности внедрения ИКТ в обучение), мы пришли к выводу о необходимости введения в методики позволяющей применять ИКТ при решении физических задач.

Направлением обучающего эксперимента явилось:

  1.  применение методики формирования понятия «сила» при решении задач по данной теме с использование ИКТ;  
  2.  определение коэффициентов полноты усвоения понятия «сила» у студентов колледжей при применении ИКТ;
  3.  определение  изменений коэффициентов  полноты усвоения понятия «сила» после проведения эксперимента;
  4.  определение коэффициентов успешности и эффективности методики.

Контрольные и экспериментальные группы имели равные условия обучения, исходный общий образовательный опыт и примерно равные уровни подготовки.

В контрольных группах обучение продолжалось в соответствии с прежними методиками.  

В экспериментальных группах применялась методика формирования понятия «сила» в условиях применения ИКТ.

После применения в обучении методики формирования понятия «сила» при решении физических задач с помощью ИКТ мы провели повторную самостоятельную работу  и результаты анализа зафиксировали в протоколе анализа работ студентов (табл. 8, табл. 9).

Таблица 9

Протокол анализа усвоения понятия «сила» (завершающий этап, контрольные группы, 85 студентов).

Содержание  вопроса

Варианты  ответов, их краткая характеристика

Всего  студ.  давших дан-ный вариант ответа

% от общего количества ответов

1

Что называется силой? Как вы понимаете смысл этого слова?

1.Ответ полный, верный

2.Ответ неполный:

а) указано только изменение движения

б) указано только действие одного тела на другое.

3.Ответ неверный.

34

45

20

24

11

40,0

52,9

23,5

28,2

12,9

2

Какие виды силы вы знаете?                                              

  1.  Тяжести

85

100,0

  1.  трения

85

100,0

  1.  гравитационные

85

100,0

  1.  упругости

84

98,8

  1.  инерции

75

88,2

  1.  инерции центробежная

73

85,9

  1.  инерции переносная

37

43,5

  1.  инерции поступательная

36

42,4

  1.  инерции Кориолисова

82

96,5

  1.  равнодействующая

85

100,0

  1.  реактивная

75

88,2

  1.  сопротивления среды

84

98,8

  1.  центростремительная

60

70,6

  1.  консервативные

84

98,8

  1.  неконсервативные

84

98,8

  1.  квазиупругие

74

87,1

  1.  центральные

49

57,6

  1.  диссипативные

50

58,8

  1.  внешние

50

58,8

  1.  внутренние

60

70,6

  1.  движущая

19

22,4

  1.  вынуждающая  (возмущающая)

81

95,3

  1.  гироскопические силы

80

94,1

  1.  массовые

74

87,1

  1.  объемные

74

87,1

  1.  поверхностные

81

95,3

  1.  электромагнитные

80

94,1

  1.  ядерные

81

95,3

  1.  сила реакции опоры

74

87,1

  1.  массой

84

98,8

  1.  ускорением

76

89,4

  1.  напряжением ()

74

87,1

  1.  расстоянием

76

89,4

  1.  скоростью

78

91,8

  1.  ускорением свободного падения

82

96,5

  1.  деформацией тел

82

96,5

  1.  импульсом

75

88,2

Продолжение таблицы 9

3

Связь силы с другими понятиями

  1.  энергией

81

95,3

  1.  моментом силы

67

78,8

  1.  моментом импульса

70

82,4

  1.  скольжением

83

97,6

  1.  напряженностью поля тяготения

81

95,3

  1.  площадью взаимодействия

84

98,8

  1.  инерцией

81

95,3

  1.  работой

77

90,6

  1.  перемещением

84

98,8

Таблица 10

Протокол анализа усвоения понятия «сила» (завершающий этап, экспериментальные группы, 252 студента).

Содержание  вопроса

Варианты  ответов, их краткая характеристика

Всего  студ.  давших дан-ный вариант ответа

% от общего количества ответов

1

2

3

4

5

1

Что называется силой? Как вы понимаете смысл этого слова?

1.Ответ полный, верный (указаны все признаки силы)

2.Ответ неполный:

а) указано только изменение движения

б) указано только действие одного тела на другое.

3.Ответ неверный.

