Ім'я файлу: Шаповалов - проблеми сучасної астрономії.docx
Розширення: docx
Розмір: 40кб.
Дата: 30.03.2021
скачати
Пов'язані файли:
стаття Бабенко.doc
Розширення: docx
Розмір: 40кб.
Дата: 30.03.2021
скачати
Пов'язані файли:
стаття Бабенко.doc
УДК 372.853
ЗАПРОВАДЖЕННЯ СУЧАСНИХ ІНОВАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ В ОСВІТНЬОМУ ПРОЦЕСІ ДЛЯ ВИРІШЕННЯ АКТУАЛЬНИХ ПРОБЛЕМ СУЧАСНОЇ АСТРОНОМІЇ
Шаповалов В.І.,
Науковий керівник: доктор пед. наук, професор С.П.Величко
Центральноукраїнський державний педагогічний університет імені Володимира Винниченка
Анотація: Стаття присвячена актуальній на сьогоднішній день проблемі навчання астрономії в школі. Астрономія займає однуз важливих місць в системі природничо-наукової освіти. Особлива увага приділяється професіональній спрямованості курсу астрономії в педагогічному вузі.
Ключові слова: астрономічна освіта, інформаційні технології, методика вивчення астрономії.
Аннотация: Статья посвящена актуальной на сегодняшний день проблеме обучения астрономии в школе. Астрономия занимает одну из важных мест в системе естественнонаучного образования. Особое внимание уделяется профессиональной направленности курса астрономии в педагогическом вузе.
Ключевые слова: астрономическое образование, информационные технологии, методика изучения астрономии.
Abstract.The article is devoted to the current problem of teaching astronomy at school. Astronomy occupies one of the important places in the system of natural science education. Particular attention is paid to the professional orientation of the course of astronomy in the pedagogical university.
Key words: astronomical education, information technology, methods of studying astronomy.
Настало XXI ст. ̶ космічна доба. В даний час сучасна астрономія бурхливо розвивається, зроблені великі відкриття завдяки досягненням у спостережувальній і космічній техніці. Однак саме сьогодні освітнє, світоглядне і розвиваюче значення астрономії знаходиться у великому контрасті зі станом викладання і рівнем знань учнів. У зв'язку з цим виникає особлива потреба в різносторонньо розвиненому вчителі, який володіє системними астрономічними знаннями, в повній мірі розуміє особливості шкільного курсу астрономії, знайомий з сучасними освітніми технологіями, володіє інформаційними технологіями і здатний вміло використовувати їх в процесі навчання школярів астрономії.
Студент-випускник педагогічного вузу, який не володіє знаннями в області змісту і можливостей програмних засобів, які не мають навичок і умінь, їх практичного використанні в шкільному навчально-виховному процесі, буде так само відчувати великі труднощі при використанні нових інформаційних технологій під час навчання астрономії в школі. Тому підвищення рівня не тільки астрономічної культури, а й інформаційної культури сучасного вчителя – повинні бути найважливішими компонентами курсу астрономії в педагогічному вузі. Удосконалення курсу астрономії на основі професійної спрямованості і використання інформаційних технологій - одна з основних задач, що стоять на першому етапі проведеного нами педагогічного дослідження.
На даному етапі були виявлені три основні мотиви використання інформаційних технологій при вивченні астрономії в педагогічному вузі: 1) інформаційні технології останнім часом все ширше використовуються при вивченні природних дисциплін; 2) застосування інформаційних технологій істотно підвищує якість засвоєння навчального матеріалу; 3) використання інформаційних технологій сприяє використання наявних комп'ютерних засобів і в шкільному навчанні астрономії.
Крім того, були визначені перш за все завдання, що стоять перед викладачем: а) створити умови для переходу до нового рівня педагогічної освіти на основі використання інформаційних технологій в навчанні астрономії; б) активізація пізнавальної і професійної діяльності студентів за рахунок впровадження інформаційних технологій; в) підготовка майбутнього вчителя, підвищення рівня володіння інформаційними технологіями в навчанні школярів астрономії.
