Использование автоматизированных компьютерных комплексов для повышения эффективности учебного физического эксперимента по механике

Говорков, Андрей Викторович

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Использование автоматизированных компьютерных комплексов для повышения эффективности учебного физического эксперимента по механике

Автореферат

Автор научной работы: Говорков, Андрей Викторович
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Курган
Год защиты: 2004
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Использование автоматизированных компьютерных комплексов для повышения эффективности учебного физического эксперимента по механике"

На правах рукописи

ГОВОРКОВ Андрей Викторович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УЧЕБНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО МЕХАНИКЕ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика, уровень общего образования)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Екатеринбург - 2004

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Курганский государственный университет»

Научный руководитель - кандидат физико-математических наук, доцент

Левченко Евгений Юрьевич

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук, профессор

Лесин Леонид Абрамович

Ведущая организация - Глазовский государственный

педагогический институт

Защита состоится «26» мая 2004 года в 14 часов на заседании диссертационного совета К 212.283.07 при ГОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет» по адресу, г. Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, 9а, ауд. 1

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале научной библиотеки Уральского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан « Л » апреля 2004 г.

кандидат педагогических наук, профессор Игошев Борис Михайлович

Ученый секретарь диссертационного совета

Зуев П.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Бурное развитие информационных технологий вызывает глобальные изменения в человеческом обществе. Современный этап развития общества часто называют периодом информатизации, понимая под этим всестороннее и массовое внедрение методов и средств обработки, передачи, хранения информации на основе средств электронно-вычислительной техники. Одним из важнейших направлений процесса информатизации общества, несомненно, является информатизация образования. В настоящее время повышение эффективности использования информационных технологий в процессе обучения является актуальной проблемой.

Одной из учебных дисциплин, методика обучения которой претерпевает существенные изменения при внедрении информационных технологий, является физика. Исследования о влиянии информационных технологий на процесс обучения физике, на повышение эффективности данного процесса проводились В А. Извозчиковым, В.В. Лаптевым, Е.В. Оспенни-ковой, A.M. Смирновым. В них отмечается, что внедрение новых технологий изменяет подходы и требования к организации деятельности учителя, в частности это относится и к работе по проведению учебного физического эксперимента.

Совершенствование техники и методики проведения учебного физического эксперимента (УФЭ) было и остается предметом пристального внимания ученых-методистов. Значительный вклад в теорию и практику использования учебного эксперимента при обучении физике внесли Л.И.Анциферов, В.А. Буров, В.В. Майер, Н.Я.Молотков, A.A. Покровский, С.А. Хорошавин, Т.НШамало, Н.М.Шахмаев, В.Ф. Шилов.

Однако развитие общества, происходящее в результате научно-технического прогресса, заставляет по-новому рассматривать решение вопроса о применении физического эксперимента в процессе обучения физике.

За последнее время произошли кардинальные изменения в структуре проведения научных физических исследований Компьютерная техника оказывает значительное влияние на развитие науки. Она стала и средством для проведения исследований, и средством для анализа полученных результатов. Соответственно должны меняться и требования к организации экспериментальной деятельности учителя физики. Возникла необходимость приведения в соответствие с новыми требованиями и методику проведения УФЭ, который также должен осуществляться с использованием компьютерных технологий.

В работах И В. Гребенева, A.B. Кавтрева, И М. Нуркаевой, В.П. Сель-дяева, А.Ю. Фадеева раскрываются вопросы использования компьютера для моделирования физических экспериментов, проведения виртуальных лабораторных работ, рассматривается методика самостоятельной работы учащихся с моделирующими программами. Но следует отметить, что моделирование, несмотря на его эффективное использование в учебных целях, не должно вытеснить с урока натурный физический эксперимент.

На современном этапе развития методики обучения физике открылись новые возможности по дальнейшему совершенствованию техники натурного учебного физического эксперимента с использованием средств компьютерных технологий. Применению компьютерных технологий в натурном физическом эксперименте (демонстрационном эксперименте, физическом практикуме) посвящены работы Р.В. Акатова, Ю.А. Воронина, А.А.Ездова, В.В. Ельникова, Е.Ю Левченко. Однако в них не сформулированы требования к компьютерным измерительным комплексам, не выявлены формы проведения эксперимента по изучению механических явлений.

В связи с этим можно сделать вывод, что для решения проблем, связанных с использованием физического эксперимента в процессе обучения с привлечением новых технологий, необходимо проведение специальных исследований.

Обращение к проблеме использования компьютерной техники в учебном физическом эксперименте, изучение практики работы учителя физики позволило нам сделать вывод о наличии следующих противоречий:

• между широким использованием компьютерных технологий в организации научных физических исследований и недостаточным применением этих технологий в учебном эксперименте;

• между широкими возможностями автоматизации физического эксперимента при использовании компьютерных измерительных средств и недостаточной разработанностью методов их применения в процессе обучения.

Сформулированные противоречия определяют актуальность данного исследования, которая обусловлена:

• государственным заказом, отраженным в проекте Федерального компонента государственного стандарта основного общего образования по физике, на развитие интеллектуальных и творческих способностей учащихся при выполнении экспериментальных исследований с использованием информационных технологий;

• необходимостью совершенствования средств обучения, направленных на развитие у учащихся знаний о современных научных методах

исследования и их практическом применении при изучении различных разделов курса физики.

С учетом выявленных противоречий нами была определена тема диссертационного исследования - «Использование автоматизированных компьютерных комплексов для повышения эффективности учебного физического эксперимента по механике».

Объектом исследования является процесс обучения физике в средней общеобразовательной школе.

Предметом исследования являются автоматизированные компьютерные измерительные комплексы для проведения натурного УФЭ и методика их применения в учебном процессе.

Цель исследования состоит в создании автоматизированного компьютерного измерительного комплекса и разработке научно-обоснованной Г методики постановки и проведения натурного УФЭ при изучении механи-

ческих явлений.

Гипотеза исследования: Если при постановке и проведении УФЭ по механике будет использован автоматизированный компьютерный измерительный комплекс, позволяющий определять основные кинематические (перемещение, скорость, ускорение) и динамические величины, то это обеспечит:

- углубление знаний учащихся о современных научных методах исследований на основе использования компьютерных технологий;

- создание условий для повышения надежности и точности исследования количественных закономерностей механического движения при проведении учебных демонстраций.

В соответствии с поставленной целью и гипотезой нами были сформулированы следующие задачи исследования:

1 Проанализировать современное состояние проблемы по организации и проведению учебного физического эксперимента с использованием компьютерной техники.

2 Выявить тенденции в применении компьютерной техники для проведения натурного физического эксперимента.

3. Разработать и сконструировать автоматизированный компьютерный , измерительный комплекс, разработать программное обеспечение для про' ведения учебных физических экспериментов по механике.

4. Разработать методику проведения физических демонстраций по механике с использованием компьютерных комплексов.

5. Провести педагогический эксперимент с целью подтверждения эффективности применения автоматизированных компьютерных измерительных комплексов для проведения натурного УФЭ.

Для решения поставленных задач мы использовали следующие методы исследования:

• теоретический анализ научной, учебной и методической литературы по теме исследования;

• опытно-конструкторская работа по созданию автоматизированного измерительного комплекса для проведения экспериментальных исследований;

• наблюдение и обобщение опыта работы учителей школ и преподавателей вузов;

• беседа, анкетирование учащихся и учителей физики;

• планирование, подготовка и проведение педагогического эксперимента;

• статистическая обработка и анализ результатов педагогического эксперимента.

Научная новизна исследования заключается в том, что

- в отличие от имеющихся отечественных конструкций компьютерных измерительных комплексов (Ь-микро, ИВК -3/Э), в которых информация об исследуемой механической системе поступает периодически, в зависимости от расположения измерительных датчиков, разработанный нами комплекс позволяет получать информацию об исследуемой системе постоянно на протяжении всего времени эксперимента и определять при этом перемещение, скорость и ускорение движущихся тел;

- в отличие от ранее выполненных исследований (Л.И. Анциферова, Р В. Акатова, Ю.А Воронина и др ) по проблемам использования компьютерных технологий в УФЭ, в которых компьютер выступает элементом, обеспечивающим повышение информативности учебного физического эксперимента, нами исследовался вопрос создания и применения автоматизированного компьютерного измерительного комплекса в школьном кабинете физики для развития представлений у учащихся о современных научных методах исследования;

- разработана методика использования учебного физического эксперимента по механике, включающая содержание и методику проведения 56 модернизированных и новых учебных демонстраций по изучению механического движения (законов кинематики, динамики, законов сохранения импульса и энергии).

