Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ В ФИЗИКЕ. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 17
1.1 Моделирование как метод научного познания 17
1.2 Моделирование в процессе преподавания физики в средней школе... 26
1.3 Использование новых компьютерных технологий в процессе школьного обучения 37
1.4Компьютерные модели как средство обучения 45
1.5 Анализ диссертационных работ по теме исследования 48
1.6 Констатирующий педагогический эксперимент и его результаты 54
1.7 Предложения по совершенствованию учебного процесса с применением ПЭВМ 62
Выводы по первой главе 63
ГЛАВА 2. РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ РАЗДЕЛА "МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА" 65
2.1 Научно-методический анализ раздела "Молекулярная физика" 65
2.2Классификация моделей, изучаемых в разделе "Молекулярная физика" и требования к ним
2.3Компьютерные модели по разделу "Молекулярная физика" 80
Выводы по второй главе 85
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА "МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА" 86
3.1 Общая характеристика методики использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика" 86
3.2 Разработки уроков с применением методики использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика" 100
Выводы по третьей главе 147
ГЛАВА 4. ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 148
4.1 Организация педагогического эксперимента 148
4.2 Результаты педагогического эксперимента 151
Выводы по четвёртой главе 160
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .163
БИБЛИОГРАФИЯ 167
- Моделирование как метод научного познания
- Научно-методический анализ раздела "Молекулярная физика"
- Общая характеристика методики использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика"
Введение к работе
Современный мир стремительно развивающийся и стремительно изменяющийся. То, что было ново и мало кому доступно ещё 10 лет назад, сейчас доступно всем и каждому. То, что раньше использовалось единицами - сейчас используется всеми и повсеместно. "Впервые в истории человечества поколения вещей и идей сменяются быстрее, чем поколения людей" [58, с.2].
Стремительность современной жизни и переход человечества от ноосферы к инфоноосфере [145] ставит перед людьми новые проблемы, решение которых позволит человеку чувствовать себя уютно в этом мире и позволит ему в дальнейшем идти в ногу со временем.
Образование, воспитание и развитие человека являются основными задачами школы на протяжении всей её истории. Эти задачи остаются основополагающими и теперь.
В то же время быстрое изменение современного мира заставляет задуматься всех педагогов о том, как необходимо изменить современную систему образования, чтобы учащийся после окончания школы чувствовал себя успешным в своей дальнейшей профессиональной жизни в условиях рыночных отношений и конкуренции.
Первым шагом на пути изменения системы современного образования является смещение акцента в целях обучения: с передачи знаний и средств познания мира на воспитание самоактуализирующейся личности. Эта проблема широко обсуждается на страницах современных журналов и книг [32,37,41,51,56,72,91,102,125,127,128,129 и др.]. Уже давно назрела необходимость вовлекать в процессе обучения учащихся в различные виды деятельности, увеличивать эмоционально-ценностную компоненту обучения. Это требует от учителя такой организации урока, чтобы обучение было личност-но-ориентированным, опиралось на организацию самостоятельной и исследовательской учебной деятельности учащихся.
Вторым важным требованием к системе образования является создание условий для непрерывного обучения человека. Об этом говорят не только в нашей стране [20,40,60,64,127,128,163,164], этой проблемой занимаются и за рубежом [178,180]. Только непрерывное обучение на протяжении всей жизни, позволит человеку успевать за изменениями в современном мире, главным образом, за изменениями современной техники и новых технологий, включая информационные технологии. Процесс самообучения требует от человека не только умения организовывать свою деятельность,, но и умения работать с литературой и другими источниками информации, в том числе с компьютером, оснащённым лазерными дисками, или в сети Интернет.
Таким образом, современное школьное образование должно способствовать развитию логического, образного, теоретического и творческого мышления учащихся, их мировоззрения, а также умений самообразования и работы с современной техникой, в частности, с компьютерами.
Приоритетными задачами обучения физике в общеобразовательной школе в классах любого профиля является формирование у учащихся представления о физике как части общечеловеческой культуры, развитие научного мировоззрения и мышления учащихся, ознакомление с фундаментальными понятиями и законами физики. Все эти требования сформулированы в обязательном минимуме содержания образования. [110] Следовательно, весь процесс обучения физике на современном этапе должен всецело им соответствовать. Но достижение этого соответствия представляет собой определённые трудности.