170

40

34

26

22

67,5

15,9

13,5

10,3

8,7

2

Какие виды силы вы знаете?                                              

  1.  тяжести

252

100,0

  1.  трения

252

100,0

  1.  гравитационные

252

100,0

  1.  упругости

250

99,1

  1.  инерции

250

99,4

  1.  инерции центробежная

217

86,1

  1.  инерции переносная

220

87,2

  1.  инерции поступательная

147

58,2

  1.  инерции Кориолисова

149

59,1

  1.  равнодействующая (результирующая)

176

70,0

  1.  реактивная

56

22,3

  1.  сопротивления среды

241

95,5

2

Какие виды силы вы знаете?                                              

  1.  центростремительная

237

94,1

  1.  консервативные

219

86,9

  1.  неконсервативные

219

86,9

  1.  квазиупругие

240

95,3

  1.  центральные

219

86,9

  1.  диссипативные

237

94,1

Какие виды силы вы знаете?

  1.  внешние

219

86,9

  1.  внутренние

240

95,3

  1.  движущая

147

58,2

  1.  вынуждающая  (возмущающая)

219

86,9

  1.  гироскопические силы

149

59,3

Продолжение таблицы 10

Какие виды силы вы знаете?

  1.  массовые

176

70,0

  1.  объемные

56

22,3

  1.  поверхностные

237

94,1

  1.  электромагнитные

219

86,9

  1.  ядерные

240

95,3

  1.  сила реакции опоры

147

58,2

3

Связь силы с другими понятиями

  1.  массой

219

86,9

  1.  ускорением

240

95,3

  1.  напряжением ()

207

82,2

  1.  расстоянием

247

97,9

  1.  скоростью

239

95,0

  1.  ускорением свободного падения

248

98,5

  1.  деформацией тел

243

96,4

  1.  импульсом

224

88,7

  1.  энергией

241

95,8

  1.  моментом силы

197

78,3

  1.  моментом импульса

207

82,2

  1.  скольжением

247

97,9

  1.  напряженностью поля тяготения

243

96,4

  1.  площадью взаимодействия

224

88,7

  1.  инерцией

243

96,4

  1.  работой

224

88,7

  1.  перемещением

241

95,8

Педагогический эксперимент достаточно убедительно показал преимущество предлагаемой методики формирования понятия «сила» при применение при решении задач ИКТ в обучения в сравнении с традиционной методикой. Преимущества проявляются в каждой характеристике формируемого понятия и на каждом этапе формирования (γЭ > γК, η > 1). Уровень сформированности понятия «сила» в экспериментальных группах оказался значительно выше, чем в контрольных группах (табл. 11, рис. 16, 17).

Таблица 11

Уровень сформированности понятия «сила» у студентов.

Коэффициент

Эксперимен. группы

Контрольные группы

Коэффициент эффективности  методики

в начале

в конце

Коэфф.

успешности

в начале

в конце

коэффициент успешности

КЭН

КЭК

γЭ

ККН

ККК

γК

η

Полноты  усвоения содержания

0,24

0,38

1,58

0,29

0,33

1,14

1,39

Полноты  усвоения  объема

0,25

0,37

1,48

0,29

0,31

1,07

1,38

Полноты  усвоения  связей и отношений понятия с другими понятиями

0,33

0,42

1,27

0,33

0,35

1,06

1,20

  1.  - Уровень сформированности у студентов понятия «сила»

  1.   - Коэффициент успешности формирования понятия «сила»

Анализ результатов (табл. 11) позволяет сделать вывод, что средний уровень сформированности понятия силы у студентов контрольной группы невысок; например, коэффициент успешности полноты усвоения  связей и отношений понятия с другими понятиями в этой группе равен  1,06. Однако показатели в экспериментальной группе, студенты которых обучались по экспериментальной методике, намного выше, чем у студентов контрольной группы,  и тот же коэффициент успешности полноты усвоения  связей и отношений понятия с другими понятиями равен 1,27.

Анализ результатов педагогического эксперимента в целом подтверждает гипотезу, что если решение физических задач с помощью компьютера (с использованием компьютера в качестве современного инструментального средства) станет составляющей физического образования, то даже при традиционных формах обучения это приведёт к освоению новых методов физической науки, к освоению новых информационных технологий и развитию мышления учащихся колледжей.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изначально компьютер использовался в качестве инструментального средства для решения сложных научно-практических задач. Вместе с компьютером получили развитие численные методы в науке, что пока не нашло должного отражения в научно-методической литературе.

Таким образом, изменение роли компьютера в образовании становится необходимостью. И одним из направлений расширения внедрения компьютерной техники в учебный процесс является использование компьютера не только как объекта изучения и средства обучения, но и инструмента изучения, и не только информатики, но и других предметов, в частности, физики.

