Программалық оқыту құралдары және оларды физиканы оқытуда қолдану

Оқыту процесінде компьютер функциялары.

Әдістемелік ғылым мынадай үш сұраққа жауап береді: не үшін оқыту, неге оқыту, қалай оқыту. Бұл сұрақтарға жауаптар ақпараттанған қоғам ғасырының жаңадан алып келген ақпаратты технологиялар - өңдеу, тасымалдау технологиясы, ЭЕМ көмегімен ақпараттың таралуы және тасымалдануы арқылы өзгеріп отырады. Осы технологиялардың жетілдіруіне қажет аппаратты және программалық құралдарды, жаңа ақпаратты технологиялар құралдары деп атайды (ЖАТҚ). Орта мектепке жаңа ақпаратты технологиялар құралдарын енгізу сұрақтарын өңдеумен әртүрлі жылдарда көптеген ғалымдар айналысты. Алайда ғалымдар программалау тілі мен жалпы оқыту процесін бақылауға көп көңіл аударған, тек соңғы жылдары ғана әдіскерлер жеке пәндерді оқытуда ЖАТҚ-н қолдану сұрақтарын қарастыруда, соның ішінде физиканы да.

Оқыту процесіне ЖАТҚ-н енгізу физиканы оқыту процесінде қолданылатын оқыту құралдарының ролін өзгертеді, ал жаңа ақпаратты технология құралдарын қолдану оқыту процесі жүретін оқыту ортасын өзгертеді. Жаңа ақпараттарды технологияның аппаратты құралдарына персоналдық компьютер, программалық құралдарға программалы-педагогикалық құралдар (ППҚ) деп аталатын арнайы өңделген дидактикалық материалдар жатады.

Соңғы жылдарда физиканы оқыту процесіне белсенді түрде персоналдық компьютер енгізілуде. Бұл келесі үш жағдайға байланысты. Біріншіден, барлық мамандықтар сферасын жалпылай компьютерлендіру процесі оқыту процесін де және мұғалім мен оқушының кез-келген пән сабағында компьютер көмекшіге айналды. Екіншіден, компьютер физик-зерттеушінің көп таралған құралына айналып, теориялық және эксперименталды физика тарауларымен қатар жаңа тарау - компьютерлік физиканы бөліп көрсетеді. Үшіншіден, информатиканың мектептік курсы, компьютер құрылымы, оның жеке элементтерін функционалдау принциптері сияқты сұрақтарына кездескенде физика курсының демеп отыруына мұқтаж болады. Бұл физика курсын оқушылардың үлкен қызушылығын туғызатын материалдармен қамтамасыз етеді.

Нәтижесінде компьютер физика курсында оқыту құралы және оқу пәні болып отыр. Оқыту құралы ретінде компьютер мұғалімнің және оқушының көмекшісі бола алады. Мұғалім үшін ол автоматтандырылған сыныптық журналында қойылатын сұрақтарына жауап алу және нәтижелерді өңдеу құралы, сабаққа дайындалу және демонстрацияларды өткізу құралы. Оқушы үшін тапсырмаларды орындау құралы. Сонымен екеуі үшін шынайы ғаламның моделдеу құралы.

Оқыту пәні ретінде компьютер екі бағытта қолданылады: қазіргі заманғы жаратылыстануда зерттеу әдісін оқыту; физикалық заңдар мен құбылыстарды оқыту.

.2 Физикадан педагогикалық программалық құралдар (ППҚ).

ППҚ-ры көп талаптарға сай классификацияға байланысты: мақсаты бойынша, кім қолдануына байланысты, қолданылатын техника бойынша, т.б. Көп жағдайда бақылау программасы, компьютерлік моделдер, компьютерлік көрнекіліктерді ерекшелейді. Оқыту программасы деп (тар мағынада), программалық оқытудың компьютерлерде іске асуын қамтамасыз ететін ППҚ-ды айтады.

Сонымен қатар лицензиясын төлегеннен кейін ғана қолдануға болатын коммерциялық программалар және еркін таралатын программаларды ерекшелейді. Қазір сатылуда бар көп программалар бірінші кезекте оқушының мектепте немесе үйде индивидуалды жұмысына арналған, бірақ мұғалім оларды бөліктеп сабақта біріккен жұмысты ұйымдастырғанда қолданыла алады. Мысал ретінде “Физика“ фирмасының “Открытая физика “ программасын келтіруге болады. Бұл программада маңызды физикалық құбылыстардың комплекстік моделі түсіндірмелік тексттер мен лекция бөлімдерін толықтырады.

