Моделирование задач по физике в компьютерной образовательной среде

Шарова, Ольга Николаевна

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: Моделирование задач по физике в компьютерной образовательной среде

Автореферат

Автор научной работы: Шарова, Ольга Николаевна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Томск
Год защиты: 2006
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Моделирование задач по физике в компьютерной образовательной среде"

На правах рукописи

Шарова Ольга Николаевна

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ В КОМПЬЮТЕРНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ

13.00.02 Теория и методика обучения и воспитания (физика в общеобразовательной и высшей школе)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Томск - 2006

Работа выполнена в Томском государственном педагогическом университете совместно с Томским университетом систем управления и радиоэлектроники

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, профессор Зеличенко Владимир Михайлович

Ведущая организация:

Уральский государственный педагогический университет

Защита состоится 15 декабря 2006 года в 15.00 часов на заседании диссертационного совета К 212.266.01 при Томском государственном педагогическом университете по адресу: 634041, г. Томск, пр. Комсомольский, 75

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан 14 ноября 2006 г.

Ученый секретарь

Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук, профессор Стародубцев Вячеслав Алексеевич

кандидат педагогических наук, доцент Михаил иченко Юрий Павлович

Диссертационного совета

ЕЛ. Румбешта

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В связи с массовым оснащением компьютерами школ по общероссийской программе компьютеризации, усилился интерес к использованию компьютеров в предметном обучении. Компьютер как техническое средство открывает большие возможности для совершенствования учебного процесса. Однако, использование компьютера в обучении по предметам, в частности, физике не получило широкого распространения и носит ограниченный характер. С одной стороны, это связано с недостаточной методической разработкой программных средств и обучающих программ. Выявление данной проблематики прослеживается в диссертационных исследованиях А.М. Короткова, Л.Ю. Кравченко, Е.А. Локтюшиной, Н.А. Го-мулиной, А.С. Каменева, Ш.Д. Махмудовой. С другой стороны, мы считаем, что предлагаемые разработчиками компьютерные программы по физике, в большем количестве являются закрытыми для пользователя: содержат готовый банк задач, тестов, теорию и демонстрации, которые не всегда сочетаются с методикой преподавания учителя и зачастую не увязаны с учебным процессом ни организационно, ни методически. Программы же, позволяющие достичь открытости для пользователя обычно не поддерживают решение физических задач или достаточно громоздки в обучении, требуют знания языков программирования - Pascal, С, Delphi или численных методов - Mathcad, Excel. Поэтому остается актуальным поиск общих подходов и методов, повышающих эффективность обучения физике с помощью компьютера. В частности, актуальна проблема создания такой среды, в которой органично сочетаются традиционные и компьютерные методы обучения. Одним из эффективных методов обучения решению физических задач, является метод компьютерного моделирования, который интегрирует дидактические возможности в обучении решению задач и является средством развития умственных и творческих способностей учащихся. А внедрение новых образовательных технологий в учебный процесс позволяет наряду с традиционными методами решения задач использовать моделирование.

мых задач, для корректировки знаний, контроля или решения домашних заданий, является моделирование. Использование данного метода на уроках физики требует разработки методики и создания Компьютерной образовательной среды - КОС по физике, которая сочетает традиционные и компьютерные средства, позволяющие решать конкретные педагогические задачи.

Настоящая работа посвящена созданию компьютерной образовательной среды с возможностью моделировать физические задачи, вопросам повышения эффективности преподавания физики путем разработки методики решения вычислительных задач в КОС.

Цель исследования. Разработка КОС, ее содержания и методики использования в учебном процессе для активизации познавательной деятельности, повышения уровня усвоения знаний, улучшения умения решать задачи по физике.

Объект исследования. Процесс обучения физике в школе и ВУЗе.

Предмет исследования. Создание компьютерной образовательной среды (КОС) с элементами моделирования физических задач в обучении физике в школе и вузе.

Гипотеза исследования: если при обучении физике использовать компьютерную образовательную среду то произойдет активизация познавательной деятельности учащихся, повысится уровень усвоения знаний, улучшится умение решать задачи.

В соответствии с целями и гипотезой были определены следующие задачи:

- Провести анализ компьютерных обучающих программ и программных средств по физике. Определить их достоинства и недостатки, выявить проблематику их использования в школе.

- Исследовать и определить приемлемую классификацию задач по физике для компьютерного моделирования.

- Разработать методику, позволяющую формализовать решение вычислительных задач в среде моделирования, для развития у обучаемых навыков алгоритмизации, логического, системного и творческого мышления, конкретизации полученных элементов знания.

- Разработать банк задач по кинематике и динамике и теоретический материала к этим разделам, позволяющего научиться моделировать и решать вычислительные задачи физики.

- Выявить различие в методике традиционного решения задач по физике и методике компьютерного моделирования.

- Определить возможность применения компьютерного моделирования в рамках учебного процесса по физике.

Методическая основа.

педагогическое моделирование, анкетирование, тестирование, наблюдение и опрос; педагогический эксперимент и физические методы его обработки.

Методы педагогического исследования.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- изучение и анализ литературы по дидактическим, педагогическим, психологическим и техническим проблемам, связанным с информатизацией образования;

- изучение и анализ обучающих программ и программных средств по физике;

- анкетирование;

- педагогический эксперимент.

Научная новизна.

1. Предложен способ использования КОС для активизации познавательной деятельности учащихся при решении задач по физике

2.Выявлен способ наполнения банка задач по физике с использованием классификатора задач.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что:

1. Разработана методика построения КОС, позволяющая формализовать решение задач по физике.

2. Разработана методика обучения решению задач по физике в КОС.

3. Проведен сравнительный анализ методики решения вычислительных задач в среде моделирования и при традиционном подходе.

4. Проведен сравнительный анализ компьютерных обучающих программ и выделены критерии эффективности применения их в учебном процессе.

Практическая значимость работы определяется тем, что:

1. Разработана классификация задач для компьютерного моделирования

2. Создано наполнение для Компьютерной образовательной среды по физике, состоящее из банка задач и теоретического материала, позволяющего научиться моделировать и решать задачи.

Защищаемые положения.

1. Методика проектирования программно-педагогических средств компьютерной образовательной среды - КОС по физике.

2. Методика моделирования и решения задач по физике по разделу «Механика» - кинематика и динамика.

3. Методика наполнения банка задач по физике с использованием классификатора задач

Обоснованность и достоверность научных результатов и выводов обеспечена:

- Использованием методов математического моделирования для расчета экспериментальных данных для получения наглядной и качественной интерпретации их результатов.

- Использование методов математической статистики для обработки экспериментальных данных.

- Системным подходом к описанию и изучению объекта исследования, достаточной представительностью выборки обучаемых.

Апробация результатов исследования. Основные положения работы докладывались на международной и всероссийской конференции: «Научная сессия ТУСУР - 2004» (г. Томск, отмечен дипломом первой степени), «Информатизация учебного процесса в образовательных учреждениях» (г. Томск). По основным результатам выполненных исследований опубликовано 14 научных работ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и приложений, изложенных на 158 страницах. Работа содержит 30 рисунков и 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследований, определяется цель, объект и предмет исследования, рассматриваются методы исследования, определяется научная новизна и практическая значимость работы, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Создание Компьютерной образовательной среды - КОС по физике как средства обучения» исследована проблематика методологии изучения физики в школе. Проблема повышения методологического уровня преподавания физики рассматривается как актуальная уже в течение длительного времени. Анализ проблемы показывает, что основной процент учащихся испытывает затруднения с решением задач [5]. В последнее время для повышения эффективности обучения предлагаются компьютерные обучающие программы. Проведен всесторонний анализ современных компьютерных программ по физике, выделена проблематика их использования в учебном процессе. Нами определено, что основным условием применения компьютерных технологий в учебном процессе является их открытость для пользователя -учителя, ученика, студента, которая позволяет учесть собственную методику преподавания учителя - дает возможность, без знания языков программирования, наработать свой банк задач, индивидуализировать обучение и научить решать задачи. К сожалению, таких обучающих программ нет или они требуют знания языков программирования. Выходом из данной ситуации является использование на уроках физики компьютерного моделирования, которое приближает решение задачи к реальному процессу и позволяет в рамках одной задачи организовать вычислительный эксперимент. Главным требованием применения принципов моделирования в образовательных целях является их педагогическая целесообразность. Использование данного метода должно

быть оправдано с педагогической точки зрения. Поэтому проведен всесторонний анализ принципов этого метода и показаны его педагогические возможности. Под моделированием понимают замещение исследуемого объекта (оригинала) его условным образом или другим объектом (моделью) и изучение свойств оригинала путем исследования свойств модели. Перевод некоторого объекта в форму модели позволяет обнаружить в нем такие свойства, которые невыявляемы при непосредственном оперировании с ним, что ведет к конкретизации элементов условия задачи и более глубокому пониманию сути решения. С точки зрения психологии, процесс решения задачи - это процесс ее перемоделирования, т. е. построение цепи моделей исходной задачи, конечными звеньями которой являются задачи-модели, методы решения которых известны [8]. Для автоматизированного моделирования и решения задач физики конкретизированы классы задач, которые компьютерная среда моделирования позволяет решать (рис. 1).