Проведённое нами исследование показало, что с помощью компьютера на занятиях по физике могут быть решены следующие конкретные задачи и вопросы:

1) математическая обработка эксперимента в лабораторном практикуме, расчет по формулам и построение графиков, управление экспериментом;

2) решение физических задач;

3) “численный" эксперимент;

4) имитационное моделирование, позволяющее ряд физических процессов, трудно реализуемых в лабораторных условиях, перенести на экран, считывание результатов с последующей их обработкой;

5) демонстрационный "эксперимент";

6)  диагностирующие, обучающие и контролирующие системы и курсы;

7) банк хранения информации для обучающегося (электронный учебник, электронный справочник, электронный задачник, копии опорных конспектов);

8) компьютер как предмет изучения: физические основы и принцип действия основных элементов компьютера;

9) административные функции: АСУ – учитель физики, АСУ – кабинет физики, АСУ – зав. секцией и т.п. (СУБД).

Направления дальнейших исследований связаны с конкретной и масштабной реализацией идей исследования. Для этого необходимо построить систему задач соответственно курсу информатики, математики и физики. Конкретное решение этой проблемы должно быть реализовано созданием двухгодичного элективного курса «Решение физических задач с помощью компьютера». Этот курс будет иметь большой потенциал для решения комплекса психолого-педагогических проблем: дифференциации и индивидуализации обучения, развития мотивации изучения физики, развития творческих способностей, познавательной активности и качественного освоения методов науки учащимися.

В ходе выполнения исследования были решены следующие задачи исследования:

1) проанализирована существующая система физических задач и признаки классификаций методов их решения с целью определения типов задач, решаемых с помощью компьютера и классификации методов их решения;

2) выявлена степень готовности и уровень потребности учителей, учащихся коллдежей к работе с компьютером при изучении физики и, в частности, при решении задач и рассмотрена целесообразность и принципиальная возможность решения задач с помощью компьютера в средней (полной) школе;

3) разработана концепция методики обучения решению физических задач с помощью компьютера и модель методической системы обучения решению задач с помощью компьютера;

4) выявлены методы науки, используемые при решении задач;

5) разработана и апробирована методика решения физических задач с помощью компьютера как система частных методов, приёмов и правил решения;

6) проанализирована существующая методика анализа решения задач и разработан вариант системного подхода к проведению анализа ответа и проверки хода решения задач как обычными методами, так и с помощью компьютера.


СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1.  Бабанский Ю.К. Оптимизация процесса обучения: общедидактический аспект. — М.: Педагогика, 1977. – 254 с.
  2.  Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. М.: Педагогика, 1989. - 190с.
  3.  Государственный общеобязательный стандарт образования республики Среднее образование. техническое и профессиональное образование. Основные положения. ГОСО РК 4.05-2008
  4.  Актуальныенаправления воспитания личности в системе профессионально-технического и среднего специального образования : метод. рекомендации / О. С. Попова ; под ред. О. С. Поповой, Т. А. Сезень. – Минск : РИПО, 2011. – 159 с.
  5.  Закон Республики Казахстан «Об образовании» от 27 июля 2007 года № 319-III ЗРК и постановления  Правительства Республики Казахстан «О порядке разработки, утверждения и сроков действия государственных общеобязательных стандартов образования» от  2 сентября 1999 года № 1290
  6.  http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%EE%EB%EB%E5%E4%E6
  7.  Ожегов С. И. Словарь русского языка: Ок. 57000 слов/ Под ред. чл.-корр. АН СССР Н. Ю. Шведовой. - 18-е изд., стереотип. - М.: Рус. яз., 1986. - 797 с.
  8.  Материалы БСЭ
  9.  http://www.internat2-balkhash.kz/index.php?option=com_content&view =article&id=66&Itemid=16  Концепция развития образования республики казахстан до 2015 года астана, 2004
  10.  Солоневич А. В. Компьютерные сети: учеб. пособие / А.В. Солоневич – Минск: РИПО, 2012. – 158 с. : ил.
  11.  http://www.nlp.ru/center/c/effect_present.html
  12.  http://www.ito.su/1998-99/g/chertkova.html
  13.  http://www.nlp.ru/center/c/effect_present.html Фрагмент первой главы книги Р. Дилтса "НЛП: навыки эффективной презентации".
  14.  http://www.nlp.ru/center/c/effect_present.html
  15.  http://www.nlp.ru/center/c/effect_present.html Фрагмент первой главы книги Р. Дилтса "НЛП: навыки эффективной презентации".  Различные типы обучения и стили обучения
  16.  http://ido.tsu.ru/russian/course.phtml?c=13&n=1
  17.  http://www.bitpro.ru/ITO/2001/ito/II/1/II-1-36.html
  18.  http://www.bitpro.ru/ITO/2001/ito/II/1/II-1-36.html
  19.  http://www.ifmo.ru/butikov/Projects/Laws_of_motionR.html
  20.  http://modelscience.com
  21.  http://www.int-edu.ru/soft/
  22.  http://www.crocodile-clips.com/chem.htm
  23.  http://www.crocodile-clips.com/phys.htm
  24.  http://toe.tusur.ru/index.php?id=8
  25.  Петросян В.Г., Исаев Д.А., Бейтокова Л.Р., Программа элективного курса «Решение задач по физике с помощью компьютера» [Текст] / В.Г.Петросян, Д.А.Исаев, Л.Р.Бейтокова // Материалы VII Международной научно-практической конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития», Часть 1.- М:Изд-во «Школа будущего», 2008. -340 с. С 315-317 (0,2 п.л., авторских – 0,1 п.л. – 50 %).
  26.  Гапоник Т. Э., Матецкий Н. В. Обучение учащихся методам решения физических задач // Фiзiка: праблемы выкладання. – 2006. – № 4. – С. 27–28.
  27.  Батюлев А. А. Активные методы подготовки учащихся к решению стандартных физических задач // Фiзiка: праблемы выкладання. – 1998. – № 1. – С. 36–40.
  28.  http://www.alsak.ru/content/view/42/ Батюлев А. А. Активные методы подготовки учащихся к решению стандартных физических задач // Фiзiка: праблемы выкладання. – 1998. – № 1. – С. 36–40.
  29.  Петросян В.Г., Лихицкая И. В., Гайтукиева А. У-Г. Эвристические методы решения задач. Трансфер и аналогия// Проблемы формирования обобщений на уровне теории при обучении физике. Общеобразовательные учреждения, педагогические вуз. Доклады Международной научно-практической конференции. – М.: МГОУ, 2003.  С. 161  167(0,4 п.л., авторских – 0,2 п.л. – 50 %).
  30.  Петросян В.Г., Петросян Т.В. Методы перебора в решении физических задач // “Информатика и образование”. 1996. №3.  С. 7383. (0,62 п.л., авторских – 0,4 п.л. – 66%).
  31.  Кротов В. М. К вопросу о сложности (трудности) физических задач // Фiзiка: праблемы выкладання. – 1999. – № 3. – С. 69–74.
  32.  Петросян, В.Г. и др. Компьютерные методы в физическом практикуме [Текст] / В.Г.Петросян // Тезисы докладов III конференции стран содружества. "Современный физический практикум". – Москва, 1995.