Теоретическая значимость исследования состоит в следующем:

- уточнено понятие «автоматизированный компьютерный измерительный комплекс»;

- определены принципы построения автоматизированных компьютерных измерительных комплексов для изучения механического движения: гибкость, допускающая изменение его структуры и состава в процессе использования и обеспечивающая его сопряжение с типовыми демонстрационными физическими установками, открытость базового программного обеспечения;

- определены технические требования к созданию автоматизированного компьютерного измерительного комплекса (открытость, многока-

' нальность, экономичность, чувствительность, помехозащищенность, про-

изводительность) и психолого-педагогические требования к его использо-г ванию в натурном УФЭ (надежность, простота, безопасность).

Практическая значимость исследования состоит в том, что:

• создан автоматизированный компьютерный измерительный комплекс для проведения натурного физического эксперимента по механике, позволяющий использовать его в экспериментах с наиболее распространенными в школах типовыми демонстрационными установками по изучению механического движения;

• разработано и опубликовано учебное пособие для студентов педагогических ВУЗов, в котором представлены содержание и методика проведения учебных демонстраций по основным темам школьного курса механики с использованием автоматизированного компьютерного комплекса.

Достоверность и обоснованность полученных научных результатов и выводов подтверждена анализом методической литературы по физике, использованием разнообразных методов исследования, обобщением результатов анкетирования учителей физики и учащихся средней школы о возможностях применения компьютерных комплексов в УФЭ, педагогическим экспериментом, проведенным по научно обоснованной методике экспертной оценки, в котором по результатам опроса группы высококвалифицированных экспертов был проведен анализ ответов и сформулированы выводы, подтвердившие справедливость выдвинутой нами гипотезы.

Апробация результатов исследования осуществлялась при обсужде-1 нии докладов на Международной научно-практической конференции «По-

вышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях» (Екатеринбург, 2002 г.), на III Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в условиях модернизации Российского обра-

зования» (Екатеринбург, 2003 г.), на X Всероссийской научно-практической конференции «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» (Челябинск, 2003 г.), на VIII, IX Всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы учебного физического эксперимента» (Глазов, 2003, 2004 г.), на региональной научно-практической конференции «Интеллектуальное развитие студентов и учащихся в процессе изучения физики, химии и астрономии» (Курган, 2003г.), на межрегиональной научно-практической конференции «Совершенствование профессионально-педагогической подготовки будущих учителей физики» (Шадринск, 2003 г.).

Основные результаты исследования представлены в II публикациях автора.

На защиту выносятся следующие положения: ,

1. Предложенный подход к построению и применению в процессе обучения автоматизированных компьютерных измерительных комплексов является одним из средств повышения информативности, научной достоверности, точности получаемых результатов в УФЭ.

2. Использование разработанного нами компьютерного измерительного комплекса, предназначенного для проведения натурного УФЭ при изучении механических явлений, позволяет осуществить знакомство учащихся с современными методами физических исследований.

3. Автоматизированный компьютерный измерительный комплекс получит широкое применение в процессе обучения, если разработка его конструкции и технологии изготовления осуществлена с учетом возможности создания этого комплекса учителем физики.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложений, содержит 16 таблиц и 26 рисунков.

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы; сформулированы цели и задачи исследования; описаны методы и виды деятель- < ности, примененные для решения поставленных задач; определена новизна выполненного исследования, его теоретическая и практическая значимость; сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Использование компьютерных технологий для проведения учебного физического эксперимента» проанализированы проблемы осуществления натурного УФЭ с применением автоматизированных компьютерных измерительных комплексов. В результате анализа литературы были выявлены современные подходы к использованию компьютера

при проведении эксперимента; показаны достоинства и недостатки современных лабораторных измерительных комплексов для проведения УФЭ; определены основные пути совершенствования физического эксперимента по механике; предложен комплекс технических и психолого-педагогических требований к компьютерным измерительным комплексам и к методике их применения в натурном УФЭ.

Изучение существующих подходов к применению компьютера в физическом эксперименте позволило выделить два основных направления: использование компьютера в составе измерительного комплекса в натурном эксперименте и использование компьютера для модельного экспериментирования.

Проведенный анализ литедатуры (более 4000 источников) показал, что в настоящее время наибольшее внимание привлечено к различным аспектам использования компьютера в модельном эксперименте (79 % публикаций). Совместная работа компьютера и натурных физических установок рассматривалась лишь в 21% публикаций.

Изучение мнения учителей при проведении анкетирования по вопросам использования компьютерной техники в процессе обучения позволило констатировать следующее: учителя высоко оценивают возможность проведения физического эксперимента с использованием автоматизированных компьютерных измерительных комплексов, но указывают на их отсутствие в кабинетах физики и недоступность приобретения готовых компьютерных комплексов

Это привело нас к выводу, что самостоятельное изготовление измерительных комплексов учителем по детально разработанным описаниям, раскрывающим все. технологические вопросы построения и применения подобных комплексов, должно стать одним из эффективных способов внедрения компьютерных измерительных технологий в процесс обучения физике.

Рассмотрение структуры существующих компьютерных измерительных комплексов позволяет нам выделить два направления в способах их построения и использования. К первому направлению мы относим такие системы, в состав которых входят следующие элементы: компьютер со специальной программой, интерфейсный блок, подключаемый к компьютеру, набор различных датчиков (температуры, расстояния, давления, перемещения и т. д.). Эти датчики являются связующим звеном между средой физического эксперимента (физической установкой) и интерфейсным блоком. Во вторую группу мы объединяем компьютерные системы, в которых нет универсального интерфейсного блока и универсальных датчи-

ков, а есть уже готовая, собранная лабораторная установка, которая подключается непосредственно к компьютеру. В этих лабораторных установках имеются встроенные датчики и блок обработки сигнала.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом разработаны, выпускаются и получили распространение несколько разновидностей компьютерных измерительных комплексов. Среди них выделяются комплексы «Lego», «Philip Harris», «3BScientific», «L - микро», «ИВК - 3/Э». Использование подобных комплексов в процессе обучения позволяет получить следующие преимущества:

- учитель и учащиеся избавляются от проведения большого объема однообразных измерительных операций и математических вычислений, отвлекающих от непосредственного исследования физического явления, процесса или закона;

- обеспечивается возможность визуализации и сохранения полученных результатов эксперимента;

- обеспечивается высокая точность получаемых результатов измерений (погрешность не превышает 3 - 5%);

- создаются условия для проведения экспериментов практически по всем разделам курса физики.

При этом учитель имеет возможность развивать умения учащихся перерабатывать информацию, выраженную в разнообразном виде (графическом, табличном, аналоговой или цифровой измерительной шкалой прибора), используя современные компьютерные технологии для получения, переработки и представления информации об исследуемом явлении.

Для решения вопроса о целесообразности и рентабельности оснащения школ таким оборудованием мы проанализировали, какими приборами располагает учитель для постановки эксперимента по механике в современных условиях. В большинстве школ имеются в наличии секундомеры, динамометры, но практически полностью отсутствуют спидометры и акселерометры. Привлечение в процесс обучения компьютерных технологий может изменить сложившуюся ситуацию с проведением натурного эксперимента по механике, так как при этом отпадает необходимость в разработке моделей различных измерительных приборов (для определения пройденного пути, скорости, ускорения, силы) и их приспособления к работе на различных установках.

Как один из способов решения рассматриваемой проблемы нами разработан и подготовлен к использованию автоматизированный компьютерный измерительный комплекс. Основными элементами данного устройства являются: цифровой датчик вращения, электронный динамометр, селек-

тор направления движения, блок сопряжения. Данное оборудование является минимально необходимым для проведения широкого спектра демонстраций по кинематике, динамике, проверке законов сохранения импульса и энергии, законов колебательного движения.

Во второй главе «Создание средств автоматизации физического эксперимента для изучения механического движения (САФЭМ) и его использование в учебном процессе» описываются функциональные возможности предлагаемого к использованию измерительного комплекса, рассматриваются возможные способы его взаимодействия с имеющимися в распоряжении учителя физики демонстрационными установками, раскрывается методика проведения учебных экспериментов по изучению механических явлений с применением компьютерного измерительного комплекса. К основным элементам комплекса САФЭМ относятся: - преобразователи кинематических величин - датчик движения, динамических величин - датчик силы (рис. 1);

- устройство сопряжения, необходимое для преобразования электрических сигналов и передачи информации в компьютер.

