Людство сьогодні перебуває в технологічній фазі
науково-технічної революції. Основна межа цього етапу - інформатизація всіх
сторін життя. Освіта
є інформаційним процесом і тому використання інформаційних технологій із
застосуванням комп'ютера особливо важливе. Із збільшенням кількості комп'ютерів
в школах зростає їх роль як ефективного засобу підвищення результативності
навчання при застосуванні їх як нового засобу навчання.
Застосування комп'ютера
дозволяє підвищити інтелектуальний рівень учнів і полегшує вирішення практичних
задач. Він може бути використаний як інформаційна система, що допомагає
вирішувати технологічні, конструкторські, економічні, екологічні питання;
джерело інформації для розробки творчих проектів, для суттєвого розширення
наочності навчання, а також оперативного контролю за засвоєнням знань та умінь. Застосування
комп'ютерів як засобу навчання підвищує мотивацію навчання за рахунок інтересу
учнів до діяльності, пов'язаної з комп'ютером.
Комп’ютери
в навчальному процесі виконують такі дидактичні функції:
-
підсилення унаочнення;
-
забезпечення науковості навчання;
-
розвиток пізнавальних інтересів і здібностей учнів;
-
підвищення якості знань, умінь і навичок школярів;
-
прискорення темпу навчання;
-
поліпшення усвідомлення і запам'ятовування навчального матеріалу;
-
активізація самостійної роботи учнів;
-
зв'язок теорії з практикою;
-
індивідуалізація навчання;
-
контроль за засвоєнням знань.
На сучасному
етапі розвитку освіти перед учителем не постає питання: використовувати чи ні комп'ютери у
своїй роботі. Зараз виникає питання, як їх використати, щоб вони органічно
ввійшли в структуру уроку, стали його складовою й навіть перебрали на себе
певні функції. Сучасні навчальні комп'ютерні програми можуть виконувати такі
функції:
1)інформаційні;
2)демонстраційно-ілюстративні;
3)експериментально-моделюючі;
4)розрахункові;
5)контролюючі.
Одним із ефективних засобів
викладання фізики є застосування комп’ютерних дидактичних ігор у навчальному
процесі, проте ігрової діяльності необхідно спеціально навчати і розглядати її
як особливий вид пізнавальної діяльності. Такий підхід до вивчення дисципліни
більш ефективний, ніж засвоєння матеріалу традиційними методами, оскільки
комп’ютерні дидактичні ігри сприяють активізації розумової діяльності,
формуванню навичок та вмінь створення математичних та інформаційних моделей,
проведенню експериментів за допомогою комп’ютерних програм з метою встановлення
нових закономірностей між предметами та явищами. Комп’ютерна дидактична гра –
це активна форма навчання, що передбачає наявність зворотного зв’язку. Вона
спрямована на:
- зміни освітнього простору, що сприяє
розширенню інформаційного поля учнів, розвиває їхні творчі здібності;
-
формування критичного, комбінаторного та
образного мислення;
- оволодіння прийомами
розумової діяльності: аналіз, синтез, аналогія, порівняння;
-
формування прийомів
самостійної пізнавальної та інноваційної діяльності;
- формування та розвиток
умінь аналізу навчальної та методичної літератури;
- підвищення здатності
самостійно приймати рішення та
самовдосконалюватися;
- розвиток усіх видів мислення: наочно-дійового,
наочно-образного, словесно-логічного, творчого.
Визначено низку переваг поєднання
інтерактивних комп’ютерних технологій з ігровими методами навчання учнів, що:
- дозволяє враховувати індивідуальний темп засвоєння учнями
знань, умінь і навичок;
- уможливлює самостійно відслідковувати етапи, котрі
необхідно здійснити в процесі творчої пізнавальної
ігрової діяльності;
- створює умови для вибору оптимального рівня складності
навчального матеріалу у відповідності до індивідуального стилю і можливостей
засвоєння знань учнями;
Ø сприяє діловому
спілкуванню між учнями;
Ø надає навчанню
динаміки засвоєння нового навчального матеріалу;
Ø відкриває нові
можливості засвоєння навчальної інформації;
Ø сприяє
ефективному вивченню фізики.
