Оборудование школьного физического кабинета

Во-вторых, властью над временем и пространством. Сегодня мы можем показать обучаемым события открытия физических законов и явлений, «окунуться» с ними в глубины океана или космоса. Эта особенность ТСО кабинета физики делает их такими орудиями познания, которые расширяют сферу чувственного восприятия.

В-третьих, одновременным воздействием на разные анализаторы. Такое синтетическое воздействие отличается сильной эмоциональностью. Оно порождает «эффект присутствия», ощущения соучастия, иначе говоря, создает ту необходимую эмоциональную основу, на базе которой от чувственного образа легче переходить к абстрагированию, к логическому мышлению.

Эмоциональная окрашенность учебного материала, его красота (в самом глубоком понимании) обеспечивают глубину усвоения, делают познание материала процессом исключительно активным. Эмоции, говорят психологи, – почва интуиции, они пробуждают воображение, ассоциации, концентрируют поиск информации.

Но не только динамика изображения, власть над временем и пространством, «эффект присутствия» привлекают в ТСО. Главное их достоинство в том, что они могут приобщать обучаемых непосредственно к процессу мышления, к процессу рождения и становления мысли. Остановимся подробнее на этой особенности ТСО кабинета физики.

Звукообразная модель (учебный фильм, компьютерная модель, радиопередача, диафильм и т. п.) может сыграть роль мотива, возбуждающего интерес к предстоящему изучению темы, курса, отдельного раздела. Назначение такой модели – поставить цель, дать направление поиска, если необходимо – удивить! Мы часто забываем о необходимости вызывать интерес, увлеченность предметом изучения, упускаем из виду эмоциональное состояние наших учащихся. Однако психологи подчеркивают прямую зависимость активности умственной деятельности от эмоциональных переживаний. Чувства находятся во взаимосвязях с познавательной деятельностью. Они сами берут начало в ней, возникая на основе отражения обучаемым реальной действительности.

Принцип мотивации используется создателями звукообразных моделей. Если мотив не заложен в начальных условиях реализации модели, то возникает опасность равнодушного отношения обучаемых к дальнейшему изложению материала.

ТСО кабинета физики должны и могут приобщать обучаемых к самостоятельному добыванию знаний в процессе сообщения новых фактов и сведений. Путей решения задачи может быть несколько.

Видео, компьютер, телевидение могут показать пути научных открытий, историю их поиска. Однако педагогических эффект будет достигнут лишь тогда, когда история науки показана как борьба идей. Главное достоинство таких дидактических информационных средств в том, что они делают мысль обучаемого активной, учат не только и не столько собирать факты, сколько анализировать их.

ТСО – средство формирования навыка наблюдения. Роль умения наблюдать в человеческой деятельности резко возрастает. Всякое наблюдение есть начало анализа, абстрагирования, отбора фактов для определения их сущности.

Однако способность к наблюдению есть результат научения, определенного отношения к полученному заданию и его осознанию.

ТСО кабинета физики обычно предусматривают возможность формирования у учащихся качества наблюдателя: они содержат мотив или установку, определяющую цель наблюдения, затем, выделяя главное, обеспечивают избирательность наблюдения; наконец, истолковывают результат наблюдения. В итоге желательно, чтобы ТСО предусматривали и задания для самостоятельных наблюдений и последующих выводов. Такие задания не должны быть сложными, но должны требовать догадки, восстановления у учащихся уже известных фактов.

Для формирования навыка наблюдения физических явлений, конечно, особенно удобны компьютерные модели. Они дают возможность обучаемым для самостоятельного наблюдения без вмешательства диктора.

Не менее важна роль ТСО и в процессе развития воображения – воспроизводящего и главным образом творческого. Отдельные выразительные приемы видео и телевидения непосредственно рассчитаны на воображение зрителя, на его предшествующие знания, опыт, которые помогут воссоздать, скажем, целое по показанной части.

ТСО можно использовать при формировании понятий. Понятия складываются обычно в результате длительного анализа и синтеза фактов, явлений, наблюдений. Кино, видео могут сжать во времени этот процесс, выделить главное и тем самым ускорить формирование понятия.

ТСО могут помочь учителю физики сделать процесс изложения новых знаний, формирование понятий, наконец, процесс обобщения и практической проверки знаний увлекательным, интересным, сделать учение постоянным поиском истины. Ключ к этому лежит в проблемном изложении фактов на экране и в звуковой передаче. Специфика ТСО позволяет интересно, увлекательно раскрывать учащимся противоречия между знанием и незнанием, поставить вопрос, решение которого требует самостоятельных теоретических и практических действий, поиска, преодоления затруднений.