Для эффективного использования в эксперименте преобразователи должны:

- обеспечивать требуемую точность измерений, простоту эксплуатации и удовлетворять требованиям техники безопасности (отсутствие высоких напряжений, режущих и колющих частей);

- быть достаточно универсальными, чтобы их можно было использовать в различных экспериментах;

- быть простыми и дешевыми в изготовлении и настройке.

Предлагаемый нами к использованию преобразователь движения

(рис.1 а) имеет следующий принцип работы: под воздействием внешнего усилия шкив датчика начинает вращаться, на одной оси с ним находиться диск, прорези которого перекрывают пространство между светодиодом и фотоэлементом. В результате оптопара начинает формировать электриче-

а)

б)

Рис. 1. Преобразователи: а) датчик движения; б)'датчик силы

ские импульсы, причем частота импульсов будет пропорциональна скорости вращения шкива.

Для определения динамических величин мы используем следующий метод: исследуемый объект связан с контактом потенциометра (рис. 1 б), с которого снимается напряжение С/, пропорциональное измеряемой физической величине Далее напряжение с помощью преобразователя «напряжение-частота» (ПНЧ) превращается в цифровые импульсы и, таким образом, частота полученных импульсов п будет пропорциональна физической величине Р.

Особенностью разработанного комплекса является универсальность и гибкость, т.е. он может применяться в УФЭ, в котором используется типовое оборудование школьного физического кабинета.

Далее приводятся примеры сопряжения комплекса САФЭМ с прибором по кинематике и динамике, с машиной Атвуда, с прибором «Вращающийся диск», с математическим и пружинным маятниками (рис. 2). Данный набор установок является достаточным для проведения всего цикла демонстраций по школьному курсу механики. Он позволяет провести учебный физический эксперимент при изучении всех рассматриваемых видов движения тел - поступательного, вращательного и колебательного.

Рис. 2. Сопряжение САФЭМ с демонстрационными установками

Приведем пример тех экспериментов, которые могут быть поставлены с применением установки «Прибор по кинематике и динамике» (таблица1).

Таблица 1

Установка Демонстрации

Прибор по кинематике и динамике Определение перемещения тела Определение мгновенной и средней скорости движения тела Определение ускорения тела Проверка законов прямолинейного равномерного и ускоренного движений Проверка основного закона динамики Определение импульса тела Определение кинетической энергии тела Проверка закона сохранения импульса при абсолютно упругом и абсолютно неупругом соударении Проверка закона сохранения полной механической энергии.

Предлагаемая методика обучения с использованием компьютерного измерительного комплекса предусматривает в ходе эксперимента:

- проверку и демонстрацию работоспособности установки с использованием функции меню «Настройка», при этом проверяется работа датчиков движения, электронного динамометра, электромагнитных пускателей;

- непосредственное проведение эксперимента с использованием функции меню «Эксперимент».

Для проведения демонстраций нами рассмотрены общие принципы работы с установками на примере определения таких физических величин, как перемещение, скорость, ускорение, сила.

В третьей главе «Педагогический эксперимент и его результаты» описана последовательность этапов эксперимента, решаемые задачи, использованные методы и полученные результаты.

Педагогический эксперимент проводился в школах г. Кургана и Курганской области и в Курганском государственном университете.

В ходе констатирующего этапа эксперимента выяснялась ситуация, сложившаяся с проведением УФЭ при использовании компьютерных измерительных комплексов. Учителя и учащиеся школ приняли участие в анкетировании, целью которого было выяснить их отношение к использованию компьютерных измерительных комплексов в УФЭ, изучалось желание учителей применять в своей работе такие комплексы, степень обеспеченности кабинетов демонстрационным оборудованием, уровень владения учителями компьютерной техникой.

После обработки данных были получены следующие результаты:

1 Учащиеся с большим интересом относятся к использованию компьютера в натурном эксперименте и считают, что его нужно применять на уроках чаще.

2. Школьники отмечают современность, необходимость такого способа проведения эксперимента.

3. Учителя школ считают, что компьютеризованный УФЭ обладает большими развивающими возможностями, в частности для развития экспериментальных умений учащихся.

4. Эффективность в использовании компьютеризованного УФЭ зависит от профессиональных качеств учителя физики, использование такого эксперимента на уроках требует наличия определенной материальной базы (компьютера, устройств сопряжения, датчиков физических величин и т.д.).

В ходе поискового этапа эксперимента решались следующие задачи разработать и сконструировать компьютерный измерительный комплекс, определить способы его использования в комплексе со школьными демонстрационными установками, разработать методику использования компьютеризованного эксперимента по механике с целью развития учащихся и формирования у них знаний о современных научных методах исследований.

Результатом данного этапа работы стала разработка конструкция компьютерного измерительного комплекса для проведения УФЭ по механике с возможностью подключения к разнообразным демонстрационным установкам и методики его использования.

Для подтверждения достоверности высказанной нами гипотезы о том, что использование компьютерных измерительных комплексов позволяет углубить знания учащихся о современных методах физических исследования, нами был проведен третий этап исследования - формирующий эксперимент. Он заключался в совершенствовании методики применения компьютерного измерительного комплекса при использовании его в УФЭ с учетом выделенных требований к компьютеризованному эксперименту и определения целесообразности изготовления такого комплекса и его применения. Оценка компьютерного измерительного комплекса и его возможностей в УФЭ проводилась методом группового экспертного опроса К подбору экспертов предъявлялись определенные требования- объективность, аналитичность, широта взглядов, конструктивность мышления и др. При этом считается, что компетентность каждого члена экспертной группы можно определенным способом оценить Нами для этого применялся документальный метод (метод анкетных данных), когда каждый эксперт от-

ветил на вопросы специально разработанной анкеты. Коэффициент компетентности определяется по формуле:

где Лу . ответ /-ого эксперта на /-ый вопрос,

у, - обобщенный ранг (весовой коэффициент) вопроса анкеты.

Для включенных нами в экспертную группу 8 экспертов были получены следующие коэффициенты компетентности:

#1=0,16; #2=0,06; #з=0,25; #4=0,04; #5=0,05; #6=0,16; #т=0,10; #„=0,17.

Проведенная оценка проверялась на соблюдение условия нормировки, при которой:

7=1

Основными характеристиками, исследуемыми нами при групповом экспертном оценивании, явились:

- обобщенное мнение группы экспертов,

- степень согласованности мнений экспертов внутри группы.

Для формирования обобщенного мнения экспертов применялась методика групповой экспертной оценки, которая включала рассмотрение двух направлений:

• выявить взгляды экспертов на развивающие функции компьютеризованного УФЭ;

• провести оценку предлагаемых автором идей по созданию компьютерного измерительного комплекса и форме его использования.

Вначале участникам экспертной группы предлагалось ответить на вопросы о влиянии компьютерных измерительных комплексов

1) на повышение качества знаний учащихся;

2) на развитие экспериментальных умений;

3)на возможность ознакомления школьников с современными методами физических исследований;

4) на повышение интереса к физике;

5) на подготовку учащихся к практической жизни в условиях информационного общества.

Ответы на вопросы определялись в пределах от 1 до 5 (ранг 1 ставился наиболее важному качеству, ранг 2 - менее важному и т.д.).

Для установления обобщенного мнения экспертной группы мы определили коллективное решение о влиянии компьютерных измерительных комплексов, применив формулу:

= ЪРКР , р=1

где Л/, - коллективное решение экспертной группы, р - ранг, поставленный экспертом,

Кр- сумма экспертов поставивших г'-ое качество на р-ое место 7=1

Результат проведенных расчетов:

Л^ =4,6; N2=2,9; Щ = 1,5, Д^4=1,5; #5=4,2.

На основании полученных данных мы делаем вывод, что экспертная комиссия выше всего оценивает влияние использования компьютерных измерительных комплексов на знакомство учащихся с современными методами физических исследований, также высоко оценивается их роль в развитии интереса к изучению физики у учащихся. Сделанные выводы совпадают с нашими предположениями о возможных положительных сторонах использования компьютера в натурном УФЭ.