Неодмінними
вимогами щодо ефективного впровадження комп’ютерних дидактичних ігор у
навчальний процес є наявність достатньої кількості якісних комп’ютерних
дидактичних ігор, відповідного комп’ютерного обладнання, програмного
забезпечення та методичної літератури.
Види
комп’ютерних навчаючих програм.
Серцевиною
комп’ютерної системи навчання є навчаюча програма, яка керує пізнавальною
діяльністю учня, виконуючи певні функції вчителя. У ній розрізняють навчальний
матеріал (тексти, малюнки, схеми, задачі, запитання, підказування, репліки
тощо) і спеціальну програму, що визначає, як і в якій послідовності подається
матеріал учневі.
Розрізняють
такі основні види комп’ютерних навчаючих програм:
Комп’ютерний
підручник – програмно-методичний комплекс, який дозволяє самостійно
засвоїти навчальний курс або його розділ (як правило, поєднує в собі якості
підручника, довідника, задачника та лабораторного практикуму);
контролюючі
програми – програмні засоби, призначені для перевірки та оцінювання
знань, умінь і навичок;
тренажери
– слугують для формування та закріплення різного роду навичок (як правило,
містять засоби для перевірки досягнутих результатів і можливості для
регулювання вправ, їх швидкості, інтенсивності, складності тощо);
ігрові
програми – стимулюють пізнавальну активність учнів, сприяють
розвитку їхньої уваги, кмітливості, пам’яті;
предметно-орієнтовані
середовища – програми, які моделюють мікро- та макросвіти, об’єкти
певного середовища, зв’язки між ними, їхні властивості. Завдяки таким програмам
учні можуть проводити експерименти, дослідження. Наприклад, програма
„Лабораторія Архімед”: на екрані комп’ютера видно стіл, предмети, з яких можна
зібрати хімічну установку для проведення дослідів. Учень за допомогою миші
вибирає потрібні реактиви, і, якщо вибір зроблений правильно, з’являється
ролик, який демонструє хід реакції. Таке моделювання підвищує наочність
навчання, а вивчення процесів у їх динаміці сприяє глибшому засвоєнню
матеріалу.
Як
свідчить досвід, використання комп’ютера у навчанні не зменшує, а збільшує
необхідність допомоги учням з боку вчителя. Однак зміст його діяльності при
цьому змінюється. Основним стає не передача знань учням, а організація їх
самостійної пізнавальної активності. У зв’язку з цим діяльність вчителя в
умовах комп’ютеризованого навчання набуває нових функцій: здійснення
оперативного керування індивідуальною діяльністю всіх учнів класу; своєчасна
оцінка труднощів кожного учня при розв’язанні пізнавальних задач і надання їм
необхідної допомоги; врахування специфічного характеру помилок, що їх
допускають учні.
Використання комп’ютерної гри „Лабіринт” на уроках фізики.
Одним з перспективних шляхів впровадження
нових інформаційних технологій у методику викладання фізики є застосування
мультимедійних можливостей комп’ютерів для створення високоякісних, естетично
оздоблених навчально-ігрових програм. Використання ігрової компоненти сприяє
активізації пізнавальної діяльності учнів і дозволяє подолати певні
психологічні бар’єри як на шляху формування інтересу до навчання, так і в плані
спілкування з комп’ютером.
Була розроблена і успішно
впроваджена технологія створення складних тривимірних (3D) віртуальних світів, насичених
дидактично навантаженими об’єктами, які реалізують різноманітні якісні та
напівкількісні фізичні (і не тільки фізичні) задачі.