Оқушылардың білім тексеру жұмысын жүргізгенде физикалық есептері бар программаларды қолдану тиімді. Кейбір бақылау элементі ретінде физикадан “Репетитор“ программасы бар. Мысалы “IC “ фирмасының программасында әрбір тақырып қаншама меңгерілгенін бағалауға болатын бірнеше есептермен ілестіріледі. Оқытудың жаңа технология институтымен локализацияланған және Колифорниялық фирмамен жасалған “Живая физика“ программасы оқыту ортасының нұсқасын береді. Бұл мұғалім мен оқушылар программаларға жүгінбей-ақ, жеке өздері жасап және механикалық объектілердің моделдерін зерттеуге болатын конструктор. Бұл экранда бұрыштық жазықтықтан жазықтық бетке көшетін дененің қозғалысын көруге болатын Галилей тәжірибесінің компьютерлік моделі. Компьютерлік моделдеудің маңызды ерекшелігі болып, бұл жағдайда модельде үйкелісі бар және идеалды жағдай- үйкелісі жоқ денелердің қозғалсын зерттеуге болатын мүмкіндік саналады.

Компьютер мен эксперименталды қондырғының байланыс мысалы ретінде “Лаборатория L-микро“ программалы-аппаратты комплексін атауға болады. Мұндай байланыс физикалық экспериментті жетілдіруге септігін тигізеді. Мысалы, кристаллдың балқуы кезіндегі қисықтың құрылуы жөніндегі барлық графикті сызу жұмысы компьютермен орындалады.

Физика кабинетінде бір ғана үлкен экранды компьютер болған жағдайда негізінен, жаңа материалды түсіндіруде көрнекілік ретінде пайдалануға болады. Сонымен қатар компьютер демонстрациялық экспериментті қою үшін қолданылады. Екі-үш компьютер болған жағдайда оқушылардан индивидуалды компьютерлік жауап алу және кейбіреуіне компьютерлік тренажерда жұмыс істеуге мүмкіндік туады. Оқушылардың компьютер алдында фронталды жұмыс жасауы егер физика сабағы дисплейлі сыныпта өтсе мүмкін болады. Мектеп мүмкіндіктеріне байланысты сыныпты екі топқа бөледі немесе бір компьютер алдынада екі оқушы жұмыс істейді.

Дисплейлі сыныпта физикадан көптеген оқыту компьютерлік программасымен тиімді жұмыс жасауға болады. Эксперимент барысында тек бір ғана қиындық туындауы мүмкін, егер компьютер эксперименталды қондырғының бөлігі ретінде қарастырылса. Мұндай жұмыс үшін физика кабинеті ыңғайлырақ.

Сыныптан тыс жұмыс үшін мектептік компьютер ұжымдарды ұйымдастыруда, индивидуалды үй жұмысын орындауда, оқушының зерттеушілік жұмысын өткізуде қолданылады. Мектепте компьютерлік энциклопедияның болуы қажетті ақпаратты тез және тиімді іздеуге мүмкіндік береді. Оқушының үйдегі компьютері де осы мақсатта қолданылуына болады. Сатылуда бар физикадан көптеген “Репетитор“ программаларының саны оқушылардың индивидуалды дайындалуына және білім алуда жіберіп алған мәліметтерін толықтыруға көмектеседі.

Интернет компьютерлік жебіне қосылған мектеп тәжірибесі бойынша оқушының компьютерлі коммуникациядар қолданылуымен жүргізілетін жұмыстар мектепаралық деңгейде жүргізілуіне болады және бұл мектептер әртүрлі қалаларда тіпті басқа мемлекеттерде болуы мүмкін. Оқушылар физикалық, экологиялық, астрономиялық зерттеулер мен тәжірибелермен байланысқан компьютерлік проекттерде үлкен қызығушылықпен қатысады. Желіде әртүрлі ақпараттарды іздеуге болады және әртүрлі ППҚ-мен жұмыс істеу мәліметтерін, физика тарихы бойынша немесе соңғы жетістіктер туралы мәліметтер табуға болады. Сонымен қатар Интернетте

“дистанционды оқыту жүйесін“ ұсынып отырған оқыту ғимараттарының кездесуі өсуде.

3 Физиканы оқытуда жаңартылған оқыту-әдістемелік комплексі (ОӘК).