Далее каждый член экспертной комиссии оценивал по десятибалльной шкале работу измерительного комплекса с различными демонстрационными установками по следующим параметрам:

- доступность построения;

- надежность получения данных;

- выразительность проведения эксперимента;

- эстетичность установки;

- целесообразность использования.

Полученные баллы переводились в определенный ранг от 1 до 5 (параметр, имеющий более высокую оценку, получал более высокий раш). Метод ранговой оценки предполагает, что ранг 1 наиболее весом, затем следует ранг 2 и т.д.

Данные о мнениях экспертной группы о компьютерном измерительном комплексе и его взаимодействии с разнообразными установками представлены в таблице 2.

Сравнение полученных результатов показывает, что эксперты высказались за целесообразность использования такого вида проведения натур-

и ого УФЭ. Меньшее ранговое значение, поставленное при использовании комплекса и установок по изучению колебаний, можно объяснить тем, что эксперимент, поставленный на типовых установках, без использования компьютера достаточно нагляден, прост, доступен, и учитель не встречает больших трудностей при проведении измерений в таких демонстрациях.

Таблица 2

Коллективное мнение экспертной группы

Прибор по кинематике и динамике Машина Ат-вуда Вращающийся диск Математический маятник Пружинный маятник

Доступность построения 4,7 4,2 3,4 1,7 1,8

Надежность получения данных 2,6 2,3 4,4 2,1 4,1

Выразительность эксперимента 4,0 4,6 3,9 3,8 4,0

Эстетичность установки 2,3 2,7 1,8 4,4 2,8

I 1елесообразность использования 1,4 1,1 1,3 2,9 2,2

Для проверки согласованности мнений экспертов внутри группы по всем исследуемым вопросам нами применен метод хи-квадрат. Для каждого рассмотренного вопроса формулировалась нулевая и альтернативная гипотеза. Нулевая гипотеза Но состоит в том, что мнение экспертов внутри группы не согласовано. Принятие или отклонение нулевой гипотезы осуществляется путем оценки значения Т- критерия.

В условиях нашего исследования Т- критерий вычислялся по формуле:

Г \2

Г =

тп{п +1),

I>У

0=1 .

-Зт(и + 1)

где т - число экспертов,

п - число оцениваемых показателей,

рч - ранг г-ого показателя, поставленныйу'-м экспертом.

В результате проведенных расчетов нами были получены следующие

значения величины пертной группы:

н, характеризующие согласованность мнений экс-

1) Тн= 24,7 - при определении взглядов экспертов на функции компьютеризованного УФЭ;

2) Тн = 25,7 - при определении взглядов экспертов на использование комплекса САФЭМ совместно с прибором по кинематике и динамике;

3) Тн = 23,3 - при определении взглядов экспертов на использование комплекса САФЭМ совместно с машиной Атвуда;

4) Тн = 22,3 - при определении взглядов экспертов на использование комплекса САФЭМ совместно с прибором «Вращающийся диск»;

5) Тн = 10,2 - при определении взглядов экспертов на использование комплекса САФЭМ совместно с математическим маятником;

6) Тн= 15 _ при определении взглядов экспертов на использование комплекса САФЭМ совместно с пружинным маятником.

Критическое значение критерия для данного количества экспертов и числа оцениваемых показателей при вероятности допустимой ошибки 5% составляет Ткр- 9,20. Это ниже полученных нами значений,

следовательно, приведенные результаты позволяют отклонить на данном уровне значимости нулевую гипотезу о несогласованности мнения экспертов в вопросах оценки функций компьютеризованного УФЭ и использования комплекса САФЭМ совместно с предлагаемыми демонстрационными установками. Таким образом, подтверждается альтернативная гипотеза о согласованном мнении экспертов, и оно обусловлено не случайными факторами, а имеет закономерный характер, что подтверждается с достоверностью не ниже 95 %.

Основные результаты работы

1. Изучение состояния исследуемой проблемы, позволило нам сделать вывод о том, что вопрос применения компьютерных технологий в натурном физическом эксперименте является актуальным. В частности, нами отмечено отсутствие соответствующего оборудования в школьных кабинетах физики и в то же время имеющееся желание учителей использовать такие методы в процессе обучения.

ного и конечного момента времени движения тела или времени прохождения определенного расстояния, что не позволяет видеть, как происходит изменение измеряемых величин во время опыта.

3. Результатом проведенной исследовательской работы стала разработка конструкции автоматизированного компьютерного измерительного комплекса, удовлетворяющая техническим и психолого-педагогическим требованиям к проведению УФЭ и сочетающая в себе гибкость и универсальность, что обеспечивает возможность его сопряжения с типовыми демонстрационными установками.

4. В ходе экспериментальной работы предложена методика применения автоматизированного компьютерного измерительного комплекса в процессе обучения, включающая в себя проведение более 50 экспериментов по изучению механических явлений.

5. Эффективность применения компьютерных измерительных комплексов в УФЭ по механике подтверждается педагогическим экспериментом, который проводился нами с 1999 по 2003 гг. Результаты групповой экспертизы, в которой приняли участие ученые и учителя школ, позволили сформулировать вывод о целесообразности использования предлагаемых методов в натурном эксперименте по механике.

Перечень публикаций по теме исследования:

1. Говорков A.B., Левченко Е Ю. Компьютерная установка в физическом эксперименте по механике // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях: Материалы международной научно-практической конференции/ Урал, гос пед. ун-т. Екатеринбург, 2002. - С. 85-86 (50 % авторских).

2. Говорков A.B., Левченко Е Ю Автоматизация учебного эксперимента по механике // Актуальные вопросы преподавания физики: Материалы VI международной научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГПУ, 2002. - С. 26-27 (50 % авторских).

3 Говорков A.B., Левченко Е.Ю. Использование компьютера в натурном эксперименте по механике // Школа и Вуз: достижения и проблемы непрерывного физического образования: Сборник тезисов докладов П Всероссийской научно-методической конференции учителей школ и преподавателей вузов Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2002. - С. 88 (50 % авторских).

4 Левченко Е Ю., Говорков A.B. Оборудование для учебного эксперимента на базе персонального компьютера // Развивающее обучение в

преподавании физики, химии и биологии в школе и вузе: Сборник научных трудов. Курган: Изд-во КГУ, 2002. - С. 66-71 (50 % авторских).

5. Говорков A.B. Использование компьютерных технологий при формировании понятий кинематики Н Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов ВУЗов: Тезисы докладов 10 Всероссийской научно-практической конференции. Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2003. - С. 129-130.

6. Говорков A.B., Левченко Е.Ю. Использование компьютера для повышения эффективности демонстрационного эксперимента по механике// Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в условиях модернизации Российского образования: Материалы Всероссийской научно-практической конференции / Урал. гос. пед. ун-т. Екатеринбург, 2003. - С. 178-180 (50 % авторских).

7. Левченко Е.Ю., Говорков A.B. Автоматизация учебного эксперимента по механике // Учебная физика. 2003. №1. С.16-20 (50 % авторских).

8. Левченко Е.Ю., Говорков A.B. Автоматизированный лабораторный практикум по механике: Учебное пособие. Курган: Изд-во КГУ, 2003. 71с (50 % авторских).

9. Левченко Е.Ю., Говорков A.B. Компьютерный учебный эксперимент по механике в школе и вузе // Физика в системе современного образования (ФССО - 2003): Материалы VII международной конференции. Т. 3. СПб.: Изд-во РГТГУ им. А.И. Герцена, 2003. - С. 98-100 (50 % авторских).

10. Говорков A.B. Использование компьютерных измерительных комплексов как эффективное средство развития исследовательских умений учащихся //Интеллектуальное развитие студентов и учащихся в процессе изучения физики, химии и астрономии. Курган, Изд-во КГУ, 2003. - С. 8083.

11. Говорков A.B. Использование информационных технологий для реализации «учебной компьютерной лаборатории» в кабинете физики // Совершенствование профессионально-педагогической подготовки будущих учителей физики: Материалы межрегиональной научно-практической конференции/ Шадринский гос. пед. ин-т. Шадринск, 2003. - С. 25-26.

Подписано в печать 15.04.04 Усл. печ. л. 1,2 Бумага тип. №1

Формат 60x84 1/16 Тираж 100 Уч.-изд.л. 1,0

Заказ № -{{6_Бесплатно

Издательство Курганского государственного университета

640669, г. Курган, ул. Гоголя, 25

Курганский государственный университет, ризограф

«-9789

РНБ Русский фонд

2005-4 4476

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Говорков, Андрей Викторович, 2004 год

Введение.

