Наглядная физика

Введение

Наглядная физика предоставляет педагогу возможность находить наиболее интересные и эффективные методы обучения, делая занятия интересными и более насыщенными.Главным преимуществом наглядной физики, является возможность демонстрации физических явлений в более широком ракурсе и всестороннее их исследование. Каждая работа охватывает большой объем учебного материала, в том числе из разных разделов физики. Это предоставляет широкие возможности для закрепления межпредметных связей, для обобщения и систематизации теоретических знаний.Интерактивные работы по физике следует проводить на уроках в форме практикума при объяснении нового материала или при завершении изучения определенной темы. Другой вариант – выполнение работ во внеурочное время, на факультативных, индивидуальных занятиях. Виртуальная физика (или физика онлайн) это новое уникальное направление в системе образования. Ни для кого не секрет, что 90% информация поступают к нам в мозг через зрительный нерв. И не удивительно, что пока человек сам не увидит, он не сможет четко уяснить природу тех или иных физических явлений. Поэтому процесс обучения обязательно должен подкрепляться наглядными материалами. И просто замечательно, когда можно не только увидеть статичную картинку изображающую какое-либо физическое явление, но и посмотреть на это явление в движении. Данный ресурс позволяет педагогам в легкой и непринужденной форме, наглядно показать не только действия основных законов физики, но и поможет провести онлайн лабораторные работы по физике по большинству разделов общеобразовательной программы. Так например, как можно на словах объяснить принцип действия p-n перехода? Только показав анимацию этого процесса ребенку, ему сразу всё становится понятным. Или можно наглядно показать процесс перехода электронов при трении стекла о шелк и после этого у ребенка уже будет меньше вопросов о природе этого явления. Помимо этого, наглядные пособия охватывают практически все разделы физики. Так например, хотите объяснить механику? Пожалуйста, тут вам анимации показывающие второй закон Ньютона, закон сохранения импульса при соударении тел, движение тел по окружности под действием сил тяжести и упругости и т.д. 1 Применение наглядности при изучении физикиВ педагогике используется множество методов обучения, классификация которых осуществляется на основе источников восприятия информации, а также решаемых дидактических задач. За счет комбинации и сочетания различных методов формируется модель обучения, которая направлена на активизацию познавательной деятельности учеников.Для осуществления учебной деятельности применяются репродуктивные и поисковые методы, практические, наглядные и словесные методы, дедуктивные и индуктивные методы, различные методы организации самостоятельной работы. Одним из ключевых методов, который можно использовать на различных этапах обучения, является наглядный метод. Под ним принято понимать «совокупность действий педагога, состоящая в демонстрации ученикам предметов либо их моделей, а также в представлении им определенных явлений или процессов с соответствующим объяснением их существенных признаков».Наибольшую эффективность наглядные методы демонстрируют при объяснении сложной информации, при потере или снижении внимания со стороны аудитории, так как они позволяют эмоционально воспринимать материал. Кроме того, активное применение наглядных методов обучения позволяет одновременно развивать конкретное и абстрактное мышление у учеников.Значительную роль в становлении наглядного обучения принадлежит Я. Коменскому, который в своей «Великой дидактике» изложил основной подход к объяснению материал. Подход заключается в том, что восприятие определенной информации должно быть предоставлено определенным чувствам. Так, за «видимое должно воспринимать зрением, запах – обонянием, слышимое – слухом, доступное осязанию – путем осязания, подлежащее вкусу – вкусом». В том случае, если можно воспринять предметы сразу несколькими чувствами, то обязательно такую возможность надо использовать.Применение средств наглядности также способствует:развитию психики учащихся;улучшению качества усвоения учениками новой информации, а также приобретению более осознанных и прочных знаний;расширению педагогических возможностей учителя;формированию познавательного интереса у учащихся;более активному участию учеников в процессе изложения учителем нового материала.Выделяют основные и вспомогательные наглядные методы. При этом чаще используются вспомогательные наглядные методы, с помощью которых становится возможным более успешное достижение целей обучения и решения поставленных задач с минимальными учебными усилиями и в рациональное время.Основным назначением вспомогательных средств является оптимизация по возможности учебно-воспитательного процесса и создания более либо менее ярко выраженной иллюзии приобщения к профессиональной среде. Стоит учитывать, что задачи повышения качества обучения достигаются не только с использованием средств наглядности и способов предъявления информации на занятиях.2 Требования к использованию наглядных методов обученияПри соблюдении выработанных педагогической наукой и актуальной практикой требований достигается увеличение эффективности применения наглядных методов.