Применение новых информационных и телекоммуникационных технологий в школьном физическом и астрономическом образовании
Скачать 3.16 Mb.
|
I.2. Использование программно-педагогических и телекоммуникационных средств в преподавании астрономии и физикиКомпьютеризация астрономического и физического образования становится предметом все более широких исследований. Чаще всего разные исследователи рассматривают отдельные аспекты применения ИКТ в образовании, и в частности, в обучении физике и астрономии. Методологическим основам проблемы использования компьютеров на уроках физики посвящены работы Л.И. Анциферова, Г.А. Бордовского, В.А. Извозчикова, А.С. Кондратьева, В.В. Лаптева и др. [42, 156, 183 и др.]. Часть авторов показывает, что наиболее перспективным использованием компьютерной техники на уроке является применение в качестве инструментального средства. Так, например, В.В. Клевицкий [173] рассматривает возможности проведения компьютеризованного физического эксперимента для индивидуализации обучения. В [173] показано, что применение компьютеризованного физического эксперимента наиболее актуально там, где это вносит качественно новые результаты, по сравнению с традиционным, натурным экспериментом, например, в задачах, в которых исследуются быстро протекающие процессы, задачах, в которых точность традиционного оборудования школьного кабинета недостаточна, и т.п. Компьютер может использоваться для обработки данных и регистрации большого массива экспериментальных данных, как средство коммуникации. Это отражает и тенденции использования компьютера в современной астрономии. Современного астронома чаще можно увидеть не у окуляра телескопа, а перед монитором компьютера. Причем не только теоретика, но и наблюдателя. Применения компьютера в астрономии, как и других науках, чрезвычайно разнообразны. Это и автоматизация наблюдений, и обработка их результатов. Современные астрономы видят изображения небесных объектов не в окуляре, а на мониторе – приемником излучения обычно служит прибор с зарядовой связью (ПЗС) – ПЗС матрица. Компьютеры также необходимы для работы с большими каталогами информации, поступающей с космических телескопов, все данные о наблюдениях передаются по Интернет. Важнейшим средством современной науки физики является компьютерный эксперимент, компьютерное моделирование. Использование компьютера на уроках физики и астрономии позволяет познакомить учащихся со всеми этими направлениями. Именно вопросу использования компьютера на уроках физики в качестве средства, моделирующего различные физические процессы, посвящены исследования И.В. Гребенева, М.Я. Кулаковой, А.В. Смирнова и др. [97, 190, 337 и др.]. Горбунова И.Б. [95] отмечает, что в настоящее время внимание специалистов сосредоточено на разработке различных учебных компьютерных моделей, моделирующих сред и различных видов программ для вычислительного эксперимента. Горбунова И.Б. показывает, что создание учебных программ, учебных и методических материалов, а также учебников и учебных пособий нового типа, ориентированных на активное использование компьютерных технологий, «имеет особое значение для преподавания физики, поскольку именно здесь компьютер открывает принципиально новые возможности как в организации учебного процесса, так и в исследовании конкретных явлений в тех случаях, когда традиционные методы оказываются малоэффективными» [95, С.38]. Это позволяет считать компьютерное обучение одной из важнейших современных тенденций в методике преподавания физики. В диссертационном исследовании Нуркаевой И.М. [254] выявлены физические опыты и явления из школьного курса физики, демонстрацию которых рекомендуется проводить на компьютере, и предложены соответствующие моделирующие программы, описывающие эти опыты. Белоозеров Л. рассмотрела узкоспециальный вопрос применения телекоммуникационных технологий для организации проектной работы в обучении астрономии на примере «Глобальный международный эксперимент «Эратосфен» по измерению длины земного меридиана» [29]. Необходимо проанализировать влияние, которое может обеспечить применение мультимедиа технологий на процесс обучения физике и астрономии. Вначале необходимо провести аналитический обзор информации, выяснить, что означают слова системы мультимедиа и каковы способы применения мультимедиа в обучении в целом и в физике и астрономии в частности. При этом появляется необходимость определить основные понятия. «MEDIA» это среды. Но насколько они должны быть интегрированы, чтобы образовать новое качество систему мультимедиа, а не быть просто программами, работающими и с графикой, и со звуком? В настоящее время под «мультимедиа» понимают компьютерные интегрированные системы, в которых кроме текста имеются анимации, звук, видео. Мультимедиа синтез трех стихий: информации цифрового характера (тексты, графика, анимация), аналоговой информации визуального отображения (видео, фотографии, картины и пр.) и аналоговой информации звука (речь, музыка, другие звуки). Таким образом, мультимедийный учебник это учебник, содержащий гипертекст и компьютерные технологии мультимедиа – технологии передачи графики, звука, видеоинформации и т.