Для успешного освоения в ходе обучения физике системы теоретического знания учащиеся должны обладать определённым уровнем мышления. Причём, если в основной школе учитель по большей части опирается на наглядно-образное мышление, то в старшей школе, в связи с особенностями физической науки и уровнем развития мышления учащихся с 11 до 16 лет, акцент делается уже на их теоретическое мышление.
Классики психологии С.Л. Рубинштейн [133,132], Д.С. Выготский [18,19], в своих трудах описали этапы развития мышления человека и школьника, в частности. Главным в процессе развития является то, что развитие теоретического мышления всегда сопровождается развитием наглядно-действенного и наглядно-образного мышления, их переходом на высшую ступень развития. С.Л. Рубинштейн утверждал, что "наглядное мышление и мышление отвлечённо-теоретическое многообразными способами переходят друг в друга" [133, с. 389].
Это позволяет нам говорить о том, что при обучении физике в старшей школе учитель не только может, но и должен опираться на наглядно-образное мышление, а весь процесс обучения должен способствовать развитию не только теоретического мышления, но и повышению уровня наглядно-образного.
Уровень развития теоретического мышления проявляет себя в умениях раскрывать общие закономерности явлений; рассуждать гипотетически и рассматривать своё суждение как гипотезу, нуждающуюся в проверке; умении обобщать, систематизировать знания. Уровень развития теоретического мышления проявляет себя также во взаимоотношениях мышления и речи, мышления и наглядно-образного восприятия, представления..
В диссертационных исследованиях по проблеме формирования теоретического мышления при обучении физике (А.В. Коржуев [65,66], Ю.А. Ко-варский [62]) доказано, что уровень развития теоретического мышления определяется способностью учащегося моделировать различные объекты, процессы, явления, а также умением работать с готовыми моделями.
Так как моделирование является одним из основных методов исследования в физике, то именно развитие умений работы с моделями, исследовательских умений, которые включают такие действия как выдвижение гипотез, суждений и их анализ, позволит наиболее полно развить теоретическое мышление учащихся в процессе обучения физике.
В то же время усвоение знаний о моделях при изучении физики в школе и в настоящее время представляет определённые трудности. Так если изучается идеальная модель, то её понимание учащимися зависит от того, какой наглядный образ возникает в представлениях учащихся в соответствии с тем объектом или явлением, для которого вводится данная идеальная модель. Учитель может влиять на формирование этого образа разными способами, применяя рисунки, материальные модели и другие средства наглядности. Однако все эти "классические" средства не позволяют учащемуся действовать активно и самостоятельно с изучаемой моделью. В то же время в работах известных психологов Л.С. Выготского, П.Я. Гальперина, Н.А. Менчин-ской, С.Л. Рубинштейна, В.В. Давыдова и других подчеркнуто, что деятельность ребёнка - это необходимое условие для его полного психического развития. Следовательно, пассивное наблюдение при формировании представлений и знаний об идеальных моделях затрудняет процесс усвоения материала и диагностику успешности этого процесса.
Проблемы моделирования возникают и при формировании у учащихся представлений о фундаментальных законах и понятиях физики, включающих в себя изучение исторических, в том числе фундаментальных, опытов. В большинстве случаев непосредственное воспроизведение исторических экспериментальных установок невозможно в принципе. Поэтому учитель и в этом случае прибегает к использованию различных механических моделей, плакатов, видео и диафильмов. Но и работа с современными аналогами опытов или соответствующими наглядными пособиями не всегда приводит к формированию правильного понимания учащимися физической сущности и физических закономерностей, открытых в ходе этих экспериментов, а так же осознанию роли исторических опытов в науке, поскольку не предполагает активного со стороны ученика участия в этой работе. Следовательно, можно говорить о необходимости совершенствования методики изучения исторического физического эксперимента.
Роль умения выдвигать и обсуждать гипотезы в развитии теоретического мышления учащихся, а также переход в современных условиях к лич-ностно-ориентированной образовательной парадигме заставляет по-новому взглянуть на проблему организации исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения. Именно в процессе исследования наиболее эффективно формируются креативная и когнитивная сферы личности. Однако возможности учебных исследований весьма ограничены. Далеко не всегда учитель располагает достаточным временем и материально-технической базой для создания необходимых условий для организации и проведения различных исследований. Всё это приводит к снижению доли экспериментального исследования физических объектов и явлений на уроке физики и к завуалированное смысла изучаемых закономерностей для учащихся.