Вследствие этого определено название, назначение и методическая направленность программы: компьютерная образовательная среда (КОС по физике) - комплекс программно-педагогических средств, реализуемых с помощью среды компьютерного моделирования задач - СКМЗ.

Среда компьютерного моделирования задач (СКМЗ) - интерактивная компьютерная среда, которая управляет учебной деятельностью учащегося и выполняет, как правило, некоторые функции учителя - направляет обучение решению задач, исходя из имеющихся у учащегося знаний, предполагает усвоение новой информации и приобретения навыков решения вычислительных задач с помощью моделирования.

1. По исходным данным фта условию)

, м _1 14| 11 «® 12 _ » 139 Зшслщ- 1® иС зие гнчосне | Тгуар^л> 1 гавдедоццш

2. По способу решения

Графические ^ Гюмотрлчоскио тгагатгомчгмГ' Ацшитаа- 2* , ¿Л мм! 11ПГШ Экспериментальные

3. Форма записи результата

III 1 1

„ Ь1 Аналитическое^ дГ." . "1 Выражение Текст ГмДш |

Рис. 1. Классификация физических задач для компьютерного моделирования

Во второй главе «Методологическое обоснование и назначение основных компонентов среды компьютерного моделирования задач физики» рассматривается структура среды моделирования и методологическое назначение редакторов и панелей, позволяющих выстроить решение задачи, с помощью формализации. Формализм - совокупность познавательных операций, позволяющих вычленить и уточнить логическую структуру теории, обеспечить стандартизацию понятийного аппарата. Логические особенности формализма - непротиворечивость, разрешимость, полнота, означают, что формализм предполагает содержательное мышление в качестве средства построения и исследования, используя собственные дедуктивные и выразительные возможности, играет важную роль в систематизации знаний.

Среда моделирования задач с помощью заложенного алгоритмического подхода и формализации представления задачи позволяет в каждый момент времени предоставлять ориентировочную базу действий для каждого учащегося в отдельности, что при традиционном подходе решения задач сделать практически невозможно. Развитие творческого потенциала осуществляется за счет предоставления пользователю удобного для обучения интерфейса, открытости программы и возможности моделировать. Учитель может создавать свой банк задач, планируя урок, менять параметры и переменные задачи, добавлять формулы, не имея знаний в области программирования, выстраивать индивидуальную траекторию обучения для каждого ученика. Учащийся, при индивидуальном использовании программы, может самостоятельно выбирать для решения задачи, например, заданные учителем домашние задания, осуществлять подготовку к уроку, поступлению в вуз. На рис. 2 показан общий вид рабочего окна программы, который выполнен в виде совокупности редакторов, панелей и слоев. Использование этих инструментов позволяет построить структуру решения задачи.

Каждый редактор имеет свое функциональное назначение: редактор данных, предназначен для анализа условия задачи и составление чертежа, редактор схем для реализации плана решения, панель решений для отображения решения задачи из редактора схем в принятую в школе форму записи.

Первичное восприятие и анализ выбранного текста задачи учителем или учеником начинается с панели управления (рис. 2, верхняя левая панель). Одна из главных целей анализа - определить объект (или систему), который рассматривается в задаче, установить его начальное и конечное состояние, а также явление или процесс, переводящий его из одного состояния в другое, выяснить причины изменения состояния и определить вид взаимодействия с другими объектами; это помогает объяснить физическую ситуацию, описанную в условии, и дать ей наглядное представление в виде рисунка. Объект - это выделенная из условия задачи информация - предмет, сущность, поведение или часть предмета, обладающая свойствами, выраженными в виде параметров и переменных задачи. После определения названия объек-

Jl -fr Л > 4' ь

txyitw «»«"wt—f

««ЖМММСЫНАРС» '

Я- Кйтметинат. пмм Щг Мианпмс« Миопц

f^ 1 ' « -;

Щ»

faaJSltf'OJä** л -1 Ч J »

Условие задачу Задача 23.

Расстояние между пунктами А и Б 162 км. Из пункта А в пункт Б выехал грузовой автомобиль' со скоростью 2С м>с Одновременно, навстречу ему из пункта Б выехал легковой автомобиль сс| скоростью 2£ Найти пройденный путь грузовым автомобилем, & момент времени, когда легковой автомобиль достигнет пункта А*7

A1 А2

Дано

о, =20 [м/с] и2 = 25[м/с] S = 1 Ь2\км\

1б2-10'л|

Найти.

Si-1

Ответ: 120-Ю1 jh

Решение

52 = иг./г

/г=/, S^o.-f,

tjäo ip'j»)

f. .<mrfi'

Рис. 2. Общий вид окна программы

тов из условия задачи, выделяются параметры и величины, которые по требованию необходимо найти. Осуществляется перевод физических величин в систему СИ, сопоставляются константы и искомые величины задачи. Далее осуществляется работа с геометрической панелью, которая позволяет с помощью готового набора геометрических примитивов выполнить чертеж, т.е. выделить объекты, непосредственно участвующие в задаче, в виде геометрических примитивов - фигур. На рис. 3 представлен общий алгоритм работы с редактором данных и алгоритм решения задачи на этом этапе в традиционной методике:

Алгоритм работы в редакторе данных

Чтение условия Выделение объектов Выделение параметров Построение рисунка,

(анализ) задачи и искомых величин чертежа

Алгоритм решения задачи в традиционной методике преподавания

Чтение условия Выделение параметров Построение рисунка,

(анализ) задачи и искомых величин чертежа

Рис. 3. Общий алгоритм решения задачи в редакторе данных и традиционном подходе

Как видно из рисунка 3 алгоритм решения задачи в редакторе схем больше алгоритма решения задачи традиционной методики, за счет добавления еще одного звена - выделение объектов, которое дает возможность конкретизировать элементы условия, правильно понять смысловую нагрузку задачи, что является немаловажным фактором при анализе задачи. Замечено: чем детальнее продумана и представлена модель умственных и практических операций, выполняемых при решении той или иной задачи, тем успешнее проходит обучение. Важным элементом в решении задач выступает редактор схем, который служит для представления формализации задачи на языке компонентных цепей (рис.4а).

Компонентная цепь - компоненты (составные части) задачи, объединенные с помощью связей в общую схему (рис. 4а).