За основу сценарію було взято
подорож у віртуальному лабіринті з досить складною топологією. На певних вузлових
ділянках, в точках розгалуження, розміщаються "дороговкази" у вигляді
фізичних задач, правильне розв’язання яких підказує вірну дорогу, або відкриває
доступ до певних життєво необхідних ресурсів: енергії, зброї, спорядження, які
стануть у нагоді на подальших етапах. Невірна відповідь, навпаки, веде до витрати
сил, подовження шляху, зустрічі з небезпечними об’єктами чи суб’єктами, зайвих
додаткових запитань, а при потребі, наприклад в навчальному варіанті, до
корегуючих підказок.
В результаті, загальний час, а
можливо і здатність подолання лабіринту залежить від рівня знань фізики і
вміння розв’язувати задачі. Блукання навмання в таких умовах є безумовно
програшною стратегією.
Рівень складності завдань може
змінюватися на етапі проектування. Найпростіший варіант, це вибір однієї з
кількох готових відповідей, придатний для початкового навчання і тренування. В
екстремальних варіантах, наприклад олімпіадного призначення, навіть умова
задачі може формулюватися неявно, в стилі відомих "кросвордів з
фрагментами", і вимагати від гравця вміння самостійно визначити проблему і
сформулювати умову задачі, а тільки потім приступити до пошуку відповіді, що
стимулює розвиток креативного мислення.
Практична реалізація описаної ідеї
була здійснена за допомогою спеціалізованого редактора WEB 3D Game Studio фірми Conitec GmbH. Зразок вигляду робочого столу і план
одного із ранніх зразків створених лабіринтів наведено на мал.1. Лабіринт
складається з 10 кімнат, кожна з яких має один вхід і три виходи. Посередині
кімнати розміщена додаткова стіна, на якій написано питання чи умову задачі. На
вихідних стінах, через які гравець може проходити наскрізь, написані варіанти
відповідей, при чому тільки одна з них вірна – вона і вказує правильний шлях до
наступної кімнати. Обравши невірну відповідь, гравець потрапляє до підземелля.
Зворотний шлях заблоковано, через різницю рівнів підлоги підвалів та кімнат.
Повертаючись до єдиних сходів, що ведуть нагору, гравець витрачає час, і
вимушений починати подорож спочатку. На стінах підвалу, при потребі, можуть
бути розміщені додаткові коментарі та підказки.
Створення
самих лабіринтів, з можливістю їх оперативної перевірки, є досить цікавим
творчим процесом, цілком доступним учням навіть 8 класу і може стати предметом
гурткової роботи з фізики та інформатики.
Мінімальні вимоги до апаратних ресурсів на
рівні 486 процесора і 8Мбайт оперативної пам’яті. Підготовлений до роботи пакет
програм редактору із двома демонстраційними лабіринтами займає на жорсткому
диску приблизно 13Мбайт (6Мбайт в архіві). Програма працює як у DOS, так і у Windows95/98, але в
останньому випадку можливе застосування більш потужних графічних редакторів і
багатозадачний режим роботи, з одночасним редагуванням лабіринту, малюнків,
звуків, тощо.
Зупинимося детальніше на характері фізичних
завдань, які можуть бути включені до віртуального світу.
Найпростіший, але не самий цікавий, випадок,
коли завдання у вигляді тексту з необхідними малюнками, кресленнями, схемами і
можливі варіанти відповідей оформляються у вигляді малюнків і розміщуються у
потрібних місцях на стінах лабіринту. Такий варіант нагадує механізований
збірник тестів, хоча теж має право на існування, особливо з урахуванням
можливості пакетної заміни одних завдань іншими.
Але можливості редактору світів дозволяють,
а специфіка гри вимагає більш вишуканих, тонких способів подання і зворотного
сприйняття інформації.
Один з таких підходів, назвемо його
"пішки по… графікам" полягає в тому, що графіки потрібної фізичної
залежності або процесу, наприклад зміни швидкості руху тіла з часом, або
сімейство ізопроцесів в газах зображується як орнамент на підлозі досить великої кімнати. Кожна
лінія графіка веде до певного виходу. Замасковане запитання, наприклад натяк на
максимальний шлях, або на сталу температуру є підказкою: по якому графіку
повинен рухатися гравець, щоб потрапити до потрібних дверей.