При использовании средства наглядности следует учитывать возраст обучающихся и уровень развития их пространственного мышления. При демонстрировании наглядности следует обеспечить точность согласования с содержанием материала, дидактическими характеристиками передаваемой ученикам информации. Также должно быть обеспечено соответствие целям и задачам обучения, в том числе образовательным, воспитательным и развивающим задачам.Важно отметить, что объем наглядного материала не должен быть слишком большим, так как это может привести к отвлечению обучающихся от сути изучаемого материала. Использование наглядности правомерно при возникновении необходимости, в конкретные моменты занятия, т.е. ее применение должно соответствовать этапам (структурным элементам) занятия, в ходе которого предполагается использование средства наглядности.Настоятельно не рекомендуется вывешивать плакаты и схемы до начала занятия, во время которого планируется их применение. В такой ситуации внимание учащихся будет отвлечено, а в ходе объяснения материала пособия уже не будут вызывать интереса.Следует предусмотреть оптимальное сочетание наглядных средств с иными методами и средствами обучения, которые будут использованы на занятии. Их размещение должно быть организовано таким образом, чтобы каждый ученик смогут увидеть предмет, который демонстрируется. Требуется обратить внимание на четкое выделение главного, самого существенного во время показа иллюстративного материала.Необходимо предварительное продумывание пояснений, в том числе вводных, во время показа и на заключительном этапе, которые будут предоставляться ученикам во время демонстрации явлений. Благодаря детальному продумыванию предоставляется возможность выяснить суть демонстрационных явлений и обобщить усвоенную учебную информацию. Приветствуется привлечение самих учеников к тому, чтобы найти нужную информацию в наглядном пособии либо демонстрационном устройстве, а также постановки перед ними проблемных заданий наглядного характера.Когда демонстрируется пособие, желательно рассказывать медленно либо делать перерывы, что позволит слушателям внимательней рассмотреть схему, рисунок либо плакат. По мнению В.А. Петровского, данное требование к методам обучения называется как «соответствие возможностям самих учителей (опыт, теоретическая и практическая подготовленность, личностные качества учителя и прочее)». Это в действительности так, ведь не все преподаватели умеют использовать компьютерные средства наглядности, не все обладают гибкостью мышления, благодаря которому осуществляется быстрая перестройка и осваивание новых методов наглядной подачи информации.У молодых педагогов недостаточно опыта в обращении с техникой, которая имеется в учебном заведении. Также им не хватает опыта по сочетанию наглядных методов с иными методами и их органичного ввода в общую канву занятия. Отличительной чертой наглядных методов обучения выступает их использование в сочетании со словесными методами, при этом степень сочетания может быть различной. Тесная взаимосвязь слова и наглядности вытекает из того, что диалектический путь познания объективной реальности предполагает применение в единстве живого созерцания, абстрактного мышления и практики.Учение И.П. Павлова о первой и второй сигнальных системах свидетельствует о том, что, познавая явления действительности, следует оказывать воздействие на две сигнальные системы, причем воздействие должно быть взаимосвязанным. При восприятии через первую сигнальную систему должно быть обеспечено органическое слияние с оперированием словом и активной работой второй сигнальной системы.По мнению Ю.К. Бабанского, «диалектический путь познания объективной реальности предполагает применение в единстве живого созерцания, абстрактного мышления и практики», что обуславливает тесную взаимосвязь слова и наглядности.Л.В. Занков занимался изучением ряда основных форм сочетания слов и наглядности:- с помощью слова учителем осуществляется руководство наблюдением, которое осуществляется обучающимися. Извлечение знаний об облике объекта, его непосредственно воспринимаемых свойствах и отношениях осуществляется учениками из самого наглядного объекта на протяжении процесса наблюдения;- с помощью слова учителем создаются условия для ведения учеников к осмыслению и формированию тех связей в явлениях, которые не могут быть увидены в процессе восприятия, основываясь на осуществлении школьниками наблюдения наглядных объектов и той базы знаний, которая у них имеется;- с помощью словесных сообщений педагога представляются сведения об облике объекта и непосредственно воспринимаемых его свойствах и отношениях, а их подтверждение либо конкретизация производится методом использования наглядных средств обучения;- основываясь на осуществляемых учащимися наблюдениях наглядного объекта, педагогом предоставляется информация о таких связях между явлениями, которые непосредственно не воспринимаются учащимися, либо делает вывод, объединяет, обобщает отдельные данные.