«Методика обучения естествознания в средней школе» На тему: «Взаимодействие науки и техники»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра физики для естественных факультетов
«Использование программных средств в преподавании «Естествознания»»
Подготовила: Кендюк Е.В.
магистрант 1 курса
Научный руководитель: Петрова Е.Б.
проф., д.пед.н., доцент
Москва 2014.

Содержание
1.Введение
2. Основная часть
Глава I
Средства ИКТ, применяемые в образовании.
Классификация средств ИКТ по области методического назначения.
Дидактические задачи, решаемые с помощью ИКТ.
Негативные последствия воздействия средств ИКТ для обучающегося
Глава II
Использование методов ИКТ на уроках естествознания.
Описание программных средств.
3. Заключение
4. Источники

Введение.
В современных условиях интенсивного развития информационных технологий возникает необходимость в создании иной образовательной среды. В настоящее время актуальным является вопрос использования программно-педагогических и телекоммуникационных средств в учебном процессе школы.
Программные средства можно классифицировать по разным признакам. Наиболее общей является классификация, в которой основополагающим признаком служит область использования программных продуктов:
- аппаратная часть компьютеров и сетей ЭВМ;
- технология разработки программ;
- функциональные задачи различных предметных отраслей.
Развитие информационных и телекоммуникационных технологий идет настолько быстро, что существующие педагогические исследования не успевают проанализировать новые методы, формы и средства обучения различных наук.
Программное обеспечение (ПО) – это совокупность программных средств и сопровождающей их документации, позволяющих решать на компьютере задачи различного назначения в экономической, управленческой и других сферах деятельности, а также обеспечивающих функционирование аппаратных средств ЭВМ. Под программным средством понимается программа или логически связанная совокупность программ, находящаяся на машинных носителях данных и снабженная документацией.
Под программой понимают последовательность команд (операторов, инструкций) компьютера, выполнение которых приводит к получению результата решения задачи.
Поскольку естествознание включает достаточно много областей знаний, а время лекций и объем учебника – ограничены, в ходе изучения дисциплины применяются некоторые приемы для повышения эффективности изучения дисциплины "Концепции современного естествознания", основанные на применении компьютерных технологий, в частности, гипертекстовых, мультимедийных, а также технологии WWW.

ГЛАВА I.
Средства ИКТ, применяемые в образовании
Основным средством ИКТ для информационной среды любой системы образования является персональный компьютер, возможности которого определяются установленным на нем программным обеспечением. Основными категориями программных средств являются системные программы, прикладные программы и инструментальные средства для разработки программного обеспечения. К системным программам, в первую очередь, относятся операционные системы, обеспечивающие взаимодействие всех других программ с оборудованием и взаимодействие пользователя персонального компьютера с программами. В эту категорию также включают служебные или сервисные программы. К прикладным программам относят программное обеспечение, которое является инструментарием информационных технологий – технологий работы с текстами, графикой, табличными данными и т.д.
В современных системах образования широкое распространение получили универсальные офисные прикладные программы и средства ИКТ: текстовые процессоры, электронные таблицы, программы подготовки презентаций, системы управления базами данных, органайзеры, графические пакеты и т.п.
С появлением компьютерных сетей и других, аналогичных им средств ИКТ образование приобрело новое качество, связанное в первую очередь с возможностью оперативно получать информацию из любой точки земного шара. Через глобальную компьютерную сеть Интернет возможен мгновенный доступ к мировым информационным ресурсам (электронным библиотекам, базам данных, хранилищам файлов, и т.д.). В самом популярном ресурсе Интернет – всемирной паутине опубликовано порядка двух миллиардов мультимедийных документов.
В сети доступны и другие распространенные средства ИКТ, к числу которых относятся электронная почта, списки рассылки, группы новостей, чат. Разработаны специальные программы для общения в реальном режиме времени, позволяющие после установления связи передавать текст, вводимый с клавиатуры, а также звук, изображение и любые файлы. Эти программы позволяют организовать совместную работу удаленных пользователей с программой, запущенной на локальном компьютере.