  33.  https://sites.google.com/site/distancion/classroom-news/ thisweekisscienceweek. Методика. Электронные образовательные ресурсы.
  34.  Петросян, В.Г. Использование графических возможностей ЭВМ при решении физических задач [Текст] / В.Г.Петросян // “Информатика и образование”. 1996. №4.  С. 6979. (0,62 п.л.)
  35.  Усова А.В. Методические основы совершенствования естественно научного образования в школе: пособие для учителей / А.В.Усова. –  Челябинск: ИИУМЦ «Образование», 2001. – 29 с.
  36.  Усова А.В. Психолого-дидактические основы формирования у учащихся научных понятий. – Спецкурс: Пособие для студентов педагогических институтов, ч. I.: пособие по спецкурсу / А.В.Усова. – Челябинск: Изд-во ЧГПИ, 1978. – 100 с.
  37.  Тулькибаева Н.Н., Зубов А.Ф. Задачи межпредметного содержания и методы их решения: учеб. пособие / МОРФ, Челяб. фил. ИПО. Челябинск: Б.И., 1993. – 94 с.
  38.  Шардаков М.Н. Мышление школьника. – М.: Учпедгиз, 1963. –255 с.
  39.  Использование базового специализированного учебного пособия в целях активизации познавательной деятельности студентов на лекциях и в их самостоятельной работе / С.В. Лозовский, П.П. Зайцев, В.Д. Хулла и др. // Методы активизации познавательной деятельности студентов. – Новочеркасск, 1993. – С. 30–32.
  40.  Уемов А.И. Логические основы метода моделирования. – М. Мысль, 1971. – 311 с.
  41.  Волковыский Р.Ю. Определение  физических понятий и величин: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1976. – 48 с.
  42.  Петросян, В.Г. Решение задач по физике с помощью компьютера [Текст]: Монография / В.Г.Петросян. – М.: Прометей, 2004.  176 с. (11 п.л.) - Гриф РИС МПГУ
  43.  Петросян, В.Г., Подлинов, Р.В., Пан, Е.К. Компьютерный физический практикум в школе [Текст] / В.Г.Петросян, Р.В. Подлинов, Е.К. Пан // “Информатика и образование”. 2001. №6.  С. 8489. (0,37 п.л., авторских – 0,2 п.л. – 54%).
  44.  Вопросы методики и психологии формирования физических понятий: В помощь учителю физики / Редколлегия: Усова А.В. (отв. ред.) и др.; Челябинск: ЧГПИ, 1970 – Вып.4. – 1973. – 77 с.
  45.  Петросян, В.Г., Емельченко, А.А., Долгополова, Л.В., Захарченко, Г.В. Решение физических задач с помощью программируемых микрокалькуляторов [Текст] / В.Г.Петросян, А.А. Емельченко, Л.В. Долгополова, Г.В.Захарченко:  Нальчик: КБГУ, 1987.  40 с. (2,5 п.л., авторских – 1 п.л. – 40%).
  46.  Шардаков М.Н. Мышление школьника. – М.: Учпедгиз, 1963. –255 с.
  47.  Шардаков М.Н. Очерки психологии школьника. – М.: Учпедгиз, 1955. –263 с.
  48.  Гершензон В.Е., Ездов А.А., Ильин В.А., Камнев Д.Ю., Петрова Е.Б. Автоматизация лабораторных работ физического практикума с помощью персонального компьютера системы Apple II. // Преподавание физики в вузе, №1/1994. С. 28 – 39.
  49.  Коновалов В.А. , Шурыгин Ю.И. Опыт и перспективы активизации самостоятельной работы студентов при компьютеризации обучения // Активные методы обучения и качество подготовки специалистов в вузе. – Л., 1988. – С. 49 – 53.
  50.  Бунеева Е. В. Организация СРС: Моск. пед. ин-т им. В. И. Ленина // РЯШ. – 1989. – № 4. – С. 109–112
  51.  Белякова Н.М. Учить наблюдать. – Челябинск: ЧГПИ, 1981. – 24 с.
  52.  Занков Л.В. Наглядность и активизация учащихся в обучении. – М.: Учпедгиз, 1960. – 311 с.
  53.  Брылева В. В. Формирование профессиональной самостоятельности студентов вуза в процессе изучения гуманитарных дисциплин: (13.00.08) / Брянск. гос. пед. ун-т им. И. Г. Петровского. –  Брянск, 1999. – 19 с.
  54.  Усова А.В. Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения / А.В. Усова. – М.: Педагогика, 1986. – 176 с.
  55.  Карасева Э.М. Методика обучения физике  и техника  школьного эксперимента: учеб. пособие / Э.М. Карасева. – Костанай: Кост. печат. двор, 2007. – 141 с.
  56.  Москвич О. И. Методика организации самостоятельной работы студентов в рамках физического практикума // Современные технологии образования. – Красноярск, 1994. – С. 67–69.
  57.  Москвич О. И. Методика организации самостоятельной работы студентов в рамках физического практикума // Современные технологии образования. – Красноярск, 1994. – С. 67–69.
  58.  Разумовский В.Г. Основы методики преподавания физики в средней школе / В.Г. Разумовский, А.И. Бугаев, Ю.И. Дик и др.; под ред. А.В. Перышкина и др. – М.:  Просвещение,1984. – 398 с.