п. в любой комбинации. Гипертекст – это система веб-страниц, связанных между собой системой ссылок (гиперссылок). При этом имеется возможность быстрого перемещения с одной страницы на другую по гиперссылке. Гипертекст меняет традиционное представление об учебнике как наборе последовательных смысловых страниц. Современные компьютерные обучающие курсы по физике и астрономии построены именно на технологии мультимедиа и гипертекста. Опрос, проведенный осенью 2001 г. на сайте http://edu.km.ru/ компании «Кирилл и Мефодий», в котором приняли участие 148 человек, выявил пожелания, каким должен выглядеть в идеале образовательный мультимедийный диск CD-ROM. Он должен: - иллюстрировать, дополнять базовый учебник считают 23% всех участников; - быть оригинальным электронным учебником - считают 29%; - полностью заменять бумажный учебник - 24%;
Карпушова И.Б., Сапрыкина Г.А., Старцева Н.А. [166, 322] подробно рассмотрели технологию создания программно-педагогических средств естественнонаучного цикла с психологической точки зрения. Ими была предложена таблица использования возможностей персонального компьютера (ПК) для интенсификации процесса усвоения учебного материала (Табл.1). Из этого вытекают следующие требования к педагогическим программным средствам (ППС) по физике и астрономии: современные компьютерные курсы должны быть мультимедийными, многоуровневыми, содержать гипертекст, современную графику, основываясь на современных технологиях Java, Macromedia Flach, компьютерные модели должны быть по возможности интерактивными. На основе таблицы, представленной в [166], составлена таблица использования современных мультимедийных компьютерных курсов с элементами дистанционного обучения, в которую добавлены характеристики современных мультимедийных ППС, ориентированных на работу в сети Интернет (комплекс виртуальных лабораторий и интерактивных моделей, глоссарий, каталоги и путеводители, предметный и именной указатели, тренирующе-тестирующий блок) (табл. 1). Таблица 1. Использование возможностей ПК для интенсификации процесса усвоения учебного материала.
Светлицкий С.Л. [324] рассмотрел вопросы комплексного использования натурного и вычислительного эксперимента с применением мультимедийных технологий при изучении темы «Дифракция» на уроках физики. Он же разработал и внедрил авторский мультимедийный программный пакет «Дифракция», содержащий моделирующую программу, а также тестер (базу данных) с контрольными качественными и количественными задачами. Светлицкий С.Л. показал, что «использование средств наглядности служит не только для создания у обучаемых образных представлений, но и для формирования важнейших физических понятий, для понимания отвлеченных связей и зависимостей изучаемых физических явлений» [324, С. 11]. В то же время необходимо отметить, что на современном этапе процесса информатизации учебных курсов физики и астрономии выявлен целый ряд проблем, наиболее актуальными из которых, с нашей точки зрения, являются:
Предполагается, что электронным учебником будут пользоваться учащиеся, знакомые с технологией пользования информационными ресурсами Интернет, имеющие необходимые пользовательские умения работы в Интернет, умеющие пользоваться браузерами Internet Explorer или Netscape Navigator. Какие же основные системы, на наш взгляд, должен включать электронный учебник будущего? Электронный учебник должен отвечать задачам формирования нового содержания общего образования и новых моделей учебной деятельности, использующих информационные и телекоммуникационные технологии, моделей формирования и применения информационно-коммуникативной компетенции учащихся в учебной деятельности, учитывающих вариативность и индивидуализацию общего образования. В связи с этим актуальной является задача создания электронных мультимедийных курсов, включающих в себя следующие системы [338]:
