«Проектная деятельность на уроках физики и астрономии с использованием сетевых компьютерных технологий»

М униципальное общеобразовательное учреждение – средняя общеобразовательная школа № 4 г. Сельцо Брянской областиМетодическая разработкана тему: «Проектная деятельность на уроках физики и астрономии с использованием сетевых компьютерных технологий»Выполнил: учитель физики и астрономии средней школы № 4 Ефремов А.Г.Сельцо-2005 г. Содержание: Введение……………………………………………………………………….3 стр. Проектная деятельность на уроках физики и астрономии…………..5 стр. Использование Портала на уроках физики и астрономии………….9 стр. Создание учителем ресурсов в Портале………………………….9 стр. Публикация результатов лабораторных работ в Портале, использование электронной почты…………………………………………………11 стр. Создание теста в Портале………………………………………….13 стр. Организация проекта учеником в Портале…………………………..15 стр. Постановка задачи………………………………………………….15 стр. Создание проекта……………………………………………………16 стр. Защита проекта………………………………………………………19 стр. Заключение……………………………………………………………………..20 стр. Список литературы……………………………………………………………..21 стр. Приложение 1 (видеозапись создания ресурсов учеников в Портале) Приложение 2 (Презентации учеников по астрономии) Приложение 3 (Презентации по физике)ВВЕДЕНИЕ В программе полного общего образования по физике, разработанной на основе Стандарта полного среднего образования сказано, что «Изучение физики в образовательных учреждениях среднего (полного) общего образования направлено на достижение следующих целей:освоение знаний о методах научного познания природы; современной физической картине мира: свойствах вещества и поля, пространственно-временных закономерностях, динамических и статистических законах природы, элементарных частицах и фундаментальных взаимодействиях, строении и эволюции Вселенной; знакомство с основами фундаментальных физических теорий: классической механики, молекулярно-кинетической теории, термодинамики, классической электродинамики, специальной теории относительности, квантовой теории;овладение умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, обрабатывать результаты измерений, выдвигать гипотезы и строить модели, устанавливать границы их применимости;применение знаний по физике для объяснения явлений природы, свойств вещества, принципов работы технических устройств, решения физических задач, самостоятельного приобретения и оценки достоверности новой информации физического содержания, использования современных информационных технологий для поиска, переработки и предъявления учебной и научно-популярной информации по физике;развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний, выполнения экспериментальных исследований, подготовки докладов, рефератов и других творческих работ;воспитание духа сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента, обоснованности высказываемой позиции, готовности к морально-этической оценке использования научных достижений, уважения к творцам науки и техники, обеспечивающим ведущую роль физики в создании современного мира техники; использование приобретенных знаний и умений для решения практических, жизненных задач, рационального природопользования и защиты окружающей среды, обеспечения безопасности жизнедеятельности человека и общества»Сейчас есть много хороших методик преподавания физики в основной и средней школе. Часть методов преподавания связаны с использованием компьютерных технологий. В своей работе я хочу рассказать об использовании сетевых компьютерных технологий при изучении курса физики. В настоящее время существует проблема в изучения физики в школах. Это связано, прежде всего с тем, что в школах не хватает демонстрационного и лабораторного оборудования, наличием старых методик, учебников, невозможностью обмениваться своими взглядами, проектами и гипотезами за рамками своего класса или, в крайнем случае, кратковременного (1 – 2 часового) предметного вечера по физике. Цель использования данной методики – научить детей использовать средства компьютерных коммуникаций и программного обеспечения в изучении физики, повысить мотивацию в изучении одного из сложнейших предметов и показать учителям преимущества использования компьютерной техники и сетевых технологий. Указанные средства использования компьютерных сетевых технологий помогут достигнуть целей, указанных в Стандарте по физике.^ Проектная деятельность на уроках физики и астрономии На современном этапе развития школьного образования возникает интерес педагогов к использованию метода проектов в преподавании учебных дисциплин в рамках одного урока. Этот подход основан на освоении учащимися методов научного познания. Такие проекты, которые укладываются в один урок или несколько занятий наиболее востребованы в школе и интересны с методической точки зрения.