При работе с редактором схем происходит реализация плана решения, с помощью моделирования. Используя предложенную Библиотеку моделей компонентов - БМК (рис.4.б.), в которую можно вносить изменения (добавлять формулы, математические выражения, подразделы физики), выбранному объекту сопоставляется модель, т.е. его физическая формула. Далее устанавливается связь между переменными величинами объектов, например, на рис. 4а переменные величины - Б2,11, Х2. Выбрав в БМК папку «математика» доопределяются переменные, в данном случае, с помощью равенства 51=52, И=И. После нажатия кнопки «вычисление» - /' происходит расчет схемы - программа выдает ответ. Задача не будет решена, если не определены или не связаны все переменные. При анализе алгоритмов решения задачи в традиционной методике и редакторе схем на данном этапе видно (рис. 5), что алгоритм решения задачи в редакторе схем больше алгоритма решения задачи традиционной методики, за счет добавления звена - установление связи и доопределение несвязанных переменных В традиционной методике

В-Я Аеифывпмаств действий Ш " Иетвмапмеамеаырамаиия

Рис. 4. а) Компонентная цепь в редакторе схем; б) Библиотека моделей компонентов (БМК)

это звено существует на невербальном уровне, как само собой разумеющийся этап логического осмысления при составлении и решении уравнений задачи в общем виде. В среде моделирования это отдельный шаг, наглядно показывающий и конкретизирующий физические величины, которые требуется определить с помощью связывающих формул.

Алгоритм решения задачи в редакторе сом

Присвоение иодвлм объекту установление связи между величинами «одели и ванными задачи Установление связи и доопределен связанных переменнь Зепун программы Провор« и анализ полученного ответа

Алгоритм решения задачи в традиционной методике

нахождение спосгоа решения задачи, используя Фиаичеоие закою Составлением решение уравнений е общем еиде Расчет и получение числового реяультатэ

Проверю к анализ полученного ответа

Рис. 5. Общий алгоритм решения задачи в редакторе схем и традиционном подходе

Чтобы увидеть общую картину всех используемых формул задачи и математических записей, используется панель решений. Здесь автоматически записывается формульное решение задачи с ответом, которое фигурирует в редакторе схем (рис. 2. правый верхний угол). С целью ассоциативности действий и проведения аналогии, панель решений позволяет представлять принятую на уроках физики форму записи задачи, и объединять все элементы задачи, представленные в редакторе схем, в одно целое. Таким образом, учитываются все формы восприятия школьником информации с экрана монитора. Контроль ошибок решения осуществляется по следующим категориям: синтаксические - при наборе формул (несоответствие математическим нотациям, правилам, описки,вычислительные - при вычислении результата (деление на ноль, отсутствие корня, ...), ошибки введения несоответствующих размерностей физических величин. Во всех перечисленных редакторах и панелях среды моделирования существует возможность из одного редактора перейти в другой с целью доопределения пропущенных элементов.

Разработана методика, позволяющая выделять из условия задачи моделируемые объекты, на основании нее сделан алгоритм решения задачи в среде моделирования. Определены критерии присвоения математических моделей объектам. Выделен необходимый и достаточный понятийный аппарат, позволяющий решать задачи в среде моделирования на доступном пользователю языке.

В третьей главе «Организация обучения моделированию к решению задач в КОС по физике» показана обучающая структура КОС по физике. Рассмотрен педагогический сценарий, который включает описание связей между составными частями КОС - текстами теоретического материала и непосредственно моделированием задач различного уровня сложности, интерактивными репликами и комментариями на действия учащихся, запросы о помощи и консультации, справочной информации. Проведен анализ дейс-

твующих методов обучения физики с помощью КОС. Показана методика применения КОС по физике в учебном процессе, способствующая активизации познавательной деятельности учащихся и повышению качества образования. Проанализирована возможность реализации основных дидактических концепций обучения в учебном процессе физики с применением КОС. Учитывая и реализуя дидактические, методологические и педагогические требования в среде моделирования, программа является доступной для пользователя - школьника, учителя, студента. При использовании в школе, структуру самого урока создает учитель-предметник. Он также может осуществить и подбор задач для группового или индивидуального обучения. В связи с появлением компьютеров возник новый вид процесса проблемного обучения - проблемно-компьютерное обучение, которое позволяет достичь нового педагогического эффекта. В данном случае, компьютерное занятие не предполагает стопроцентного использования своего времени на работу с компьютером. Поэтому рассмотрим процесс взаимодействия преподавателя, учащихся и использование КОС. Для этого выделим дидактическую систему, как новое дидактическое образование, отражающее модель педагогического процесса и синтезирующее в себе предметный дидактико-методический компонент и многофункциональную систему компьютерной поддержки, состоящую из следующих компонентов:

педагог - организатор учебного процесса, консультант, контролер; обучаемый - исследователь и конструктор собственого знания Компьютерная образовательная среда:

Образовательная информация это те знания, которые необходимо передать обучаемому для того, чтобы он мог квалифицированно выполнять ту или иную учебную работу по физике. Образовательные технологии - это комплекс дидактических методов и приемов, используемых для передачи образовательной информации от ее источника (КОС) к потребителю и зависящих от форм ее представления. Информационная техтлогия - это информационный ресурс - текстовый, графический, звуковой, видео и.т.д., который необходим конкретному обучаемому и удовлетворяет его образовательные потребности. Выделим несколько форм взаимодействия между компонентами дидактической системы - КОС:

1) преподаватель руководит работой обучаемых с компьютером, знания об объекте изучения они извлекают самостоятельно, работая в КОС;

2) знания об объекте изучения учащийся получает от преподавателя, а КОС служит подтверждением или конкретизацией вербальных сообщений;

КОС- совокупность

3) на основании работы в КОС, осуществленной учащимися, преподаватель решает совместно с ними учебную проблему;

4) опираясь на информацию, заложенную в КОС, педагог сам решает проблему (и показывает ее решение) монологическим методом.

В любом случае КОС и, входящая в нее среда моделирования - СКМЗ по физике являются инструментом, позволяющим реализовать данные формы обучения. В зависимости от рассмотренных форм сочетания компьютерное занятие может быть проведено различными методами: алгоритмическим и исследовательским методами при первой форме сочетания, монологическим и диалогическим методами - при второй форме, при третьей форме сочетания действий преподавателя и применения компьютера доминирующими методами будут диалогический и эвристический, четвертая форма сочетания предопределяет применение монологического метода обучения. Наиболее эффективным методом обучения моделированию и решению задач является алгоритмический и исследовательский методы, основанные на самостоятельном поиске решения. Направление деятельности и коррекцию ошибок осуществляет программа, что способствует мотивации и активизации интереса к сознательному и целеустремленному усвоению знаний. На рис.6 показан пример помощи при затруднении выделить известные величины и единицы их измерения в КОС:

Рис. 6. Пример помощи при затруднении выделить известные величины и единицы их измерения

Показана структура «Компьютерной образовательной среды» (рис. 7), состоящая из: введения, в котором характеризуется программа, ее цель и назначение; электронного учебника, содержащего теоретическое наполнение; задачника; справочных таблиц физики и методического приложения в котором описана работа в программе.

а Введение

0 Электронный учебник " Задачник

о Справочные табтцы о Методическое приложение

Рис. 7. Структура «Компьютерной образовательной среды»

В частности на рис. 8 показаны составляющие элементы задачника:

С^А ДАЧНИК

Глааа1 .Кинематика

§3. Материальная точка.Основные понятая шиематиии. §4. Определение гоордмнаты движущегося тала. §5. Скорость. §6. Равномерное прямолинейное движение. Задача 1.

Задача 2. Задача 3. §7. Ускорение.

§8. Прямолинейное движение с постоянным ускорением.

§9. Свободное падание тал. . Движение по офужности. Глава 2. Динамика §11. Первый аанон Ньютона (эанэн инерции).. §12. Сила и мвсса. §13. Второй эаюн Ньютона. §14. "Третей эанэн Ньютона.

§15. Гравитационная сила. Закон всемирного топтания. §16. Сила тяжести.Ускорение свободного падания. §17. Космические скорости. §18. Законы Кеплера V §19. Сила упругости. Вес тела. §20, Перегрузим и невесомость. §21. Сила трения.