При вдосконаленні курсу астрономії на основі використання інформаційних технологій керувалися такими принципами: систематичності (використання інформаційних технологій в процесі навчання астрономії має носити безперервний, систематичний характер); комплексності (інформаційні технології необхідно використовувати в розумному поєднанні з традиційними технологіями навчання); технологічності (використання комп'ютера в організації навчального процесу має бути орієнтоване на облік індивідуальних якостей особистості кожного студента, забезпечувати своєчасний зворотний зв'язок); використання інформаційних технологій в якості інструменту пізнання (при навчанні астрономії в педвузі перевагу слід віддавати тим інформаційним технологіям, які можуть бути використані в якості інструменту пізнання); візуалізації (використання інформаційних технологій в процесі навчання має бути максимальне, але орієнтоване на візуальні можливості комп'ютера); орієнтації на школу (у процесі застосування інформаційних технологій в курсі астрономії педвузу необхідно розглядати питання їх використання в шкільному курсі астрономії).
Аналіз науково-методичної літератури, дисертаційних досліджень і власний досвід автора дозволили визначити основні напрямки використання інформаційних технологій в навчанні астрономії: використання комп'ютера і засобів інформаційних технологій для візуалізації різних космічних явищ, процесів і об'єктів (При виконанні лабораторних і експериментальних робіт, викладенні нового навчального матеріалу та ін.); застосування програмно-педагогічних засобів навчання (електронні презентації, електронні курси, електронні енциклопедії, комп'ютерні програми, анімації, інтерактивні моделі тощо.); пристосування комп'ютерних телекомунікацій в астрономічних знаннях студентів.
На основі виділених напрямків для розширення освітніх і професійних задач був розроблений і випробуваний комплекс засобів інформаційних технологій для вивчення астрономії студентів педагогічного вузу. До нього увійшли: електронний інтерактивний курс для студентів; программно-педагогічні засоби навчання астрономії; комп’ютерні лабораторні роботи із застосуванням інтернет-технологій; більше 100 інтерактивних і анімаційних моделей, методичні інструкції та рекомендації по демонстрації і застосуванню їх в шкільному курсі; близько 80 електронних презентацій по кожній темі та ін. Велика кількість ілюстрацій, моделей та анімацій дозволило вирішити проблему наочності в навчанні астрономії.
Використання можливостей комп'ютера:
Статичне зображення, відео, анімація, звук при поданні матеріалу.
Мультимедійна презентація, виконана в програмі Microsoft PowerPoint, дозволяє об'єднати візуальний ряд з необхідними теоретичними відомостями, аудіо та відео фрагментами.
Презентація може бути підготовлена вчителем до уроку, а може бути учням самостійно по заданих наперед питаннях
Інтернет відкриває доступ до нових джерел наукового знання – інтерактивним комп'ютерним моделям, які суттєво розширюють і збагачують освітнє середовище.
Найчастіше учні не можуть собі уявити справжніх розмірів і форм тих чи інших небесних тіл або їх частин, наприклад кратерів, ущелин, скель.
Для того щоб впоратися з цією бідою можна користуватися анагліфічні (Стерео) очками зі склом двох різних кольорів. Таких 3D-зображень безліч в інтернеті. Учні із задоволенням працюють з 3D-технологією, розглядаючи ті чи інші нерівності поверхні космічних тіл.
Види ресурсів:
Демонстраційні - для наочного подання навчального матеріалу, для ілюстрації нових понять.
Навчальні - для ознайомлення учнів з новим матеріалом, для формування основних понять,
відпрацювання основних умінь і навичок шляхом їх активного застосування в різних навчальних ситуаціях; направляють навчання, виходячи з наявних у учня знань і його індивідуальних особливостей.
Контролюючі - для проведення поточного та підсумкового контролю знань учнів. дозволяють оперативно оцінити знання великих груп учнів.
Тренажери. Використовуються для закріплення нових понять, відпрацювання операційних навичок. Такі програми забезпечують досягнення цілей шляхом пред'явлення школяреві одних і тих же завдань і вимог. Найбільш доцільно застосовувати, якщо потрібно довести відпрацювання теми або сукупності навичок до досконалості.
Нижче приведено інтернет ресурси які були використані під час проведення педагогічного експерименту з коротким описом:
Stellarium - Програма Stellarium є безкоштовною (сайт www.stellarium.org). Вона була створена зусиллями міжнародної групи ентузіастів, до якої увійшли координатор проекту Фабіан Шеро і розробник Роб Спірман. За їх словами, Stellarium - це доступний планетарій для вашого комп'ютера. Ця програма показує реалістичне небо в тривимірному вигляді, наближеному до спостереження неозброєним оком в бінокль або телескоп. Планетарій може бути використаний в проекторах, необхідно лише ввести потрібні координати.
