Интеграция виртуального и натурного школьного физического эксперимента в процессе обучения физике

• Автор: Заковряшина, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ШКОЛЬНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
1.1 Функции школьного физического эксперимента
1.2 Значимость школьного физического эксперимента в получении современных образовательных результатов
1.2.1 Проблема моделирования в обучении
1.2.2 Проблема развития критичности мышления учащихся
1.2.3 Развитие познавательной самостоятельности учащихся
1.3 Информационные технологии в школьном физическом эксперименте
1.3.1 Компьютер в школьном физическом эксперименте
1.3.2 Учебный виртуальный эксперимент
1.3.3 Вычислительный и имитационный эксперименты в обучении физике
Выводы по главе
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНТЕГРАЦИИ ВИРТУАЛЬНОГО И
НАТУРНОГО ШКОЛЬНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Концепция научного познания как основа для интеграции виртуального и натурного школьного физического эксперимента
2.2 Место имитационного и вычислительного эксперимента в учебном познании

2.3 Дидактические условия интеграции виртуального и натурного школьного
физического эксперимента
Выводы по главе
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИНТЕГРАЦИИ ВИРТУАЛЬНОГО И НАТУРНОГО ШКОЛЬНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1 Системное использование виртуального эксперимента в процессе обучения
физике
3.2 Ученический имитационный эксперимент
3.2.1 Процедура ученического имитационного эксперимента
3.2.2 Требования к компьютерным моделям для имитационного физического эксперимента
3.3 Приёмы сочетания виртуального и натурного учебного физического
эксперимента
3.4 Экспериментально-исследовательская деятельность учащихся в курсе
«Информационные технологии в физике»
3.5 Организация и результаты опытно-экспериментальной работы
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Модернизация российского образования и переход на новые образовательные стандарты нацелены на воспитание выпускника школы - критически мыслящего, активно и целенаправленно познающего мир, осознающего ценность образования и науки, владеющего основами научных методов познания окружающего мира, мотивированного на творчество и инновационную деятельность, готового к сотрудничеству, способного осуществлять учебно-исследовательскую, проектную и информационно-познавательную деятельность.
Стремительные темпы роста объёма информации в современном мире, с одной стороны, и ограниченные возможности усвоения её человеком в течение всей жизни, с другой стороны, требуют организации в средней школе систематической учебной деятельности, направленной на глубокий анализ информации. «Дать способы культурного мышления - вот что необходимо сделать сегодня в мире, где поток информации безграничен» [2]. Необходимо формирование критичности мышления и самостоятельности учащегося, позволяющие ему ориентироваться в условиях интенсивного воздействия со стороны средств массовой информации.
Системно-деятельностный подход в образовании требует переориентации технологий обучения на самостоятельную исследовательскую работу, развитие творческих качеств у учащихся. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования 2012 г. определяет важнейшую роль экспериментальной и исследовательской деятельности учащихся в формировании образовательных результатов. На базовом уровне обучения физике планируется овладение учащимися основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умениями обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы. На углублённом уровне изучения физики планируется формирование умений исследовать разнообраз-

выполнении которых формируется вся цепочка перечисленных выше методологических умений в целом, в их необходимой взаимосвязи» [13, с. 26].
Проблему развития самостоятельности учащихся при изучении школьного курса физики в условиях обновления информационной культуры общества рассмотрела Е.В. Оспенникова [53]. Общее направление развития самостоятельности в учебной деятельности - от операционной самостоятельности к самостоятельности действий и деятельности. Е.В. Оспенникова сформулировала концепцию развития самостоятельности учащихся в проведении физического эксперимента, разработала модель оформления инструкции к лабораторной работе, связанной с целостным экспериментальным исследованием. Модель инструкции включает обязательные элементы: идея (гипотеза) исследования и её обоснование; цель (цели) эксперимента; описание экспериментальной установки и порядок её сборки; порядок проведения эксперимента; результаты эксперимента (способы кодирования и обработки); анализ результатов и вывод [53, с. 504]. В нашей работе будем использовать инструкции к лабораторной работе разной степени детализации.
Развитие самостоятельности учащихся в школьном физическом эксперименте можно соотнести с повышением уровня сформированности экспериментальных умений. Для описания результатов обучения и оценки уровня экспериментальных умений учащихся различные исследователи вводят разные критерии. В.В. Завьялов и A.B. Усова выделили следующие уровни сформированности экспериментальных умений: репродуктивный, адаптационный, достаточно высокий и высший уровень. В своих исследованиях П.В. Зуев и Н.В. Шаронова, а также
Н.Ю. Королева формулируют требования к экспериментальным умениям учащихся, в частности, они предлагают для общеобразовательной школы рассматривать четыре уровня сформированности экспериментальных умений учащихся [33]:
1 уровень - это элементарная деятельность школьников по четкому алгоритму;