Рис. 8. Структура задачника

В задачнике реализовано три режима моделирования задач - режим демонстрации, режим проверки и режим эксперта. Режим демонстрации, реализован для некоторых задач и предназначен для использования на начальном этапе моделирования в качестве показа. Режим проверки дает возможность решить задачу самостоятельно и в конце решения проверить ее правильность с помощью сверки с шаблоном, выполненным в виде компонентной цепи. Режим эксперта поддерживает полностью самостоятельное решение задачи в КОС. Структура электронного учебника и задачника максимально приближена к легкодоступной форме взаимодействия с учащимся. Составление данных разделов физики осуществлялось на основе анализа принятых к использованию в школе учебников и задачников. Поэтому материал и задания находятся в последовательности соответствующей традиционной методике обучения физики, отражают содержательно-логические связи с учетом познавательных возможностей учащихся, предшествующей подготовке, содержания других предметов и являются систематичными. При затруднении выбора модели (формулы физики, математики) для объектов учащемуся делается ссылка на параграф электронного учебника, который необходимо прочитать, чтобы решить задачу, что значительно экономит время на поиски нужной информации. Овладение способами мыслительной деятельности направлено на умственное развитие учащихся и непосредственно связано с формированием практических умений - решения и моделирование задач физики, что соответствует более глубокой прочности усвоения материала. Решение задач осуществляется посредством получения ответов на совокупность следующих друг за другом вопросов, поэтому со временем ученики научатся правильно формулировать вопросы, мысленно задавая их себе и проникая тем самым в физическую сущность задач, а это - главное условие успешного их решения.

Анализ действующих методических приемов обучения в школах на основе объяснительно-иллюстративного метода обучения говорит о том, что они, прежде всего, ориентированы на развитие логического мышления и репродуктивное изложение материала. Образное мышление, формирующее долговременную память в процессе обучения, остается недостаточно задействованным. Эффективность обучения значительно возрастает, когда при подготовке учащихся применяются методы, формирующие логическое и образное мышление. При таком обучении доля усвоения предъявленной информации увеличивается с 30% (вербальное изложение) до 70% (комбинированное воздействие через зрение и слух). Среда моделирования и реализованный КОС по физике позволяют повысить наглядность решаемой задачи, развить оба типа мышления, содержат творческий и познавательный аспект.

В четвертой главе «Экспериментальное исследование и подтверждение эффективности использования Компьютерной образовательной среды по физике» приводится описание проведенного педагогического эксперимента и экспериментальные данные, подтверждающие эффективность использования КОС по физике в учебном процессе.

Для определения эффективности использования КОС по физике, с точки зрения активизации познавательной деятельности обучающихся, в течении двух лет были выделены три группы учащихся 10 классов, одинаковые по численному составу (50 человек в каждой группе (всего 150 человек)) и по успеваемости. Для первой группы на практических занятиях по физике в качестве эксперимента использовался только традиционный подход при решении задач, для второй группы только компьютерный, для третьей группы был применен комплексный подход - использование традиционного подхода при решении задач и компьютерного, с помощью моделирования.

Для количественной оценки познавательной деятельности школьников использовалось несколько показателей.

Первым показателем эффективности применения КОС по физике был текущий контроль знаний по одной из пройденных тем динамики. Вторым показателем эффективности применения КОС по физике был контрольный срез знаний по изученному ранее разделу физики «кинематика» и «динамика».

В среднем, по результатам двух контрольных работ, увеличение процента усвоения знаний возросло от 57 % при традиционном подходе решения задач во второй группе на 11 % и в третьей группе на 16 %. Отсюда следует вывод о том, что максимальный эффект достигается при комплексном использовании компьютерного моделирования и традиционного решения задач.

Эксперимент по выявлению умения решать задачи показал, что при использовании КОС в процессе обучения, учащиеся за урок (45 минут) успевают решить в 1,5-2 раза большее количество задач (5-6 штук) по сравнению с традиционной методикой (2-3 задачи). Поэтому можно сделать вывод о том,

что КОС является эффективным средством в обучении решению задач по физике. Более подробные результаты эксперимента приведены в диссертации.

Для выяснения реакции обучаемых на применение компьютерных технологий на практическом занятии в контрольных группах использовали интервью и анкету. С целью определения степени интеллектуальной утомляемости при работе с компьютером было предложено ответить на вопрос: «Утомляет ли вас работа с экраном дисплея?». Были получены противоречивые высказывания. Поэтому был поставлен эксперимент по определению степени утомляемости обучающихся в разных условиях обучения. Для проведения эксперимента использовался тест Бурдона. Выяснили, что утомление развивается примерно с 18-20 минуты на один академический час. Далее были предложены вопросы: положительно ли влияет компьютеризация учебного процесса по физике на качество обучения; влияет ли применение КОС на качество понимания учебного материала; необходимо ли дополнение КОС другими разделами физики;

В среднем положительный ответ на предложенные вопросы дали 86 % учащихся, отрицательные - 5 %, затруднились ответить - 9 %.

Полученные данные позволяют уточнить методику преподавания физики, условия организации и проведения занятий.

В заключении излагаются выносимые на защиту результаты диссертационного исследования, их соотношение с общей целью, гипотезой и поставленными задачами, указываются пути дальнейшего исследования и развития темы.

В результате проведенного диссертационного исследования подтверждены положения:

1. Разработаны программно-педагогические средства компьютерной образовательной среды - КОС по физике и обеспечено их эффективное взаимодействие.

2. Разработана методика, позволяющая формализовать решение вычислительных задач в среде моделирования.

3. Разработана методика наполнения банка задач по физике с использованием классификатора задач.

При этом решены следующие задачи:

4. Выделен приемлемый классификатор задач для компьютерного моделирования.

5. Выделены основные достоинства и недостатки, проблематика использования в школе компьютерных обучающих программ и программных средств по физике

6. Методологически обоснована эффективность применения компьютерного моделирования вычислительных задач физики в рамках учебного процесса школы.

7. Разработана методика применения КОС по физике в учебном процессе, способствующая активизации познавательной деятельности учащихся, повышению качества образования.

8. Проведен сравнительный анализ методики традиционного решения задач и при компьютерном моделировании.

9. Реализован системный - психолого-педагогический и информационный подход при проектировании КОС, выделены дидактические, методические, психологические требования при проектировании программы. Проанализирована возможность реализации основных дидактических концепций обучения в образовательном процессе с применением КОС.

10. Экспериментально проверена эффективность применения КОС в образовательном процессе. Выявлены условия, влияющие на эффективность организации и проведения занятий по физике с помощью КОС.

Среди перспектив развития КОС могут быть выделены следующие: повышение уровня интерактивности программного обеспечения; включение элементов мультимедиа в компьютерный учебник; развитие электронных библиотек; совершенствование автоматизированной системы контроля знаний и обработки результатов; совершенствование методического обеспечения с учетом современных психолого-педагогических требований.

Приложения содержат дополнительные и вспомогательные материалы, дополняющие основное содержание диссертации.

Основные научные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Зеличенко В.М., Дмитриев В.М., Шарова О.Н., Филиппов А.Ю., «Формализованное описание различного типа задач для автоматизированного моделирования». Вестник ТГПУ / Томский гос. пед. ун-т - № 2. - 2002. - С. 73-75

2. Шарова О.Н., Дмитриев В.М. Дидактические принципы и методический подход в обучающей программе по физике «Система моделирования и решения задач» Компьютерные технологии в образовании. Выпуск 2. / Под ред. В.М. Дмитриева. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. - Вып. 2. С. 10-13

3. Шарова О.Н., В.М. Дмитриев. Система моделирования и решения задач. Компьютерные технологии в образовании. Выпуск 2. / Под ред. В.М. Дмитриева. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. - Вып. 2. С. 40-50.

4. Дмитриев В.М., Филиппов А.Ю., Шарова О.Н. «Язык моделирования для автоматизированного решения задач по физике» Сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции 18-20 мая 2004 года, Томск, Россия. В трех частях. Часть 3.

5. Шарова О.Н, Филиппов А.Ю., Методическое описание обучающей программы по физике - «Система моделирования и решения задач» VIII всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых (с международным участием) «НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ» (19-23 АПРЕЛЯ

. 2004 г.) том 1, часть 1, естественные и точные науки, Томск 2004.

6. Дмитриев В.М., Филиппов А.Ю., Шарова О.Н., «Формализованное представление задач для компьютерного моделирования» Вестник Московского городского педагогического университета. № 2,2004 г. - С. 43-56.