Для совершенствования процесса изучения идеальных физических моделей, методики изучения фундаментальных опытов, а также организации исследований физических объектов и явлений на уроке физики, можно использовать компьютерные модели. Их использование на современном этапе обучения физике в школе обусловлено несколькими факторами. Во-первых, к настоящему моменту количество готовых программных продуктов, содержащих различные компьютерные модели, стало достаточно большим по числу наименований и способно удовлетворить различные требования учителя. Во-вторых, именно компьютерные модели позволяют не только усилить наглядность обучения, но и организовать исследовательскую деятельность учащихся. В-третьих, широкое распространение компьютеров позволяет учащимся работать с компьютерными моделями не только в школе, но и дома.
В то же время готовые компьютерные модели используются недостаточно. На это указывают результаты констатирующего эксперимента, проведённого в ходе диссертационного исследования. Во-первых, компьютер мало используется на уроках физики, так как многие учителя не знают о существовании готовых компьютерных программ по физике. Во-вторых, компью- терные модели на уроках физики, в большинстве случаев используются лишь как иллюстрации. В то же время большая часть учителей высказали свою заинтересованность в использовании ПЭВМ не только как средства наглядности, но и как средства, позволяющего организовать исследовательскую деятельность учащихся.
Следовательно, на современном этапе в школе возникли новые возможности для совершенствования процесса обучения физике (компьютерные модели), но ограниченность разработанных методик и дидактических материалов сдерживает этот процесс.
Таким образом, существует противоречие между необходимостью организации активной работы учащихся с моделями идеализированных объектов, физических явлений, процессов, фундаментальных опытов с целью развития их образного и теоретического мышления, их исследовательских умений и отсутствием научно обоснованной методики организации такой работы.
Возникает идея о том, что применение компьютерных.моделей, допускающих активное взаимодействие с ними, в том числе взаимодействие в форме адекватной реальному научному исследованию, может способствовать разрешению данного противоречия.
На основе всего вышесказанного можно считать актуальной проблему создания такой методики применения компьютерных моделей при изучении физики в школе, которая обеспечивала бы успешное овладение учащимися учебным материалом и существенным образом влияла бы на развитие теоретического мышления учащихся.
Объектом исследования является методика применения компьютерных моделей при обучении физике в школе.
Следует отметить, что целесообразность применения компьютерных моделей возрастает при изучении явлений, недоступных непосредственному наблюдению. К таким относятся явления, изучаемые в разделе "Молекулярная физика".
В данном разделе изучаются явления, играющие большую роль, как в повседневной жизни человека, так и в его производственной деятельности. Особое значение приобретают знания о тепловых явлениях при решении проблем сохранения природы. В то же время, микромеханизм этих явлений скрыт от восприятия человека и познаётся только с помощью процесса моделирования. Возможности школьного учебного оборудования для проведения демонстрационного и тем более самостоятельного ученического эксперимента по молекулярной физике весьма ограничены. Кроме того, даже проведение реального эксперимента не позволяет непосредственно осознавать микромеханизм явлений и внутреннюю структуру вещества. Поэтому учащиеся стоят перед необходимостью на основе наблюдаемых явлений мысленно конструировать "микромир", опираясь на свои образные представления и знания о моделях различных объектов, процессов, явлений и опытов. Всё это затрудняет понимание тепловых явлений и свойств вещества.
Предметом исследования является методика применения компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика".
Цель работы: теоретически обосновать и разработать методику использования компьютерных моделей, основанную на организации исследования компьютерных моделей идеализированных объектов, а так же физических явлений, процессов и фундаментальных опытов при изучении молекулярной физики.
Гипотеза нашего исследования заключается в том, что, если в процессе изучения молекулярной физики использовать компьютерные модели и работу с ними организовать в форме учебного исследования, то появится возможность повысить качество знаний учащихся, развить их образное и теоретическое мышление, продолжить формирование исследовательских умений.
Исходя из цели и гипотезы, сформулированных выше,, были определены следующие задачи исследования. - проанализировать состояние проблемы использования компьютерных моделей при изучении физики; выявить основные характеристики идеальных моделей физических объектов, а также физических явлений, процессов и фундаментальных опытов, необходимые для уяснения в процессе их изучения, а также проанализировать возможности для их изучения в ходе демонстрационного и лабораторного экспериментов, и в ходе компьютерного исследования; разработать основные положения методики использования компьютерных моделей при изучении молекулярной физики, основанной на организации компьютерных исследований моделей идеализированных объектов, физических процессов и фундаментальных опытов; проверить эффективность разработанной методики применения компьютерных моделей в ходе педагогического эксперимента.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ проблемы на основе изучения психологической педагогической, философской, методической и методологической литературы, опыта внедрения компьютерных технологий в учебный процесс, а так же бесед, анкетирования и опроса учащихся, студентов и преподавателей школ; изучение возможностей современного "классического" демонстрационного и лабораторного экспериментов и других средств наглядности при преподавании молекулярной физики; моделирование методики проведения занятий с использованием компьютерных моделей; проведение экспериментального преподавания по предлагаемой методике применения готовых компьютерных моделей; планирование, подготовка и проведение всех видов педагогического эксперимента (констатирующего, поискового, обучающего, включая контрольный этап последнего).