Необходимо понимать, что применение наглядных методов должно создавать условия для решения поставленных задач, при этом внимание не должно отвлекаться на второстепенные детали. Важным условием является необходимость подготовить заранее оборудование, при этом должны быть учтены требования техники безопасности. Если демонстрируются химические, технические и физические установки, то следует обеспечить строгое соблюдение правил техники безопасности в соответствии с определенными в инструктивных документах нормами.Наглядные средства должны быть эстетичными по облику, а их размеры должны  быть оптимальными. Например, если написать схему либо плакат мелкими буквами, то учащиеся не смогут разобрать информацию. Оптимальным вариант: расстояние между строчкам текста составляет минимум половину высоты букв.Для оформления материала в нижней части используются более яркие цвета, что обусловлено более медленным его восприятием. Важно грамотно подобрать и цвета. Лучшими вариантами считаются синий, желто-зеленый и зелено-голубой оттенки. Высокой эффективностью отличается сочетание черных букв с желтым фоном, красных букв с зеленым фоном. Для хорошего обозрения рекомендуется использовать использование соответствующих красок, которые применяются при производстве рейтеров, указателей, подъемных столиков, экранов подсвечивания и пр.Могут возникать невольные ошибки, которые снижают эффективность применения метода наглядности при демонстрации пособий:- внимание учеников обращено на несколько моментов одновременно. Это ведет к невозможности сосредоточения внимания, невозможности полного и точного воспроизводства увиденного. Для предотвращения такой ситуации нужно воспользоваться переключением внимания с одного момента на другой в определенной логической последовательности;- объяснение педагога не совпадает с тем, что им в данное время показывается. К примеру, при включении теоретического материала, который отвлекает внимание учащихся от показываемых приемов работы, идет речь о предыдущих упражнениях либо предоставляется информация об аналогиях с другими приемами. Когда демонстрируется трудовой прием, то пояснение нужно только тогда, когда оно помогает улучшить восприятие показываемого. Если возникает необходимость предоставления пояснений чего-нибудь, что не связано непосредственно с демонстрируемым приемом, следует прервать показ;- преподаватель не должен говорить много, так как пояснению во время демонстрации придается вспомогательное значение. На практике было выяснено, что обеспечение нужных результатов достигается только с использованием ряда методов, а не одного самого по себе. Это влечет за собой необходимость сочетания разных методов обучения и постоянного расширения круга наглядных методов обучения, что происходит с учетом достижений современных технологий. Например, актуальность и доступность приобрели мультимедийные презентации к занятиям и целом информационные технологии в качества способа предоставления наглядности.В число решающих факторов, которые определяют успех организации учебного процесса, входят мотивированность учеников и степень понимания ими материала, выбор методов профессионального обучения.3 Виды наглядности на уроках физикиПод учебным физическим экспериментом понимается источник знаний, метод обучения, вид наглядности (согласно А.И. Бугаеву).Роль физического эксперимента:Он выступает в качестве объекта усвоения при изучении в школе физики. Для достижения результата используются словесные, наглядные и практические методы.Физический эксперимент – метод обучения, позволяющий усвоить физические знания. Это является отражением специфической особенности физики как экспериментальной науки.С помощью физического эксперимента обеспечивается чувственная и логическая наглядность, тем самым выделяется явление и выясняются его важные стороны.Физический эксперимент может выступать в качестве конкретного выражения:- информационно-рецептивного метода, когда опыт показывается учителем;- репродуктивного метода. Речь идет о фронтальных опытах;- исследовательского метода, подразумевающего планирование, проведение и анализ итогов опыта.Все это означает, что школьный физический эксперимент обладает большими возможностями.Виды и способы организации физического экспериментаВиды физического эксперимента:По субъекту деятельности:- демонстрационным физическим экспериментом, который выполняется педагогом;- лабораторным физическим экспериментом, который осуществляется учениками.По технологии постановки:- без использования средств ИКТ;- с использованием средств ИКТ (натурный частично автоматизированный, натурный автоматизированный, компьютерный).