В электронный мультимедийный курс обязательно должны входить сетевая и Интернет-версия курса. Исследования целесообразности взаимосвязи современных программно-педагогических средств и поддержки мультимедийных курсов через Интернет не проводились. Не исследовались различные пути использования современных телекоммуникационных технологий, например, дистанционных олимпиад для обучения физике и астрономии. Не исследовались вопросы повышения продуктивности использования новых информационных и телекоммуникационных технологий в учебном процессе преподавания физики и астрономии. I.3. Психолого-педагогический аспект активизации познавательной самостоятельности при применении новых информационных технологийСамостоятельную познавательную деятельность учащихся в самом обобщенном (глобальном) виде можно представить как систему, включающую в себя следующие «…основные компоненты: 1) содержательную сторону (знания, выраженные в понятиях или образах восприятия и представлений); 2) оперативную (разнообразные действия, оперирование умениями, приемами как во внешнем, так и во внутреннем плане действий); 3) результативную сторону (новые знания, способы решений; новый социальный опыт, идеи, взгляды, способности и качества личности)» [272, С.108]. Самостоятельная познавательная деятельность учащихся при применении новых информационных технологий может выступать в двух аспектах: 1) в присвоении учащимся готовых знаний, готовых образцов, правильных, точных и экономичных умственных и практических действий для того, чтобы на основе их включиться в решение творческих задач; 2) в создании чего-то своего, индивидуального, того, что в обучении выражается в самостоятельном решении учеником теоретических и практических задач» [272, С.152]. Проблемой формирования познавательной самостоятельности школьников занимаются многие дидакты, психологи и методисты. Наиболее важные результаты получены в фундаментальных исследованиях Л.П. Аристовой, И.Я. Лернера, Н.А. Половниковой, Т.И. Шамовой и др., где разработаны теоретический аспект проблемы, уровни и показатели познавательной самостоятельности, условия перехода с одного уровня на другой, показаны пути решения этой проблемы [13, 208, 278, 382 и др.]. Разработке проблемы развития познавательной самостоятельности школьников способствуют исследования, посвященные формированию познавательных интересов и потребностей. Это работы Б.Г. Ананьева, В.В. Давыдова, Л.В. Занкова, Г.И. Щукиной и др. [7, 101, 145, 397 и др.]. В работах Г.И. Щукиной дан теоретический анализ процесса развития познавательного интереса, установлена зависимость уровней познавательной самостоятельности от уровней развития познавательных интересов [397]. История становления проблемы познавательной самостоятельности рассматривается в работах Егорова С.Ф., Половниковой Н.А. и др. [123, 278 и др.]. До 60-х годов познавательная активность и самостоятельность часто рассматривались как синонимы. Так в работах Данилова М.А. [105, 106] была подчеркнута генетическая связь самостоятельности и активности. Он показал, что «самостоятельность и активность как в возникновении, так и в развитии не разъединимы» [105, С.33]. В работах Л.П. Аристовой, В.А. Крутецкого, Г.Н. Кулагиной, Л.Я. Лернера, Т.И. Шамовой и др. [13, 207, 208, 189, 207, 208, 382 и др.] показано разграничение понятий «активность» и «самостоятельность». Л.П. Аристова рассматривает активность познания как проявление преобразовательного отношения субъекта к окружающим явлениям и предметам, как проявление преобразовательного, творческого отношения индивида к объектам познания и предполагает наличие таких компонентов активности, как избирательность подхода к объектам познания, постановку после выбора познания, постановку после выбора объекта цели, задачи, которые надо решать, преобразование объекта в последующей деятельности [13]. Семенов Н.А. показывает, что познавательная самостоятельность является составной частью понятия познавательная активность [329]. В.С. Данюшенков познавательную активность определяет как «… вид общей активности, характеризующий свойство личности, выражающее состояние ученика в учебно-познавательной деятельности, мобилизующее его внутренние силы, направленные на ускоренное отражение свойств предметов познания (процесс мышления) и свое самосовершенствование, то есть развитие» [107, С. 150]. И.Я. Лернер, показывая различия между понятиями «познавательная активность» и «познавательная самостоятельность», подчеркивает, что для познавательной самостоятельности характерно творческое начало, готовность к поисковому труду, а познавательная активность может быть направлена только на усвоение знаний, их закрепление и воспроизведение. Он выдвигает утверждение, что нельзя быть самостоятельным, не будучи активным, но активность может и не сочетаться с самостоятельностью [208]. Шамова Т.