В основу образовательного проекта положена самостоятельная целенаправленная исследовательская деятельность учащихся. Несмотря на то, что исследование носит учебный характер, при его организации используются общепринятые в науке методы познания. К общенаучным методам относятся аналогия, наблюдение и опыт, анализ и синтез, индукция и дедукция, абстрагирование, конкретизация. Применяя эти методы познания при организации учебного исследования можно раскрывать содержание образования в рамках одного урока или фрагмента урока, не выходя за рамки тематического учебного плана. Назовем такой урок (фрагмент урока) проектным и рассмотрим возможные приемы его организации.Урок, реализованный методом проектов, может быть как уроком освоения нового материала, так и уроком закрепления и отработки навыков решения учебных задач. Выбор метода научного познания, который будет использован в учебном исследовании, зависит от конкретного содержания урока.Основной формой работы на уроке является групповая работа. Если каждая группа решает одну и ту же задачу (ведет исследование одного и того же объекта), то целесообразно формирование разноуровневых групп. При дифференциации задач можно формировать группы, в которые войдут учащиеся одного образовательного уровня. В ходе проектного урока (фрагмента урока) присутствуют все этапы, характерные для реализации любого исследовательского проекта:1. В процессе беседы или дискуссии формулируется проблемный вопрос, актуализируются необходимые для дальнейшего исследования знания, ставятся цели и задачи работы.2. Посредством мозгового штурма выдвигается гипотеза исследования.3. Выбирается метод исследования. Этот выбор может быть осуществлен в ходе фронтальной беседы, самостоятельного обсуждения проблемы и гипотезы в группе или же сформулирован учителем. Далее же проблему выбора метода учащиеся должны научиться решать самостоятельно.4. Учащиеся, работая в группе, ведут поиск решения выдвинутой проблемы, применяя выбранный на третьем этапе урока метод. Затем анализируют полученный результат и делают выводы о своей работе.5. Полученные в ходе своих исследований результаты каждая группа оформляет в виде конспекта, плана, алгоритма и т.д. Вид отчета оговаривается до начала выполнения работы.6. Каждая группа представляет результаты своей работы в виде устного сообщения.7. Подводятся итоги работы, и дается оценка деятельности каждой группы.На всю работу может быть отведено от 15 минут урока до двух академических часов (пары уроков) в зависимости от объема рассматриваемого вопроса.В отличие от проектов, требующих больших временных рамок, проектный урок может иметь место при изучении свойств объектов, определении взаимосвязей между объектами, установлении причинно – следственных связей между событиями и явлениями, доказательстве теорем и выводе формул, отработке навыков решения различных задач и т.д.Существенным в проектном уроке является применение для исследования методов научного познания. Этот вопрос часто учителями не принимается во внимание, отсюда затруднения в определении тематики исследования и организации проектной деятельности. Складывается некоторый стереотип в мышлении педагогов, заключающийся в том, что исследования могут быть проведены только методами статистического анализа. Сейчас большинство школ работает по классно-урочной системе. Этот ритм удобен своей определённостью, чёткостью, организованностью. Но в наше время всего этого недостаточно, и, соответственно, необходимо использование принципиально иной, хотя и не новой философии образовательного процесса. Считается, что она берёт своё начало в трудах Джона Дьюи. Именно этот учёный предложил вести обучение через целесообразную деятельность для ученика, с учётом его личных интересов и целей. Ученик должен поставить перед собой и решить значимую для него проблему, взятую из жизни.