Научная новизна исследования состоит в том, что: выявлено влияние применения компьютерных моделей на развитие образного и теоретического мышления учащихся при изучении молекулярной физики; сформулированы основные положения методики применения компьютерных моделей при изучении молекулярной физики в полной (средней) школе, определяющие цели применения этих моделей, состав комплекса учебных компьютерных моделей, методика организации исследования компьютерной модели, адекватного процессу научного исследования, способы диагностики успешности освоения учащимися знаний о моделях в молекулярной физике; разработан единый подход и выявлены возможности работы с компьютерными моделями идеализированных объектов, физических явлений, процессов и фундаментальных опытов; разработаны учебно-методические материалы по применению компьютерных моделей при изучении молекулярной физики, включающие задания для учащихся, модели "компьютерных" уроков и методические рекомендации для учителя по их проведению.
Теоретическое значение исследования определяется тем; что: выявлено влияние применения компьютерных моделей по молекулярной физике с развитием образного и теоретического мышления учащихся при условии организации особого вида ученического исследования - исследования компьютерной модели.
Практическая значимость исследования состоит в разработке планирования раздела "Молекулярная физика" с использованием компьютерных моделей, дидактического материала (карточек-заданий, описаний работы с компьютерными моделями), сценариев уроков и методических рекомендаций по их проведению, а так же в определении форм работы с компьютерными моделями в условиях ограниченного числа ПЭВМ.
На защиту выносятся основные положения методики применения компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика" в полной (средней) школе:
Целями применения компьютерных моделей в разделе "Молекулярная физика" является формирование образного и теоретического мышления учащихся и развитие их исследовательских умений.
При изучении молекулярной физики целесообразно включать учащихся в работу с компьютерными моделями идеализированных объектов и явлений (идеальный газ, изопроцессы, цикл Карно), тепловых явлений (диффузия, броуновское движение), фундаментальных физических опытов (Перрена, Штерна, Бойля)
Работа учащихся с компьютерными моделями должна осуществляться в форме компьютерного исследования, включающего следующие этапы -формулировка вопроса, раскрывающего одну из характеристик моделей; создание проблемной ситуации; выдвижение гипотез; составление плана проверки гипотезы; проверка гипотезы на компьютерной модели.
Эффективность применения компьютерных моделей в разделе "Молекулярная физика" можно оценить по таким косвенным критериям, как полнота, глубина и осознанность знаний, сформированность умений по работе с компьютерными моделями.
Апробация исследования.
Основные результаты исследования докладывались, обсуждались и получили одобрение на семинарах кафедры теории и методики обучения физике Московского педагогического государственного университета (1998-2001гг.), на Международных конференциях "Физика в системе современного образования" (в г. Санкт - Петербурге, июнь 1999г. и г. Ярославле, май 2001г.). Экспериментальная проверка эффективности разработанной методики проходила в течение 1997-2002гг. Основной опытно-экспериментальной базой исследования служили школы №842 и №1151 Зеленоградского округа г.Москвы.
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы.
Первая глава называется "Моделирование в физике. Компьютерное моделирование". В ней проведён анализ проблемы исследования на основе изучения психологической, педагогической, философской, методической и методологической литературы; раскрыта сущность моделирования как метода научного познания; рассмотрено развитие образного и теоретического мышления учащихся в процессе овладения системой знаний; показаны способы применения моделирования при изучении школьного курса физики. Так же проведён анализ диссертационных работ по проблеме использования новых информационных технологий в процессе обучения физике. Помимо этого в первую главу включены результаты констатирующего педагогического эксперимента, показавшего реальную картину использования компьютерных моделей при обучении физике в школе в настоящее время.
Изучение предшествующих исследований, проведённый констатирующий эксперимент, изучение литература об использовании новых информационных технологий позволили обосновать актуальность проблемы использования компьютерных моделей в процессе обучения физике и предложить дальнейшие пути совершенствования работы в школе.