Глава I. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ УЧЕБНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.

1.1. Современные подходы к использованию компьютера в учебном физическом эксперименте.

1.2. Использование компьютера в учебном физическом эксперименте на основе лабораторных измерительных комплексов.

• 1.3. Пути повышения эффективности учебного физического эксперимента при изучении механических явлений.

1 АТребования к содержанию и структуре автоматизированных компьютерных измерительных комплексов применяемых в учебном физическом эксперименте.

Глава II. СОЗДАНИЕ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ФИЗИЧЕСКО

ГО ЭКСПЕРИМЕНТА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ (САФЭМ) И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ.

2.1. Функциональные возможности САФЭМ.

2.2. Применения компьютерного автоматизированного комплекса САФЭМ в процессе обучения.:.

2.3. Содержание и методика проведения учебного эксперимента с ф комплексом САФЭМ.

Глава III. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И ЕГО РЕЗУЛЬТАТЫ.

3.1. Организация педагогического эксперимента.

3.2. Результаты педагогического эксперимента.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Использование автоматизированных компьютерных комплексов для повышения эффективности учебного физического эксперимента по механике"

Одной из учебных дисциплин, методика обучения которой претерпевает существенные изменения при внедрении информационных технологий, является физика. Исследования о влиянии информационных технологий на процесс обучения физике, на повышение эффективности данного процесса проводились В.А. Извозчиковым, В.В. Лаптевым, Е.В.Оспенниковой, A.M. Смирновым. В них отмечается, что внедрение новых технологий изменяет подходы и требования к организации деятельности учителя, в частности это относится и к работе по проведению учебного физического эксперимента.

Совершенствование техники и методики проведения УФЭ было и остается предметом пристального внимания ученых-методистов. Значительный вклад в теорию и практику использования учебного эксперимента при обучении физике внесли Л.И. Анциферов, В.А. Буров, В.В. Майер, Н. Я. Молотков, А.А. Покровский, С.А. Хорошавин, Т.Н.Шамало, Н.М. Шахмаев, В.Ф. Шилов.

За последнее время произошли кардинальные изменения в структуре проведения научных физических исследований. Компьютерная техника оказывает значительное влияние на развитие науки. Она стала и средством для проведения исследований, и средством для анализа полученных результатов. Соответственно должны меняться и требования к организации экспериментальной деятельности учителя физики. Возникла необходимость приведения в соответствие с новыми требованиями и методику проведения учебного физического эксперимента (УФЭ), который также должен осуществляться с использованием компьютерных технологий.

В работах И.В. Гребенева, А.В. Кавтрева, И.М. Нуркаевой, В.П.Сельдяева, А.Ю. Фадеева раскрываются вопросы использования компьютера для моделирования физических экспериментов, проведения виртуальных лабораторных работ, рассматривается методика самостоятельной работы учащихся с моделирующими программами. Но следует отметить, что моделирование, несмотря на его эффективное использование в учебных целях, не должно вытеснить с урока натурный физический эксперимент.

На современном этапе развития методики обучения физике открылись новые возможности по дальнейшему совершенствованию техники натурного учебного физического эксперимента с использованием средств компьютерных технологий. Применению компьютерных технологий в натурном физическом эксперименте (демонстрационном эксперименте, физическом практикуме) посвящены работы Р.В. Акатова, Ю.А. Воронина, А.А. Ездова, В.В. Ельникова, Е.Ю Левченко. Однако в них не сформулированы требования к компьютерным измерительным комплексам, не выявлены формы проведения эксперимента по изучению механических явлений.

Сформулированные противоречия определяют актуальность данного исследования, которая обусловлена:

• необходимостью совершенствования средств обучения, направленных на развитие у учащихся знаний о современных научных методах исследования и их практическом применении при изучении различных разделов курса физики.

Объектом исследования является процесс обучения физике в средней общеобразовательной школе.

Цель исследования состоит в создании автоматизированного компьютерного измерительного комплекса и разработке научно-обоснованной методики постановки и проведения натурного УФЭ с его использованием при обучении механике.

В соответствии с поставленной целью и гипотезой нами были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Проанализировать современное состояние проблемы по организации и проведению учебного физического эксперимента с использованием компьютерной техники.

2. Выявить тенденции в применении компьютерной техники для проведения натурного физического эксперимента.

3. Разработать и сконструировать автоматизированный компьютерный измерительный комплекс, разработать программное обеспечение для проведения учебных физических экспериментов по механике.

5. Провести педагогический эксперимент об эффективном применении автоматизированных компьютерных измерительных комплексов для проведения натурного УФЭ.

Для решения поставленных задач мы использовали следующие методы исследования:

• теоретический анализ научной, учебной и методической литературы по теме исследования;

• наблюдение и обобщение опыта работы учителей школ и преподавателей вузов;

• беседа, анкетирование учащихся и учителей физики;

• планирование, подготовка и проведение педагогического эксперимента;

• статистическая обработка и анализ результатов педагогического эксперимента.

Научная новизна исследования заключается в том, что

- в отличие от имеющихся отечественных конструкций компьютерных измерительных комплексов (L-микро, ИВК -3/Э), в которых информация об исследуемой механической системе поступает периодически, в зависимости от расположения измерительных датчиков, разработанный нами комплекс позволяет получать информацию об исследуемой системе постоянно на протяжении всего времени эксперимента и определять при этом перемещение, скорость и ускорение движущихся тел;

- в отличие от ранее выполненных исследований (Л.И. Анциферова, Р.В. Акатова, Ю.А. Воронина и др.) по проблемам использования компьютерных технологий в УФЭ, в которых компьютер выступает элементом, обеспечивающим повышение информативности учебного физического эксперимента, нами исследовался вопрос создания и применения автоматизированного компьютерного измерительного комплекса в школьном кабинете физики для развития представлений у учащихся о современных научных методах исследования;

Теоретическая значимость исследования состоит в следующем:

- уточнено понятие «автоматизированный компьютерный измерительный комплекс»;

- определены принципы построения автоматизированных компьютерных измерительных комплексов для изучения механического движения: гибкость, допускающая изменение его структуры и состава в процессе использования и обеспечивающая его сопряжение с демонстрационными физическими установками, открытость базового программного обеспечения;

- определены технические требования к созданию автоматизированного компьютерного измерительного комплекса (открытость, многоканальность, экономичность, чувствительность, помехозащищенность, производительность) и психолого-педагогические требования к его использованию в натурном УФЭ (надежность, простота, безопасность).

Практическая значимость исследования состоит в том, что:

Апробация результатов исследования осуществлялась при обсуждении докладов на Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях» (Екатеринбург, 2002 г.), на III Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в условиях модернизации Российского образования» (Екатеринбург, 2003 г.), на X Всероссийской научно-практической конференции «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» (Челябинск, 2003 г.), на VIII, IX Всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы учебного физического эксперимента» (Глазов, 2003, 2004 г.), на региональной научно-практической конференции «Интеллектуальное развитие студентов и учащихся в процессе изучения физики, химии и астрономии» (Курган, 2003г.), на областной научно-практической конференции «Совершенствование профессионально-педагогической подготовки будущих учителей физики» (Шадринск, 2003 г.).

Основные результаты исследования представлены в 11 публикациях автора.

На защиту выносятся следующие положения:

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3

Педагогический эксперимент подтвердил эффективность применения предложенного компьютерного измерительного комплекса в УФЭ с целью ознакомления учащихся с современными методами научных исследований. Анализ состояния проблемы в практике работы школ показал возможность реализации предложений автора. Использование развивающих возможностей компьютеризованного УФЭ возможно при проведении экспериментальной работы учителем, учитывающей степень оснащенности кабинета физики демонстрационным оборудованием и наличием детально разработанных инструкций по конструированию измерительного комплекса и методических указаний по его применению.

Заключение

2. Анализ различных подходов к конструированию компьютерных измерительных комплексов позволил выявить их возможности и недостатки. Одним из которых, характерных для отечественных разработок, является подход к проведению эксперимента, основанный на фиксации начального и конечного момента времени движения тела или времени прохождения определенного расстояния, что не позволяет видеть, как происходит изменение измеряемых величин во время опыта.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Говорков, Андрей Викторович, Курган

1. Абдеев Р.Ф. Философия информационной цивилизации. — М.: Владос, 1994.-236 с.