Таким образом, в основу метода проектов была положена идея о направленности учебно-познавательной деятельности на результат. Внешний результат можно будет увидеть, осмыслить, применить на практике. Внутренний результат – опыт деятельности – станет бесценным достоянием, соединяющим знания и умения, компетенции и ценности. Кроме краткосрочных проектов – постановка, проведение и обсуждение эксперимента (лабораторной работы), анализ природного явления, решения нестандартной задачи, дети выбирали и долгосрочные – на полугодие или год, проекты. В качестве тем проекта по физике учащиеся школы выбирали: Проектирование и создание действующей модели ракеты с реактивной тягой и спуском на парашюте; Проектирование и изготовление телескопа; Проектирование и изготовление модели самолета, с расчетом подъемной силы крыла; Выбор оптимальных решений вступительных задач по физике в ВУЗы и др. В качестве тем по астрономии: Солнце и его влияние на жизнь людей; Есть ли жизнь на Марсе; Открытия и достижения в космонавтике и в исследовании Солнечной системы Черные дыры; Виды и характеристики туманностей; Эволюция звезд; Что такое квазары; Астероиды; Теория большого взрыва и другие темы.Использование Портала на уроках физики и астрономииВ 2003 году в школы области поступило программное обеспечение Брянского распределенного образовательного Портала. В 2004 году была поставлена усовершенствованная вторая версия. Программное обеспечение Портала установленного в компьютерных классах школ, где работали локальные сети позволило учителям информатики учить детей поиску информации, публиковать свои работы в Портале, использовать электронную почту и цифровую подпись, оставлять свои сообщения в гостевых книгах, высказывать свои мнения на предметных форумах и конференциях. Так как в компьютерном классе занимаются все учащиеся 8-11 классов, аудитория получается достаточно большой и, конечно, не ограничивается рамками одного класса и отдельного урока. Все из перечисленных инструментов можно использовать и на уроках других предметов, в том числе физики и астрономии.^ Создание учителем ресурсов в ПорталеПеред началом организации работы в Портале учителю необходимо провести некоторую подготовительную работу, а именно: Создать ресурсы для публикации работ учеников Подготовить задания и сделать проверочные тесты в Портале Отсканировать фотографии, рисунки, формулы и т. д. Сделать презентации к урокам Затем необходимо сделать следующее. Запустить программу Internet Explorer. В адресной строке набрать IP-адрес компьютера на котором установлен Портал. В поле логин набрать логин администратора, в поле пароль – пароль администратора. Нажать ^ OK, в открывшемся окне – Вход. Затем кнопку – Добавить. В открывшемся окне создать ресурс. В зависимости от типа создаваемого ресурса в поле Тип ресурса в открывающемся списке выбрать Для проектов учеников – список ресурсов учеников Для теста – тест или тест от ученика Для публикации работ учеников (презентаций или результатов лабораторных работ) – работы учеников Для новостей – новости проекта, или новости проекта Для публикации фотографий – фото галерея или газета учеников После выбора оформления внизу страницы нажать кнопку создать и на сообщение от сервера, что введенная информация успешно добавлена в базу данных – OK. Кстати, ученик, выполняющий проект в Портале, должен сначала пройти регистрацию в нем (логин и пароль который будет ему присвоен надо записать), затем войти на созданный учителем ресурс – проекты учеников, и создавать свои ресурсы также, как учитель (тесты, фото галерею, новости и др.)^ Публикация результатов лабораторных работ в Портале, использование электронной почтыПри выполнении лабораторных работ кроме проведения эксперимента важно получение результата, учет погрешностей и формулирование вывода. Поэтому можно предложить следующий алгоритм выполнения лабораторной работы с использованием сетевых технологий: Постановка проблемы. Например, от каких физических величин зависит сила трения? Определение необходимого оборудования, материалов, инструментов, средств и методов измерения. Например, деревянный брусок, деревянная и стальная линейки, грузы, лабораторный динамометр. Составление плана выполнения эксперимента. Выяснение равенства условий при изменении одного из параметров. Например, чтобы выяснить, зависит ли сила трения от площади соприкасающихся поверхностей, необходимо, чтобы все параметры, кроме изменяемой площади оставались неизменными: дерево об дерево, вес бруска неизменен и т.д. При выяснении, как зависит сила трения от силы нормального давления (веса бруска), соприкасающиеся материалы одинаковы, площадь неизменна, изменяется вес бруска (добавляются грузы). При выяснении как зависит сила трения от рода соприкасающихся веществ – изменяются материалы, не изменяя других параметров и т.