На зоряній карті можна показати:
більше 120 000 зірок каталогу Hipparcos;
планети сонячної системи і їх супутники;
астеризми і зображення сузір'їв в різних культурах;
зображення об'єктів каталогу Мессьє;
реалістичну картину нашої Галактики Чумацький Шлях;
реалістичні пейзажі на поверхні Землі.
Інтерфейс програми включає в себе:
стандартний, ширококутний і сферичний способи проектування;
можливість збільшувати або зменшувати зображення;
управління тимчасових масштаб з можливістю написання своїх скриптів;
управління віртуальним телескопом.
Візуалізація включає в себе:
вибору проекцій;
вибір сітки небесної сфери;
вибір ландшафту місця спостереження і його відключення;
облік ефекту рефракції і екстинкції;
облік історичних спалахів наднових і нових зірок;
зміна обрисів сузір'їв з плином часу.
Як приклад, учитель може розглянути кроки користувача з визначення умов спостереження туманності М31 в сузір'ї Андромеди. Аналогічне завдання можна вирішити для будь-якого місця і часу спостереження. Якраз таке завдання, орієнтовану на умови спостереження в даній місцевості, і потрібно спочатку вирішувати на уроці. Віртуальний телескоп Stellarium також дозволяє учням вивчити такі об'єкти зоряного неба, як екзопланети і об'єкти далекого космосу.
Знайомство школярів з програмою Stellarium можна здійснити, використовуючи навчальні планшети, мобільний комп'ютерний клас або просто клас стаціонарних комп'ютерів. Для позаурочної діяльності можна порадити учням встановити програму на комп'ютері вдома.
Google Earth (з англ. Earth — Земля (планета); офіційна назва українською мовою: Google Планета Земля — це безкоштовна, вільно-завантажувана програма компаніїї Google що відображає віртуальний глобус. В рамках даного проекту в мережу Інтернет було викладено аерофотознімки та сателітні знімки більшої частини Землі. Для деяких регіонів ці знімки сягають дуже високої якості. Програма поширюється під двома різними ліцензіями: Google Earth, безкоштовна версія з обмеженою функціональністю; та Google Earth Pro, що пропонується для комерційного використання.
Програму, яка первісно була англомовною, перекладено 45 мовами, зокрема й українською мовою. Раніше відома як Earth Viewer програма Google Earth була розроблена компанією Keyhole, Inc. яку Google придбала у 2004 році. У 2005 році програму було перейменовано на Google Earth і зараз вона доступна для використання на персональних комп'ютерах з операційною системою Microsoft Windows 2000, XP, Vista або 7, Mac OS X 10.3.9 і вище, Linux а також FreeBSD.
В оглядачі можна побачити кольори машин, навіть тіні людей та дорожні знаки. Роздільна здатність фотографій основана на «зонах інтересів», але в основному (крім декількох островів) вона як мінімум 15 метрів. Лас-Вегас, Невада, Кембридж містять зразки фотографій високої роздільної здатності 15 см. Google Earth також дозволяє проводити пошук за адресою (тільки у декількох країнах), вводити географічні координати, або просто використовувати мишку та клавіатуру для перегляду. Google Earth може використовуватись як програма огляду космічного простору, включно з поверхнями деяких об'єктів сонячної системи, таких як Марс та Місяць. Google Sky це програма для перегляду космічного простору і небесних тіл. Початково браузерний застосунок, Google Moon це функція що дозволяє розглядати місяць. Google додав цю функцію до Google Earth на 40-ву річницю місії Аполлон-11 20-го липня 2009. Вона була проголошена і продемонстрована групі запрошених Google гостей з Базом Олдріном в музеї новин у Вашингтоні Google Moon включає кілька турів, один з яких про місії Аполлон, які включають карти, відео, та панорами в стилі «стріт в'ю», надані NASA
У моделюванні поверхні Місяця, відображення місячних фаз в реальному часі, вивченні геології Місяця можливе застосування програми Virtual Moon Atlas - Віртуальний Атлас. Програма є безкоштовною і доступна на сайті www.ap-i.net. Вона може відображати видимість Місяця в будь-який день і годину, управляти комп'ютеризованими телескопами при спостереженні Місяця. Також вона дозволяє вивчати місячні освіти за допомогою унікальної бази даних (більше 8000 найменувань) і бібліотеки зображень (більше 6000 найменувань). Програму розробили французи Крістіан Легран і Патрік Шевальє. Програма була використана в підготовці до індійської місячної програми Chandrayan 1. Рекомендована Європейським космічним агентством (ЄКА). До числа найбільш вдалих тривимірних симуляторів Всесвіту можна віднести Celestia (може бути завантажена з сайту www.shatters.net). Програма, ґрунтуючись на каталозі Hipparkos, дозволяє користувачеві розглядати об'єкти розміри від штучних супутників до повних галактик в трьох вимірах, використовуючи технологію OpenGL. На відміну від більшості інших симуляторів користувач здатний вільно подорожувати по Всесвіту. НАСА та ЄКА використовують Celestia.