Персоналдық компьютер және физиканы оқытуға сәйкес ППҚ дәстүрлі оқыту құралын ауыстырмайды, тек оларды жетілдіреді және олармен қоса қолданылуы физиканы оқыту-ақпаратты ортада оқытуға мүмкіндік беретін жаңа ақпаратты технологияларды қолдануға арналған оқыту құралдар жүйесін құрады. Мұндай оқыту құралдарының жүйесі оқыту-әдістемелік әдебиеттерімен, физикадан оқыту курсының программаларымен және мұғалім мен оқушылар еңбегінің ғылыми ұйымдастыру құралдарымен бірігіп, ЖАТҚ-н қолданатын оқыту-әдістемелік кешендер (ОӘК) құрады.

Физика курсының программалық қамтамасыздандырылуы біріншіден, оқыту курсын демеу үшін; екіншіден, оқыту процесін басқару, бақылауды автоматтандыру үшін; үшіншіден, оқытудағы физикалық экспериментті демеу үшін; төртіншіден, ақпаратты-іздеушілік жүйелермен жұмыс істеу үшін арналған.

Физикалық экспериментті демеп отыратын құралдарға физикалық құбылыстарды демонстрациялап отыратын компьютерлік модельдер жатады.

Бұл оқушылардың мектеп жағдайында жасау қиын немесе мүмкін емес болатын (мысалы, кванттық немесе ядролық физика бойынша эксперименттер) құбылыстарды зерттеуін жеңілдетеді.

Оқытудың дәстүрлі құралдарын қолдану олардың компьютердің жеткізе алмайтын және педагогикалық немесе гигиеналық тұрғыдан қарағанда қолдану дұрыс болмайтын арнайы функцияларымен байланысты. Мысалы, оқушылардың теориялық жағдайын есте қалдыру үшін статистикалық ақпараттың демонстрациялауын және жүйеленген мәліметтерді, оқушы есте қалдыратын анықтамалық берілгендерді оқулық кесте, сүлбе, плакаттар түрінде берген жөн. Жүйелік түрде, әр сабақта демонстрациялық кестеде көрсетілген материалды оқушы күнде көре отырып уақыт жұмсамай, мәжбүрсіз жаттап алады. Әрине бұл жағдайда компьютердің пайдасы жоқ. Егер анықтамалық материал ұзақ уақытқа жаттау үшін керек болмай, қысқа мерзімге қажет болса, онда арнайы программа немесе ақпаратты-іздеу жүйесімен экранға шақыруға болады. Басқа мысал: тәжірибелі мектепте көп уақыт жұмыс істеген педагог-физиктің өте қолайлы жиналған материалы- диапозитивтер, диафильмдер, кинофильмдер, т.б. компьютерге тапсыру орынды емес.

Программалық қамтамасыздану және оқыту құралын әр сабаққа немесе тақырыпқа дайындау кезінде, басқа оқыту құралын қолдану орынды болмайтын жұмысты ЭЕМ атқаруға тиіс жағдайға талпыну керек. Физика сабақтарында әзірше дәстүрлі оқыту-көрнекілік оқулықтарсыз өткізу мүмкін емес, олар: демонстрациялық кестелер, плакаттар, диапозитивтер, диафильмдер, траспаранттар. Бұл дәстүрлі құралдарды біртіндеп ауыстыру үшін мультимедиа жүйесін енгізу қажет. Компьютердің мүмкіндіктерін және әртүрлі қазіргі заманғы аудиовизуалды ақпаратты тасымалдау құралдарын интегралдау арқылы бұл жүйелер физиканы оқыту процесін мынадай мүмкіндіктермен толықтырады:

- қозғалатын және дыбыстық ілестірумен қатар, болмаса онсыз қозғалмайтын кескіндер кітапханасына кірудің әртүрлі жолдары;

- текстік, графикалық, қозғалатын диаграммалар, мультипликацияларды, қосатын ақпараттың контаминациясы.

Әрине, мультимедиа жүйесін қолдану оқыту ортасында жаңа ақпаратты технология құралдарының кең спектрде (ауқымда) қолданылуын қамтамасыз ететін физиканы оқыту процесін ұйымдастырғанда принципиалды жаңа деңгейді талап етеді. Бұл деңгейге біртіндеп жету керек, сондықтан ОӘК-де оқулық ақпараттың берілуінде дәстүрлі құралдар сақталып келеді.

Сонымен ЖАТҚ көмегімен физиканы оқыту процесіне принципиалды жаңа оқулық экспериментті енгізу мүмкін болып отыр, мұғалім мен оқушыға мынадай мүмкіндіктер беретін: шынайы өмірдегі объекттерді ЭЕМ көмегімен бақылау; физикалық шамаларды тіркейтін датчиктерді қолданып, физикалық заңдылықтарды ЭЕМ экранында көрсету; видеопроекционды қондырғыларды қолданып, микропроекция мен компьютерлік ақпаратты үлкен аудиторияға демонстрациялау.