7. Дмитриев В.М., Филиппов А.Ю., Шарова О.Н., «Метод многоаспектного анализа как алгоритм формализации задач по физике» Вестник Московского городского педагогического университета. № 3,2005 г. - С. 57-63.

8. Шарова О.Н. «Методика моделирования и решения задач по физике с помощью СВИМЗ» - 3-я международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления» г. Томск 12-14 октября 2005 г.

9. Шарова О.Н., Филиппов А.Ю. «Методика решения задач физики с помощью «Системы визуального моделирования и решения задач» (СВИМЗ). Современное образование: традиции и новации. Материалы всероссийской научно-методической конференции. Томск 2-3 февраля 2006 г. С. 134.

10. Зеличенко В.М., Дмитриев В.М. Шарова О.Н., Филиппов А.Ю. «Решение задач физики с помощью «Системы визуального моделирования и решения задач (СВИМЗ). Вестник ТГПУ / Томский гос. пед. ун-т - № 3 (54) -2006. - С. 43-47.

11. Зеличенко В.М., Дмитриев В.М., Шарова О.Н., Филиппов А.Ю. «Среда компьютерного моделирования задач» ТГПУ

12. Шарова О.Н., Филиппов А.Ю., Фролов В.Г. «Визуальные элементы компонентной цепи в редакторе схем» Автоматизация управления в технике и образовании. Всероссийская научно-техническая конференция студентов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР - 2006». Томск 4-7 мая 2006 г.

- С. 265-268.

13. Шарова О.Н., Филиппов А.Ю., Казаченко A.A. «Классификация задач для компьютерного моделирования» Автоматизация управления в технике и образовании. Всероссийская научно-техническая конференция студентов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР - 2006». Томск 4-7 мая 2006 г.

- С. 222-224.

14. Шарова О.Н. «Методика выделения объектов при моделировании задач физики» Автоматизация управления в технике и образовании. Всероссийская научно-техническая конференция студентов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР - 2006». Томск 4-7 мая 2006 г. - С. 268-273.

Литература

1. Махмудова Ш.Д. Особенности информационной технологии обучения / Применение новых технологий в образовании. Материалы XVII Международной конференции. - Троицк, 28-29 июня 2006.

2. Гомулина H.H. Применение новых информационных технологий и телекоммуникационных технологий в школьном физическом и астрономическом образовании. Диссертация на соискание ученой степени кандидата пед. наук. М., 2003. С. 257.

3. Каменев A.C. Формирование готовности учителя физики к реализации развивающего обучения в дидактических компьютерных средах //Съезд российских физиков-преподавателей «Физическое образование в XXI веке». Москва, 28-30 июня 2000 г. / МГУ им. М.В. Ломоносова: Тез. докл. М.: Физический факультет МГУ 2000. С. 339

4. Короткое А.М, Петров A.B. Информатика и информационные технологии: Учебное пособие. Ч. 1. - Волгоград: Перемена, 1998. - 142 с.

5. Локтюшина Е.А., Петров A.B. Компьютеры в учебно-воспитательном процессе школы и вуза: Учеб. пособие по спецкурсу. - Волгоград: Перемена, 1996. -100 с.

6. Кравченко Л.Ю. Подготовка будущих учителей физики к применению информационных технологий на уроках физики в целях развития личности учащихся // Сб. трудов II Межвузовской науч.-практ. конф. «Совершенствование теории и методики обучения физике в системе непрерывного образования» - Тамбов: изд-во ТГУ, 1998, с. 34-35. Соавтор: Коврижных Д.В.

7. Богданов С.А. Компьютерная среда учителя физики // Физическое образование в вузах, 1997, т.З, N 4, с. 111-114. Соавторы: Курыкин Б.Д., Локтюшина Е.А.

Подписано в печать: 09.11.2006 г. Бумага: офсетная Тираж: 100 экз. Печать: трафаретная

Формат: 60x84/16 Усл. печ. л.: 1,16

Заказ: 205/Н

Издательство

Томского государственного педагогического университета

г. Томск, ул. Герцена, 49. Тел. (3822) 52-12-93 e-mail: publish@tspu.edu.ru

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Шарова, Ольга Николаевна, 2006 год

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Создание компьютерной образовательной среды (КОС) по физике как средства обучения.

1.1. Методологическая проблема обучения решению задач по физике.

1.2. Психолого-педагогический аспект обучения моделированию задач физики.

1.3. Применение информационных технологий в учебном процессе.

1.3.1. Методический анализ компьютерных программ по физике.

1.3.2. Методология проектирования обучающих программ.

1.4. Классификация задач по физике для автоматизированного моделирования в КОС.

1.5. Выводы.

Глава 2. Методологическое обоснование и назначение основных компонентов среды компьютерного моделирования задач (СКМЗ) по физике.

2.1. Формализм представления задачи.

2.1.1. Структура среды компьютерного моделирования задач физики.

2.1.2. Алгоритм представления задачи в редакторе данных.

2.1.3. Алгоритм решения задачи в редакторе схем.

2.1.4. Методологическое назначение панели решений.

2.2. Визуальные элементы компонентной цепи в редакторе схем.

2.2.1. Создание компонентов моделей и банка данных в среде компьютерного моделирования задач физики.

2.3. Методика выделения объектов из условия задачи.

2.3.1. Методика присвоения моделей объектам в редакторе схем.

2.3.2. Контроль ошибок в среде компьютерного моделирования задач-СКМЗ.

2.3.3. Пример решения задачи в СКМЗ.

2.3.4. Методология решения вычислительных задач и назначение СКМЗ.

2.4. Выводы.

Глава 3. Организация обучения моделированию и решению задач в КОС по физике.

3.1. Структура КОС.

3.1.1. Интерфейс пользователя.

3.2. Использование методов обучения в КОС.

3.2.1. Основные дидактические концепции обучения с применением КОС.

3.2.2. Организация познавательной деятельности учащихся с применением КОС.

3.3. Выводы.

Глава 4. Экспериментальное исследование и проверка эффективности применения компьютерной образовательной среды (КОС) по физике в учебном процесс.г.

4.1. Исследование проблем применения компьютерных технологий в обучении физике.

4.2. Определение образовательного эффекта КОС по физике в учебном процессе.

4.2.1. Оценка пользовательских интерфейсов КОС.

4.2.2. Оценка уровня знаний учащихся при использовании КОС (Экспериментальная проверка эффективности применения КОС в обучении физике).

4.3. Выводы.;;^.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Моделирование задач по физике в компьютерной образовательной среде"

Актуальность исследования. В связи с массовым оснащением компьютерами школ по общероссийской программе компьютеризации, усилился интерес к использованию компьютеров в предметном обучении. Компьютер как техническое средство открывает достаточно большие возможности для совершенствования учебного процесса. Однако, использование компьютера в обучении по предметам, в частности, физике не получило широкого распространения и носит ограниченный характер. С одной стороны, это связано с недостаточной методической разработкой программных средств и обучающих программ. Выявление данной проблематики прослеживается в диссертационных исследованиях A.M. Короткова, J1.KD. Кравченко, Е.А. Локтюшиной, Н.А. Гомулиной, А.С. Каменева, Ш.Д. Махмудовой. С другой стороны, мы считаем, что предлагаемые разработчиками компьютерные программы по физике, в большем количестве являются закрытыми для пользователя: содержат готовый банк задач, тестов, теорию и демонстрации, которые не всегда сочетаются с методикой преподавания учителя и зачастую не увязаны с учебным процессом ни организационно, ни методически. Программы же, позволяющие достичь открытости для пользователя обычно не поддерживают решение физических задач или достаточно громоздки в обучении, требуют знания языков программирования - Pascal, С, Delphi или численных методов - Mathcad, Excel. Поэтому остается актуальным поиск общих подходов и методов, повышающих эффективность обучения физике с помощью компьютера. В частности, актуальна проблема создания такой среды, в которой органично сочетаются традиционные и компьютерные методы обучения. Одним из эффективных методов обучения решению физических задач, является метод компьютерного моделирования, который интегрирует дидактические возможности в обучении решению задач и является средством развития умственных и творческих способностей учащихся. А внедрение новых образовательных технологий в учебный процесс позволяет наряду с традиционными методами решения задач использовать моделирование.

