Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Повышение информативности обучения на базе применения технических средств информации - актуальная проблема методики обучения физике 19
1.1. Понятие информативности средств обучения в преподавании 19
1.2. Кабинет физики общеобразовательной школы и современные информационно-технические средства, используемые в нем
Глава II. Повышение информативности обучения физике в основной общеобразовательной школе 46
2.1 . Рационализация элементов информационных зон кабинета физики с целью повышения их информативности 46
A. Рабочее место учителя физики 47
B. Учебно-наглядная экспозиция кабинета
2.2. Общие требования к демонстрационному экспери менту и повышение его информативности 65
2.3. Особенности повышения информативности демонстрационного эксперимента в основной общеобразовательной школе72
2.4. Проекционные средства для повышения информативности демонстрационного эксперимента 80
A. Псевдодинамические графические пособия 96
B. Кинематические схемы 98
C. Просветные модели
Глава III. Методика применения современных технических средств передачи, предъявления и переработки информации вкабинете физики основной школы
3.1. Современные графопроекционные средства кабинета физики
3.2. Современный учебно-технический комплекс в преподаваний физики
3.3. Особенности применения современной компьютерной техники в кабинете физики основной общеобразовательной школы
3.4. Результаты педагогического эксперимента ^6
Заключение 157
Библиографический список использованной литературы 161
Приложения 177
- Понятие информативности средств обучения в преподавании
- . Рационализация элементов информационных зон кабинета физики с целью повышения их информативности
- Современные графопроекционные средства кабинета физики
Введение к работе
Построение постиндустриального общества немыслимо без глобальной информатизации всех областей деятельности человеческого общества. Особое значение при этом имеет перестройка содержания и методов обучения с учетом всех особенностей познавательной деятельности. Информатизация образования, основанная на внедрении в учебно-воспитательный процесс новейших средств хранения, передачи и переработки информации, приводит к появлению новых педагогических технологий, характеризующихся применением современных технических средств информации, востребованию, с необходимостью более строгого, системного научно обоснованного информационного подхода, некоторых традиционных методов и приёмов обучения. Система образования складывается из иерархий социально-педагогических подсистем. Взаимодействие элементов и компонентов этих подсистем, каждый из которых в свою очередь может являться сложной системой в процессах передачи, накопления и переработки учебной информации объектами и субъектами обучения, определяет системную самоуправляемую деятельность, которая регулирует процесс перехода образования на качественно новый уровень, то есть диалектический скачок в учебно-познавательной деятельности. Анализ этой системной деятельности в образовании возможен в различных ракурсах и на определенных ступенях иерархии образовательных подсистем в зависимости от объекта, области и цели исследования. При этом, чем сложнее рассматриваемая система, тем по необходимости упрощенней должно быть её теоретическое описание... Хорошая теория сложных систем должна представлять собой лишь хорошую «карикатуру» на эти системы, утрирующая те свойства их, которые являются наиболее типическими, и умышленно игнорирующая все остальные несущест • венные свойства. (65)
Анализ состояния преподавания физики как системной деятельности возможен в трёх плоскостях:
- теоретико-методический анализ обучающих и воспитательных подсистем - методов и методик;
- материально-технический (дидактико-потенциальный) анализ технологической базы обучения как иерархии базовых учебно-технических, наглядно-иллюстративных, демонстрационно-информационных структур-подсистем;
- объединённый комплексный анализ процесса обучения физике на основе технологического подхода с оптимизацией по темпам обучения и способам подачи учебной информации и фиксацией на заданный результат.
При третьем подходе вследствие большого многообразия взаимодействий и взаимовлияний теоретических и материальных подсистем, при открытости во внешнюю среду, систему обучения можно рассматривать как развивающуюся, с возможностью перехода на новый, более качественный, сложный уровень, на котором при оптимизации информационных потоков и накоплении необходимой информации система становится самоуправляемой.
В большинстве исследований по методике преподавания физики при анализе учебного процесса упор делается на тот или иной подход с привлечением определенных компонентов или сторон другого подхода. За основу берутся обычно какие-то определенные методы, приемы и средства обучения, связанные с преподаванием какого-либо определенного раздела физики либо развитием определенной темы. При этом не всегда затрагивается комплексное многообразие взаимовлияний компонентов и средств процесса обучения физике.
Рассматривая обучение физике как сложную многоплановую систему из иерархии образовательных систем в ней можно выделить следующие подсистемы, информационно взаимодействующие между собой:
- целевая, контрольно-управляющая (руководство школы, методические и научно-методические подразделения, базовые стандарты образования, нормативная документация и т.п.);
- учебная подсистема (учитель, учащиеся, вербальные средства обучения, в том числе устное слово, учебники, задачники, дидактические материалы, тесты и т.п.);
- методологическая подсистема (способ, методы и формы проведения занятий, методическая литература, научно-методическая периодика, межпредметные связи);
- наглядно-иллюстративная обучающая подсистема (демонстрационный, лабораторный, домашний эксперимент, наглядные, специальные и технические средства обучения, пособия и информационные носители к средствам);
- материально-базовая подсистема (кабинеты, лаборантские, вспомогательное оборудование, специальная мебель, электро- и водоснабжение, освещение, строительные и санитарно-гигиенические стандарты и правила безопасности труда.