И. показывает, что учащийся может работать под диктовку учителя, выполняя задание, при этом нет проявления самостоятельности. При введении различий между активностью внутренней (мыслительной) и внешней (моторной), показывается, что активизация познавательной деятельности учащихся связана, прежде всего, с активностью мышления [382]. Таким образом, в исследованиях разных авторов показано, что любая деятельность школьника предполагает и выражает ту или иную степень его активности. Самостоятельность же предполагает способность ученика самому организовать свою деятельность в соответствии с поставленной или возникшей задачей. Факторами, определяющими развитие самостоятельности, по мнению Г.Д. Кирилловой, являются:
«В результате знания и умения, сформированные на разном уровне обобщения, свидетельствуют и о разном уровне проникновения в сущность содержания учебного материала, и о различии в операционной структуре познавательной деятельности, а также уровне их самостоятельности» [169, С.64]. М.И. Махмутов под познавательной самостоятельностью понимает наличие интеллектуальной способности обучаемого и его умений самостоятельно вычленять существенные и второстепенные признаки предметов, явлений и процессов действительности, путем абстрагирования и обобщения раскрывать сущность новых понятий [221]. Разные исследователи по-разному определяют «познавательную самостоятельность». Для удобства анализа сведем определение понятия «познавательная самостоятельность» разных исследователей в табл. 2. «Исследования, посвященные педагогическим аспектам понятия познавательная самостоятельность». Таблица 2. Исследования, посвященные педагогическим аспектам понятия познавательная самостоятельность.
Разные авторы по-разному рассматривают критерии уровней познавательной самостоятельности, показатели познавательной самостоятельности. Это и понятно, так как логика определенных рамок исследований, сама тематика, приводит к необходимости определения уровней познавательной самостоятельности на различных этапах обучения по-разному. Имеются работы, в которых авторами дана попытка определения уровней познавательной самостоятельности и выявления средств их диагностики. Так, И.Я. Лернер рассматривает уровни познавательной самостоятельности в связи с исследованием процесса решения системы познавательных задач. «Установленные уровни могут быть описаны следующим образом:
При диагностике уровней познавательной самостоятельности Е.В. Перистая концентрирует внимание на изучении двух важнейших компонентов – самостоятельности мышления и навыков самостоятельной учебной работы [270]. Она эмпирически выявляет четыре уровня познавательной самостоятельности, находящихся в зависимости от параметров. Прямые параметры, характеризующие свойство самой познавательной самостоятельности – это умения делать выводы, доказывать, проводить аналогии, планировать, делать выписки, оформить тезисы, конспектировать, работать с литературой. Косвенные параметры, характеризующие изменения, сопутствующие развитию познавательной самостоятельности, – это объем знаний, систематичность усвоенных знаний, осмысленность приобретенных знаний, занятия по предмету в свободное время [270]. Н.А. Половникова выделяет уровни «развития познавательной самостоятельности (копирующий, воспроизводяще-творческий и конструктивно-творческий )» [279, С.34]. Ф.В. Берукштене рассматривает уровни познавательной самостоятельности в зависимости от мотивационной и эмоциональной сторон [35]: Познавательная самостоятельность согласно исследованию Шамовой Т.И. включает три группы умений [382]:
Т.И.Шамова выделяет три уровня познавательной самостоятельности. «Наиболее оптимальным является введение трех уровней познавательной самостоятельности школьников: репродуктивного, частично-поискового и исследовательского» [382, С.41]. «Репродуктивный характер учебно-познавательной деятельности предполагает усвоение готовых знаний и образцов деятельности. Адекватным методом преподавания для данного вида деятельности является объяснительно-иллюстративный, отличающийся информативным характером передачи знаний школьникам. Творческий характер поисковой деятельности всегда связан с овладением знаниями и способами деятельности до уровня применения их в разных ситуациях. В данном случае адекватными являются информационно-поисковые методы обучения, поскольку именно они обеспечивают учащихся в самостоятельный поиск и способствуют их творческому развитию» [382, С.42]. Подобный подход к структуре познавательной самостоятельности позволяет анализировать разные уровни активности и самостоятельности учащихся и строить систему управления познавательным процессом при преподавании физики и астрономии. В последнее время появились исследования влияния использования информационных технологий в образовательном процессе на развитие познавательной деятельности. Вопрос компьютерного моделирования как средства развития самостоятельной познавательной деятельности студентов вуза в процессе обучения общеобразовательным дисциплинам рассматривался Прокубовской А.