Анализ результатов контрольных работ школьников и студентов показывает, что основной проблемой изучения предмета «физика» являются трудности, связанные с решением задач. Причинами ошибок, допускаемых при решении, являются затруднения в первичном восприятии задачи, затруднения в определении условия и требования задачи, их соотнесения, т.е. в неумении проводить анализ задачи, определять ориентировочную основу действий. По этой причине большинство учащихся начинают считать физику очень трудным предметом, и теряют интерес к уроку и предмету. Поэтому актуальным выходом, позволяющим добиться эффективного образовательного результата - получить навык решения вычислительных задач, индивидуализировать обучение и самостоятельно осуществлять подбор необходимых задач, для корректировки знаний, контроля или решения домашних заданий, является моделирование. Использование данного метода на уроках физики требует разработки методики и создания компьютерной образовательной среды - КОС по физике, которая сочетает традиционные и компьютерные средства, позволяющие решать конкретные педагогические задачи.

Цель исследования. Заключается в разработке КОС, ее содержания и методики использования в учебном процессе для активизации познавательной деятельности, повышения уровня усвоения знаний, улучшения умения решать задачи по физике.

Объект исследования. Процесс обучения физике в школе и ВУЗе.

Гипотеза исследования: если при обучении физике использовать компьютерную образовательную среду, то произойдет активизация познавательной деятельности учащихся, повысится уровень усвоения знаний, улучшится умение решать задачи.

В соответствии с целями и гипотезой были определены следующие задачи:

• Провести анализ компьютерных обучающих программ и программных средств по физике. Определить их достоинства и недостатки, выявить проблематику их использования в школе.

• Исследовать и определить приемлемую классификацию задач по физике для компьютерного моделирования.

• Разработать методику, позволяющую формализовать решение вычислительных задач в среде моделирования, для развития у обучаемых навыков алгоритмизации, логического, системного "и творческого мышления, конкретизации полученных элементов знания.

• Разработать банк задач по кинематике и динамике и теоретический материал к этим разделам, позволяющий научиться моделировать и решать вычислительные задачи физики.

• Выявить различие в методике традиционного решения задач по физике и методике компьютерного моделирования.

• Определить возможность применения компьютерного моделирования в рамках учебного процесса по физике.

Методическая основа.

Теоретический анализ психолого-педагогической, предметной и методической литературы, школьных и вузовских стандартов и учебных пособий, обучающих компьютерных программ; анализ и синтез педагогического опыта: анкетирование, тестирование, наблюдение и опрос; педагогический эксперимент и физические методы его обработки.

Методы педагогического исследования.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

• изучение и анализ литературы по дидактическим, педагогическим, психологическим и техническим проблемам, связанным с информатизацией образования;

• изучение и анализ обучающих программ и программных средств по физике;

• анкетирование;

• педагогический эксперимент; Научная новизна

2. Выявлен способ наполнения банка задач по физике с использованием классификатора задач.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что:

1. Разработана методика построения КОС, позволяющая формализовать решение задач по физике.

2. Разработана методика обучения решению задач по физике в КОС.

4. Проведен сравнительный анализ компьютерных обучающих программ и выделены критерии эффективности применения их в учебном процессе. Практическая значимость работы определяется тем, что:

1. Разработана классификация задач для компьютерного моделирования.

2. Методика моделирования и решения задач по физике по разделу «Механика» - кинематика и динамика.

3. Методика наполнения банка задач по физике с использованием классификатора задач.

Обоснованность и достоверность научных результатов и выводов обеспечена:

• Использованием методов математического моделирования для расчета экспериментальных данных для получения наглядной и качественной интерпретации их результатов.

• Использованием методов математической статистики для обработки экспериментальных данных.

• Системным подходом к описанию и изучению объекта исследования, достаточной представительностью выборки обучаемых.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и приложений, изложенных на 156 страницах. Работа содержит 52 рисунка и 11 таблиц.

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

4.3. Выводы

1. Экспериментально выявлены условия и проблемы внедрения новых информационных технологий в обучении физике.

1. Применение КОС в обучении школьников способствует достижению более высокого уровня познавательной самостоятельности.

2. Комплексное применение традиционной и компьютерной схемы обучения, с помощью КОС позволяет повысить уровень и качество полученных знаний по физике.

Заключение

В результате проведенного диссертационного исследования подтверждены положения:

2. Разработана методика, позволяющая формализовать решение вычислительных задач в среде моделирования.

3. Разработана методика наполнения банка задач по физике с использованием классификатора задач.

- При этом решены следующие задачи:

4. Выделен приемлемый классификатор задач для компьютерного моделирования.

8. Проведен сравнительный анализ методики традиционного решения задач и при компьютерном моделировании.

138

10.Экспериментально проверена эффективность применения КОС в образовательном процессе. Выявлены условия, влияющие на эффективность организации и проведения занятий по физике с помощью КОС.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Шарова, Ольга Николаевна, Томск

1. Ковалева С.Я. Совершенствование взаимопонимания учителей и учащихся // Физика в школе, 2004. № 6. с. 78

2. Беликов Б.С. Решение задач по физике. Общие методы. Учеб. Пособие для студентов вузов.-М.: Высш. Шк., 1986.-256 е.: ил.3. www.physfac.bspu.secna.ru/

3. Володарский В.Е. Обучение школьников решению задач //Физика в школе 2002.№ 7. с. 42-44

4. Методический справочник учителя физики. Сост.: М.Ю. Демидова., В.А. Коровин.- М.: Мнемозина. 2003 229с.

5. Каменецкий С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе.М.: Просвещение, 1971г-448с.

6. Усова А.В., Бобров А.А. «Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики».М.:Просвещение., 1988. 111 с.8. http://informika.rU/text/magaz/pedagog/pedagog 2/p star.html

7. Методика преподавания физики в 8-10 классах средней школы. /Под ред. В.П., Орехова, А.В. Усовой. Ч. 1, 2.—М.: Просвещение, 1980.— 320 с, —351 с.

8. Кондратьев А.С., Филиппов М. Э. Физические задачи и математическое моделирование реальных процессов // Учебная физика, 1999 № 2, с. 6477.

9. М.Любичанковский В.А., Семыкин Н.Н. Методологические вопросы в курсе физики в средней школе. М.: Просвещение, 1979.

10. Тарасов JI.B., Тарасова А.Н. Вопросы и задачи по физике. (Анализ характерных ошибок поступающих во втузы.)М.: Высш. шк., 1990 -256с.

11. Басова Н.В. Педагогика и практическая психология. Ростов на Дону: «Феникс», 2000. - 416 с.

12. Рубинштейн С.JT. О мышлении и путях его исследования. М.: Акад. наук СССР, 1958.- 147 с.

13. Давыдов В.В. Виды обобщения в обучении: (Логико-психологические проблемы построения учебных предметов). М.: Педагогика, 1972. -423с.

14. Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения: Опыт теоретического и экспериментального исследования. М.: Педагогика, 1986. - 233 с.

15. Фридман Л.М. Наглядность и моделирование в обучении. М., 1984. -80 с.

16. Фридман Л.М. Как научиться решать задачи. Изд. 3-е, дораб. М.: Просвещение, 1989. 192 с.

17. Богоявленский Д.Н. Формирование приемов умственной работы как путь развития мышления и активизации учащихся. //Вопросы психологии. 1965. №4

18. Богоявленский Д.Н., Менчинская Н.А. Психология усвоения знаний в школе. М.: Изд-во АПН РСФСР, 1959.-347 с.

19. Балл, Г.А. Теория учебных задач: психолого-педагогический аспект. -М.,1990.- 181 с.

20. Талызина Н.Ф. Теория учения и автоматизации учебного процесса //

21. Психологические проблемы создания и использования ЭВМ. М.,1985.-с. 155-157.

22. Эрдниев П.М., Эрдниев Б.П. Укрупнение дидактических единиц в обучении математике-М.: Педагогика, 1986. 197 с.

