Формування основних понять механіки в курсі фізики середньої школи з використанням сучасних інформаційних технологій

Abstract

Дисертацію присвячено проблемі впровадження комп’ютерно-орієнтованих систем навчання в навчальний процес з метою підвищення ефективності формування основних понять механіки в середній школі. Розроблено і апробовано компоненти комп’ютерно-орієнтованої методичної системи формування основних понять механіки шкільного курсу фізики з використанням програмних педагогічних засобів GRAN1 та GRAN-2D, що забезпечило вищий ступінь сформованості основних прийомів розумової діяльності учнів.

Диссертацию посвящено усовершенствованию методики формирования основных понятий механики в школьном курсе физики с использованием возможностей компьютерноориентированных технологий обучения. Для достижения указанной цели в исследовании осуществлен анализ психологопедагогических условий формирования понятий школьного курса физики, усовершенствовано содержание и структуру процесса их формирования, а также определено взаимосвязи основных понятий механики во время изучения механических явлений в курсе физики общеобразовательной школы. На основе анализа научной, научно-методической, учебной литературы определены факторы влияния современных информационных технологий на повышение эффективности формирования основных понятий механики, раскрыты методические особенности использования программ GRAN1 и GRAN-2D и разработаны отдельные компоненты компьютерно-ориентированной системы формирования основных понятий механики школьного курса физики. Все физические понятия – это абстракции, в которых мы концентрируем наше понимание окружающего мира. Большинство своих предположений человек подтверждает с помощью моделей и аналогий, которые наглядно раскрывают физические. В нашем исследовании мы реализуем метод моделирования и метод аналогий, которые позволяют объяснить ученикам сложные явления и процесы на доступном уровне. Сегодня невозможно оставить в стороне вопрос о применении компьютерных технологий в учебном процессе, внедрение которых не только оказывает содействие организации и объединению различных форм учебной деятельности, но и ориентирует на индивидуализацию и дифференциацию обучения. Технология использования программ GRAN1 и GRAN-2D для построения и анализа математических моделей исследуемых явлений, оценки результатов физического эксперимента, решения физических задач показала новые возможности для активизации познавательной деятельности учеников, эффективного формирования понятий механики и придания результатам обучения практической значимости. К основным результатам исследования относятся: впервые предложены научно обоснованные и экспериментально апробированные компоненты компьютерно-ориентированной методической системы формирования основных понятий механики школьного курса, которые обеспечивают педагогически эффективное развитие основных приемов общей умственной деятельности учеников с использованием современных информационных технологий; методические основы, которые дают возможность эффективно решать данную проблему; создана на основании проведенного структурирования учебного материала раздела “Механика” школьного курса физики, модель процесса формирования теоретической системы понятий как полной ориентировочной основы действий, разработаны инварианты систем понятий раздела “Механика”, составленного за традиционной для классической механики последовательностью введения основных понятий школьного курса физики; В исследовании показано, как можно использовать метод наименьших квадратов Гаусса при представлении результатов физического эксперимента и, как с помощью программы GRAN1, можно эффективно учитывать погрешности измерения физических величин, применяя методы математической статистики. Результаты педагогического эксперимента подтвердили целесообразность использования программ GRAN1 и GRAN-2D во время формирования основных понятий механики в школьном курсе физики общеобразовательной школы. Предложенная методика разрешает интенсифицировать процесс формирования основных понятий механики школьного курса физики средствами компьютерно-ориентированных технологий, обеспечивает дифференцированное формирование знаний и умений учеников, оказывает содействие развитию в учеников привычек исследовательской работы и творческого мышления, активизирует их самостоятельную работу. Полученные выводы могут быть использованы для решения проблемы интенсификации и индивидуализации процесса обучения при изучении других разделов курса физики. Использование материалов исследования дополнит методику преподавания раздела "Механика" разработанными компонентами компьютерно-ориентированной системы обучения, поможет учителю устранить те трудности, которые возникают во время усвоения основных понятий механики в школьном курсе физики, будет способствовать формированию в учеников стойкого интереса к изучению физики.

The dissertation is dedicated to the problem of inculcating of the computer orientated systems of training into the educational process, with the purpose of increasing of the effectiveness of the formation of the basic concept of mechanics in the secondary school. The components of computer orientated methodical system of the formation of basic concept of mechanics in the school course of physics are worked out and approbated with the usage of the syllabus pedagogical means GRAN1 and GRAN-2D, that provides the higher degree of the formation of basic methods of mental activities of pupils.