С появлением новых алгоритмов сжатия данных доступное для передачи по компьютерной сети качество звука существенно повысилось и стало приближаться к качеству звука в обычных телефонных сетях. Как следствие, весьма активно стало развиваться относительно новое средство ИКТ – Интернет-телефония. С помощью специального оборудования и программного обеспечения через Интернет можно проводить аудио и видеоконференции.
Для обеспечения эффективного поиска информации в телекоммуникационных сетях существуют автоматизированные поисковые средства, цель которых – собирать данные об информационных ресурсах глобальной компьютерной сети и предоставлять пользователям услугу быстрого поиска. С помощью поисковых систем можно искать документы всемирной паутины, мультимедийные файлы и программное обеспечение, адресную информацию об организациях и людях.
С помощью сетевых средств ИКТ становится возможным широкий доступ к учебно-методической и научной информации, организация оперативной консультационной помощи, моделирование научно-исследовательской деятельности, проведение виртуальных учебных занятий (семинаров, лекций) в реальном режиме времени.
Мощной технологией, позволяющей хранить и передавать основной объем изучаемого материала, являются образовательные электронные издания, как распространяемые в компьютерных сетях, так и записанные на CD-ROM. Индивидуальная работа с ними дает глубокое усвоение и понимание материала. Эти технологии позволяют, при соответствующей доработке, приспособить существующие курсы к индивидуальному пользованию, предоставляют возможности для самообучения и самопроверки полученных знаний. В отличие от традиционной книги, образовательные электронные издания позволяют подавать материал в динамичной графической форме.

Классификация средств ИКТ по области методического назначения:

Дидактические задачи, решаемые с помощью ИКТ
Совершенствование организации преподавания, повышение индивидуализации обучения;
Повышение продуктивности самоподготовки учащихся;
Индивидуализация работы самого учителя;
Ускорение тиражирования и доступа к достижениям педагогической практики;
Усиление мотивации к обучению;
Активизация процесса обучения, возможность привлечения учащихся к исследовательской деятельности;
Обеспечение гибкости процесса обучения.
Негативные последствия воздействия средств ИКТ для обучающегося
Использование современных средств ИКТ во всех формах обучения может привести и к ряду негативных последствий, в числе которых можно отметить ряд негативных факторов психолого-педагогического характера и спектр факторов негативного влияния средств ИКТ на физиологическое состояние и здоровье обучаемого.
В частности, чаще всего одним из преимуществ обучения с использованием средств ИКТ называют индивидуализацию обучения. Однако, наряду с преимуществами здесь есть и крупные недостатки, связанные с тотальной индивидуализацией. Индивидуализация свертывает и так дефицитное в учебном процессе живое диалогическое общение участников образовательного процесса и предлагает им суррогат общения в виде “диалога с компьютером”.
В самом деле, активный в речевом плане студент, надолго замолкает при работе со средствами ИКТ. В течение всего срока обучения студент занимается, в основном, тем, что молча потребляет информацию. В целом орган объективизации мышления человека - речь оказывается выключенным, обездвиженным в течение многих лет обучения. Студент не имеет достаточной практики диалогического общения, формирования и формулирования мысли на профессиональном языке. Без развитой практики диалогического общения, как показывают психологические исследования, не формируется и монологическое общение с самим собой, то, что называют самостоятельным мышлением. Ведь вопрос, заданный самому себе, есть наиболее верный показатель наличия самостоятельного мышления. Если пойти по пути всеобщей индивидуализации обучения с помощью персональных компьютеров, можно прийти к тому, что мы упустим саму возможность формирования творческого мышления, которое по самому своему происхождению основано на диалоге.