В исследованиях последних лет по теории обучения физике недостаточно внимания уделялось взаимосвязи как внутренних, так и внешних компонентов материально-базовой системы и включению их в информационный обмен между всеми подсистемами системы обучения физике. В частности, основной компонент этой системы - кабинет физики - по оснащению и конфигурации практически не менялся последние пятьдесят лет. Частными вопросами спецификации оборудования, электроводоснабжения, оснащения и изменения конфигурации элементов класса-лаборатории физики, предложенного в разработках Горячкина Е.Н., Знаменского П.А., Покровского А.А. и Зворыкина Б.С, занимались Айбиндер А.Б., Васильев И.Д., Восканян А.Г., Иванов Д.Г., Кабанов С.Ф., Лысихин С.С., Назаров П.М., Постников А.В., Смирнов А.В., Хоро-шавин С.А., Шилов В.Ф. [2; 20; 25; 26; 27; 56; 60; 61; 89; 96; 109; 125; 132; 154; 155; 171; 169]. Вопросами взаимосвязи компонентов методологической, обучающей и материально-базовой подсистем занимались Дик Ю.И., Долиц-кий А.Б., Жирянов А.И. Иманов С.Ш., Извозчиков В.А., Ревунов А.Д., Каме нецкий С.Е., Оглоблин Т.В., Плосков В.А., Усова А.В., Черняковский Д.И., Черняковская М.М. [41, 44, 46, 49, 55, 57, 64, 66, 102, 106, 145, 146, 157, 158]. Развитию обучающей среды, в частности, разработке, изготовлению и эффективному применению экранно-наглядных пособий и информационных учебных носителей были посвящены исследования Анциферова Л.И., Европейце-вой Г.И., Касимова Р.А., Никитина И.П., Петрунько А.В., Шахмаева Н.М., Шморгуна Н.И. [5, 6, 48, 69, 98, 114, 166, 167, 165].
Вопросы компьютеризации системы обучения, структуризации учебной информации и оптимизации информационных потоков, имеющих место между компонентами и самими подсистемами, нашли свое место в трудах Бордосско-го Г.А., Белозеровой Л., Воронина Ю.А., Вяльдина М.В., Голицыной И., Из-возчикова В. А., Ревунова А.Д., Кудрявцева А.В., Клевицкого В.В., Мансурова Н.А., Мининой Е.Е., Мирошниченко А.А., Нуркаевой И.М., Немцева А.А.., Разумовской Н.В., Смирнова А.В., Феофанова С.А. [14, 23, 15, 28, 34, 55, 70, 80, 90, 92, 95, 98, 101, 97, 118, 120, 125, 132, 149].
На сегодняшний день отсутствуют исследования, посвященные проблеме взаимодействия информационных элементов кабинета физики с комплексом информационно-технических средств и учебно-демонстрационным процессом на основе требований единого критерия, позволяющего повысить эффективность обучения физике.
Таким образом, научно-педагогическое противоречие заключается в том, что в современных условиях возникает необходимость применения в учебном процессе комплекса информационно-технических средств кабинета физики как средства повышения эффективности обучения. В то же время концептуальные основы и методика создания и использования комплекса технических средств для повышения эффективности обучения остаются недостаточно разработанными.
Это делает актуальной тему исследования «Комплекс информационно-технических средств кабинета физики как условие повышения эффективности обучения».
Проблема исследования состоит, таким образом, в разрешении противоречия между необходимостью повышения эффективности обучения физике на основе информационно-технических средств и неразработанностью в настоящее время методики использования их комплекса в основной общеобразовательной школе.
Цель исследования - разработка методики формирования и применения комплекса информационно-технических средств кабинета физики основной общеобразовательной школы для повышения эффективности обучения физике.
Объект исследования — процесс обучения физике в общеобразовательной школе в условиях кабинетной системы обучения.
Предмет исследования— комплекс информационно-технических средств кабинета физики основной общеобразовательной школы как условие повышения эффективности обучения.
Гипотеза исследования: Если разработать с учетом рационализации элементов информационных зон кабинета комплекс информационно-технических средств кабинета физики основной общеобразовательной школы и методику его применения на основе критерия информативности, то это позволит повысить качество усвоения основных физических понятий и достигнуть планируемых результатов обучения.