Во второй главе "Роль и значение моделей при изучении раздела "Молекулярная физика"" проводится научно-методический анализ раздела, рассматриваются основные модели, изучаемые в нем, формулируются требования, предъявляемые к наглядному отображению этих моделей, приводится теоретическое обоснование использования компьютерных моделей при изучении данного раздела.
Моделирование как метод научного познания
Наука является одной из широчайших сфер человеческой деятельности. Целью этой деятельности является выработка и теоретическая систематизация знаний об окружающей действительности. Получение объективной информации об объектах (процессах или явлениях) возможно только в условиях осуществления последовательных действий по изучению свойств объектов. Эта последовательность действий учёного определяет сущность метода научного познания действительности [94, 134].
"Метод - это способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи; совокупность приёмов или операций практического или теоретического освоения (познания) действительности" [141, с. 795].
В работе В.В. Быкова [13] отмечается, что методы науки проявляются во взаимодействии учёный - средства познания - предмет познания.
Методы научного познания наиболее часто классифицируются по двум признакам [13,26,170]:
по принципу степени общности;
- по уровню, на котором происходит научное познание.
В соответствии с первым признаком методы науки делятся на:
- общие методы познания (общенаучные методы исследования), которые применяются во всех науках и на всем протяжении исследовательского процесса;
- специальные (частные, конкретно-научные) методы познания (частнона-учные методы исследования) применяются только в конкретной области знаний (конкретной науке) и имеют специфический характер для этой области знания;
- универсальные методы характеризуют человеческое мышление в целом и применимы во всех областях познавательной деятельности человека.
Наиболее распространённой классификацией методов научного познания является их классификация по тому, на какой стадии (каком этапе, уровне) исследования они используются. В соответствии с этим признаком методы познания делятся на [13, 26, 94, 101, 134, 170]:
- методы эмпирического исследования, связанные с установлением и накоплением фактов об изучаемых объектах;
- методы теоретического исследования, связанные с абстрактным мышлением, с логической обработкой и теоретическим осмысливанием результатов эмпирического исследования;
- общелогические методы познания, которые используются как на эмпирическом, так и на теоретическом уровнях исследования.
Для того чтобы определить место и значение метода моделирования среди всех методов познания, дадим их общую характеристику.
К эмпирическим методам познания относятся: наблюдение, описание, измерение, эксперимент. Главными функциями этих методов являются собирание и описание научных фактов, и проведение их первичной систематизации.
К теоретическим методам исследования относятся: восхождение от абстрактного к конкретному, идеализация и формализация, мысленный эксперимент, моделирование, аксиоматический, гипотетико-дедуктивный, исторический, логический методы и метод математической гипотезы. Их основными функциями являются предсказание фактов, синтезирование идей, и осуществление связи между теорией и практикой.
Все перечисленные методы используются во всех областях науки, а, следовательно, являются общенаучными методами познания.
Научно-методический анализ раздела "Молекулярная физика"
Приоритетными задачами обучения физике в общеобразовательной школе для всех профилей является формирование у учащихся представления о физике как части общечеловеческой культуры, развитие научного мировоззрения и мышления учащихся, ознакомление с фундаментальными понятиями и законами физики. Для учащихся общеобразовательных школ и классов с углублённым изучением физики актуальной является задача подготовки учащихся к поступлению в высшие учебные заведения.
В настоящее время основными требованиями, предъявляемыми к выпускникам, являются [110, с.З]:
- освоение методов научного познания;
- владение определённой системой физических законов и понятий;
- умение воспринимать и перерабатывать учебную информацию;
- овладение понятиями и представлениями физики, связанными с жизне деятельностью человека.
В процессе преподавания физики в средней школе на современном этапе большое внимание уделяется пониманию учащимися роли эксперимента и теории в процессе познания мира.
Проведём научно-методический анализ раздела "Молекулярная физика".
Раздел "Молекулярная физика" и его элементы изучаются в разных местах курса физики средней школы. Во всех современных программах по физике, представленных в сборнике программ [123], вопросы молекулярной физики рассматриваются трижды. В основной школе - в курсе естествознания (5-6 класс) и в курсе физики (7-9 классы). И более полно, в соответствии с научными теориями и их структурами, в старшей школе - в разделе "Молекулярная физика".