Использование информационных ресурсов, опубликованных в сети Интернет, часто приводит к отрицательным последствиям. Чаще всего при использовании таких средств ИКТ срабатывает свойственный всему живому принцип экономии сил: заимствованные из сети Интернет готовые проекты, рефераты, доклады и решения задач стали сегодня уже привычным фактом, не способствующим повышению эффективности обучения и воспитания.

Глава II
Использование методов ИКТ на уроках естествознания.
Не секрет, что дети легко учатся тому, что им интересно. Так вот необходимо создать обучающую среду, состоящую из отдельных компонентов, обеспечивающую в целом обучающий эффект.
Образовательные информационные технологии помогают создать систему обучения, которая не только обобщит, конкретизирует, систематизирует знания по естествознанию, но и повысит мотивацию учащихся к изучению этой дисциплины.
Наиболее значимые цели применения образовательных информационных технологий состоят в повышении мотивации учащихся, в автоматизации учебного процесса, развитии творческой мысли учащихся.
Достижение поставленной цели предполагается через решение следующих задач:
Развитие личности обучающегося, подготовка его к самостоятельной продуктивной деятельности в условиях современного информационного общества: развитие мышления, эстетическое воспитание, формирование умений принимать правильное решение или предлагать варианты в сложной ситуации, развитие умений осуществлять экспериментально-исследовательскую деятельность.
Реализация социального заказа, обусловленного информатизацией современного общества.
Интенсификация образовательного процесса во всех уровнях системы непрерывного образования:
Повышение эффективности и качества образовательного процесса за счет реализации возможностей информационно-коммуникационных технологий (ИКТ);
Активизация познавательной деятельности с использованием ИКТ;
Углубление межпредметных связей за счет использования ИКТ;
Реализация идей открытого образования на основе использования сетевых технологий
Ресурсы: наличие кабинета, оборудованного компьютером, проектором, доступ в Интернет.
Ожидаемый результат для участников учебного процесса:
Преподавателю - возможность реализовать принципиально новые формы и методы обучения; дополнительные возможности для поддержания и направления развития личности обучаемого; творческий поиск и организации совместной деятельности учащихся и учителей; разработка и выбор наилучших вариантов учебных программ; использование интеллектуальных форм труда;
Обучающимся - доступ к нетрадиционным источникам информации; повышение эффективности самостоятельной работы; появляются совершенно новые возможности для творчества, обретения и закрепления различных профессиональных навыков;
Родителям- возможность участвовать в процессе обучения начиная от контроля уровня успеваемости, заканчивая участием в совместных проектах.
Основное содержание :1. Применение компьютера на уроках в качестве универсального технического средства обучения.
Традиционные аудиовизуальные средства обучения могут быть с успехом заменены компьютером, экраном и мультимедийным проектором. Современное программное обеспечение позволяет продемонстрировать на уроке большое количество наглядного материала - рисунки, схемы, таблицы, тексты, а также видеозаписи, анимации, физические модели. Учитель сам может скомплектовать из объектов электронного ресурса презентацию, которая будет демонстрироваться по ходу урока. В зависимости от типа урока информационное содержание слайдов будет меняться.
Например, на уроке изучения нового материала целесообразно продемонстрировать видеозапись опыта (в том случае, если демонстрация реального опыта занимает много времени, мелкие детали эксперимента не улавливаются учениками и в том случае, если опыт невозможен), затем продемонстрировать анимацию или компьютерную модель процесса(позволяет рассмотреть особенности явления, неоднократно повторять процесс, усложнять его). На этапе закрепления новых знаний можно провести игру (принцип игры: на экране возникает вопрос по изученной теме - следует ответ учащегося - возникает на слайде правильный ответ, сопровождающийся тематическим рисунком или фотографией). В конце урока динамично можно повторить основные этапы урока, демонстрируя отдельные информационные слайды.
Подобные уроки позволяют отказаться учителю от привычных инструментов в работе мела и доски, сделать урок ярче, поддержать интерес учащихся к предмету.
Промежуточные результаты сегодня - это:
Использование компьютера, проектора и интерактивной доски.