В то же время проблемная ситуация, созданная на уроке физики средствами техники, будет эффективной лишь в том случае, если учитывается специфика ТСО. Если проблема легко создается словом или традиционным пособием, то введение в такой урок сложных ТСО вызывает ощущение искусственности и пользы приносит мало.

Совершенно очевидно, что специфика ТСО кабинета физики исключает механическое перенесение традиционных методических приемов на занятия с применением технических средств.

В методическом отношении учебные занятия по физике с применением ТСО отличаются следующим.

Во-первых, такое занятие ведут как бы два преподавателя – наряду с преподавателем в объяснении, беседе, опросе участвует техника.

Конечно, главным остается педагог, он предоставляет слово своему «коллеге», через него осуществляется связь «ученик – учитель», без которой немыслим урок. Однако в определенные моменты учитель физики может уступить место ТСО как источнику учебной информации, как средству обучения, ведущему, управляющему или контролирующему процесс познания.

Во-вторых, техника на занятиях выступает в союзе, комплексе с традиционными средствами обучения – учебником, муляжами, таблицами и др. Учебные занятия с применением ТСО должны стать частью системы, построенной с учетом дидактических принципов.

В-третьих, меняются формы работы на всех этапах учебного занятия.

Приведем примеры возможных вариантов использования ТСО на этапе изложения нового материала: просмотр фильма с последующей беседой; просмотр диапозитивов с параллельным обсуждением; фрагментарное (пошаговое) прослушивание фонодокумента в сочетании с пояснениями педагога; видеоэкскурсия, радиоэкскурсия; просмотр фильма после установочной беседы со специальным заданием (ответить на вопрос, найти обоснование и т. п.).

Примеры использования ТСО на этапе контроля знаний: ответы на вопросы, поставленные в учебном фильме; выполнение контрольного фонодиктанта; пересказ содержания просмотренного диафильма; коллективный комментарий просмотренного фильма и т. д.

ТСО меняет характер работы педагога на всех этапах урока. Учитель физики теперь выступает и в роли автора, составителя комплекса обучающих средств. Эта новая задача не может быть передоверена ни разработчикам звукообразных моделей, ни методистам: комплекс может быть эффективен лишь тогда, когда он определен с учетом содержания темы, специфики всех средств обучения и с учетом особенностей обучаемых данного учебного коллектива. Учитель физики, определяя комплекс ТСО, определяя его содержание и последовательность использования техники, обязан учитывать особенности класса, опыт работы обучаемых с дидактическими информационными средствами.

Оснащение кабинетов физики современными ТСО порождает множество новых разнообразных форм педагогической работы. Необходимо, однако, учитывать одно обстоятельство, которое может оказаться серьезным тормозом в процессе использования техники на уроке. Дело в том, что мультимедиа, компьютеры, видео, телевидение, радио имеют свой «язык», знать который обязательно для глубокого и точного понимания содержания учебной звукообразной модели. Необходимо знакомить учащихся с понятиями: панорама, крупный план, обратный ход времени, двойная экспозиция, монтаж, компьютерная презентация и т. п. Не понимая языка экранно-звуковых средств, обучаемые не смогут связать эмоциональное с логическим, чувственный образ и научную абстракцию, не научатся думать с помощью компьютерных образов, видео, кино и телевидения.

В настоящее время в учебно-воспитательном процессе значительно возрастает роль современных компьютерных ТСО. Главное состоит сейчас в том, чтобы найти наиболее целесообразную, разумную, удобную форму для их применения.

Укрепление учебно-материальной базы общеобразовательных школ, использование современных средств обучения интенсифицирует учебно-воспитательный процесс.

Однако в настоящих условиях задачи школы усложняются. Для их успешного решения требуется непрерывное совершенствование форм и методов учебно-воспитательной работы на основе широкого использования достижений педагогики, психологии и смежных наук.

Одним из важнейших факторов повышения эффективности учебно-воспитательного процесса и управления им является рациональное использование технических средств обучения.

В настоящее время в кабинетах физики общеобразовательных школ используют различные варианты применения технических средств обучения:

• аппаратура в учебном кабинете устанавливается стационарно;

• аппаратура устанавливается на тележках-подставках и передвигается из препараторской в класс по необходимости (передвижная система);

• отдельная аппаратура монтируется стационарно в классе, а другая – передвигается из препараторской в класс (комбинированная система).

Перечисленные варианты имеют свои плюсы и минусы, но все они страдают одним существенным недостатком отсутствия связи с общим центром управления, особенно сильно это ощущается при комплексном использовании средств обучения.

В этом случае актуальным стало создание централизованной компьютеризированной система технических средств обучения – автоматизированного комплекса преподавателя физики – АКП «Физика». Комплекс предназначен для повышения эффективности процесса обучения на основе применения современных технических средств. Комплекс не только решает технические задачи, но и является средством реализации новых подходов к обучению физике, открывая возможности для построения в кабинете физики личностно-ориентированной образовательной среды.

