Курсовая с практикой на тему Виртуальный эксперимент в преподавании физики

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 3

Глава 1. Теоретические основы
виртуального эксперимента. 7

1.1. Проблемы обучения физики в школе. 7

1.2.
Виртуальная лаборатория как средство обучения. 12

1.3. Требования, принципы, структура,
положительные аспекты виртуального физического эксперимента. 16

Глава 2. Методические основы
использования виртуального эксперимента в обучении физике. 24

2.1. Анализ современных виртуальных
лабораторий. 24

2.2. Методические рекомендации и
примеры использования виртуальной лаборатории в обучении физике. 29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 34

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 36

Введение:

Актуальность исследования. В современной системе образования
увеличивается значимость информационных и компьютерных технологий, которые
дополняют основные возможности сегодняшнего образования: повышение качества и
эффективности процесса обучения, увеличение областей использования. В связи с этим, в образовательный процесс
стремительными темпами входит новая прогрессивная форма организации обучения с
использованием системы электронной поддержке.

 В условиях модернизации образования в нашей
стране перед школой встаёт проблема обеспечения учащихся качественным
образованием. Электронные образовательные ресурсы (ЭОР) связывает целый
диапазон обучения, которые разработаны и воспроизводятся на базе компьютерных
технологий. Электронные образовательные ресурсы (ЭОР), являются средством
системы электронной поддержки (СЭПО) способствует появлению информационной
деятельности и информационного взаимодействия на основе быстрой обработки
связи, интерактивного диалога, автоматизации контроля итогов обучения,
реализации информационно-методического обеспечения учебно-воспитательного
процесса (И.В. Роберт). Использование ЭОР, помогает на более высоком уровне
обеспечить обучение и познание в ходе эксперимента, меняя методы и формы,
создать условия для формирования практических умений и навыков самостоятельной
работы.

Физика –
это наука, изучающая простейшие, но наиболее общие формы движения материи и их
взаимопревращения. Формы движения материи
включают механические, гравитационные, электромагнитные, внутриатомные и
внутриядерные процессы. Предметом физики являются общие законы природных
явлений, таких как механика, электричество, магнетизм, тепло, звук и свет. Изучение физики связаны с построением и
изучением моделей различных физических систем. Изучать окружающий мир – важная
часть обучения. Все развитие физики – это процесс создания и
исследования различных моделей. Усилия выдающихся ученых, начиная с древних
греков, были направлены на создание тех или иных моделей как окружающего мира в
целом, так и его фрагментов.
Неотъемлемой частью познания для детей XXI века, является интерес.
Необходимо не просто давать детям знания, но важно заинтересовать детей в
обучении. Любой эксперимент, проведенный на глазах детей – вызывает интерес. На
сегодняшний день в период активной цифровизации общества появилась возможность
проводить эксперименты при помощи вычислительной техники.

Виртуальный
эксперимент – это совершенно новое направление,
как в исследовательском, так и в образовательном процессе, заключающееся в
реализации физических моделей с
помощью вычислительной техники. Развитие и изучение физики непрерывно связаны с построением и изучением моделей физических систем.

Одним из наиболее перспективных направлений с использованием
информационных технологий в физическом образовании является компьютерное
моделирование физических процессов и явлений. Виртуальные эксперименты обладают
рядом преимуществ.

Обучение физике – это изучение готовых моделей. На наивысшей
ступени обучения – это построение собственных моделей учащимся. Учебное
компьютерное моделирование физических процессов, реализованное в форме
виртуальных физических экспериментов, играет все возрастающую роль в обучении
физике. Виртуальные эксперименты имеют много преимуществ перед натурными:
легкость организации фронтальной лабораторной работы; низкая стоимость
виртуального эксперимента. «Виртуальное оборудование» не изнашивается, не
ломается, не требует обслуживания и ремонта; возможность многократных,
итерационных исследований с изменением начальных условий, что позволяет решить
сложную задачу методом имитационного моделирования;
возможность виртуального экспериментирования во внеучебное время,
самостоятельно, на домашнем компьютере.

Объектом
исследования является процесс обучения физике в
современной школе.

Предметом
исследования является виртуальный эксперимент в
преподавании физики.

Целью
работы является теоретическое изучение особенностей виртуального
эксперимента в преподавании физики, а также разработка методических рекомендаций
по использованию виртуального эксперимента в преподавании физики.

Задачи
исследования:

1. Рассмотреть проблемы обучения физики в
школе.

2. Изучить виртуальную лабораторию как
средство обучения .

3. Проанализировать требования, принципы,
структуру и положительные аспекты виртуального физического эксперимента.

4. Проанализировать современные виртуальные
лаборатории.

5. Разработать методические рекомендации и примеры
использования виртуальной лаборатории в обучении физике.

В работе
были применены такие методы исследования,
как анализ и исследование научной и учебно-методической литературы, сравнение и
обобщение передового педагогического опыта, синтез, систематизация,
классификация.

Практическая значимость работы заключается в том, что материалы,
представленные в работе, и результаты исследования могут быть использованы
учителями физики в процессе преподавания и использования виртуальных
экспериментов.

Структура
исследования. Курсовая
работа включает в себя: введение, 2 главы, заключение, список использованных
источников. В первой главе рассматриваются
теоретические основы исследования – основы виртуального эксперимента. Выявлены
проблемы обучения физике в школе;  изучена
виртуальная лаборатория как средство обучения; проанализированы требования,
принципы, структура и положительные аспекты виртуального физического
эксперимента.

Во второй главе проанализированы
современные виртуальные лаборатории и представлены методические рекомендации, а
также примеры использования виртуальной лаборатории в обучении физике.

В
заключении подводятся итоги исследования, формируются окончательные выводы по
рассматриваемой теме.