Подготовка презентации к урокам.
Тестирование учащихся.
2. Использование компьютерных моделей на уроках естествознания.
Компьютерная модель позволяет управлять поведением объектов на экране компьютера, изменяя величины числовых параметров, заложенных в основу соответствующей математической модели. Некоторые модели позволяют одновременно с ходом эксперимента наблюдать в динамическом режиме построение графических зависимостей от времени ряда физических величин, описывающих эксперимент. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся, как правило, испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков.
Можно выделить следующие виды заданий для учащихся к компьютерным моделям:
компьютерные эксперименты;
экспериментальные задачи (то есть задачи, для решения которых необходимо продумать и поставить соответствующий компьютерный эксперимент);
исследовательские задания (задание, в ходе выполнения которого ученикам необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определённые закономерности.);
3. Цифровые образовательные ресурсы
Готовые программные продукты позволяют существенно сократить время на подготовку к уроку. Они содержат хорошего качества наглядно-иллюстративный материал к учебникам, справочную информацию, дополнительный материал, расширяющий кругозор учащихся или более углубленный материал.
Можно использовать программные продукты, которые содержат интерактивные практические работы, действующие модели, таблицы, рисунки, графики. Они позволяют наглядно объяснить явления, процессы, а также продемонстрировать опыты. Мультимедийные комплексы содержат электронные учебники, видеофрагменты, интерактивные модели, лабораторные работы, упражнения, задачи и тесты, позволяют включать их содержание в любой этап урока: в объяснение нового материала, в этапы актуализации знаний, в постановку исследования, в этап самостоятельной работы с последующей проверкой.
Интерактивные лабораторные работы позволяют в полном объеме выполнить практическую часть учебной программы, особенно в тех случаях, когда опыт нельзя провести по объективным причинам в лабораторных условиях.
4. Использование Интернет - ресурсов
Большие возможности дает применение Интернет-ресурсов, которые позволяют на качественно новом уровне проводить различные формы учебных занятий.
Интернет - учебная, справочная информация
Интернет - материалы ЕГЭ
Интернет - олимпиады, конкурсы
Для организации первоначального знакомства учащихся с ресурсами Интернета учитель может предложить список разных электронных адресов с составленной специально для учащихся краткой аннотацией.
Такой список может находиться на специальном стенде в кабинете. Полезно и самих учащихся постепенно подключить к работе по составлению небольших аннотаций, тематически соответствующих изучаемому на уроках материалу.
Интернет-ресурсы:
фестиваль «Открытый урок» (http://festival.1september.ru/),
официальный информационный портал ЕГЭ (http://www.ege.edu.ru/),
ФИПИ (http://www.fipi.ru/),
«Открытый колледж. Физика» (http://college.ru/physics/),
Российский общеобразовательный портал (http://www.school.edu.ru/),
Астрофизический портал (http://www.afportal.ru/),
«Единая коллекция образовательных ресурсов (http://school-collection.edu.ru/).
Материалы сайтов используются при подготовке к урокам, для контроля, для подготовки учащихся к олимпиадам и ЕГЭ, дистанционного обучения, для исследовательской работы.
Учитель ставит пред учениками конкретную задачу, а технологию выполнения этого задания ученики выбирают сами, учитель же оцениваю конечный результат. Важно чтобы используемый материал (схемы, диаграммы, текстовая информация, анимации, видео, иллюстративный графический материал) был логически выдержан и нес конкретную необходимую информацию.
Промежуточные результаты сегодня: участие в конкурсах, исследовательских проектах.

Описание программных средств
Электронный учебник "Концепции современного естествознания"
С гипертекстовой структурой позволяет учащимся работать с ним эффективнее, чем с печатным изданием. Это обуславливается следующими причинами. Во-первых, оглавление представляет собой список гиперссылок и позволяет мгновенно получить доступ к нужному разделу учебника. Во-вторых, разделы учебника имеют перекрестные ссылки на другие разделы. И, в-третьих, при наличии доступа к сети, в учебнике могут быть указаны ссылки на внешние ресурсы (литературу, дополнительные материалы).