Исходя из сформированной гипотезы для достижения цели исследования, были поставлены следующие задачи исследования:
• обосновать место и роль комплекса информационно-технических средств кабинета физики как условия повышения эффективности обучения;
• усовершенствовать концептуальные основы создания комплекса информационно-технических средств кабинета физики основной общеобразовательной школы;
• разработать методику применения комплекса информационно-технических средств в физических демонстрациях как средства повышения эффективности обучения;
• экспериментально проверить эффективность методики применения разработанного комплекса информационно-технических средств обучения физике. Методологической основой исследования стали философские представления о современном информационном обществе, системный подход (Кузьмина Н.В., Соломатин Н.М., Смоляров A.M.); идея обучения как целостного процесса (В.В. Краевский); психолого-педагогическая теория усвоения (Е.Н. Каба- кова-Меллер, Дж. Миллер, Ю.А. Саморин); работы, посвященные вопросам теории, методологии и практики обучения физике (Ю.И.Дик, С.Е.Каменецкий, Н.С.Пурышева, В.Г.Разумовский, А.В.Усова).
Для решения поставленных задач использовались следующие методы и виды деятельности:
• изучение философской, психолого-педагогической и научно-методической литературы по исследуемой проблеме;
• изучение и анализ передового педагогического опыта;
• изучение содержания учебных планов, программ, дидактических пособий;
• конструирование комплекса информационно-технических средств по физике;
• беседы, анкетирование, опрос и экспертная оценка;
• экспериментальное преподавание с использованием разработанного комплекса;
• педагогический эксперимент во всех его формах (констатирующий, поисковый, обучающий) с целью проверки гипотезы исследования и статистическая обработка данных педагогического эксперимента.
Этапы исследования
На первом этапе (1997-1999 гг.) были определены цели и задачи исследования, установлены путем анкетирования и педагогического наблюдения основные тенденции современного состояния и оснащения типовых кабинетов физики, в школах Махачкалы и некоторых сельских школах выявлены (путем обмена передовым педагогическим опытом и анализа научно-методической периодики перспективы их переоснащения, рационализации). Проведены лабораторные испытания совокупности разработанных учебно-наглядных пособий на базе Дагестанского ИПК ПК.
На втором этапе (1999-2001 гг.) были разработаны и разосланы учителям школ методические рекомендации по переоснащению кабинетов и проведена подготовка экспериментальных кабинетов школ (СШ № 4, СШ № 8, СШ № 18 г. Махачкалы, Агвилинская, Белиджинская, Огнинская № 2, Казанищенская № 2), что позволило определять путём оценки усвоения основных физических понятий, сравнительным анализом успеваемости и уровня интенсивности учебного процесса эффективность обучения физике в 7-9 классах. Путём общего опроса и выборочной проверки состояния учащихся со слабым здоровьем медицинские противопоказания не установлены.
На третьем этапе (2001-2003 гг.) подводились и обобщались результаты поискового эксперимента по оценке повышения эффективности обучения. Проводилась обработка и осмысление полученных в ходе эксперимента результатов.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования: - предложен многоплановый критерий «информативность учебного процесса и средств обучения», позволяющий реально оценить дидактические возможности информационно-технических средств и способствующий объективной оценке эффективности преподавания при современных технологических подходах к обучению физике;
- определена методика поэтапного формирования комплекса информационно-технических средств кабинета физики основной общеобразовательной школы;
- проведена рационализация элементов информационных зон кабинета физики основной школы;
- конкретизированы педагогико-эргономические требования к разработке и созданию проекционных моделей, приборов и демонстраций с учетом фактора технологической сложности;
- предложена технологическая методика создания информативных псевдодинамических и статических учебно-наглядных пособий в условиях школьного кабинета физики;
- установлено повышение эффективности обучения при применении комплекса информационно-технических средств;
- определены место и роль компьютера в преподавании физики в основной общеобразовательной школе.
Практическая значимость исследования:
- разработано рабочее место учителя-демонстратора;
- определены структура и содержание информационных зон кабинета физики;
- созданы новые демонстрационные модели и схемы демонстрации;
- разработан ряд новых комплектов фазограмм для графопроектора;
- установлены исходные педагогические, технические и эргономические требования для дальнейшей разработки, модернизации и унификации технических средств предъявления информации в кабинете физики;
- предложен комплекс информационно-технических средств, способствующий повышению информативности обучения;
- разработаны сценарии деловой игры и методические рекомендации для слушателей курсов повышения квалификации учителей физики по изготовлению учебно-наглядных средств на базе кабинета физики.