д. И ^ Пример рабочего окна в программе Excel при расчете в лабораторной работе «Измерение коэффициента трения скольжения» змерение физических величин. Составление таблиц и построение графиков. Этот этап работы целесообразно делать в программе Excel. Построенные графики и обсчитанные в программе электронных таблиц погрешности сохраняются единым файлом. В зависимости от целей, которые поставил учитель, результаты работы могут быть либо отправлены на проверку по электронной почте (вложенным файлом), либо опубликованы в ресурсе работы учеников. Во втором случае результаты открыты для посещения другими детьми и возможен момент их обсуждения по сети. В случае использования электронной почты, учитель может быстро Создание теста в Портале Для, автоматизации контроля знаний можно создать тест в Портале. Создается он следующим образом. Учитель входит под логином и паролем администратора в Портал (см. 2.1). Создает ресурс Тесты для учеников. Нажимает кнопку добавить. Далее записывает сам вопрос, добавляет картинку к вопросу, варианты ответов, нажимает кнопку Создать и Опубликовать. И все. Если картинки к вопросам и сами вопросы заранее приготовлены, то создание теста из 10 вопросов займет не более 10 минут.^ Фрагмент теста по физике Создание теста экономит время учителя, автоматизирует работу, гарантирует объективность оценки и в то же время, так как тест интерактивен, привлекает интерес к его прохождению детей.^ Организация проекта учеником в ПорталеОрганизация проектной деятельности учащихся на уроках физики и астрономии позволяет: Создавать ученику сетевые проекты по отдельным темам физики и астрономии Публиковать свои работы (в том числе и презентации) Опубликовывать расчеты лабораторных работ по физике Проверять свои знания, проходить тестовые задания Обмениваться мнениями, новостями по тематике физики и астрономии.Постановка задачи В зависимости от цели, определенной учителем, постановка проектной задачи может быть различной, например: Задача на один урок – провести исследование зависимости силы трения от площади соприкасающихся поверхностей, от силы нормального давления, от рода материалов и др. Задача на несколько занятий по определенной теме – вырастить кристалл и обсчитать его рост, изменение размеров (в том числе с фотографированием), в зависимости от температурных и других условий и др. Задача на полугодие – провести анализ и выбрать оптимальные решения для группы задач по определенной теме, например, «Механика», к ЕГЭ и др. Задача на 1 год или 2 года обучения – выбрать самостоятельно тему исследования и создать проект (примеры тем см. в конце п.1).^ Создание проекта В создании проекта может участвовать либо один ученик, либо группа учащихся со сходными интересами, но разнонаправленными способностями – дизайнер, расчетчик, мастер и т.д. При создании долгосрочного проекта очень важно, чтобы ученик сам определился с выбором темы. Дело в том, что процесс самостоятельного выбора темы наиболее трудоемкий в плане психологическом, так как при выборе ученик начинает производить самооценку своих интересов, знаний и умений. Здесь очень важна поддержка учителя, который в нужную минуту может посоветовать, подсказать и подтвердить уверенность в будущем успехе ученика. После выбора темы проекта надо смоделировать сам проект. Необходимо определить его структуру, содержание, взаимосвязь отдельных составляющих, выбрать инструменты и материалы для проведения эксперимента, компьютерные программы для расчета результатов, построения графиков, диаграмм. Немаловажный вид деятельности – определить источники информации по теме проекта. Например, для проектов по астрономии: какие сайты наиболее информационны, следят за новейшими открытиями и исследованиями в области астрономии и астрофизики, пополняются новейшими фотографиями небесных объектов, какие печатные источники – газеты, журналы, книги могут быть надежными источниками информации.          Самой крупной из общедоступных библиографических баз данных, связанных с астрономией и астрофизикой, является поддерживаемая NASA Система астрофизических данных (ADS): http://adswww.harvard.edu/. Её ядром является Служба рефератов, содержащих библиографические характеристики и краткое содержание статей по астрономии, астрофизике, физике, геофизике и оптическому приборостроению. Общее число рефератов составляет сейчас около 1,5 миллионов и постоянно пополняется. Служба позволяет проводить поиск по фамилиям авторов, названиям статей, наименованиям объектов или ключевым словам. Возможен поиск статей, в которых цитируются работы какого-либо конкретного автора.          