В іншому варіанті потрібно пройти по
діаграмі станів реального газу так, щоб не потрапити у ділянки існування рідкої
фази – "не замочити ніг". Аналогічні завдання можна приготувати в
рамках кожного розділу фізики.
Другий перспективний підхід – це створення
віртуальної фізичної лабораторії. Наприклад існує кілька похилих площин із
різними кутами нахилу a. Треба визначити коефіцієнт тертя m власних ніг об поверхню покриття площин, на основі відомого співвідношення
m=tga. Отримане значення підкаже вихід. Секрет у тому, що програма враховує силу
тертя при обчисленні руху гравця: з достатньо похилої площини він буде сповзати
донизу. Допоміжні масштабні поділки на стінах та підлозі дозволяють визначити
тангенс кута нахилу простим діленням двох чисел.
Цікавою проблемою є розробка сценаріїв з
раціональним використанням неодмінного атрибуту аркадних ігор – різноманітної
зброї. Битва з монстрами не є головним нашим завданням. Але припустимо, що у
розпорядженні гравця є два види зарядів: з пружними і не пружними (або навіть
липкими) кулями. Таке спорядження відкриває широкий простір для маніпуляцій із
законами збереження енергії та імпульсу, дозволяє корегувати частоту коливань
пружних маятників, наліпляючи на вантаж додаткову масу, відсікати зайві частини
механізмів та електричних схем, тощо.
Зброя – "вогнемет" може виконувати
роль нагрівача, викликаючи теплове розширення газів, рідин, твердих тіл,
прискорювати рух молекул, впливати на електроопір, магнітні та діелектричні
властивості речовин. Так можна змінювати частоту коливальних контурів,
геометричні розміри тіл, тиск газів в системах, переводити речовини з одних
агрегатних станів в інші. Можливий і протилежний варіант,
"охолоджувач", наприклад струменем зрідженого азоту, або, чого там
економити, рідкого гелію, та ще і в стані надтекучості! Одним словом
перспективи дуже широкі.
Для оптичних дослідів просто необхідний
комплект різнокольорових лазерів, причому вибір кольору відбувається достойним
для фізика чином: по довжині хвилі, або навіть по хімічній формулі, чи по
структурі енергетичних рівнів робочого середовища.
Насамкінець, згадаємо іонну рушницю для
імплантації домішок у напівпровідники і розприскувач, заряджений діелектричною
речовиною для корекції ємності конденсаторів, або теплоізолюючою піною для
перетворення ізотермічних процесів в адіабатичні.
Перелічені ідеї, частина з яких вже випробувана, а інші знаходяться у
роботі, доводять, що, користуючись редакторами сценаріїв, можна створювати
досить складні навчально-ігрові програми, з різноманітних розділів фізики,
здатні зацікавити учнів не тільки блуканням по лабіринтам і знищенням монстрів,
а і задоволенням від власноручного подолання чергової проблемної ситуації, від
перевірки надійності набутих знань.
1. Бігун М.І. Використання елементів комп’ютерного
моделювання при вивченні фізики // Освіта. – 2003. – 23-30 липн. (№34). – с.5.
2.Желюк О.М., «Комп’ютерна техніка в навчальному курсі
фізики»., Метод. рекомендації., – Рівне, РДПУ, 1994р.
3. Зарецкий Д. В. Информационная культура.
Компьютер – твой друг. Класс 1 / Д.В. Зарецкий, З. А. Зарецкая.
— М.: Дрофа, 1997. — 96 с.
4. Ривкінд Й. Я. Комп’ютери у школі / Й. Я. Ривкінд, Є. Д.
Маргуліс. — К. : Рад. школа, 1991. — 191 с.
5.Шакотько В. В. Методика використання ІКТ у початковій
школі / Шакотько В. В. — К. : Комп’ютер, 2008. — 128 с.
Підготувала вчитель фізики Горелік І.В.
Немає коментарів:
Дописати коментар