Цифровые мультимедиа и интерактивные инструменты на уроках физики

Новые стандарты в образовании рекомендуют применять цифровые средства в обучении, поскольку это должно повысить эффективность усвоения предметов.

Лабораторные эксперименты на традиционном оборудовании охватывают множество тем, но современные дети, привыкшие в цифровой информационной среде, где можно визуализировать любой процесс, воспринимают эксперимент не только как подтверждение теории, но и как источник прикладных знаний. Видео-эксперименты демонстрируют, как физические законы работают в реальной жизни на реальных предметах и с реальными скоростями. Кроме того, некоторые явления, например процессы микромира, в условиях школьного кабинета продемонстрировать нельзя, и здесь на помощь приходят интерактивные технологии: с помощью компьютерных программ можно не только моделировать такие явления, но и изменять условия их протекания.

Для наглядного объяснения процесса, явления или действия закона используют мультимедийные и интерактивные ресурсы. Разберёмся, что это такое. К мультимедийным средствам относятся: статичные изображения (карты, хронологические ленты, схемы, таблицы), видеоролики, анимации, озвучивание учебных материалов и электронные презентации.

Чтобы разобраться со смыслом интерактивности в электронном образовательном ресурсе, обратимся к самому понятию «интерактивность». Как известно, этот термин переводится, как взаимодействие, что в информационных системах понимается, как информационный обмен.

Федосеев А. А. отмечает, что интерактивный электронный образовательный ресурс анализирует ответы учащегося и дает обратную связь предъявляя ему ту учебную информацию, по которой ресурс обнаружил у него пробелы [1].

Так же интерактивным может быть ресурс, где есть возможность менять параметры системы для получения эксклюзивного результата.

Для того чтобы привлечь внимание кадет еще на перемене мы используем информационный слайд, содержащий информацию о сегодняшней дате в истории физики – это может быть день рождение ученого, с указанием его изобретения, памятная дата, например, первый полет в космос или передача радиосигнала, открытие или публикация нового закона или явления и другое.

Презентация, безусловно, облегчает усвоение материала: она помогает быстро и наглядно показать взаимосвязи, освежить пройденное и привести жизненные примеры. Тем не менее по нашему мнению, презентации постепенно отходят на второй план – у кадет более сильное впечатление производят видео-опыты из подручных материалов, которые демонстрируют, что физика вокруг нас и подтверждают её как науку о природе. Видео-опыт можно использовать на разных этапах урока: при проверке домашнего задания с просьбой объяснить явление, опираясь на материал предыдущего занятия; как мотивацию и средство постановки целей и задач; для первичного закрепления или проведения рефлексии. Анимированные демонстрации и графические представления данных облегчают соотнесение теоретических формул с экспериментальными наблюдениями.

Где же брать видео-эксперименты? Рассмотрим несколько источников: GetAClass, Наука детям, Простая наука и подборка телевизионного проекта «Галилео» с экспериментами по физике, а также базовые наглядные эксперименты на базе лаборатории НИЯУ МИФИ и др.

Чтобы разобраться в сложных явлениях физики, порой мало прочитать формулировку закона: требуется убедиться в этом экспериментально или опираясь на реальные ситуации. При помощи интерактивных моделей и симуляций PhET можно рассказать материал в интуитивной игровой среде.

Интерактивные симуляции позволяют визуально объяснить материал на уроке, или кадетам, которые плохо усваивают тему, и обеспечить работой по самостоятельному изучению отсутствовавших по болезни; кроме того, они пригодны для виртуальных лабораторий и работы с интерактивной доской. Интерактивные симуляции поддерживают формирование ментальных моделей физических законов через активное экспериментирование и варьирование параметров. Визуализация абстрактных понятий (например, полей, волн, квантовых эффектов) облегчает их осмысление и уменьшает когнитивную нагрузку учащихся.

Симуляции попроще представлены на сайте http://www.seilias.gr, они не такие красочные, выполнены в графическом стиле с меньшим количеством функций. На сайте https://javalab.org. представлены подобные симуляции в выдержанном стиле, но от этого не менее полезные. Квантовая физика всегда тяжело воспринимается кадетами из-за обилия схем и диаграмм и отсутствием наглядности. Интерактивные симуляции решают эту проблему.

Самостоятельную работу кадет после болезни, можно интересно проверить при помощи различных интерактивных заданий для проверки знаний, расположенных на сайте https://learningapps.org/. Для успевающих кадет можно дать творческое задание: «создать свое интерактивное задание».

Цифровые и мультимедийные ресурсы способствуют наглядности учебного материала, позволяя демонстрировать динамику физических явлений, недоступную при традиционных методах. Использование цифровых мультимедийных средств позволяет реализовать проблемно-ориентированное и исследовательское обучение, что повышает глубину понимания причинно-следственных связей. Наиболее частые слова в пояснениях и заданиях к симуляторам: смотри, наблюдай, выбери, включи, экспериментируй, исследуй и пр. Такой подход показывает кадетам, что физика может объяснить многие процессы, происходящие вокруг них.

Дополнительно такие ресурсы дают ряд практических преимуществ:

• активизируют познавательную и исследовательскую деятельность учащихся;
• развивают критическое мышление и умение моделировать процессы;
• обеспечивают индивидуализацию и дифференциацию обучения (подбор уровней сложности и темпа);
• позволяют проводить виртуальные лабораторные работы и безопасные эксперименты;
• формируют навыки работы с ИКТ и цифровыми инструментами;
• облегчают оценивание и обратную связь (автоматизированные проверки, мгновенные результаты);
• способствуют межпредметным связям и использованию реальных контекстов;
• экономят время и материальные ресурсы при демонстрации опытов;
• поддерживают дистанционное и гибридное обучение, а также доступ к обновляемым учебным материалам.

Применение таких ресурсов повышает эффективность урока, усиливает наглядность объяснений, пробуждает интерес учеников и помогает им более осознанно усваивать программный материал. В результате внедрение мультимедиа и интерактива повышает качество обучения и готовит кадет к требованиям современного мира.

В то же время избыточная мультимедийная информация может отвлекать и искажать научное понимание, если не сопровождается педагогическим руководством и осмысленными заданиями. Интеграция цифровых инструментов требует профессионального развития учителей для эффективного проектирования учебных ситуаций и оценки качества понимания. Исследования показывают, что целенаправленное применение мультимедиа повышает устойчивость и перенос знаний о физических законах при условии активного рефлексивного обучения.