Другой пример использования компьютерных технологий – мультимедийная программа. Программа представляет собой дополнение к учебнику, в котором наглядно проиллюстрированы предметы, события, явления о которых упоминается в учебнике. Например, в разделе "Солнечная система" представлены фотографии планет и Солнца, рисунок Солнца в разрезе, фотографии обратной стороны Луны и т.п. Также в программу включены видеофрагменты некоторых физических явлений.
Большие возможности для предъявления обучающимся дополнительной информации предоставляет WWW-сервис. На серверах содержится огромное количество информации любого рода, в том числе касающейся естествознания.
Например, сервер Американского геодезического общества (http://www.agu.org/) содержит огромное количество информации о земной коре, атмосфере, океанах и т.п. Или, например, сервер Все о космосе (http://v-kosmose.com/), содержит информацию о последних открытиях и новостях в области астрономии, а так же историю и раздел астрономия для детей. Использование подобных информационных ресурсов Интернет представляет значительный интерес.
Для реализации этих возможностей составлена программа-навигатор по естествознанию в Интернет. Программа написана, как и гипертекстовый учебник, на языке HTML. Например (http://emulator.miem.edu.ru/) Эмуляторный комплекс для моделирования наноустройств и наноматериалов.

"Затмения Луны", интерактивная лаборатория
Учебная модель, которая позволяет изменять параметры лунной орбиты и наблюдать различные состояния Луны.
Место применения в учебном процессе – курс “Природоведение”, 5 класс (“Многообразие явлений природы”, “Соседи Солнца” и т.д.), темы из географии или физики, посвященные законам распространения света, явлению затмения, движению Луны вокруг Земли.
Описание возможностей учебной лаборатории.
Модель представляет собой трехмерную пространственную систему, в которой можно наблюдать движение Луны вокруг Земли. Исследователь имеет возможность наблюдать за положением Луны в различные дни месячного цикла. Луна в зависимости от своего положения оказывается по-разному освещенной Солнцем. Благодаря этому становится возможным наблюдать на модели различные фазы Луны подобно тому, как древние наблюдали изменение видимого образа Луны на ночном небе.
Кроме того, в распоряжение исследователя предоставляется возможность проследить за тем, как в процессе движения вокруг Земли Луна изменяет плоскость своего вращения. По-разному задавая положение лунной орбиты, можно добиться того, что Луна будет занимать по отношению к Земле и Солнцу такие положения, при которых наступает лунное или солнечное затмение. Добиться появления на экране затмения не так просто, нужно правильно ориентировать плоскость движения Луны относительно плоскости вращения Земли вокруг Солнца.
Работа с моделью
Начать работу с моделью нужно с задания фазы луны, для этого нужно нажать на одну из иконок, расположенных в правом нижнем углу экрана. Затем нужно выбрать положение орбиты (на графических индикаторах внизу экрана). Чтобы положение орбиты отразилось на модели, нужно щелкнуть на изображении телескопа (кнопка "Показать").
Модель "Наблюдение плавучести"
Модель позволяет проследить поведение различных тел, погруженных в резервуар с жидкостью. Набор погружаемых предметов представлен объектами из различных материалов: металл, дерево, камень, пенопласт. Жидкости, которыми можно наполнить резервуар, также различны: это вода, бензин, глицерин, ртуть. Особое внимание следует обратить на невесомый контейнер такого же объема, как образцы дерева или камня. В него можно наливать любую жидкость, а затем погружать контейнер в резервуар и наблюдать за его поведением (объекты и контейнер с жидкостью могут оставаться на поверхности, опускаться на дно, плавать в жидкости).