На защиту выносятся:
- информативность является критерием эффективности учебного процесса и средств обучения, позволяющим правильно комплектовать и оформлять кабинеты физики для оптимизации потоков учебной информации, имеющих место в системе обучения;
- комплекс современных информационно-технических средств кабинета физики создаётся после рационализации элементов информационных зон и должен иметь следующий состав (в порядке формирования):
1) графопроектор с принадлежностями для проведения физических опытов;
2) диапроектор со световым потоком не менее 700 люмен, ИК-управлением и системой SIS (Sound In Slade);
3) телевизор (монитор) с диагональю экрана 24 дм (дюйма);
4) видеомагнитофон формата VHS;
5) видеокамера VHS;
6) звукотехнические средства на CD-R;
7) компьютер (Celeron 650 или аналогичный);
8) периферийные устройства;
9) ППС на CD-ROM-дисках;
10) мультимедиапроектор;
11) компьютерная измерительная система.
- применение компьютера в кабинете физики основной общеобразовательной школы целесообразно в качестве информационно-технического средства предметной поддержки в составе мультимедиакомплекса;
- совокупность учебно-наглядных средств, разработанных в ходе исследования и методика их применения.
Апробация работы и внедрение результатов исследования. Основные практические результаты исследования отражены в 27 печатных работах. Материалы исследования докладывались и обсуждались на Первой (Махачкала,
ДГУ, 1977) и Пятой (Махачкала, ДГУ, 1981) научно-практических конференциях молодых ученых Дагестана, а также годичных научно-методических сессиях Министерства образования Республики Дагестан (ДИПК ПК, 1992, 1995, 1996, 1997, 1999, 2001, 2003 гг.). Теоретические положения, практические разработки, методические материалы исследования регулярно обсуждались, анализировались и апробировались учителями физики в своей практической текущей учебной работе, а также на занятиях курсов повышения квалификации. Большая часть практических выводов опубликована в виде брошюр методического содержания для учителей физики.
Основное содержание исследования опубликовано в следующих работах:
1. Магнитная доска на уроках астрономии. //Физика в школе. - 1977.- № 1 - С. 73 (в соавторстве)
2. Демонстрация моделей физических явлений методами проецирования. /V Республиканская научно-практическая конференция молодых ученых. — Махачкала, Изд-во ДГУ - 1981. - С. 86-87
4. Способы усиления яркости изображения при эпипроекции. //Физика в школе.-1983. -№1-С. Прибор для демонстрации принципа действия магнитного фильтра. //Физика в школе. - 1984. - № 1 - С. 63
5. Демонстрационный эксперимент с применением проецирования в курсе физики средней школы. /Республиканская межвузовская конференция по применению ТСО в учебном процессе, ДГПИ - 1984. - С. 86-88
б.Простейшие кодопозитивы по астрономии.//Физика в школе—1986.-№6-С. 79
7. Устройство для обучения и контроля знаний с автокодированием программ. /Комплексное использование ТСО и ЭВТ в учебном процессе. - Махачкала, ДГПИ - 1986. - С. 16-20 (в соавторстве)
8. Модель зубчатой, фрикционной и ременной передач. //Физика в школе. -1987.-№ 4-С. 9. Демонстрация устройства проекционного аппарата. //Физика в школе. -1981.-№ 1-С. 63
10. Усиление зрительного эффекта в демонстрациях // Физика в школе. - 1981.-№ 1-С. 87
11 .Механическая модель опыта Резерфорда.//Физика в школе-1988. -№2-С. 27
12. Моделирование физических явлений на ЭВМ и его место в структуре демонстрационного эксперимента. /Материалы годичной научно-методической сессии. - Махачкала, ДИПК ПК - 1995. - С. 146-148
13. Элементы информационной культуры на начальном этапе обучения физике. /Материалы годичной научно-методической сессии- Махачкала, ДИПК ПК-1996. - С. 84-86
14. Применение графопроектора в демонстрациях по физике. /Махачкала, Изд-во ДИПК ПК - 1996. - 36 с.
16. Демонстрация связи движения по окружности с гармоническими колебаниями. //Физика в школе. - 1996. - № 3 - С. Создание и оснащение кабинета информатики в сельской школе. /Махачкала, Изд-во ДИПК ПК - 1997. - 70 с. (в соавторстве)
17. Межпредметные связи курсов информатики и физики. /Махачкала, Изд-во ДИПК ПК - 1997. - 53 с. (в соавторстве)
18. Информационные функции моделей в учебном процессе. /Материалы годичной научно-методической сессии. - Махачкала, ДИПК ПК - 1997. - С. 95
19. Кабинет физики средней школы. Проблемы повышения информативности. /Махачкала, Изд-во ДИПК ПК - 1998. - 38 с.