Жалпы ЖАТҚ компьютерлік желілерді синтездеу деңгейде телекоммуникация құралдарысыз және телефонды, теледидарлық, спутниктік байланыс құралдарысыз енгізу мүмкін емес. Мұндай комплекстер тасымалдау жүйесін жасап және аудандық масштабтағы оқулық ақпаратты қабылдайды.

Физиканы оқытуда телекоммуникациялық желі құрал ретінде.

Телекоммуникациялық байланыстар шынайы өмірде телефон желісі арқылы немесе уақыт бойынша кідіретін электронды пошта арқылы жүзеге асады. Физикадан білімдік процестерге қатысушылар арасында жаңа ақпараттық технология құралдарының телекоммуникациялық желісін жасау, физиканы оқытуды жаңа деңгейге көшіруге себеп болады.

Мұндай желінің мақсаты физиканы оқыту әдісі бойынша сұрақтарға әдістемелік оқулықтың таралуына, оның ішінде ППҚ және сұрақтарға жауап беру нормативті-әдіскерлік іс қағаздарды мұғалім мен әртүрлі мектеп оқушылары арасында ақпаратпен алмасу.

Телекоммуникациялық желіде физика кабинетінде жұмыс істеу үшін: мұғалім орнының автоматтандырылған орталық компьютер болатын персоналды компьютер, желілік түйін қажет. Желілік түйінде абоненттер сұрақтары бойынша ақпарат таралады, сақталады, жинақталады. Түйін басқа түйіндермен байланысқан және алдын ала программалап қойған, автоматты режимдегі информациямен алмасады. Ол спутниктік, цифрлық, телефондық арналар бойынша халықаралық білімдік желіге шығады. Желілік түйін 10 Мбайттан кем болмайтын винчестрмен жабдықталады. Оқушы отыратын орнында желіге қосылуға аппаратты-программалық мүмкіндігі болатын компьютер орналастырылады. Абоненттің желілік адресі болмайды және сондықтан автоматты режимде ақпарат алмасу мүмкіндігі болмайды. Ол физика кабинетінің желілік түйінде болатын аұпаратқа ғана шыға алады.

Мыңдаған мұғалімдер және жүздеген физик-әдіскерлер үнемі физиканы оқытудың жаңа формаларын іздеуде. Телекоммуникациялық желі әдістемелік материалдарды барлық абоненттерге тарата алады. Кез-келген телекоммуникациялы желіге қосылған физика мұғалімі өзінің іздеп отырған тақырыбы бойынша материалдар тізімін және одан таңдай отыра материалды өзіне ала алады.

Ақпаратпен алмасу үшін берілген тақырып бойынша телеконфиренциялар жүргізуге болады. Олардың тізімі мынадай бола алады:

1. Орта мектеп үшін элементар физика курсы.

2. Орта мектеп үшін тереңдетілген физика курсы.

3. Орта мектептегі оқытудың жаңа технологиялары.

4. Орта мектепте физиканы оқытудың нормативті іс-қағаздары.

5. Жұмыстық ұсыныстар.

6. Физика мұғалімдері арасында пікір талас.

7. Оқушылар арасында пікір талас.

Әр тақырып бойынша ақпарат құрылысы бойынша жүйеленген; мысалы бірінші тақырып бойынша материалдар мынадай облыстарға бөлінген:

1. Физиканы оқыту әдістемесі.

2. Жоспарлау және программалау.

3. Әдістемелік материалдар.

4. Бақылау жұмыстары.

5. Практикум және зертханалық жұмыстар.

6. Нормативті іс-қағаздар.

7. Есептің шешілуі.

Телеконференцияларды ұйымдастыру келесіге байланысты. Желіде тіркелген абоненттер оны “жариялайды“, яғни дисководты кеңістікте орын қалдырады және тақырып бойынша материалдарды жібереіп, каталогқа тіркейді. Түйіндер автоматты түрде түскен ақпаратпен алмасады, сөйтіп барлық түйіндерде берілген тақырып бойынша ақпарат жинақталады.

Желіге кез-келген кіріп, программалық және аппаратты қамтамасыздану иелері бірдей құқықты абоненттер бола алады. Алайда желіде практикалық жұмыс функциялы телекоммуникациялық желілердің негіздері бойынша білімді және компьютермен, программады желілік қамтамасыздануда жұмыс тәжірибесі қажет.

Негізгі әдебиеттер: [12], [15], [16].

Қосымша әдебиеттер: [7], [8], [9].