2. Абросимов П.В. Методика изучения волновых процессов в оптике с применением ЭВМ в курсе физики средней школы: Автореф. дисс. .канд. пед. наук. — М., 1998.- 16 с.

3. Акатов Р.В., Майер В.В., Шуклин Д.А. Применение компьютера для измерения скорости и ускорения // Учебная физика. 1998. № 3. С. 35-39.

4. Алехина И.В. Дидактические основы применения ЭВМ в процессе формирования педагогических умений у будущих учителей: Автореф. дисс. . канд. пед. наук. — Брянск, 1994. — 20 с.

5. Анализ нечисловой информации в социологических исследованиях (под ред. В.Г.Андреенкова, А.И.Орлова, Ю.Н.Толстовой). — М.: Наука, 1985. — 220 с.

6. Ананьев Д.В. Учебный эксперимент как средство развития личности учащихся на уроках физики: Дисс. .канд. пед. наук. — Оренбург, 1998. — 172 с.

7. Анциферов Л.И. Физика 10. М.: Просвещение, 2002. - 270 с.

8. Анциферов Л.И. Самодельные приборы для физического практикума в средней школе: Пособие для учителя. — М.: Просвещение, 1985. 128 с.

9. Анциферов Л.И. Оптимизация школьного физического эксперимента: Дисс. . док. пед. наук. Курск, 1985. - 427 с.

10. Анциферов Л.И. Проблемы школьного физического эксперимента // Проблемы учебного физического эксперимента.— 1995. — Вып. 1. С. 4-7.

11. Анциферов Л.И., Пищиков И.М. Практикум по методике и технике школьного физического эксперимента. — М.: Просвещение, 1984. — 255 с.

12. Балабанова Т.Е. Совершенствование методики преподавания физики в школе на основе физического эксперимента: Дисс. .канд. пед. наук. — Рязань, 2000.-173 с.

13. Балашов М.М. Физика 9. М.: Просвещение, 1994. - 320 с.

14. Белкин А.С. Педагогический мониторинг образовательного процесса. Шадринский гос. пед. ин-т. Шадринск, 1998. — 45 с.

15. Беспалько В.П. Педагогика и прогрессивные технологии обучения. — М.: Изд-во института профессионального образования Министерства образовании России, 1995. — 336 с.

16. Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. М.: Педагогика, 1989. - 190 с.

17. Бочкова Р.В. Методологические аспекты компьютерного эксперимента// Учебный эксперимент в высшей школе. 1998. №1. — С. 26-29.

18. Бриндли К. Измерительные преобразователи: Справочное пособие /Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 144 с.

19. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе. — М.: Просвещение, 1981.-286 с.

20. Буров В.А. и др. Демонстрационный эксперимент по физике. М.: Просвещение, 1972. - 260 с.

21. Бутиков Е. И. Лаборатория компьютерного моделирования // Компьютерные инструменты в образовании. 1999. № 5. — С. 24—42.

22. Виштынецкий Е.И. Вопросы применения информационных технологий в сфере образования и обучения // Информационные технологии. 1998. №2.-С. 32-36.

23. Вопросы компьютеризации учебного процесса: Книга для учителя /под ред. Л.П. Шило. М.: Просвещение, 1987. - 127 с.

24. Воронин Ю.А., Чудинский P.M. Соотношение натурного и модельного экспериментов в физическом практикуме //Физическое образование в вузах. Т.9, 2003, № 2. С.59-76.

25. Гелль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс/ Пер. с фр. М.: ДМК, 1999. - 144 с.

26. Гиркин И.В. Новые подходы к организации учебного процесса с использованием современных компьютерных технологий // Информационные технологии. 1998. №6. С. 44-47.

27. Гласс Дж., Стэнли Дж. Статистические методы в педагогике и психологии. — М.: Прогресс, 1976. — 495 с.

28. Глущенко Г.Р. Маятниковый акселерометр //Физический эксперимент в школе. Вып. 5. М.: Просвещение, 1975. — С. 41-43.

29. Говорков А.В., Левченко Е.Ю. Автоматизация учебного эксперимента по механике // Актуальные вопросы преподавания физики: Материалы VI международной научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГГГУ,2002.-С. 26-27.

30. Гомулина Н.Н. Применение новых информационных и телекоммуникационных технологий в школьном физическом и астрономическом образовании: Дисс. .канд. пед. наук. -М., 2003. 332 с.

31. Гончарова С.В. Повышение эффективности наглядности обучения при использовании динамических компьютерных моделей на уроках физики: Автореф. дисс. .канд. пед. наук. СПб, Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 1996. - 18 с.

32. Горбунов A.JI. Сборник проектов для работы со школьниками в обучающих средах Lego ТС Logo и Control Lab. М.: ИНТ, 1995. - 70 с.

33. Горячкин Е.Н., Орехов В.П. Методика и техника физического эксперимента. — М.: Просвещение, 1964. — 485 с.

34. Грабарь М.И., Краснянская К.А. Применение математической статистики в педагогических исследованиях. Непараметрические методы. М.: Педагогика, 1977. - 136 с.

35. Гук М. Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. — СПб.: Питер, 2002. 528 с.

36. Данилов В.И., Ежков С.А., Павлов Н.И. Модернизованный комплекс лабораторных работ по механике // Современный физический практикум. Сборник докладов. М.: МФО. 2000. С. 104-105.

37. Демонстрационный эксперимент по физике. В старших классах средней школы. Механика, теплота: Пособие для учителей /Под ред. Покровского А.А. М.: Просвещение, 1971. - 366 с.

38. Дунин С.М. Компьютеризация учебного процесса // Физика в школе. 2004. №2.-С. 59-63.

39. Ездов А.А. Комплексное использование информационных и коммуникационных технологий в преподавании физики в школе: Дисс. . канд. пед. наук. М., 1999. - 176 с.

40. Ездов А.А. Новые технологии проведения школьного естественнонаучного эксперимента // Информатика и образование. 1998. № 4. — С. 13-16.

41. Ельцов А.В., Ларина М.Е., Мурзин С.В., Степанов В.А. Учебное место учащегося //Физика в школе. 2003. №2. — С.51-56.

42. Жакин С.П. Установка для изучения ускоренного движения //Физика в школе. 2000. №5. С.43-45.

43. Жерехов Г.И. Демонстрационный эксперимент по механике. М.: Просвещение, 1961.-321 с.

44. Задков В.Н., Понамарев Ю.В. Компьютер в эксперименте: Архитектура и программные средства автоматизации. — М.: Наука, 1988. — 374с.

45. Зуев П.В. Учебный эксперимент как средство оптимизации подготовки учащихся по физике. Экспериментальный аспект подготовки: Дисс. .канд. пед. наук. -М., 1994. -282 с.

46. Зуев П. В. Теоретические основы повышения эффективности деятельности учащихся при обучении физике в средней школе: Автореф. дисс. . д-ра пед. наук. СПб, 2000. - 39 с.

47. Зуев П.В. Пути повышения эффективности школьного физического эксперимента// Проблемы учебного физического эксперимента. 1998. Вып. 7. -С. 36-37.

48. Извозчиков В.А. Дидактические основы компьютерного обучения физике: Учебное пособие /Ленинград, гос. пед. ин-т им. А.И.Герцена. — Л.: ЛГПИ, 1987.-89 с.

49. Извозчиков В.А. Педагогические информационные технологии и картина мира в непрерывном образовании: Учебное пособие /СПб.: Образование, 1997. 143 с.

50. Ильясова Т.В. Компьютер на уроке физики // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов ВУЗов: Материалы X Всероссийской научно-практической конференции. Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2003. 4.II. - С.217-222.

51. Кабардин О.Ф. Методические основы физического эксперимента //Физика в школе. 1985. № 2. С. 69-73.

52. Кавтрев А. Ф. Компьютерные программы по физике в средней школе //Компьютерные инструменты в образовании. 1998. № 1. — С. 42-47.

53. Калашникова М.Б., Регуш J1.A. Психологические аспекты компьютеризации обучения // Дидактические основы компьютерного обучения.- Л., ЛГПИ им. А.И. Герцена. 1989. С.33-44.

54. Капица П.Л. Эксперимент. Теория. Практика: Статьи, выступления. М.: Наука, 1977.-352 с.

55. Капнев Р.Э. Измерительно-вычислительные комплексы. — СПб.: Энергоатомиздат, 1998. 176 с.