20. Информационный подход к оснащению и общему оборудованию физического кабинета. /Материалы годичной научно-методической сессии. - Махачкала, ДИПК ПК-1998.-С. 117-118
21. Усовершенствование рабочего места учителя-демонстратора. //Физика в школе. - 1998. - № 3 - С. 56-57
22. Применение СНИТО в преподавании физики по курсу основной школы. / Материалы годичной научно-методической сессии. Махачкала, ДИПК ПК-2001. - С. 98-100 (в соавторстве)
23. Использование кодограмм для мониторинга качества обучения. / Материалы годичной научно-методической сессии. Махачкала, ДИПК ПК, 2001. - С. 102-104 (в соавторстве)
24. Организационно-деловая игра временных творческих коллективов по технологии изготовления учебно-наглядных пособий. / Материалы годичной научно-методической сессии. Махачкала, ДИПК ПК, 2002. - С. 112-115
25. Изготовление и комплектование недостающего оборудования кабинета физики по показателю информативности. / Махачкала, ДИПК ПК, 2002. -72 с. (в печати)
26. Психолого-педагогические основы повышения информативности постоянной настенной экспозиции кабинета физики. / Материалы годичной научно-методической сессии. Махачкала, ДИПК ПК, 2003. - (в печати)
27. Применение компьютера в лабораторном практикуме по физике. / Материалы годичной научно-методической сессии. Махачкала, ДИПК ПК, 2003. - (в печати)
Структура диссертации. Диссертация состоит из Введения, трёх глав и Заключения. В первой главе рассмотрены информационные процессы, имеющие место в образовательной деятельности. Кроме того, с позиций системности рассмотрен педагогический процесс в качестве педагогической системы, являющейся частью социальной системы. Прослежено движение информации при дидактико-психологическом взаимодействии компонентов и субъектов учебно-воспитательного процесса. Обозначены оптимальные границы приема-передачи и переработки учебной информации, исходя из содержания уровней усвоения и этапов обучения и раскрыто содержание понятия информативности как многопланового критерия эффективности учебно-познавательного процесса. Рассмотрено и проанализировано практическое осуществление обеспечения
материальных основ учебного процесса по физике основной школы в разрезе современного состояния проблемы оснащения и оборудования типового кабинета физики средней школы. На основе теоретических и практических разработок, предложенных в подвергнутых нашему анализу учебно-методических и научно-методических трудах и периодике, а также на основе собственных разработок, приведён ряд предложений по рационализации элементов кабинета физики основной школы: в частности, демонстрационного стола, стола учителя, классной доски; повышению информативности учебно-наглядной постоянной экспозиции кабинета с учетом требований инженерной психологии и эргономики. Во второй главе рассмотрены некоторые технологические приемы демонстрации - с позиций оценки повышения информативности преподносимого учебного материала. Проанализированы общие исходные психолого-педагогические требования к демонстрационному эксперименту с определением его места в общей системе общего учебного эксперимента, а также рассмотрены виды деятельности учителя-демонстратора при подготовке эксперимента. В ходе исследования были определены технологические правила и приемы, которым должен следовать учитель при подготовке эксперимента с целью учета психолого-педагогических особенностей восприятия и повышения информативности эксперимента. Анализ научно-методической периодической литературы подтвердил наше мнение о том, что предубежденный, часто более негативный в отдельных трудах, подход к применению проецирования как вспомогательного средства усиления наглядностей, связан обычно с техническим несовершенством применяемой аппаратуры, а также невыполнением ряда исходных требований к применению проецирования. С позиций современного технологического подхода были рассмотрены объекты проецирования в физических демонстрациях, сформулирован и обоснован ряд требований к их конструированию и изготовлению. Представлены разработанные и апробированные семантические пособия, технология их изготовления и методика применения с позиций повышения информативности, сформулированы исходные к разработ ке и изготовлению проекционных кинематических моделей и схем требования; представлен ряд моделей и приведена методика их демонстрирования. В третьей главе определен базовый учебный комплекс технических средств предъявления и переработки учебной информации для типового кабинета физики основной школы. На основе анализа новаторского опыта учителей-практиков и педагогических требований к современным ТСО выработаны исходные требования к отдельным видам СТСО. В качестве базового универсального проектора предложен проект доработанного в соответствии с исходными требованиями графопроектора с дополнительными принадлежностями. Сформулированы психолого-педагогические требования к статическим и динамическим экранным средствам предъявления информации. Определены область и способы применения видеотехники в процессе преподавания физики. В качестве одного из средств преемственности между традиционными и современными средствами предъявления информации предложена схема установки для перевода информационного содержания учебных узкоплёночных фильмов на магнитные видеоносители. В этой же главе определено место компьютера в кабинете физики. Назначение и функционал данного компьютера значительно отличаются от подобных параметров компьютера в кабинете информатики. К компьютеру в кабинете физики основной школы предъявляются заниженные технические требования, поскольку он в основном применяется в качестве калькуляционного устройства демонстрационного типа, позволяющего простейшее программирование физических задач, и применяется на первоначальном этапе обучения физике в качестве не столько основного учебного средства, сколько наглядно-информативного технического средства предметной поддержки. В этом качестве компьютер позволяет на материале конкретного учебного предмета - физики - показать при помощи доступных языков программирования, а также педагогических программных средств и набора датчиков специального назначения, профессионально ориентированное использование его в качестве подсобного инструмента для решения прикладных физических задач, проведе ния ряда лабораторных работ и демонстраций, составления прикладных программ (таких, например, как моделирующие физическое явление, программ демонстрационного и лабораторного назначения). Описаны программа и методика введения элементов информационной культуры в процессе преподавания физики в 7 - 8 классах и перспективы дальнейшей работы. Классифицированы с учетом критерия информативности формы компьютерного моделирования. Приведен ряд моделирующих демонстрационно-имитационных программ, составленных на общедоступном языке программирования (Бейсик в версии 2.1), могущих быть адаптированными для применения в учебном процессе. Определены требования к содержанию и области применения подобных программ, которые могут быть составлены в условиях типового кабинета физики, для рекомендуемых технически не сложных компьютеров по тем или иным разделам и темам курса физики основной школы.