Широкі можливості надає педагогу використання мультимедійної бібліотеки по астрономії. Наприклад, мультимедійного диска "Бібліотека електронних наочних посібників з астрономії". Основною особливістю даної мультимедіа бібліотеки є найбільш повне методичний супровід. Для зручності педагога створені 35 презентацій. Даний ресурс можна використовувати як повністю, так і додаючи або змінюючи ілюстрації, фотографії, вписуючи власний текст; для створення тестів, моделей уроків; підготовки рефератів; підсумкової атестації учнів в різних формах; створення самостійних навчальних сайтів по астрономії з метою підсумкової атестації з інформатики та астрономії, створення навчальних презентацій учнями.
Технічні можливості сучасних мультимедіа бібліотек:
1. Взаємозамінність між мультимедіа бібліотеками різних виробників. Можливість використання будь-якого плеєра. Можливість використання будь-якого конструктора.
2. Взаємодоповнюваність об'єктів. Об'єкт з будь-якої бібліотеки можна додати в базу даних іншої бібліотеки.
3. Доповнюваності бази даних: самостійна і авторами (розробниками) мультимедіа бібліотек, використовуючи можливості Інтернет.
4. Масштабованість об'єктів.
Дидактичні можливості:
1. Інтегрованість з іншими мультимедіа бібліотеками, наприклад, з хімією, біологією.
2. Системність і структурно-функціональна зв'язність уявлення мультимедіа об'єктів в рамках програмного матеріалу.
3. Максимальне забезпечення можливостей комп'ютерної візуалізації програмного матеріалу та інтерактивності навчання.
4. Різні способи і цілі використання мультимедіа бібліотек, методична підтримка навчального процесу.
Розвиток астрономічної науки продовжує базуватися на спостереженнях, для яких використовується надсучасне, найчутливіше технічне обладнання. Дослідження астрономічних об’єктів здійснюється за допомогою системи потужних земних та позаземних телескопів, штучних супутників, космічних апаратів. Причому досліднику не обов’язково безпосередньо проводити спостереження, перебуваючи на провідних обсерваторіях світу. Достатньо мати засіб для обробки інформації та можливість використовувати глобальну інформаційну мережу. А тому, вміння працювати засобами Інтернет-технологій, телекомунікацій, володіти новітніми комп’ютерним технологіями стає необхідною складовою у фаховій підготовці сучасного викладача астрономії. Розвиток мережі Інтернет йде надзвичайно інтенсивно, дозволяючи тим самим забезпечити доступ до інформації, до будь-якого джерела, без обмеження об’єму інформації. Наприклад, такі сайти як www.astronet.ru/, astroosvita.kiev.ua/, www.gomulina.orc.ru, дають можливість знайти методичні рекомендації щодо організації уроків, статті з методики навчання астрономії, астроновини тощо. Використання комп’ютера значно розширило можливості астрономічних досліджень, прискорило обробку результатів, дозволило багато явищ зробити наочними.
Результати педагогічного експерименту виявили, що при використанні різних засобів інформаційних технологій під час вивчення астрономії найбільш ефективні інтерактивні моделі, що дозволяють зробити навчальний матеріал більш наочним і інтерактивним. Саме завдяки використанню інтерактивного експерименту студенти мають унікальну можливість спостерігати астрономічні явища і процеси, які не можна реально продемонструвати.
Однак, як показало дослідження, вони найменш розроблені в методиці навчання астрономії і рідко зустрічаються в практиці викладання. Більш того, сьогодні серйозною проблемою є їх відсутність. Для початківця вчителя астрономії важливо отримати максимум знань про наявні засоби інформаційних технологій зі свого предмету і про їх використання вже на початковому етапі свого професійного становлення.