По дидактической цели:1) Изучение новых элементов системы предметного знания. К ним относятся:- научные факты (сбор и систематизация данных опытов);- эмпирические понятия, которые отражают существенные признаки, свойства и характеристики материальных объектов и процессов, которые наблюдаются в опыте;- количественные характеристики свойств материальных объектов и процессов (физических величин с включением фундаментальных констант);- эмпирические законы;- элементы физических теорий (экспериментальный базис, положения теории и ее следствия);- прикладное физическое знания, состоящее из технических понятий, устройства и физических основ работы технических объектов (ТО), характеристик ТО, правил работы с ТО).2) Освоение новых компонентов методологии постановки эксперимента (знакомство с содержанием, получение первичного опыта выполнения), к которым относятся:- сборка установки, проведение наблюдений и измерений, обработка полученных результатов и пр.- способы выполнения конкретных физических экспериментов в полном составе этапов исследования (способы определения ускорения свободного падения, процесс исследования зависимости ускорения тела от величины приложенной силы и др.);- обобщенный подход к выполнению экспериментального исследования и обобщенных способов проведения его отдельных этапов, операций и действий.3) Освоение нового опыта технической деятельности, состоящего из получения первичного опыта работы с техническими объектами, который включает анализ устройства и выяснение его принципа действия, сборка, настройка и проведение базовых операций работы с ТО.4) Закрепление, отработка знаний и опыта деятельности (элементов системы предметного знания, элементов методологии эксперимента, прикладного предметного знания и опыта технической деятельности):- постановка экспериментов, которые уже известны;- постановка известных экспериментов в новом варианте, например, с использованием обновленной приборной базы, новых методов измерения и наблюдения, а также других способов обработки полученных результатов;- решение экспериментальных задач, которые связаны как с проведением отдельных действий эксперимента, так и его осуществления в целом. Решаются экспериментальные упражнения (происходит тренировка выполнения отдельных экспериментальных действий и операций), типовые экспериментальные задачи (использование ЗУН в типовых экспериментальных ситуациях), исследовательские экспериментальные задачи (происходит углубление и совершенствование ЗУН, получение опыта творческой деятельности);- деятельность, связанная с конкретными техническими объектами, которая состоит из выполнения упражнений по отработке базовых правил работы с ТО, выполнения заданий на использование правил работы с ТО для типовых ситуаций, а также применения ТО для решения нестандартных экспериментальных и технических задач.5) Контроль знаний и уровня освоения обучающимися методологии постановки эксперимента и овладениями способами работы с ТО.Речь идет о проведении известных экспериментов, т.е. репродуктивном уровне; решении экспериментальных задач, включая упражнения на выполнение отдельных экспериментальных операций и действий (относится к репродуктивному уровню), задач на использование ЗУН в типовых ситуациях (считается частично поисковым уровнем) и творческих задач (исследовательский уровень).По месту в структуре изложения учебного материала:- в начале изложения, что делается для того, чтобы собрать факты, которые затем будут проанализированы и интерпретированы; в ходе изложения. Их цель – проиллюстрировать рассказ/объяснение, провести развернутое экспериментальное исследование (проблемное изложение и элементы проблемной беседы);- в конце изложения, что позволяет проверить аналитические выводы.По составу и содержанию выполняемых учениками экспериментальных действий:- последовательное проведение каждого этапа эксперимента;- проведение отдельных экспериментальных действий либо их комбинаций. Состоит из формулировки проблемы, выдвижения гипотезы и ее обоснования, определения цели эксперимента по проверке гипотезы, планирования хода эксперимента, проектирования установки и ее сборки, выполнения эксперимента, снятия показаний и фиксирования итогов, анализа и интерпретации итогов, формулирования выводов.По уровню самостоятельности учащихся в выполнении эксперимент бывает:- репродуктивным (подразумевает воспроизведение этапов выполнения эксперимента по образцу либо инструкции, которые демонстрируются); частично-поисковым (эксперимент выполняется на основе системы направляющих вопросов либо самостоятельно проводятся отдельные этапы эксперимента);- исследовательским (все этапы выполняются учениками самостоятельно.По средствам дидактической поддержки выполнения эксперимента. Проводиться:- под руководством педагога, который непосредственно участвует в работе ученика, т.е. индивидуальный подход;-на основе типовой инструкции, представленной в виде полиграфической версии;- с использованием цифровых инструктивных мультимедиаматериалов, к которым относятся фотоинструкции с текстовым сопровождением (наподобие комиксов) и аудиоинструкции.По формам учебной деятельности:- самостоятельная работа; совместная деятельность, в том числе работа в паре, сменным составом в парах в условиях практического занятия, в малых группах и при коллективном способе обучения (КСО).По месту проведения.Физические эксперименты могут осуществляться:- в природных условиях;- в домашних условиях;- в лаборатории, которая может быть школьной, научной, а также удаленного доступа, и научно-производственной.По длительности экспериментальной работы.Бывают краткосрочными (5-15 минут), среднесрочными (1-2 академических часа) и длительными (часы и дни).По форме организации учебного занятия:лабораторные работы в составе практикума;фронтальные лабораторные опыты в составе урока (на 5-15 минут;фронтальные лабораторные работы.Все группы и подгруппы учебного физического эксперимента позволяют раскрывать его новые стороны и демонстрировать особенности содержания, а также дидактическое и методологическое назначение, что позволяет продемонстрировать основные характеристики методики организации.К ним относятся:осознание учениками того, какую роль играет физический эксперимент в науке, а также освоение методологии экспериментального исследования;овладение разными средствами постановки эксперимента, а также средствами ИКТ;использование эксперимента в качестве метода обучения (это методы организации учебного познания, наглядности, контроля учебных достижений);обеспечение взаимосвязи учебного эксперимента с получением новых знаний по предмету, их отработкой, углублением и расширением;формирование умений по проведению эксперимента, в том числе на исследовательском уровне, с развитием у учеников обобщенных представлений о том, какова структура экспериментального исследования, и становлением обобщенных экспериментальных умений;стимулирование проявления учениками самостоятельности в отношении планирования и проведения экспериментальных заданий. Должен осуществляться переход от простого эксперимента, в ходе которого реализуется одна из целей исследования, к сложному составу экспериментальных целей. Также следует создавать условия для перехода от репродуктивного уровня выполнения к исследовательскому подходу в решении экспериментальных задач;понимание того, какую роль играет эксперимент в научно-техническом творчестве. Получение начальных навыков моделирования, конструирования и проведение испытаний самых простых технических устройств, в том числе для того, чтобы решать разные экспериментальные задачи;использование множества средств дидактической поддержки самостоятельной работы учеников для проведения экспериментальных заданий с учетом уровня самостоятельности при проведении эксперимента и «зоны ближайшего» развития ученика. Индивидуализация подхода к обучению;реализация разных форм учебной деятельности и коммуникативных форм при проведении эксперимента, а также использование коллективных и групповых форм решения экспериментальных задач;использование потенциала разных организационных форм обучения в процессе подготовки учеников для проведения экспериментальных заданий. К ним относятся практика выполнения эксперимента в домашних условиях с использованием бытовых приборов и самостоятельно сделанных приспособлений. Владение педагогом знаниями о видах учебного эксперимента направлено на целенаправленное проектирование учебного процесса и обеспечение условий для достижения планируемых результатов.ЗаключениеТаким образом, развитие методики физики влечет за собой обогащение содержания принципов обучения. К примеру, раньше под принципом наглядности понималась такая ситуация, когда чувственное восприятие реальных объектов и явлений становилось первым этапом формирования понятий. В таком смысле становится беспомощной наглядность, ведь возникает необходимость в усвоении самых общих способов действий, методов познания и теоретических понятий. В таком случае, что является типичной ситуацией для физики, чувственные опоры для усвоения создаются при обращении к моделям (это рисунки, графики, уравнения, опоры и пр.). Немаловажное значение приобретают тут принципы, гипотезы и идеи. Только созерцая либо наблюдая, не получится выделить и усвоить существенные стороны объектов и явлений.Обобщенный план проведения физического экспериментаФормулировка/уяснение исследовательской проблемы.Выдвижение и обоснование гипотезы, с помощью которой может быть осуществлено решение сформулированной исследовательской проблемы.Выяснение роли эксперимента в решении обозначенной проблемы и определение его цели.Разработка проекта экспериментальной установки и ее конструирование.Определение порядка выполнения эксперимента.Выбор способа кодирования данных опыта (наблюдения, измерения).Проведение эксперимента с выполнением нужных наблюдений и измерений.Проведение обработки результатов измерений с оценкой их точности.Анализ и интерпретация полученных результатов, их формулировка.Оформление отчета о проведении эксперимента.Следует отметить, что, благодаря представленным в обобщающем плане этапов эксперимента, формируется понятие о том, что входит в перечень основных экспериментальных умений, которые должны овладеть учащиеся. Использование учебных объектов и инструментов виртуальной среды на разных этапах экспериментального исследования направлено на поддержку на том либо ином уровне формирования у учеников практически всех экспериментальных операций и действий