Понятие информативности средств обучения в преподавании
Под процессом принято понимать последовательную смену состояний в развитии какого-либо объекта или субъекта. Процессы, происходящие в неживой природе (физические, химические и т.п.), всегда связаны с изменением энергии, переходом её из одной формы в другую. Что касается процессов, происходящих в обществе, духовной сфере, более правомочно говорить об информационных процессах, то есть процессах, связанных с изменением информации.
Сама природа, как неживая, так и живая, состоит из сложных образований, которые, в свою очередь, состоят из множества элементов, но при этом являются чем-то целым, сохраняя на каких-то этапах своего существования и развития определённую структуру.
Такие образования или, иначе говоря, системы, подвержены определенным изменениям, то есть в них всегда идут процессы, причём эти процессы являются взаимосвязанными, поскольку любое изменение в какой-то части системы сказывается, в конечном счете, на всей системе в целом.
Особое значение и свою специфику такие процессы имеют в живой природе, обществе и технике, поскольку в этой области имеется тенденция либо на возможно более длительном этапе времени сохранить свою структуру (говоря диалектически, отсрочить переход количественных изменений в качественные), либо его ускорить, что встречается гораздо реже (в основном в общественной и духовной сферах деятельности человека). Вышесказанное имеет отношение не только к процессам в живой природе, но и к техническим системам, поскольку их развитие обусловлено разумной деятельностью человека. [72]
Во всех этих процессах информация играет регулирующую роль в накоплении, затратах энергии при переходе её из одного вида в другой, или, говоря иначе, информация повышает эффективность использования энергии. Это позволяет рассматривать информацию как одну из фундаментальных сущностей природы наряду с материей и энергией. Одним из доказательств этого может служить создание универсальных технических систем, обрабатывающих и систематизирующих информацию для управления другими системами без участия человека, а также искусственных саморазвивающихся кибернетических систем как в технической, так и в общественной сферах деятельности человека.
Информатизация, в общем смысле представляющая собой процесс перестройки жизни общества на основе полного и всеобъемлющего использования достоверной и своевременной информации во всех видах человеческой деятельности, ключевым условием успешного развития общества предполагает информатизацию образования, представляющую собой процесс подготовки обучаемой личности к полноценной жизни в условиях постиндустриального, информационного общества.
Перестройка содержания в теории образования (дидактики) вызвала к жизни появление новых педагогических технологий, то есть специальным образом организованных, научно-обоснованных способов обучения. В ряде случаев при опоре на хорошо развитую базу технических средств передачи и переработки информации, говорят о новых информационных технологиях (НИТ). Активное внедрение средств НИТ в учебные дисциплины вызывает к жизни вопросы о радикальном пересмотре содержания образования и переходе к новым методам и организационным формам обучения. Речь идёт о кардинальном изменении подхода к средствам наглядности и формам представления учебного материала, к техническому оснащению и оборудованию учебных кабинетов и аудиторий, а также определённому пересмотру формы и содержания проводимых учебных занятий.
Всё это требует ревизии содержания и целей образования на основе системности. Системная деятельность подразумевает использование совокупности взаимосвязанных логических, алгоритмических процедур, предваряющих разумный выбор цели деятельности, способов её достижения, организационных форм реализации и анализ конкретных жизненных ситуаций. [106] Проще говоря, системная деятельность является эффективным методом организации знаний о реальных объектах, способом обращения накопленных знаний в жизненные умения, или, как говорилось выше, разумным регулятором перехода количественных изменений в качественные. Она предполагает своевременное и качественное обеспечение процедуры выбора и считывания нужной информации из разных структур баз учебной информации, информационных носителей и информационных коммуникативных каналов.