23. Бубликов С.В. Методологические основы вариативного построения содержания обучения физике в средней школе. Автореферат на соискание ученой степени доктора пед. Наук. СПб. 2000.- 34 с.

24. Психологические проблемы неуспеваемости школьников./ Под ред. Н.А. Менчинской.-М.: Педагогика, 1971.-272 с.31 .Менчинская Н.А. Проблемы учения и развития. // Проблемы общей, возрастной и педагогической психологии. М., 1978.- с.253-268.

25. Шиян Н.В., Шиян А.А. Метод проектов в физическом образовании // Физика в школе, 2005. № 5. с. 33-36.

26. Fishman S.M., McCarthy L. John Dewey and the Challenge of Classroom Practice. Columbia University. - 1998.

27. Решетова З.А. Психологические основы профессионального обучения. -М.: МГУ, 1985.-207с.35.www.auditorium.ru/books/6232/gl4.pdf

28. Мамаева И.А. Обучение распознаванию элементов физических знаний // Физика в школе, 2005. № 7. с. 47-48.

29. Гомулина Н. Н. Применение новых информационных технологий и телекоммуникационных технологий в школьном физическом и астрономическом образовании. Диссертация на соискание ученой степени кандидата пед. наук. М., 2003. с. 257.

30. Кречетников К.Г. Методология проектирования, оценка качества и применения средств информационных технологий обучения. Моногр. -Москва: Изд. Госкоорцентр, 2001. 244с.39.www.omsu.ru/conference/teslses/00005 l.doc

31. Панюкова С.В. Концепция реализации личностно-ориентированного обучения при использовании информационных и коммуникационных технологий. М.: Изд-во РАО, 1998. - 120с.142

32. Артемьев И.Т. Саморазвитие студентов в условиях компьютеризированного обучения// Образовательные технологии: сб. всеросс. науч-метод. конф Воронеж: Научная книга, 2006. - С. 196199.

33. Калашникова М.Б., Регуш J1.A. Психологические аспекты компьютеризации обучения // Дидактические основы компьютерного обучения. Л., 1989. - С. 33-44.

34. Тихомиров O.K., Бабанин J1.H. ЭВМ и новые проблемы психологии. -М.: МГУ, 1986.-203 с.

35. Махмудова Ш.Д. Особенности информационной технологии обучения/ Применение новых технологий в образовании. Материалы XVII Международной конференции. Троицк, 28-29 июня 2006.

36. Тиффин Д., Раджасингам JI. Что такое виртуальное обучение // Информатика и образование, 1999. с. 19

37. Хуторская А.В. Типы дистанционного обучения в 12-летней школе.- М.: ИОСО РАО, 2000.

38. Кавтрев А.Ф. Методические аспекты преподавания физики с использованием компьютерного курса «Открытая физика 1.0, часть I.: Санкт-Петербург-Москва, 2002 г.

39. Смирнов А.В. Теория и методика применения средств новых информационных технологий в обучении физике. Автореф дисс. на соискание ученой степени докт. пед наук. — М., 1996. 36с.

40. Политика в области образования и новые информационные технологии // Информатика и образование, 1996. № 5, с.Ю.

41. Чеснокова Е.И. Один из современных способов сочетания наглядности со словом учителя// Электронный журнал «Методист», № 9, 2006. http://www.physfac.bspu.secna.ru/Metodist/?issue=9

42. Кирколуп Е.Р. Исследовательский метод обучения в преподавании физики// Электронный журнал «Методист», № 7, 2005. http://www.physfac.bspu.secna.ru/Metodist/?issue=7

43. Леонтович А.В. Об основных понятиях концепции развития исследовательской и проектной деятельности учащихся // Исследовательская работа школьников, №4, 2003. с. 12-17.

44. Воронина Т.П. Философские проблемы образования в информационном обществе. Автореферат на соискание ученой степени доктора филос.наук. М., 1995.

45. Педагогика: Учебное пособие /В.А. "Сластенин, И.Ф. Исаев, А.И. Мищенко, Е.Н. Шиянов М.: Школа-Пресс, 1997. - 512 с.

46. Булгаков М.В., Якивчук Е.Е. Инструментальные системы для разработки обучающих программ. В кн. Компьютерные технологии в высшем образовании. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1994 - с. 153 -162.

47. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. Под ред. Е.С.Полат. М.: ACADEMA, 2000.-271 с.

48. Гребенев И.В. Применение ЭВМ в процессе преподавания физики в средней школе: Учебное пособие// Нижегородский гос. Ун-т им. Н.И. Лобачевского. Н. Новгород: Из-во ННГУ, 1995. - 73 с.

49. Кулакова М.Я. Создание компьютерной обучающей среды для учебно-исследовательской работы на занятиях по физике. Дисс. на соискание ученой степени канд. пед наук. М., 1996. - 185 с.

50. Кручинина Г.А. Дидактические основы формирования готовности будущего учителя к использованию новых информационных технологий. Автор, дисс. . доктора наук. М., 1996. - 43 с.

51. Молоткова Н.В. Методика формирования информационно-технологической составляющей профессиональной культуры учителя. Дисс. . канд. пед. наук. Тамбов, 2000, 215 с.

52. Соколова Г.Ю. Теория и методика обучения работе в сети Internet (на примере подготовки преподавания информатики, методиста -организатора НИТ) Дис. . канд. пед. наук. СПб., 1999. - 187 с.

53. Горбунова И.Б. Повышение операционности знаний по физике с использованием новых компьютерных технологий.: Дисс. на соискание ученой степени доктора пед. наук. СПб., 1999. 395 с.

54. Локтюшина Е.А., Петров А.В. Компьютеры в учебно-воспитательном процессе школы и вуза : Учеб. пособие по спецкурсу. -Волгоград: Перемена, 1996. 100 с.

55. Локтюшина Е.А. Обучение в личностно-ориентированных дидактических компьютерных средах: тезаурус. Волгоград: Перемена, 1999.-60 с.

56. Богданов С.А. Компьютерная среда учителя физики // Физическое образование в вузах, 1997, т.З, N 4, с. 111-114. Соавторы: Курыкин Б.Д., Локтюшина Е.А.71. http://schools.techno.ru/schl567/metodob/mipcro/spravochnik/razdel7.htm145

57. Открытая физика. Часть I. Механика. Термодинамика. Механические колебания и волны. г. Долгопрудный.: ООО «Физикон», 1997 г. (CD-ROM)

58. Открытая физика. Часть II. Электричество имагнетизм. Оптика. Квантовая физика. г. Долгопрудный.: ООО «Физикон», 1997 г. (CD-ROM)74.1С: Репетитор. Физика.-М.: Фирма «1С», 1997 г. (CD-ROM)75. http://www.ito.sU/1998-99/c/borevskiy.html

59. Физика в тестах, решениях и демонстрациях для школьников и абитуриентов. М.: «Интос», «Курс-88», СПбИТМО, РНПО «Росучприбор», 1997. (CD-ROM)77.«Электронный задачник по физике» М.: Медиа Паблишинг, 1997 г. (CD-ROM)

60. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2000. М.: Кирилл и Мефодий, 1999. (CD-ROM).79. «Как решить проблему». Самоучитель для развития творческого мышления.-М.: Новый диск, 2000 г. (CD-ROM).

61. Боревский Л.Я. Курс физики XXI века.- М.: МедиаХаус, 2002. (CD-ROM).

62. Мухин О.И. Компьютерная инструментальная среда "Слоистая машина". Пермь:, ППИ, 1991. 122 с.82. «TeachPro» решебник по физике 7-11 класс.-М.: ООО «Мультмедиа технологии и дистанционное обучение», 2003 (CD-ROM).

63. Дунин С.М. О подготовке к применению в школах интерактивной компьютерной среды «Живая физика» // Преподавание физики в высшей школе: Школьная методика: Сб. научных трудов. 1996.-№5. -с.24-27

64. Бронфман В.В., Дунин С.М. Когда оживает физика. // Информатика и образование. №4 /1998. С. 17 - 21.

65. Кривошеев А.О, Н.И. Кузнецов Н.И. Основные аспекты разработки компьютерных обучающих программ // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Международный сборник. Липецк: ЛГПИД998. с. 77-84.