Заключение:

Итак, в ходе выполнения
работы были получены следующие выводы и результаты:

Можно
отметить, что развитие различных умений у учеников достигается вовлечением их в
процесс обучения. Учебный физический эксперимент позволяет формировать интерес
к изучению физики, развивать экспериментальные умения школьников, что,
безусловно, очень важно для эффективного усвоения теоретических обобщений
физики.

Современная виртуальная лаборатория представляет собой виртуальную
программную среду, в которой организована возможность изучения поведений
моделей объектов, их совокупностей и производных, заданных с некоторой долей
детализации в отношении реальных объектов, в рамках определенной сферы знаний.
В современном понимании, виртуальная лаборатория должна функционировать в
рамках системы дистанционного обучения. Применение виртуальных лабораторных
работ может качественно расширить возможности дистанционного образования, а
также эффективно поддерживать проведение практических работ.

Виртуальная компьютерная лаборатория
такого или подобного типа также может эффективно использоваться для решения
большого количества всевозможных и очень объемных учебных,
научно-исследовательских и вычислительных задач. Для проведения разного рода
лабораторных работ нет необходимости приобретать дорогое оборудование. В
результате малого финансирования в большинство школьных лабораторий установлено
старое оборудование, которое может давать не точные результаты опытов или
искажать их, что служит источником опасности для обучающихся. Но существуют
области, где оборудования необходимо закупать, но расходные материалы на них
достаточно высоки. Несмотря на то, что программное обеспечение для электронного
обучения тоже имеет высокую цену, их широкая распространенность и
универсальность компенсирует этот недостаток.

В настоящее время существуют
разные виды виртуальных лабораторий. К числу современных примеров виртуальных
лабораторий можно отнести: Виртуальную лабораторию по физике В.В. Монахова,
программу «Живая физика», виртуальные лабораторные Девяткина Евгения
Михайловича.

Использование различных виртуальных
лабораторных экспериментов поможет сформировать базовые знания, умения и
навыки, для становления в дальнейшем профессиональной компетенции. Электронный
комплекс может использоваться как при самостоятельном дистанционном изучении
дисциплины, так и на занятии под руководством преподавателя при изучении
материала. Известно, что самостоятельная работа учащихся способствует более
эффективному овладению материалом, стимулирует познавательные и
профессиональные интересы, развивает творческую активность и инициативу,
способствует росту мотивации обучения.

Таким
образом, цель, поставленная в работе, достигнута, задачи решены.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Теоретические основы виртуального
эксперимента 1.1. Проблемы обучения физики в школе Образовательный
процесс при обучении физике в рамках школьного курса является сложным
процессом, который позволяет выделить некоторые составляющие с целью
формирования универсальных учебных действий учеников на основании федерального
государственного образовательного стандарта (ФГОС). ФГОС ООО предусматривают
применение методических инструментов, оптимальных технологий и практических
методик активизацию учебно-познавательного интереса к знакомству со школьной
физикой. Основное значение для успешного осуществления требований федерального
государственного стандарта основного общего образования заключается в выборе
оптимальной стратегии и определенной методики к образовательному процессу по
физике.

В
XXI
веке происходит стремительное развитие информационных технологий. В связи с
этим растет важность применения их в учебном процессе, это даёт возможность
решить большинство проблемы, которые связаны с бумажными носителями и
преподаванием прошлого века. Использование современных технологий приводит к
существенному повышению заинтересованности учащихся и эффективности в познании
предмета.

Физика
является одним из основных предметов школе. Благодаря этой науке ученики узнают
мир и окружающую их среду.

Физика – область естествознания: наука
о наиболее общих законах природы, о материи, её структуре, движении
и правилах трансформации. Понятия физики и её законы лежат в основе всего естествознания. Является точной наукой.

Подростки поколения Z живут в ином мире по сравнению со своими
предшественниками. Сегодня цифровые сервисы и технологии кажутся чем-то
естественным. Для зумеров VR и 3D-реальность — обыденное развлечение. С помощью
Google они находят ответ на любой вопрос за 0,35 секунды и не представляют себе
жизнь без интернета. Некоторые из детей ещё не умеют разговаривать, но уже
способны найти и включить нужный мультфильм в приложении YouTube [15].

Большинство
зумеров не любят концентрироваться на длинных академических текстах. Но многие
интересуются наукой и технологиями –биомедициной, робототехникой,
программированием и экологией.

Для решения этих проблем нужно изменить
отношение подростков к предмету и найти подходы, которые помогут школьникам с
удовольствием заниматься физикой. А для этого необходимо приблизить физику к
жизни – сделать предмет более визуализированным.

Физика
как экспериментальная наука опирается на фундаментальные эксперименты, которые
подтверждают соответствующие физические законы, и объясняют физические явления.
Ученые, методисты-физики разных поколений: Антипова И.Г., Ланге В.Н., Дика
Ю.Н., Горячкин В.Н., Покровский А.А., Хорошавин С.А., Усова А.В., Шамало Т.Н.,
Шахмаев Н.М., Шилов В.Ф. Зуев П.В., Майер В.В., Надеева О.Г. и многие другие,
предавали большое значение использованию учебного физического эксперимента в
обучении физике. Учащиеся, по их мнению, должны быть вовлечены в проведение
эксперимента; как в проведение демонстрационных экспериментов, так простых
физических опытов, в решение экспериментальных физических задач на каждом уроке
физики.

Учебный
эксперимент является воспроизведением физических явлений при помощи особых
приспособлений (не так часто – применение его на практике) на занятиях в
наиболее удобных для его исследования условиях. Следовательно, учебные
эксперименты выступают в качестве источника знаний, и метода обучения, а также
в качестве разновидности наглядности.