56. Касьянов В.А. Физика 10. М.: Просвещение, 2001. 280 с.

57. Качество знаний учащихся и пути его совершенствования / Лернер, Зорина и др. Под ред. М.Н. Скаткина, В.В. Краевского. М.: Просвещение, 1978.- 206 с.

58. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика: Учеб. для 9 кл. ср. шк. — 3-е изд. — М.: Просвещение, 1994. 192 с.

59. Клевицкий В.В. Учебный физический эксперимент с использованием компьютера как средство индивидуализации обучения в школе: Автореф. дисс. . канд. пед. наук. М., 1999. - 17 с.

60. Г А. ж. ^Лф^хилногл^^ «"тльютетршищ.обучения. (По материалам зарубежных публикаций): Дисс. . канд. пед. наук — М., 1992.-203 с.

61. Компьютер для учебного эксперимента: Учебное пособие/ Р.В.Акатов / Под ред. Р.В.Акатова. Глазов: ГТОИ, 1995. - 94 с.

62. Кондратьев А.С. Вопросы теории и практики обучения физике на основе новых информационных технологий: Учебное пособие // А.С.Кондратьев, В.В. Лаптев, А.И. Ходанович. СПб.: Из-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2001.-96 с.

63. Концепция естественнонаучного образования в 12 летней школе //Физика в школе. 2000. № 3. С. 16-20.

64. Концепция физического образования в 12 летней школе // Физика в школе. 2000. № 3. С. 20-24.

65. Концепция информатизации образования // Информатика и образование. 1999. № 1. С. 3-9.

66. Король П.И. Демонстрационный электронный прибор по механике// Физика в школе. 2002. № 5. С.40-42.

67. Кулакова М.Я. Применение новых компьютерных технологий в обучении физике //Преподавание физики в высшей школе. 1994. №1. С. 73.

68. Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, С.В. Степанов, Е.Б. Петрова и др.; под ред. С.Е. Каменецкого и С.В. Степанова. М.: Академия, 2002. - 304 с.

69. Лаптев В.В. Теоретические основы методики использования современной электронной техники в обучении физике в школе: Автореф. дисс. . д-ра. пед. наук. ЛГПИ, 1989. - 35 с.

70. Левченко Е.Ю. Учебные измерения с использованием компьютера. Базовые аппаратные и программные средства: Учебное пособие. Курган: Изд-во КГУ, 2002.-61 с.

71. Левченко Е.Ю., Говорков А.В. Оборудование для учебного эксперимента на базе персонального компьютера // Развивающее обучение в преподавании физики, химии и биологии в школе и вузе: Сборник научных трудов. Курган: Изд-во КГУ, 2002. С. 66-71.

72. Левченко Е.Ю., Говорков А.В. Автоматизированный лабораторный практикум по механике: Учебное пособие. — Курган: Изд-во КГУ, 2003. — 71с.

73. Левченко Е.Ю., Говорков А.В. Автоматизация учебного эксперимента по механике // Учебная физика. 2003. №1. С. 16-20.

74. Левченко Е.Ю., Говорков А.В. Компьютерный учебный эксперимент по механике в школе и вузе // Физика в системе современного образования (ФССО 2003): Материалы VTI международной конференции. Т. 3. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. - С. 98-100.

75. ЛЕГО-лаборатория (Control ЬаЬ):Справочное пособие. М., ИНТ, 1998.- 150 с.

76. Майер В.В. Оценка учебности элемента учебной физики // Учебная физика. 2002. №3. С. 39-55.

77. Майер В.В., Мамаева Е.С., Агафонов Е.Н. Поплавковый акселерометр и его использование на уроках физики // Учебная физика. 2000. №3. — С. 39-48.

78. Майер (Акатов) Р.В. Формирование наглядно-чувственных образов при постановке сложного учебного физического эксперимента: Дисс. .канд. пед. наук. Екатеринбург, 1998. - 277 с.

79. Матаев Г.Г. Учебная компьютерная лаборатория //Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научно-методических работ. Выпуск 2. -Глазов: ГТПИ, 1996. С. 89-91.

80. ЯЯ 41 WHfl Атпулм„няГТОДМЬЭА.^.- М •1. Просвещение, 1977. 57 с.

81. Методика использования физического эксперимента в учебном процессе: Сб. науч. тр. Свердловск, 1985. — 135 с.

82. Методика преподавания физики в 8 10 классах средней школы. Часть 1. /Под ред. Орехова В.П., Усовой А.В. - М.: Просвещение, 1980. - 320 с.

83. Методы педагогических исследований / Под ред. А.И.Пискунова, Г.В.Воробьева. М.: Педагогика, 1979. - 256 с.

84. Молотков Н.Я. Изучение колебаний на основе современного эксперимента: Пособие для учителей. — Киев: Рад. шк., 1988. 158 с.

85. Мякишев Г .Я. Физика 9. М.: Дрофа, 1998. - 495 с.

86. Наумчик В.Н., Сараевский A.M. Наглядность в демонстрационном эксперименте по физике. Минск: Изд-во БГУ, 1983. - 96 с.

87. Никитин А.А. Лабораторное использование ЭВМ в режиме интерфейса // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научно-методических работ. Выпуск 2. — Глазов: II'ПИ, 1996. С. 91.

88. Никифоров Г.Г., Песоцкий Ю.С., Поваляев О.А. Блочно-тематическое формирование системы оборудования по физике (на примере раздела "механика") // Проблемы учебного физического эксперимента: Сб. науч. тр. ИСО РАО.-М., 2001. Вып. 11.-С. 14-22.

89. Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. М.: ЭКОМ, 1998. -208 с.

90. Нуркаева И.М. Методика организации самостоятельной работы учащихся с компьютерными моделирующими программами на занятиях по физике.: Дисс. канд. пед. наук. -М., 1999. -231 с.

91. Нурминский И.И., Гладышева Н.К. Статистические закономерности формирования знаний и умений учащихся. — М.: Педагогика, 1992. 224 с.

92. Образцов П.И. Психолого-педагогические аспекты разработки и применения в вузе информационных технологий обучения. Орел, 2000. — 145с.

93. Оноприенко О.В. Проверка знаний, умений и навыков учащихся по физике. — Киев: Рад. шк., 1988. 75 с.

94. Основы методики преподавания физики в средней школе /В.Г. Разумовский, А.И. Буров, Ю.И. Дик и др./ Под ред. А.В. Перышкина и др. М.: Просвещение. — 398 с.

95. Песоцкий Ю.С. Учебная техника в структуре образовательной среды. — М.: Педагогика, 2003. — 146 с.

96. Песоцкий Ю.С. Высокотехнологическая образовательная среда учебных заведений: теоретическая модель. — М.: Педагогика, 2002. — 79 с.

97. Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика 9. М.: Дрофа, 2002. - 256 с.

98. Пустильник И.Г. Как оживить преподавание кинематики в школе? //Учебная физика. -2000. №1. С. 18 - 25 с.

99. Разумовский В.Г., Дик Ю.И. Откат к «меловой физике» //Учебная физика. 2001. №4. С.3-8.

100. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании: Дидактические проблемы, перспективы использования. М.: Школа - Пресс, 1994. - 321 с.

101. Роберт И.В. Теоретические основы создания и использования средств информатизации образования: Автореф. дисс. .док. пед. наук. — М., 1995. — 40с.

102. Саенко П.Г. Физика 9. М.: Просвещение, 1992. - 176 с.

103. Светлицкий СЛ. Совершенствование методики преподавания явления дифракции на основе новых информационных технологий. Автореферат дисс. . канд. пед. наук. СПб., 1999. - 17 с.

104. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: учебное пособие. М.: Педагогика, 1998. - 256 с.1 п Гллкззяв^Д!* «использовании компьютеров в процессе выполнения лабораторных работ на уроках физики: Дисс. .канд. пед. наук. СПб., 1999. - 207 с.

105. Семенов А.И. Возможности персональных компьютеров в организации учебной работы, связанной с решением физических задач // Преподавание физики в высшей школе. 1998. № 12. — С. 87-93.

106. Синенко В.Я. Дидактические основы построения системы школьного физического эксперимента: Дисс. .д-ра. пед. наук. Новосибирск. 1995. -389с.

107. Синенко В.Я. Методика и техника школьного физического эксперимента: Учебное пособие. Новосибирск, 1990. - 104 с.

