Методичні засади навчання фізики в класах суспільно-гуманітарного напряму з використанням інформаційно-комунікаційних технологій

Abstract

У дисертації вперше запропоновано методичні засади навчання фізики в класах суспільно-гуманітарного напряму з використанням хмаро орієнтованих нформаційно-комунікаційних технологій. Вперше теоретично обґрунтовано та апропоновано методичні підходи до подання навчальної інформації з фізики на основі технологій візуалізації та структурування, які забезпечать підвищення рівня розуміння навчального матеріалу та мотивації до вивчення предмету. Вперше запропоновано методичні засади реалізації запропонованих сучасних дидактичних засобів з метою формування в учнів, які обрали суспільно-гуманітарний напрям профільного навчання, наукового світогляду та цілісної фізичної картини світу. Запропоновано підходи до використання нноваційних та традиційних методів навчання на прикладі розділу «Атомна та ядерна фізика». Розроблено та апробовано мультимедійний супровід до уроків, створено інтерактивні вправи, орієнтовані на закріплення й узагальнення вивченого матеріалу та перевірку рівня його засвоєння. Вперше запропоновано структуру та зміст навчально-методичного комплексу «Фізика: суспільно-гуманітарний напрям профільного навчання» в хмаро орієнтованому середовищі як засобу підвищення рівня мотивації до вивчення фізики та розвитку навичок самоосвіти, який представлений у вигляді web-сайту і розроблений з урахуванням індивідуальних особливостей учнів у класах суспільно-гуманітарного напряму.

В диссертации впервые предложены методические основы обучения физике в классах общественно-гуманитарного направления с использованием облако ориентированных информационно-коммуникационных технологий. Впервые теоретически обоснованы и предложены методические подходы к представлению учебной информации по физике на основе технологий визуализации и структурирования, которые обеспечат повышение уровня понимания учебного материала и мотивации к изучению предмета. Впервые предложены методические основы реализации предложенных современных дидактических средств с целью формирования у учащихся, выбравших общественно-гуманитарное направление профильного обучения, научного мировоззрения и целостной физической картины мира. Предложены подходы к использованию инновационных и традиционных методов обучения на примере раздела «Атомная и ядерная физика». Разработано и апробировано мультимедийное сопровождение к урокам, созданы интерактивные упражнения, ориентированные на закрепление и обобщение изученного материала и проверку уровня его усвоения. Впервые предложены структура и содержание учебно-методического комплекса «Физика: общественно-гуманитарное направление профильного обучения» в облако ориентированной среде как средства повышения уровня мотивации к изучению физики и развития навыков самообразования, который представлен в виде web-сайта и разработан с учетом индивидуальных особенностей учащихся в классах общественно-гуманитарного направления.

The methodological principles of teaching Physics in classes of social and humanitarian type of studies with the use of cloud-oriented information and communication technologies have been suggested in the thesis for the first time. Taking into account pupils’ psychological and physiological peculiarities, the methodological approaches to the presentation of educational information in Physics have been theoretically proved and have been offered to those ones who have chosen the social and humanitarian type of studies of specialized training. The technologies of teaching high school pupils Physics have been described. The prevailing ones, namely the technology of educational material visualizing and structuring, the technology of online cross-platform educational games and the BYOD technology, have been determined in the context of the information society development. The main blocks of the structural and logical scheme have been identified on the basis of visualization and structure formation technologies, which will increase the level of the educational material comprehension and the interest in the subject study. They are factual block; cognitive and causing interest block; educational and informational block; activity block and cognitive and developmental ones. The necessity to develop modern didactic techniques for the implementation of distinct technologies of teaching Physics in classes of social and humanitarian type of studies has been established. The basis of didactic techniques developing should be the content of the educational subject, which is implemented by means of certain information and communication technologies. According to the results of the pedagogical experiment the most effective cloud services in classes of social and humanitarian type of studies have been analyzed and selected. The examples of practically-oriented didactic techniques, which are based on the selected cloud technologies, have been given. For the first time, the methodological principles of the suggested modern didactic techniques have been specified. They are used among the pupils, who have chosen the social and humanitarian type of studies of specialized training, with the purpose of forming a scientific outlook and a coherent physical picture of the world. The system of devices for teaching Physics has been developed according to the main structural elements of knowledge. This system has been created on the basis of cloud-oriented technologies and has been adapted for study in classes of social and humanitarian type of studies. Educational and methodological materials have been introduced and the methodology of working with them has been carried out. The techniques of using innovative and traditional teaching methods have been developed and characterized on the example of the Part «Atomic and Nuclear Physics». The multimedia support of the lessons has been introduced and tested. A number of interactive exercises, aimed at consolidating and generalizing the studied material and verifying the level of its understanding, have been introduced. The collection of virtual laboratory researches has been selected and the peculiarities of working with them have been described. Their implementation in the educational process enables the formation of practical skills for laboratory work preparing, familiarization with the devices, its real implementation and defense. The structure and content of the teaching and methodological complex «Physics: Social and Humanitarian Type of Studies of Specialized Training» in the cloud-oriented environment have been defined for the first time. As a means of increasing interest to the study of Physics and development of self-education skills, it has been presented in the form of a web site and has been made by taking into account the individual characteristics of pupils in classes of social and humanitarian type of studies. The developed educational and methodological complex contains the following components: materials for multimedia support of Physics lessons, didactic techniques, which are created on the basis of cloud-oriented technologies for the study of separate sections of Physics, tasks for the organization of independent activity of pupils during the study of Physics (of historical and ideological nature), tasks for online control of educational achievements, materials for questionnaires, surveys and methodological advice for teachers. It has been proved that the possibility of online communication and the use of new forms of pupils’ independent activities organization during the lessons and extra hours are among the advantages of this complex. The pedagogical expediency and effectiveness of the suggested method of pupils’ physical knowledge formation in classes of social and humanitarian type of studies with the use of a cloud-oriented educational and methodological complex and modern didactic techniques have been experimentally proved.