У навчанні студентів педагогічного вузу ми використовуємо інтерактивні моделі, представлені в мережі Інтернет найбільшими університетами світу: США, Німеччини, Франції, Англії, Австралії та ін. В ході педагогічного експерименту побачили, успішне використання їх в курсі астрономії. Проте, проведене педагогічне дослідження виявило проблеми їх використання.
По-перше, більшість астрономічних освітніх сайтів в Інтернеті - англомовні, тому при їх застосуванні встає питання перекладу. Звичайно, використання інтерактивних моделей з даних сайтів дозволяє розширити знання студентів, які вивчають англійську мову. Але, як показує досвід, це призводить до обмеження їх використання, особливо в школі. По-друге, головна проблема для вчителя - відсутність методичної підтримки.
Як відомо, моделювання - це та область інформаційних технологій, темп розвитку яких набагато випереджає темп створення методик їх використання в навчальному процесі. А особливість цього виду програм продукту полягає в тому, що вони повинні акумулювати в собі, поряд з комп'ютерною програмою, дидактичний і методичний досвід викладача, правильність інформаційного та методичного наповнення за певної навчальної дисципліни, в нашому випадку - астрономії та методики викладання астрономії. Тому виділено найбільш важливі такі аспекти в курсі викладання астрономії в педагогічному вузі: навчально методичний аналіз використання інтерактивних та анімаційних моделей в навчанні астрономії, розробка навчально-методичного супроводу до них, методика використання інтерактивних моделей в навчанні астрономії, методичні особливості організації навчання з моделями.
Дослідженням також встановлено, що інтерактивні моделі в тривимірній графіці практично не розроблені в теорії і методики навчання астрономії. Однак, як показала експериментальна робота, саме вони в методичному відношенні мають величезну перевагу і демонструють найбільші можливості, що дозволяють більш наочно розкрити сутність астрономічних явищ.
Саме тривимірна графіка Інтерактивних моделей дозволяє домогтися більшого ефекту в розумінні складних питань для сприйняття, виконати численні віртуальні експерименти, що викликають інтерес у студентів і сприяють глибшому розумінню досліджуваного матеріалу.
Як показав досвід, інтерактивні моделі можна розділити на три групи: демонстаційні, обчислювальні і дослідницькі. Крім того, педагогічний експеримент показав, що найбільшої уваги, з методичної точки зору, заслуговують ті інтерактивні моделі по астрономії в мережі Інтернет, які можна використовувати лабораторних роботах, що відкривають величезні пізнавальні та професійних ні можливості перед студентами.
Таким чином, в ході проведення педагогічного дослідження було виявлено, що застосування інтерактивних моделей дозволяють індивідуалізувати і диференціювати процес навчання астрономії; візуалізувати зміст курсу астрономії; посилювати мотивацію і професійний інтерес студента; розвивати просторове мислення, наочно-образне мислення та ін.
Висновки. Результати педагогічного експерименту дозволяють стверджувати, що використання інформаційних технологій допомогає більш глибокому засвоєнню астрономії, удосконалює методику її викладання, мотивує студентів до активного вивчення викладання астрономії в школі.
Список використаних джерел
1. Іваницький О.І. Сучасні технології навчання фізики в середній школі / Іваницький О.І. – Запоріжжя: Прем’єр, 2001. – 255 с.
2. Крячко І.П. Інтернет-підтримка вивчення шкільного курсу астрономії / Крячко І.П. // Фізика в школах України / журнал. – 2008. – № 15–16. – 58 с.
3. Мартинюк М.Т. Теорія і методика використання інформаційно-комунікаційних технологій навчання астрономії / Мартинюк М.Т., Ткаченко І.А., Сергієнко В.П. // Збірник наукових праць Уманського державного педагогічного університету
4. Жук Ю. О. Деякі психолого-педагогічні проблеми використання засобів нових інформаційних технологій у навчальному процесі середнього закладу освіти / Ю. О. Жук // Комп'ютер в школі та сім'ї. – 1998. – № 4. – С. 7-9.
5. Оспенникова Е.В. Использование ИКТ в преподавании физики в средней общеобразовательной школе: методическое пособие / Е. В. Оспенникова. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – 655 с.