66. Машбиц Е.И. Методические рекомендации по проектированию обучающих программ.-Киев, 1986 г.

67. Бабич Е.И. Методическое руководство по написанию педагогических программных средств. Львов-1987 г.

68. Гомулина Н.Н. «Открытая Физика 2.0.» и «Открытая Астрономия» -новый шаг. Компьютер в школе: №3, 2000. с.8-11.

69. Соболева Н.Н., Гомулина Н.Н., Брагин В.Е., Мамонтов Д.И., Касьянов О.А. Электронный учебник нового поколения.// Информатика и образование. М.: №6/2002. С. 67 -76.

70. Богдан В.И., Бондарь В.А., Кульбицкий Д.И., Яковенко В.А. «Практикум по методике решения физических задач».- Мн.: Выш.шк., 1983.-272 с.

71. Информатика. 7-9 класс. Базовый курс. Теория/ под ред. Н.В. Макаровой.- СПб.: Питер, 2003. 368 с.

72. Максимей И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ М.: Радио и связь, 1988.-230 с.

73. Максимей И.В. Математическое моделирование больших систем: Учебное пособие для специальности "Прикладная математика" вузов.-Минск: Высшейш. шк., 1985.-119 с.96.http://ksana-k.narod.rU/Book/Filosof/00./html

74. Дмитриев В.М., Филиппов А.Ю., Шарова О.Н. Формализованное представление задач для компьютерного моделирования // Вестник Московского городского педагогического университета 2004. № 2(3).

75. Дмитриев В.М., Филиппов А.Ю., Шарова О.Н. Метод многоаспектного анализа как алгоритм формализации задач по физике // Вестник Московского городского педагогического университета 2005. № 1(4).

76. Дмитриев В.М., Шарова О.Н., Система моделирования и решения задач. Компьютерные технологии в образовании. Выпуск 2. / Под ред. В.М. Дмитриева. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004.-Вып. 2. стр 40-50

77. Дмитриев В.М., Филиппов А.Ю., Шарова О.Н. «Язык моделирования для автоматизированного решения задач по физике»- Сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции 18-20 мая 2004 года, Томск, Россия. В трех частях. Часть 3.

78. Математика. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. Ю.В. Прохоров.- 3-е изд. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. -848 с.

79. Соколова И.Ю., Кабанов Г.П. Качество подготовки специалистов в техническом вузе и технологии обучения. -Томск: Изд-во ТПУ, 2003-203с.

80. Шарова О.Н. «Методика моделирования и решения задач по физике с помощью СВИМЗ» -3-я международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления» г. Томск 12-14 октября 2005 г.

81. Зеличенко В.М., Дмитриев В.М. Шарова О.Н., Филиппов А.Ю. «Решение задач физики с помощью «Системы визуального моделирования и решения задач (СВИМЗ). Вестник ТГПУ / Томский гос. пед. ун-т -№3 (54) -2006. -стр. 43-47.

82. Зеличенко В.М., Дмитриев В.М., Шарова О.Н., Филиппов А.Ю., «Формализованное описание различного типа задач для автоматизированного моделирования». Вестник ТГПУ / Томский гос. пед. ун-т -№2. -2002. -стр. 73-75

83. Физика. Интенсивный курс. Для школьников и абитуриентов -СПб.: ООО «Виктория плюс», 2004 320 с.

84. Лукашик В.И. Иванова Е.В. Сборник задач по физике М.: просвещение, 2003. - 224 с.

85. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебн. Для общеобразоват. Учреждений. 3-е изд., дораб. - М.: Дрофа, 2003. - 416 с.

86. Коршунова Л.Н. Механика: Кинематика: Пособие по решению задач-М.: КОНТУР-М, 2004.-112с117. http://www.mon.gov.ru/edu-politic/standart/pp/16-l-s.doc118. http://www.usability.ru/glossary.htm119. http://www.nbuv.gov.ua/new/cr2002/inter.htm

87. АнтоноваТ.С., Харитонов А.Л. Гипертекстовый школьный учебник: польза или вред?//Электронные учебники и учебно-методические разработки в открытом образовании. Материалы ежегодной Всероссийской конференции. Москва. МЭСИ, 2000.

88. Киселев Б.Г. Архитектура электронного учебника.//Электронные учебники и электронные библиотеки в открытом образовании. Материалы 2-й ежегодной Всероссийской конференции. Москва. МЭСИ. 29 ноября 2001.

89. Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебник для общеобразоват. Учреждений. 5-е изд., дораб. - М.: Дрофа, 2003. - 416с.

90. Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика. 9 кл.: Учеб. Для общеобразоват. Учреждений. -М.: Дрофа, 2003. -256 е.: ил.

91. Элементарный учебник физики под ред. Акад. Г.С. Лансберга. Том 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. М.: Наука, 1973.656 с.

92. Жданов Л.С., Мараджан В.А. Курс физики для средних специальных учебных заведений. Часть первая. Механика и Молекулярная физика. -М.: Наука, 1971.- 464 с.

93. Асвацатуров Г. Технология конструирования мультимедийного урока. // Учитель, 2004. № 2. март-апрель.

94. Ефименко В.Ф., Смаль Н.А., Кущенко С.М. Методика преподавания физики с использованием компьютерных технологий. // Физическое образование в вузах, 2000. N 3, с.87-97.

95. Педагогика. /Под общей ред. Г. Нойнера, Ю.К. Бабанского. М.: Педагогика, 1984.

96. Дидактика средней школы. /Под ред. М.Н. Скаткина. М.: Просвещение, 1982.

97. Данилюк А.Я. Теоретико-методологические основы проектирования интегральных гуманитарных образовательных пространств: Автореф. дис. . д-ра пед. наук. Ростов-на-Дону, 2001. - 2 п.л.

98. Белицын И.В. Лекционный мультимедийный комплекс как средство активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся. Автор, дисс. . кандидата наук. Томск, 2003. - 23 с.133. http://www.psylist.net/pedagogika/index.htm

99. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения. М.: Педагогика, 1988. с. 191

100. Вильяме Р., Маклин Е. Компьютеры в школе. /Общ. ред. В.В. Рубцова, М.: Прогресс, -1988. 336 с.

101. Попков В.А. Коржуев А.В. Дидактика высшей школы.-М.: Издательский центр «Академия», 2001. -136 с.

102. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е.Каменецкий, Н.С.Пурышева, Н.Е.Важеевская и др.; под ред. С.Е.Каменецкого, Н.С.Пурышевой. -М.: Изд. центр "Академия", 2000. 368с.

103. Рубинштейн C.JI. О мышлении и путях его исследования. М.: АН СССР, 1958.

104. Брунер Дж. Психология познания. За пределами ~ непосредственной информации / Пер. с англ. К. И. Бабицкого. М.:1. Прогресс, 1977.-412с.

105. Пиаже Ж. Избранные психологические труды: Пер с англ. и фр. -М.: Междунар. пед. академия, 1994. 680с.141. www.biysk.secna.ru/jurnal/ n4-52000/teacher/gay dabrus.doc142. http://www.prioritet-school.ru/pub/physics.html

106. Абакумова Н.Н. Анализ и экспертиза обучающих программ: к проблеме эффективности дистанционного образования.// Открытое и дистанционное образование, 2002. № 2 (6)

107. Холодная М.А. Психология интеллекта. Парадоксы исследования- СПб.: Питер, 2002. 272с.

108. Альтшулер Ю.Б. Методологические и прикладные вопросы физики. Программно-метод. материалы. Н. Новгород: Изд-во "Вектор ТиС", 1999.44с.

109. Шамова Т.И. Активизация учения школьников. М., Педагогика. -1976.- 97с.

110. Извозчиков В. А. Школа информационной цивилизации: «Интеллект XXI». Над чем думать, что знать и что делать директору школы/ В.А. Извозчиков, A.M. Слуцкий, Е.А. Тумалева. - 112 с.

111. Волчегурский JI.A. Внедрение необходимо и реально // Вестн. Высш. Шк. 1976. № 10. с. 20-23.