Чтобы получить данные эксперимента, нужно нажать кнопку "Погрузить". Если вы хотите внести частичные изменения в модель (например, поменять жидкость в одном из резервуаров), то нажмите кнопку "Продолжить", а после внесения изменений – кнопку "Погрузить". Для того, чтобы сформировать данные для нового эксперимента, нажмите кнопку "Начать сначала".
С помощью этой модели реализуется сравнение плотностей различных жидкостей.
Хронолайнер
Уникальное комплексное программное средство, предназначенное для создания, упорядочивания, визуализации и анализа иллюстративно-хронологических материалов (Линий Времени). Позволяет интегрировать в единое целое разнообразные информационные источники на основе хронологических взаимосвязей и обеспечивает возможность их наглядного представления. В состав комплекса входят: «ОС3 Хронолайнер. Редактор» – средство для ввода и редактирования событийной информации (создания Линий Времени) и «ОС3 Хронолайнер» – инструмент для визуализации, анализа и печати собранной информации (работа с готовыми Линиями Времени).
Дополнительным элементом Комплекса является конвертер, преобразующий собранную в Линии Времени информации в формат презентаций Microsoft PowerPoint.
Программный комплекс «ОС3 Хронолайнер» поможет в достижении важнейших результатов обучения:
уметь определять, сравнивать, структурировать отдельные факты и последовательности различных событий, процессов и явлений, используя различные источники информации;
уметь оценивать и объяснять взаимосвязь и взаимозависимость различных процессов и явлений;
уметь применять разнообразные источники информации для составления и корректировки конкретных хронологических последовательностей событий (Линий Времени).
Использование учебной среды «ОС3 Хронолайнер» в учебном процессе позволяет:
наглядно и структурированно донести учебные материалы учащимся во время ознакомления их с новыми темами (объяснение нового материала учителем или самоподготовка по готовым Линиям Времени);
актуализировать хронологическую информацию по изучаемому предмету, показать взаимосвязи внутри изучаемой области, провести связи и параллели с другими предметными областями;
организовать творческую проектную работу учащихся практически по любому предмету, содействовать современному комплексному подходу к обучению.
Учебная среда «ОС3 Хронолайнер» помогает показать не только то, как те или иные события, открытия, явления влияли на историю человечества, но и дает возможность учащимся осознать, что и они сами часть Мировой истории, и что все они являются ее и участниками, и создателями.

Заключение
Применение информационно – коммуникационных технологии на уроках естествознания позволяет:учитывать индивидуальные особенности учащихся
развивать творческие и исследовательские способности
воспитывать интерес к познавательной и самостоятельной деятельности учащихся
обеспечивать качественное усвоение программного материала
обеспечивать повышение качества знаний учащихся при обучении.

Источники
Могилёв, А.В.; Пак, Н.И.; Хённер, Е.К. Информатика, -М.: «Академия», 2004.
Могилёв, А.В.; Пак, Н.И.; Хённер, Е.К. Практикум по информатике, -М.: «Академия», 2005.
http://rudocs.exdat.com/docs/index-77592.html/Компьютерные технологиив преподавании дисциплины «Концепции современного естествознания» В.Н.Васильев, Д.Г.Непрокин, М.И.Потеевhttp://de.ifmo.ru/bk_netra/start.php?bn=12 / Электронный учебник
http://emulator.miem.edu.ru/Эмуляторный комплекс
http://school-collection.edu.ru/catalog/res/2cdb23cc-734f-4ed2-87f8-eca67f579a73/?fullView=1&from=7ed38401-26b8-11da-8cd6-0800200c9a66&interface=themcol/"Затмения Луны", интерактивная лаборатория
http://school-collection.edu.ru/catalog/res/9fe20849-8542-452c-a591-363e3df6193d/?from=7ed38401-26b8-11da-8cd6-0800200c9a66& /"Наблюдение плавучести", интерактивная лаборатория
http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/7ed38401-26b8-11da-8cd6-0800200c9a66/26/- ЦОР естествознание
Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Гомулина Наталия Николаевна.