  59.  Кокина А.В. Эффективные способы проверки знаний учащихся на уроках химии / А.В. Кокина // Валихановские чтения–12: материалы междунар. научно-практ. конф.– Кокшетау, 2007. – Ч. 4. – С. 381 – 384
  60.  Коликова В.М. Методика формирования у студентов втузов исследовательских умений в процессе физического лабораторного практикума: Дис. на соиск. учен. степ. канд. пед. наук; спец. 13.00.02 – методика преподавания физики / Ленингр. политехн. ин-т; Рук. А.В.Усова, Ф.П. Кесеманлы. –  Л.: ЛПИ, 1986. – 194 с.
  61.  Кукк В. А. Активные формы обучения в системе организации самостоятельной работы студентов Самостоятельная работа студентов в условиях перестройки учебного процесса. – Челябинск, 1988. – С. 207–212.
  62.  Атанов Г.А. Деятельностный подход в обучении. – Донецк: ЕАИ – пресс., 2001. – 160 с.
  63.  Джаманбалин К.К. Методические указания к решению задач. Механика: учеб.-метод. пособие / К.К. Джаманбалин, Э.М. Карасева. – Костанай: Кост. печат. двор, 2007.  –  70 с.
  64.   Маляренко Г. П. Дифференцированные индивидуальные задания – форма повышения эффективности самостоятельной работы студентов по общественным наукам. – Киев, 1991. – С. 58–60.
  65.  Москвин О.В. Системный подход при формировании у учащихся физических понятий (на примере понятий динамики): Дис. на соиск. учен. степ. канд. пед. наук; спец. 13.00.02 – методика преподавания физики / Челяб.гос.пед. ин-т. Научн.  рук. Шилова С.Ф.– М.: Б.и., 1986. – 181 с.
  66.  Тулькибаева Н.Н., Усова А.В. Методика обучения учащихся умению решать задачи: учеб. пособие к спецкурсу. – Челябинск: ЧГПИ, 1981. – 87 с.  
  67.  Шеффер О.Р. Методика формирования у учащихся умений комплексно применять знания для решения физических задач (на материале физики 10 класса): Автореф. на соиск. учен.  степ. канд. пед. наук: спец. 13.00.02 – Теория и методика обучения физике / Челяб. гос. пед. ун-т; рук. А.В. Усова. – Челябинск:  ЧГПУ, 1999. – 20 с.
  68.  Елагина В.С. Межпредметные связи в изучении естественно научных дисциплин в школе. – Челябинск: Образование, 2001. – 59 с.
  69.  Еремина Е. И. Об эволюции представления о самостоятельной деятельности обучающихся // Вестн. Воронеж. ин-та МВД России. – 1999. – № 3. – С. 43–46.
  70.  Зорина Л.Я. Дидактические основы формирования системности знаний старшеклассников. – М.:  Педагогика, 1978. – 128 с.
  71.  Учебно-методические материалы для дистанционного обучения по механике:  сб. методич. тр. / Э.М. Карасева и др.;  – Костанай: Кост. соц. академия,  2002. – 234 с.
  72.  Карасева Э.М.  Геоинформационные системы  / Э.М. Карасева // Вестник науки Костанайской социальной академии. Выпуск 2. – Костанай, 2002. С. 105–107.
  73.  Карасева Э.М.  Экологический мониторинг Костанайской области  / Э.М. Карасева // Вестник науки Костанайской социальной академии, Выпуск 4. – Костанай, 2003.
  74.  Кусанова А.А. Технология  интерактивного обучения как средство повышения качества знаний учащихся / А.А. Кусанова, Е.С. Шаталова, А.М. Шинкаренко,  К.У. Сабиева  // Валихановские чтения – 12: материалы междунар. научно-практ. конф.– Кокшетау, 2007. – Ч. 4. – С. 392 – 394.
  75.  Рахимов А.З. Формирование творческого мышления школьников в процессе учебной деятельности: Учеб. пособие по спецкурсу / Башк. гос. пед. ин-та, 1988. – 168 с.
  76.  Тайницкий В.А. Влияние работ по моделированию и конструированию на формирование физических понятий / В.А. Тайницкий  // Совершенствование процесса обучения физике в средней школе. – Челябинск. 1974. № 4.
  77.  Тихомиров О.К. Психология мышления. – М.: Академия, 2002.– 288 с.
  78.  Формирование знаний и умений на основе теории поэтапного усвоения умственных действий / под ред. П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной. – М.: Моск. ун-т, 1968. – 136 с.
  79.  Решение задач по физике с использованием компьютерной программы: метод, указания к самостоятельной работе / сост. М. Г. Берденникова. - Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет, 2010. - 16 с.
  80.  Усова А.В. Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения / А.В. Усова. – М.: Педагогика, 1986. – 176 с.