Такое построение курса позволяет:
- углубить, развить и обобщить знания учащихся о строении и свойствах вещества, полученных в курсе естествознания, в основной школе и в курсе химии 8 класса. Перейти от качественного описания процессов и явлений к количественному;
- рассмотреть физические явления в порядке усложнения форм движения, от одной частицы к системе из большого числа частиц. Рассмотреть новую форму движения - тепловую и соответствующий ей вид энергии (внутреннюю);
- дать учащимся возможность рассмотреть микроявления на количественном уровне с использованием, по мере возможности, механических характеристик.
Раздел "Молекулярная физика" имеет большое мировоззренческое и политехническое значение.
Мировоззренческое значение определяется тем, что:
1. В ходе изучения раздела учащиеся имеют возможность пронаблюдать развитие энергетических представлений при введении первого закона термодинамики и его распространения на конкретные процессы.
2. Учащиеся продолжают знакомство с теоретическими и экспериментальными методами. На примере изучения фундаментальных опытов и опытов, иллюстрирующих газовые законы.
3. Изучение раздела "Молекулярная физика" позволяет углубить понятие материи (молекулы, атомы) и представить новый способ её описания -статистический.
4. Применение дедуктивного метода изучения явлений способствует развитию теоретического мышления учащихся.
5. Агрегатные превращения, изучаемые в разделе "Молекулярная физика", позволяют проиллюстрировать учащимся диалектический закон взаимопревращения качества и количества.
Изучение раздела "Молекулярная физика" имеет большое значение для политехнического образования учащихся, поскольку:
1. Достижения молекулярной физики являются основой такой отрасли промышленности, как материаловедение.
2. Знания по молекулярной физике являются основой такого направления научно-технического прогресса, как создание материалов с заранее,заданными свойствами.
3. Часть раздела "Молекулярная физика" - термодинамика - является основой одной из важнейших отраслей промышленности - теплоэнергетики.
Общая характеристика методики использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика"
В результате анализа научной и научно-методической литературы, структуры и содержания раздела "Молекулярная физика", особенностей объектов, процессов и явлений, изучаемых в данном разделе, а так же трудностей, возникающих у учителя, были выявлены основные аспекты проблемы использования компьютерных моделей в условиях современной школы, учёт которых необходим для повышения эффективности этого процесса.
1. Из-за недостаточного развития теоретического мышления учащихся 15-17 лет при построении и освоении понятия идеальной модели и изучении физических явлений, процессов и фундаментальных опытов в разделе "Молекулярная физика" необходимо опираться на их образное мышление. Этому будет способствовать использование компьютерных моделей в сочетании с демонстрационным экспериментом и предметными моделями.
2. Введение элементов исследования в процесс изучения модели позволяет углубить знания и представления учащихся них и самих объектах моделирования. Также исследовательская деятельность развивает логическое и теоретическое мышление, что является одной из целей обучения учащихся в старших классах общеобразовательной школы.
3. Современная российская школа не может предоставить каждому учащемуся возможность одновременно работать за отдельным компьютером (в среднем можно предоставить 12-15 машин на класс из 25-30 человек).
4. Каждый учитель при своей работе ограничен определённым количеством часов, отведённых на изучение данной темы. Поэтому использование ПЭВМ в процессе формирования понятия модели должно быть согласовано с поурочным планированием раздела.
5. Для работы с компьютерными моделями учитель должен иметь дидактический раздаточный материал для каждого учащегося.
Созданная нами методика использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика" учитывает каждое из вышеперечисленных положений. Рассмотрим их поподробнее.
Целью использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика" является развитие образного и теоретического мышления учащихся и их исследовательских умений.
Основным средством для достижения данной цели являются компьютерные модели, представленные в следующих программных продуктах:
1. CD "Физика на Вашем PC". [154]
2. CD "Открытая физика 1.0" часть 1. [108]
3. Программа "Броуновское движение". [147]
4. Программа "Фундаментальные опыты по физике". [23]
Следует отметить, что число программных продуктов может быть расширено за счёт других, на усмотрение учителя.
Для достижения поставленной цели и повышения эффективности процесса обучения работу с компьютерными моделями необходимо построить таким образом, чтобы в ней учитывалось одновременное использование "классических" средств наглядности и компьютерных моделей; осуществлялся единый подход к работе с компьютерными моделями идеализированных объектов, физических явлений, процессов и фундаментальных опытов; работа с компьютерными моделями осуществлялась в форме ученического исследования.
Всю работу по изучению моделей идеализированных объектов, физических процессов, явлений и фундаментальных опытов можно организовать в три этапа.
Похожие диссертации на Использование компьютерных моделей при изучении раздела "молекулярная физика" в средней школе