108. Современный учебный физический эксперимент: Учебное пособие. / Воронин Ю.А., Чудинский В.М., Бовин И.Т., Сахаров Ю.Е. /Под ред. Воронина Ю.А. Воронеж: Изд-во Воронеж.гос. пед. ун-та, 1999. - 295 с.

109. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM РС/ Пер. С англ./ Под ред. У. Томкинса, Дж. Уэбстера. М.: Мир, 1992. - 592 с.

110. Смирнов А.В. Теория и методика применения средств новых информационных технологий в обучении физике: Автореф. дисс. . докт. пед. наук. — М., 1996.-36 с.

111. Смирнов А.В. Современный модульный учебно-технический комплекс для кабинета физики общеобразовательной школы // Физика в школе. 2004. № 1.-С. 49-55.

112. Смит Дж. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами. Уроки реализации. М.: Мир, 2000. — 267 с.

113. Суппес В.Г. Основные направления использования компьютерных технологий в процессе обучения физике //Проблемы учебного физического эксперимента. 1999.№8.-С. 123-124.

114. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы. /Под ред. Каменецкого С.Е., Пурышевой Н.С. М.: Академия, 2000. — 365 с.

115. Теория и методика обучения физике в школе. Частные вопросы. /Под ред. Каменецкого С.Е., Пурышевой Н.С. М.: Академия, 2000. — 380 с.

116. Терентьев М.М. Лекции по специальному курсу «Методика и техника школьного физического эксперимента». — М.: Просвещение, 1973. — 115 с.

117. Технология физического эксперимента в естественно-научной компьютерной лаборатории: Комплект Philip Harris: Методическое пособие для учителя / Водопьян Г.М. — М.: ИНТ. — 70 с.

118. Тулии М. Справочное пособие по цифровой электронике: пер. с англ.

119. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 176 с.

120. Тулькибаева Н.Н., Яковлева Н.М., Большакова З.М., Пушкарев А.Э. Теория и практика экспертизы качества образования на основе стандартизации.- М.: Восток, 2002. 206 с.

121. Усова А.В. Психолого-дидактические основы формирования физических понятий. Учебное пособие / Челябинск, Челяб. гос. пед. ин-т, 1988. -90 с.

122. Усова А.В., Бобров А.А. Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики. — М.: Просвещение, 1988. 112 с.

123. Учебное оборудование по физике в средней школе: Пособие для учителей / Под ред. А.А.Покровского. М.: Просвещение, 1973. - 480 с.

124. Учебный эксперимент по механике. Вып.5. //Физика в школе: М.: Школа-Пресс, 1995.-95с.

125. Фадеев А.Ю. Формирование исследовательского умения учащихся посредством компьютерных технологий в процессе изучения пропедевтического курса физики: Автореф. дисс. .канд. пед. наук. — Челябинск, 2002. 19 с.

126. Фаронов В.В. Turbo Pascal 7.0 Практика программирование: Учебное пособие. М.: Нолидж, 2003. - 415 с.

127. Фаронов В.В. Delphi 6. Учебный курс. М.: Издатель МолгачеваС.В., 2001.-672 с.

128. Феофанов Г.Е. Натурный и вычислительный эксперимент в курсе физики средней школы: Автореф. дисс. канд. пед. наук. СПб., 1996. - 36 с.

129. Физический эксперимент в школе: из опыта работы: Пособие для учителя. — М.: Просвещение, 1981. — 191 с.

130. Фролов А.В., Фролов Г.В. Аппаратное обеспечение IBM PC: В 2-х ч. (Библиотека системного программиста) — М.: Диалог-МИФИ, 1992. — 208 с.

131. Харт X. Введение в измерительную технику: Пер.с нем. М.: Мир, 1999.-391 с.

132. Хорошавин С.А. Демонстрационный эксперимент по физике в школах и классах с углубленным изучением предмета: Механика. Молекулярная физика: Кн. для учителя. М.: Просвещение, 1994. - 368 с.

133. Хорошавин С.А. Техника и технология демонстрационного эксперимента. — М.: Просвещение, 1978. — 156 с.

134. Черепанов B.C. Экспертные оценки в педагогических исследованиях. М.: Педагогика, 1989. - 150 с.

135. Чефранова А.О. Методика применения компьютерных средств в курсе физики основной школы: Дисс. .канд. пед. наук. — М., 1997. 236 с.

136. Чирцов А. С. Информационные технологии в обучении физике. //Компьютерные инструменты в образовании. 1999. № 2. — С. 3-12.

137. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / М.И. Богданович, И.Н. Грель, В.А. Прохоренко, В.В. Шалимо. — Мн.: Беларусь, 1991. 493 с.

138. Цура А.И. Современное учебное оборудование, выпускаемое для школ зарубежными компаниями //Физика в школе. 2002. №8. С. 71-73.

139. Шамало Т.Н. Учебный эксперимент в процессе формирования физических понятий. — М.: Просвещение, 1986. — 96 с.

140. Шамало Т.Н. Теоретические основы использования физического эксперимента в развивающем обучении: Дисс. . док. пед. наук. — Екатеринбург. 1992. 372 с.

141. Шамало Т.Н. Направления в развитии современного школьного физического эксперимента // Проблемы учебного физического эксперимента.1995.-Вып. 1.-С. 36-38.

142. Шахмаев Н.М., Шилов В.Ф. Физический эксперимент в средней школе: Механика, молекулярная физика, электродинамика. — М.: Просвещение, 1989.-255 с.

143. B. Collis and I.Stanchev Trends and Techniques in Computer-Based Educational Simulations: Applications to MBL Design in Microcomputer Based Labs: Education Research and Standards / Ed. R.Tinker. Berlin.: Springer-Verlag,1996. — p.51-72.

144. Linn M.C. From Separation to Partnership in Science Education: Students, Laboratories, and the Curriculum in Microcomputer Based Labs: Education Research and Standards / Ed. R.Tinker. Berlin.: Springer-Verlag, 1996. - p. 13-50.

145. Mokros J.R. and Tinker, R.F. (1987) The impact of microcomputer-based labs on children's ability to interpret graphs. Journal of Research in Science Teaching, 24(5). p.369-383.

146. Voogt J.M. Microcomputer based laboratories in inquiry-based science education on implementation perspective, in Microcomputer Based Labs: Education Research and Standards / Ed. R.Tinker. - Berlin.: Springer-Verlag, 1996. - p.207-226.

147. Результаты исследования учителей физики г. Кургана и области (40 чел.) к проблеме использования компьютера при проведении учебного физического эксперимента (данные приведены в % к числу опрошенных учителей)

148. Оцените оснащение своего кабинета:

149. Кабинет физики оснащен: Оснащен Не оснащен

150. Общим демонстрационным оборудованием 85 152. Компьютером 55 45

151. Компьютерными измерительными комплексами 2,5 97,5

152. Мультивидеопроекто-ром 25 751.. Оцените уровень своего владения компьютерной техникой:1. Хорошо Слабо Плохо

153. Умею работать с готовыми программами 15 45 40

154. Знаю языки программирования и умею писать программы 7,5 17,5 75

155. Умею использовать различные аппаратные возможности компьютера (подключение к различным устройствам) 5 5 90

156. I. Как часто Вы применяете компьютерную технику в процессе обу чения?1. Часто Редко Не использую

157. Организую работу учащихся с обучающими программными продуктами 7,5 25 67,5

158. Использую для проведения натурного эксперимента 2,5 97,5

159. Использую для проведения моделирующего эксперимента 2,5 7,5 901.. Вы испытываете наибольшие сложности при проведении учебного физического эксперимента по:1. механике 702. молекулярной физике 22,53. электричеству и магнетизму 154. оптике 20

160. V. Вы считаете целесообразным использовать компьютерные измерительные комплексы при проведении натурного эксперимента по:1. механике 552. молекулярной физике 403. электричеству и магнетизму 604. оптике 35

161. VI. При наличии инструкций по изготовлению компьютерных измерительных комплексов, станете ли Вы проводить работу по его изготовлению?1. Да 302. Не знаю 553. Нет 15

162. VII. Каким требованиям, по Вашему мнению, должен удовлетворять компьютерный измерительный комплекс (выберите из перечисленных или предложите свой вариант):1. Простота конструкции 87,5

163. Использование доступных, недорогих деталей 85

164. Надежность в получении экспериментальных данных 85

165. Быстрота настройки и подготовки к работе 70