ПРИЛОЖЕНИЕ А.

Рисунок А.1 - Структурная модель потребностей

 




 


Приложение B

Решим следующую задачу (задача на принцип Ферма) (методика Петросян, В.Г. Решение задач по физике с помощью компьютера [Текст]: Монография / В.Г.Петросян. – М.: Прометей, 2004.  176 с. (11 п.л.) - Гриф РИС МПГУ

ЗАДАЧА 1. Спортсмен должен пробежать из пункта А первой зоны в пункт В второй зоны за минимальное время. В какой точке Х следует пересечь границу раздела этих зон, если известно, что скорость спортсмена в первой зоне (с твердым покрытием) V1, а во второй зоне (с рыхлым покрытием) V2, причем, V1>V2. Известны расстояния L, L1, L2 (рис. 1).

Рисунок  В.1. -  К ЗАДАЧЕ 1

Сделаем чертеж траектории движения спортсмена для произвольной координаты Х – точки С – пересечения границы раздела в интервале 0 – L. Зная, что общее время движения спортсмена равно времени движения на первом и втором участках t = tАС + tСВ, найдем (рис. 1):

.

Согласно условию задачи, это время движения спортсмена из пункта А в пункт В должно быть минимальным, т.е. необходимо найти такое значение Х, при котором функция t(X) будет иметь минимум.

Решим ЗАДАЧУ 1 методом упорядоченного перебора с постоянным шагом. Начнем поиск значения Х слева, от значения Х = 0 с шагом Н, равным допустимой ошибке ответа DX – длине шага спортсмена, тогда

Xi+1 = Xi + H.

Организуем цикл по" условию", выход из цикла осуществим с помощью простого критерия - если время движения спортсмена уменьшается с ростом Х, то счет продолжаем, как только оно станет увеличиваться, счет прекращаем.

Таким образом, если последующее значение времени движения Тi+1 станет меньше предыдущего

Ti (Тi+1<Ti),

счет прекращаем. Первоначальное значение времени возьмем опять-таки достаточно большим TPR = 1E20. Значение "предыдущего времени" будем обозначать через TPR, а текущее, следующее значение времени – через Т.

Запишем фрагмент программы решения ЗАДАЧИ 1 методом упорядоченного перебора с постоянным шагом.

100 INPUT L, L1, L2, V1, V2, H

110 TPR = 1E20 : X = 0

120 TAC = SQR(L1*L1 + X*X) / V1

130 TCB = SQR(L2*L2 + (L – X)*(L – X)) / V2

140 T = TAC + TCB

150 IF T > TPR THEN 190

160 X = X + H

170 TPR = T

180 GOTO 120

190 PRINT XH,TPR

200 END

(Организацию цикла можно осуществить и без оператора GOTO.)

В строке 170 "очередное" время движения становится "предыдущим", с которым в строке 150 будет сравниваться новое, "очередное время".

Найденное таким образом значение Х, при котором время движения спортсмена будет минимальным, подставим в выражение, определяющее "показатель преломления" траектории движения спортсмена, которое легко находится из рисунка 1.

.

Здесь NK – показатель преломления, и есть возможность проверить решение с использованием знаний по Оптике: рассчитанное таким образом NK должно совпадать с теоретическим значением показателя преломления –

NKT = V1/V2.

Таким образом, для решения задачи необходимо знание теоремы Пифагора и простейшей формулы механики

S = Vt.