Общеобразовательные школы как социально-педагогические системы являются сложными системами с иерархией подсистем... и одновременно входят в качестве подсистем в систему непрерывного образования. Они открыты и динамичны, так как постоянно испытывают воздействие со стороны внешней Среды как непосредственно, так и через свои элементы и компоненты, в том числе и информационные воздействия... Изменения, происходящие в них вследствие управления, носят упорядоченный характер и обеспечиваются внутренними органами и механизмами управления. По этой причине социально-педагогические системы являются самоуправляемыми, [стр. 16, 143]
С точки зрения педагогической психологии можно представить педагогический процесс как педагогическую систему, являющуюся частью социальной системы.
. Рационализация элементов информационных зон кабинета физики с целью повышения их информативности
Как уже было замечено, мало внимания в научно-методической периодике и исследованиях уделяется конкретизации оснащения и конфигурации предметных кабинетов физики различных типов (для средней школы, основной школы, профилей А и В). На практике это приводит к тому, что при наличии в школе двух и более кабинетов физики, они как близнецы похожи друг на друга. Полностью дублируется общее и специальное оборудование кабинетов, приводя к излишним затратам выделяемых финансов, которые можно было использовать для приобретения новых приборов и видов оборудования. При комплектовании кабинетов не всегда учитывается специфика основных (девятилетних) школ, приводя к накоплению приборов, предназначенных для второй ступени обучения или профиля обучения В. Характер преподавания физики на первоначальном этапе имеет свои особенности, связанные с психолого-педагогическими особенностями возраста. На первом плане на этом этапе находятся демонстрационный эксперимент и наглядно-иллюстративная сторона преподавания. «С психологической точки зрения демонстрационный УФЭ -это средство получения учащимися ощущений и восприятия окружающего физического мира. При этом учитель выделяет объект наблюдения, определяет физическое явление и раскрывает его сущность, затем активизирует мыслительную деятельность учащихся путем переноса или сопоставления информации о натуральных объектах и приборах с их знаковыми изображениями на схемах и рисунках» [170, стр. 7]. Систематическая постановка демонстрационных опытов учителем и постановка лабораторно-практических работ учащихся возможны только в условиях специально оборудованного кабинета физики, который при работе в условиях новых стандартов образования, требует большого простора для творческого саморазвития учителя физики и более рационального отношения к расходованию учебного времени. А это, в свою очередь, предполагает необходимость рационализации элементов, составляющих кабинет физики в целях повышения информативности обучения.
А. Рабочее место учителя физики В течение 12 лет нами проводилось в качестве констатирующего эксперимента анкетирование учителей физики Республики Дагестан. Анкетирование проводилось по трем потокам (учителя физики сельских школ, учителя городских школ и учителя инновационных учебных заведений) и двум направлениям:
1. Мнение учителей физики и их предложения по состоянию оснащения и конфигурации кабинета физики.
2. Отношение учителей-демонстраторов к применению новых информационных средств обучения в преподавании физики в основной школе.
Приведем результаты анкетирования по первому направлению (образец анкеты № 1 в приложении № 1).
Отдельной рубрикой анкеты было вынесено краткое перечисление того, что сделано учителем для модернизации кабинета. Результаты подведения итогов показывают, что подавляющая часть учителей занимается вопросами совершенствования и модернизации типовых элементов кабинета по материалам публикуемых в научно-методической периодике, не всегда учитывая специфику своей школы, профилизацию обучения, уровень оснащённости и т.п. Следовательно, необходим конкретно обоснованный подход к вопросам рационализации кабинета физики.
Основной информационной зоной кабинета физики является рабочее место учителя (РМУ), находящееся на помосте, включающее в себя демонстрационный стол, рабочий стол учителя, классную доску, проекционные экраны и пульты управления электроснабжением кабинета и техническими средствами обучения. Каждый из элементов РМУ обладает скрытыми функциональными возможностями, реализация которых позволяет повысить как информативность самого элемента, так и эффективность учебного процесса в целом.
Большинством демонстраторов совершенно упускается из виду возможность усовершенствования самого места проведения демонстраций, т.е. демонстрационного стола, рабочего стола учителя, классной доски и подиума-помоста, на котором все эти элементы размещаются.
Некоторые конструктивные переделки этих элементов и придание им дополнительных принадлежностей позволяют значительно усилить информативность и наглядность демонстраций и тем самым поднять эффективность, расширить круг применения, что особенно важно в условиях мало комплектных школ, где один кабинет обслуживает два, а то и три предмета естественного или физико-математического цикла, а также в условиях основной школы.
Современные графопроекционные средства кабинета физики
Как уже описывалось выше, графопроектор большинством демонстраторов все чаще используется в качестве универсального проектора, тем самым, заполняя брешь в демонстрационном оборудовании физического кабинета, которая образовалась вследствие морального устарения и несовершенства универсального проектора ФОС-67 (ФОС-115). Проведенный анализ физических демонстраций с применением графопроектора позволяет сформулировать ряд педагогических исходных требований по разработке нового или модернизации имеющегося специализированного графопроектора для кабинета физики с целью повышения его информативности и использования в качестве универсального проектора.