О. [291]. Ряд исследователей рассматривали вопросы активизации познавательной деятельности при обучении физике. А.А. Черкас рассматривал вопрос активизации познавательной деятельности учащихся посредством самостоятельного исследовательского лабораторного эксперимента, рассматривая при этом активизацию как средство развития мышления учащихся [380]. Проблему целостного подхода к формированию познавательной активности, личности ученика в процессе преподавания физики исследовал Данюшенков В.С. [107]. Активная познавательная деятельность учащихся, возникающая при применении новых информационных и телекоммуникационных технологий в обучении физике и астрономии, может возникать и протекать при соблюдении определенных условий, связанных с содержанием, формами и методами обучения. Исследование достижения учащимися уровней познавательной самостоятельности учащихся при применении новых информационных и телекоммуникационных технологий, соответствующих поисковому характеру учебно-познавательной деятельности учащихся: информационно-эвристический, проблемное изложение и организация исследовательской деятельности, не проводились. Тем не менее, именно исследование достижения уровней познавательной самостоятельности учащихся при применении новых информационных и телекоммуникационных средств обучения физике и астрономии может дать ответ на вопрос, насколько эффективно формирование новых моделей учебной деятельности, использующих информационные и телекоммуникационные технологии. Проведенный анализ позволил выявить ряд зависимостей между уровнями познавательной самостоятельности учащихся и применением ИКТ в обучении физике и астрономии, сформировать авторский подход к данной проблеме. Насколько эффективен комплекс программно-педагогических и телекоммуникационных средств по астрономии? Именно сравнение уровня познавательной самостоятельности учащихся в школах, в которых преподают учителя, прошедшие повышение квалификации в плане применения компьютерных и коммуникационных технологий, сможет дать ответ на вопрос, насколько та или иная методика повышения квалификации эффективна. Выводы по главе I.
|
Похожие:
- Отчет о выполнении
Поддержание приоритетов модернизации экономики: повышение энергоэффективности экономики, развитие новых энергетических, информационных,... - Программа развития инновационного территориального кластера объединенный кластер Новосибирской области.
Биофармацевтический кластер. Инновационный территориальный кластер в сфере информационных и телекоммуникационных технологий - Конференции (без опубликования) XXII международная конференция «Применение новых технологий в образовании»
Всероссийская научно-практическая Интернет-конференция «информационные технологии в образовании» (Мордовский Государстсвенный Педагогический... - Применение информационных технологий при оформлении магистерской диссертации по математике выпускная
Член-корреспондент нан беларуси, доктор физико-математических наук, профессор Гороховик В. В - Секция 1 «Разработки в области информационных технологий, программных продуктов и телекоммуникационных
- Новости Мероприятия
Целью конференции является обмен опытом и координация научно-практических исследований в области преподавания информатики, информатизации... - Типовая программа
Утвердить прилагаемую Типовую программу развития и использования информационных и телекоммуникационных технологий субъекта Российской... - Отчет по учебно-производственной практике по теме: Применение информационных систем и технологий
Применение информационных систем и технологий на предприятии ООО «Системы промышленной автоматизации (спа)» - Уроках математики материалы
РФ. Министерство образования Московской области. Центр новых педагогических технологий. Российская академия образования. Институт... - М. Ж. Киракосян Экономический и научно-технический прогресс, развитие новых технологий, движение
Снг. В отношении использования информационных и коммуникационных технологий Армения в мире занимает место ниже 90-ого