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
15552. Использование наглядности и информационных технологий на уроках истории как средство повышения учебной мотивации 1.38 MB
  Должность автора –учитель истории и обществознания. Актуальность теоретическая и практическая значимость рассматриваемой проблемы потребность педагогической практики в научно обоснованном обеспечении образовательного процесса наглядными средствами способными не только эффективно передавать учебную информацию но и соответствовать потребностям обучающихся позволяют рассматривать выбранную тему Наглядность и новые информационные технологии на уроках истории как средство повышения учебной мотивации как весьма значимую. Дидактические альбомы...
13837. Интеграция современных педагогических и информационно-коммуникационных технологий как средство повышения качества образования школьников 9.55 MB
  ИКТ оказывают активное влияние на процесс обучения и воспитания обучаемого так как изменяют схему передачи знаний и методы обучения. Они связаны также с созданием новых средств обучения и хранения знаний к которым относятся электронные учебники и мультимедиа электронные библиотеки и архивы глобальные и локальные образовательные сети информационнопоисковые и...
14471. ФОРМИРОВАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХУЧЕБНЫХ ДЕЙСТВИЙ У УЧАЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО–КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА УРОКАХ ТЕХНОЛОГИИ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ 135.22 KB
  Применение информационно-коммуникационных технологий в формировании универсальных учебных действий у школьников создает предпосылки для широкого внедрения в практику педагогических разработок, обеспечивающих переход от механического усвоения фактологических знаний к саморазвитию и самосовершенствованию путем сознательного и активного присвоения нового социального опыта.
11074. Использование дидактических игр на уроках математики в начальной школе, как средство активизации мыслительной деятельности учащихся 249.5 KB
  Анализ психoлoгo - педагoгическoй и метoдическoй литеpатуpы. Pассмoтpеть сущнoсть дидактическoй игpы, как пpoцесса фopмиpoвания математических пpедставлений у младших шкoльникoв. Изучить и oбoбщить oпыт pабoты учителей. Экспеpиментальная пpoвеpка poли дидактических игp в активизации мыслительнoй деятельнoсти учащихся на уpoках математики.
11271. ОПЫТ ФОРМИРОВАНИЯ КОММУНИКАТИВНЫХ ДЕЙСТВИЙ УЧАЩИХСЯ НА УРОКАХ ОБЩЕСТВОЗНАНИЯ 11.86 KB
  Мне хотелось бы поделиться своим опытом в формировании коммуникативных действий при изучении обществознания. Например при изучении проблемы Деньги и дети шестиклассники рассуждают о том как где и с какого возраста можно заработать деньги а учитель подводит их к мысли что по большому счёту деньги им особо – то и не нужны И что делать с большой суммой денег они тоже не знают...
21376. Использование приемов и средств активизации практической деятельности на уроках физики 629.11 KB
  В период научно-технической революции когда наблюдается быстрый рост научных знаний и их широкое внедрение в производство перед школой стоит задача вооружить своих учащихся системой прочных знаний и умениями самостоятельно пополнять их и развивать свои практические способности. Важнейший фактор успешного формирования прочных знаний по физике – развитие практической деятельности учащихся на уроках которое достигается интеллектуальной и эмоциональной подготовкой школьников к восприятию нового учебного материала. В практике работы школы...
18207. Формирование повышения качества знаний младших школьников с использованием информационно-коммуникационных технологий 290.21 KB
  Одной из значимых составляющих Приоритетного национального проекта “Образование†является информатизация образовательного пространства школ которая включает в себя оснащение современной техникой позволяющей в полной мере реализовать информационно-коммуникационные технологии обучения. Взят курс на внедрение электронного обучения: Будут разработаны и утверждены требования для создания электронных учебников и учебно-методических комплексов далее – УМК используемых в системе электронного обучения регламент индивидуальной и коллективной...
11282. Использование информационно-коммуникационных технологий в школе – залог успешного формирования интегрированного образовательного пространства 4.46 KB
  Тесный контакт в работе с учителем информатики всех других учителей-предметников позволяет создать в современной школе доброжелательный и заинтересованный микроклимат состоящий и из учащихся и их учителей. Использование дистанционных технологий позволяет учащимся заниматься самостоятельно в удобное для них время общаться со многими преподавателями и с другими учащимися через электронную почту и Интернет дает возможность получать широкий спектр дополнительной и разнообразной информации. Работа в процессе дистанционного обучения полезна и...
11650. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИГРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА УРОКАХ РУССКОГО ЯЗЫКА 43.95 KB
  Новизна исследования: несмотря на то что историю игровых технологий рассматривали не одно тысячелетие все же эта проблема остается актуальна так как в начальных классах использование игры является основным условием проведения уроков. В ситуации игры воображение школьника получает широкий простор и проявляется в наиболее ярких красочных формах в связи с чем создается впечатление что маленький ребенок живет наполовину в мире своих фантазий и что его воображение сильнее богаче оригинальнее воображения взрослого. Занимательность условного...
18143. Информационные технологии как фактор повышения мыслительной деятельности учащихся на уроках познание мира 2.15 MB
  Следственно система образования Республики Казахстан обязана существовать нацелена до этого только на снабжение высочайшего свойства обучения и обучения молодёжи подготовке их к труду в новейших рыночных критериях конкуренции. Заключение данных задач определяют отменно новейший шаг в реформировании школы ключевыми принципами которого являются: демократизация гуманизация гуманитаризация индивидуализация и дифференциация обучения и обучения учащихся. Появляется новейший тип обучения другой традиционному - это обучение с использованием...
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.