1. Назначение.
1.1. Демонстрация в проходящем свете графической информации на прозрачной основе - фолий, фазограмм обычного типа (наслаиваемых, книгооб-разных, лепестковых, аппликационных) и специальных комбинированных (сдвигаемых, поворотных, поляризационных, растровых, пространственных и т.п.).
1.2. Демонстрация цельных и фрагментарных кинематических схем.
1.3. Демонстрация прозрачных и полупрозрачных моделей небольшой толщины.
1.4. Демонстрация опытов по волновой и геометрической оптике, а также других специальных опытов, требующих повышения видимости, а, следовательно, и информативности при помощи проецирования на экран.
2. Место в учебном процессе.
Уроки всех типов, тестирование и контрольный программированный опрос, занятия физического кружка.
3. Обоснование разработки.
Отечественные графопроекторы «Лектор-2000», «Пеленг-2400» и «Орион- 1000S» не полностью соответствуют требованиям по эксплуатации в учебном процессе в условиях физического кабинета. Зарубежные аналоги: «Полилюкс», «Лех-50 А», «Киндерман», «Белл и Хауэлл» также не отвечают всем требованиям, предъявляемым к специализированному графопроектору. Педагогическая эффективность может быть достигнута за счет более полного соответствия новой или модернизированной модели требованиям по применению прибора в преподавании физики и дополнительным педагогическим требованиям. Наиболее перспективны для доработки отечественная модель «Орион-300Т4» и зарубежный аналог Оверхед Famulus Reflex Т.
4. Обеспечиваемые дидактические функции.
Предъявление учебной информации в визуальной форме в незатемнен-ном помещении.
5. Требования по эксплуатации в учебном процессе.
5.1. Длительность непрерывной работы с многократными включениями и отключениями не менее 8 часов.
5.2. Масса (без дополнительных принадлежностей) не более 5 кг.
5.3. Световой поток не менее 2000 люмен.
5.4. Обеспечение быстрой смены источника света без дополнительной регулировки.
5.5. Тепловой режим, исключающий повреждения носителя информации.
5.6. Возможность перехода в горизонтальное положение для вертикальной проекции.
5.7. Отсоединяемый электрический шнур питания с разъемами в гнезде, соответствующими требованиям по электробезопасности для приборов общего пользования.
5.8. Пылезащитная головка.
5.9. Размер кадрового окна 250x250 мм. Наличие снимаемой раздвижной рамки - диафрагмы - для формирования рабочего пространства окна.
6. Специальные технические требования.
6.1 Плавное регулирование положения корпуса осветителя как в вертикальном, так и в горизонтальном положении.
6.2. Унификация в части демонстрирования графической информации с другими учебными графопроекторами.
6.3. Наличие прижимных приспособлений для фиксации носителей информации.
7. Требования к надёжности.
Ресурс работы до капитального ремонта не менее 6000 часов.
8. Эргономические требования.
8.1. Минимальное число органов управления и легкое их распознавание.
8.2. Удобное ступенчатое включение в полный режим работы (защита от несанкционированного режима).
8.3. Возможность быстрого монтажа и демонтажа в демонстрационной схеме.
8.4. Наличие специальных гнезд и разъемов, обеспечивающих быстрое и удобное подключение дополнительных принадлежностей.
9. Требования по организации применения.
9.1. Наличие паспорта с картами-схемами подключения дополнительных принадлежностей.
9.2. Наличие простых знаков, надписей и пометок на корпусе прибора, поясняющих применение гнезд и разъемов.
9.3. Возможность эксплуатации после изучения прилагаемой документации без специальной квалификации.
10. Требования безопасности.
Согласно требованиям ГОСТ на аналогичные электроприборы. Травмо-безопасная конструкция.
11. Дополнительные педагогические требования.
11.1. Возможность горизонтальной установки осветителя для работы с направляющими рейтерами и другими принадлежностями оптической скамьи, для осуществления проекции объектов в вертикальной плоскости.
11.2. Наличие и возможность дополнительных приставок и насадок для создания спецэффектов (вибратор к волновой ванне, микродвигатель с обтюратором для стробоскопической проекции, цветовые фильтры и поляризационные фильтры, механические диафрагмы различной конфигурации, палетки и т.п.).
11.3. Возможность фокусировки объектива для увеличенного показа мелких деталей, то есть наличие трансфокального объектива, или набора объективов с различными фокусными расстояниями.
11.4. Синхронная регулировка головки источника света для максимального использования светового потока.
11.5. Уровень шума не более 40 дб.
11.6. Наличие общей и специальных укладок для размещения дополнительных принадлежностей и насадок.