Другая часть системы ADS – Служба статей. Она реализует возможность доступа к текстам свыше 40000 статей, опубликованных в ведущих астрономических изданиях. Статьи заносятся в базу данных как графические файлы и, по требованию пользователя, их страницы воспроизводятся на экране компьютера точно так же, как они выглядят в оригинальном журнале. При необходимости, статьи можно скопировать по сети как файлы формата PostScript. Следует отметить, что одна страница журнала занимает до нескольких сот килобайт и для воспроизведения её на экране или копирования необходимо достаточно много времени даже при высокой скорости передачи информации. К сожалению, статьи основных журналов (“Astrophysical Journal”, “Astronomy and Astrophysics” и др.), доступные системе ADS, оканчиваются последними выпусками 1996 г. Начиная с 1997 г., их редакции требуют абонементную плату за допуск к своим электронным версиям. Правда, для стран бывшего Советского Союза редакции ряда журналов предоставляют бесплатную информацию, но требуют заключения лицензионного соглашения.          В системе ADS имеется виртуальная библиотека. Наибольший интерес для студентов представляет “Справочник по космической астрономии и астрофизике” М.В.Зомбека. Кроме того, имеется небольшая коллекция трудов конференций и набор списков содержания основных астрономических журналов.          Важным источником информации является Служба электронных препринтов. Она организована и поддерживается Лос Аламосской национальной лабораторией (США) http://xxx.lanl.gov/. Имеется и несколько “зеркальных” серверов, в том числе сервер Института теоретической и экспериментальной физики http://xxx.itep.ru/. С начала 90-х годов Служба хранит препринты по физике, астрофизике, геофизике и математике. Используемая база данных позволяет проводить поиск препринтов по их номерам, авторам и тематике. Для первоначального ознакомления может быть вызван реферат препринта, содержащий краткое описание исследования и его основные результаты. Тексты препринтов могут быть скопированы либо в исходном формате (чаще всего в LaTex), либо как файлы формата PostScript или PDF.          В последнее время препринты пользуются большой популярностью. Только по астрофизике в базу данных этой службы ежемесячно поступает около 500 препринтов. Они удобны полностью свободным доступом. Кроме того, со времени помещения препринта на Лос Аламосский сервер до момента выхода статьи из печати обычно проходит несколько месяцев.          Стали обычными ссылки на электронные препринты в научных статьях. Например, запись “astro-ph/9904271” означает 271 препринт, поступивший в базу данных в апреле 1999 г. по разделу астрофизика. http://adswww.harvard.edu/.www.starlab.ru/ – Эфирная астрофизикаhttp://cobr.kts.ru/astron/virtlib.htm – виртуальная астрономическая библиотекаhttp://xxx.lanl.gov/http://xxx.itep.ru/Следующий этап – реализация проекта. При его реализации важно следовать определенному плану, который был разработан при проектировании проекта. Ученик, сумбурно бросившийся в реализацию, в конце концов запутается, попросит помощи учителя, и здесь, учитель должен корректно возвратить ученика к этапу проектирования, постановке целей и задач. Обычно сам проект начинают учащиеся с изготовления мультимедийной презентации, в которой они раскрывают тему своего проекта. Очень важно, чтобы этот процесс не стал наиглавнейшим в работе ученика. Раскрытие своей темы должно быть не самоцелью, а одним из структурных звеньев в работе над сетевым проектом. В дальнейшем ему надо опубликовать свою презентацию в общем ресурсе (см. видеоролик), сделать рекламу своему проекту и наладить обратную связь через гостевую книгу, чат, конференцию и т.д.^ 3.3. Защита проекта Защиту проектов можно проводить в форме конференций, презентаций. Такая деятельность способствует глубокому, осознанному усвоению базовых знаний, что обеспечивается за счет универсального их использования в разных ситуациях. Важно оценивать насколько предложенный учеником проект в сети школы нашел отклик, единомышленников и тех, кто вообще интересуется данной темой.Заключение При применении “Метода проектов” для решения разнообразных задач с использованием компьютера можно выделить следующие основные этапы, которые я использую в своей работе: выбор темы проекта; моделирование; Реализация; анализ выполненного проекта; защита проекта; внедрение Обучение с использованием “Метода проектов” – это обучение, где целевой установкой является практическое применение накопленных знаний по физике и астрономии.Список используемой литературы и источников: Государственный образовательный стандарт общего образования. // Internet: http://www.school.edu.ru/dok_edu.asp Примерные программы основного полного (среднего) образования по физике // Internet: http://www.school.edu.ru/dok_edu.asp Поисковая система Интернет www.aport.ru. Поисковая система Интернет www.yandex.ru.