Структура автоматизированного комплекса преподавателя – АКП «Физика» сформирована исходя из общих задач, стоящих перед учебным процессом по физике в условиях кабинетной системы обучения, и новых принципов организации учебного процесса (демократизация, отказ от авторитарности, педагогика сотрудничества, гуманизация, то есть формирование в процессе обучения новых отношений учителя и учащихся) и обеспечивает принципиально новые педагогические и методические решения, обладая широким спектром технических возможностей. АКП ориентирован на использование разных методов и форм обучения, поэтому может быть применен в кабинетах физики образовательных учреждений разного типа и профиля, при различных технологиях обучения физике, с учетом особенностей практически каждого преподавателя физики (преподаватель может применять все средства, входящие в АКП, или часть средств, постоянно расширяя их набор).

В основу построения комплекса положен блочный принцип и при необходимости блоки можно доращивать новыми техническими средствами.

Блок, состоящий из компьютера, мультимедиапроектора, интерактивной доски и коммутатора управления сетевыми нагрузками, является основным.

Персональный компьютер преподавателя – это центр комплекса. Его характеристики зависят от степени развития компьютерной техники и со временем постоянно улучшаются.

Информация с центрального компьютера комплекса поступает на мультимедийный проектор, имеющий световой поток не менее 2500 лм. Большой световой поток позволяет осуществлять просмотр видеоинформации без затемнения помещения кабинета физики.

Электроснабжение оборудования, входящего в состав АКП «Физика», осуществляется от электросети (220В?50Гц), через коммутатор управления сетевыми нагрузками. Коммутатор обеспечивает включение/выключение и контроль за работой всего оборудования, входящего в комплекс. Управление может осуществляться с любого места кабинета физики, через специальный пульт, работающий на ИК-лучах (электромагнитных волнах инфракрасного диапазона).

Блок традиционного оборудования комплекса включает: графопроектор; комплект лингафонного оборудования с головными телефонами на 32 учащихся, внешним электронным акустическим усилителем и стереофоническими громкоговорителями мощностью не менее 10 Вт, микрофоном.

Блок специального оборудования комплекса включает: цифровую видеокамеру, компьютерный измерительный блок в комплекте с датчиками – систему для измерения параметров физических величин, микрокомпьютерную автоматизированную учебную систему.

Через цифровую видеокамеру визуальная информация поступает в центральный компьютер комплекса, снабженный специальной программой по работе с видеоизображениями. Динамическое изображение можно остановить, увеличить для подробного просмотра. При желании изображение можно изменить, дополнить, сократить. Этапы съемки можно, если это нужно, представить рядом последовательных статических картинок. Длительный процесс можно «сократить по времени» и т. п. Все эти приемы обогащают и совершенствуют методику обучения физике.

Система измерения параметров физических величин предназначена для получения информации о значениях физических параметров в ходе проведения демонстрационных экспериментов. Информация о значениях физических параметров поступает в центральный компьютер, обрабатывается и представляется, по желанию преподавателя, в табличном, графическом или алгебраическом видах. В состав системы входит аналого-цифровой преобразователь и комплект датчиков физико-химических величин. Комплект датчиков включает: датчики измерения кинематических величин (перемещения, скорости, ускорения, частоты колебаний, угла поворота); датчики измерения динамических величин (силы, массы); датчики измерения термодинамических величин (температуры, давления); датчики измерения электромагнитных величин (разности электрических потенциалов, силы электрического тока, электрического сопротивления), датчики измерения оптических величин (освещенности, силы света).

Микрокомпьютерная автоматизированная учебная система (МАУС) рассчитана на обучение одновременно до 32 учащихся, обслуживаемых одним центральным компьютером, и включает сеть планшетных микрокомпьютеров, размещаемых на ученических столах.

АКП «Физика» позволяет вести современное электронное обучение. До недавнего времени электронное обучение могли позволить себе лишь крупные образовательные организации со значительным бюджетом. С развитием технологий электронное обучение становится все более доступным: снижается стоимость аппаратных средств, дорогостоящие программные средства предоставляются как услуги через Интернет, растет информационно-коммуникационная компетентность обучающих и обучающихся. Электронное обучение становится необходимой составляющей любого образовательного процесса.

Инфраструктуру электронного обучения составляют аппаратные и программные средства. При организации электронного обучения эти средства необходимо рассматривать в едином комплексе. Мы будем говорить об аппаратной платформе электронного обучения.

Рассмотрим модель современного макроскопического комплекса аппаратных средств электронного обучения для кабинета физики (рис. 4.1). Она имеет клиент-серверную архитектуру и включает в себя: