Использование средств визуализации для совершенствования навыков решения физических задач
(из опыта работы учителя физики Гончарика М.А.)
Одним из эффективных средств активизации познавательной деятельности учащихся является метод визуализации учебной информации, который прочно занял своё место в образовательном процессе. Современные малочитающие дети склонны получать информацию через картинку, образ. Психологи утверждают, что 80% современных школьников – визуалы, то есть при восприятии информации отдают предпочтение увиденному. На тенденцию становления способа восприятия информации и данных, несомненно, повлияла окружающая реальность и развитие компьютерных технологий. Применение визуальных форм усвоения учебной информации позволяет изменить характер обучения: ускорить восприятие, осмысление и обобщение, умение анализировать понятия, структурировать информацию. Наглядность в обучении способствует восприятию предметов и изучаемых процессов, формирует представления об объективной действительности, и вместе с тем предлагает анализировать и обобщать воспринимаемые явления в связи с учебными задачами.
Теоретические основы визуализации учебного материала отражены в работах В. В. Давыдова, В. Ф. Шаталова, П. М. Эрдниева и др. Их исследования основываются на положениях о значимости визуального восприятия для человека в процессе познания мира и своего места в нём, ведущей роли образа в процессах восприятия и понимания, необходимости подготовки сознания человека к деятельности в условиях увеличения информационной нагрузки. Термин «технология визуализации учебной информации» был предложен доктором педагогических наук Геннадием Васильевичем Лаврентьевым. Основной образовательной задачей профессиональных образовательных учреждений, по мнению Г.В. Лаврентьева, сегодня «является подготовка высококвалифицированных специалистов, умеющих оперировать большими объемами информации, готовых учиться в течение всей жизни». По мнению А.А.Вербицкого процесс визуализации – это «свертывание мыслительных содержаний в наглядный образ; будучи воспринятым, образ может быть развернут и служить опорой адекватных мыслительных и практических действий».
Одной из образовательных задач концепции развития системы образования Республики Беларусь до 2030 года является увеличение количества молодых людей, обладающих необходимыми знаниями и навыками, в том числе профессионально-техническими, для продолжения образования и (или) трудоустройства.
Визуализация учебной информации позволяет решить целый ряд педагогических задач: обеспечение интенсификации обучения; активизации учебно-познавательной деятельности; формирование и развитие критического мышления.
Основываясь на собственном опыте, я пришёл к выводу о необходимости использования современных инструментов визуализации, таких как эксперимент, компьютерные модели, видео-уроки. Наиболее подходящие средства визуализации учебной информации при изучении новых физических явлений и объектов это, в первую очередь, реальные эксперименты и опыты, предметы и объекты объективной реальности. Но что же делать, когда нет возможности продемонстрировать физическое явление ввиду каких-либо причин, а представить его учащиеся не могут. В этом случае на помощь приходят современные средства визуализации в виде компьютерных приложений, видеофрагментов, презентаций, программы виртуальной реальности.
В своей педагогической деятельности использую элементы современных образовательных технологий: проблемное обучение, использование информационных технологий, технология критического мышления, здоровьесберегающие технологии.
Достаточно большое количество физических явлений не могут быть продемонстрированы в условиях учебного кабинета. Так же большинство физических явлений происходит настолько быстро, что не улавливаются в связи с особенностями зрительной системы человека. Такие явления, как появление и распространение электромагнитных волн, смещения атомов при деформации тел, свойства света, электромагнитная индукция и другие в принципе можно детектировать только как результат их действия на другие физические приборы и объекты. Понимание же закономерностей протекания таких явлений и процессов необходимо для решения широкого круга задач из разных разделов физики, а именно для моделирования ситуаций, описываемых в условиях. Учащимся трудно рассуждать о процессах, которых они не видели, не могут мысленно представить, поскольку воображение должно быть на чем-то основано. Это приводит к тому, что в нужный момент учащиеся не способны правильно проанализировать условие предъявленной им задачи и, соответственно, не могут верно смоделировать происходящие в ней процессы и описать их с помощью законов и формул.
В этом случае я активно использую информационные технологии. Работу в данном направлении начинаю с демонстрации видео-уроков по физике в виде мультипликационных фильмов для учащихся 7 класса, которые только приступили к изучению физики. Для учащихся старших классов применяю полноценную 3d-виртуальную лабораторию, позволяющую в подробностях рассмотреть некоторые невидимые человеческому глазу явления. Использование такого метода весьма обосновано. Например, на начальном этапе изучения тепловых явлений в 8 классе, не составляет труда показать на видео потоки воздуха при конвекции, а затем уже продемонстрировать их с помощью спиртовки. В результате у учащихся формируется глубокое понимание рассматриваемого явления.
Конечно, не на каждом уроке оправдано применение средств визуализации, но понять суть происходящих процессов и обрести навык моделирования их для успешного решения задач учащимся становится проще. В 10 классе, например, при изучении темы «Электромагнитная индукция», всегда находятся учащиеся, которые действительно думают, что электрический ток в катушке течет по её сердечнику, что в корне не верно. Так же возникают трудности при определении направления электродвижущей силы самоиндукции. В этих и подобных случаях понять суть происходящих явлений помогает учащимся приложение для ПК «ER Physics увлекательная реальность» и серия программ «Наглядная Физика». Такого рода программное обеспечение позволяет изменять в режиме текущего времени условия проведения эксперимента. Дают возможность выяснить, например, направление движения электронов в проводах, увидеть форму магнитного поля, научиться находить точки приложения сил, выяснить как правильно определить величину и направление равнодействующей силы, понять принцип действия приборов и устройств. Это, несомненно, ведет к формированию более полного понимания учебного предмета «Физика» и применения в последствии этих знаний при моделировании процессов и явлений в задачах.
В некоторых случаях использую виртуальные модели при подготовке к лабораторной работе: для того, чтоб показать принципы работы физических приборов. На виртуальной модели видно, как устроены приборы, каким образом они подключены или установлены, что должно происходить в случае, если все сделано правильно. При особенностях восприятия информации современных учеников, когда они не очень-то хотят вникать в суть написанного в учебнике, такой прием мне кажется наиболее подходящим.
Могу констатировать то, что результативность написания лабораторных работ улучшилась. Выполняя задания к лабораторной работе, учащиеся способны мысленно представить рассматриваемое явление. В итоге повышается качество выполнения работ в частности, и понимание физики в целом.
Применение средств визуализации на уроках физики ведет к тому, что учащиеся более глубоко понимают суть физических явлений, обладают способностью решать поставленные задачи, чувствуют себя увереннее на уроках, показывают достойные результаты при выполнении лабораторных работ и написании контрольных, демонстрируют достаточно глубокие знания при участии в турнирах и научно-практических конференциях, предметных конкурсах.
