Согласно результатам исследования, уровень оценок оказался на 20% ниже для тех учащихся, которые чаще других пользовались установленными в учебном классе компьютерами. Частое использование домашнего компьютера приводило к еще более значительному снижению успеваемости - на 26%.

Кроме того, оказалось, что некоторые виды компьютерного обучения способствуют повышению итоговых оценок, тогда как другие - скорее ведут к их снижению. В целом, чем лучше был подготовлен учитель, тем выше оказывались и результаты учеников.

По словам Джералда, главным в применении высокой технологии было то, насколько учителя сами владели компьютером, и как они использовали его в учебном процессе, соблюдали технологическую дисциплину.

Аналогичных Российских исследований пока не проводилось, но можно предположить, что его результаты были бы схожими.

Глава 2. Технологии применения компьютеров в учебном процессе.

§1. Компьютерные технологии на уроках физики

Исторически сложилось так, что в первую очередь внедрение компьютерной техники шло в области естественной науки, промышленности высоких технологий. Этим во многом обусловлено то, что с компьютером в наших школах плотно знакомы учителя физики, математики, биологии, сами зачастую в недалеком прошлом ученые. Во внедрении компьютерных учебных технологий в этих предметах и были сделаны значительные успехи.

Основными компьютерными технологиями на уроках физики и, возможно, астрономии, можно назвать

· Компьютерное моделирование;

· Проведение модельных лабораторных работ;

· Использование гипертекстовый (контекстно-связанных) учебных пособий;

· Контроль знаний, тестирование;

Это деление довольно условно. Большинство программных средств объединяет в себе эти технологии. Среди них можно назвать такие как "Открытая физика", "Физика в картинках" (компания Физикон), "1С: Репетитор. Физика" (фирма 1С), "Курс физики для школьников и абитуриентов" (фирма МедиаХауз), "Физика в текстах, решениях и демонстрациях для школьников и абитуриентов" (Росучприбор) и многие другие. На уроке может быть организован как отдельный этап с использованием компьютерных средств, так и возможно проведение полностью компьютеризированного урока, правда, существуют нормы времени работы за компьютером, по которым это делать не рекомендуется.

При обучении физике в средней школе, преподаватель обычно сталкивается со следующими трудностями:

· учащиеся не могут представить некоторых явлений, таких как явления микромира и мира с астрономическими размерами;

· при изучении некоторого материала изучение его затрудняется незнанием учащимися математического аппарата, с помощью которого материал может быть изучен на высоком теоретическом уровне (например, незнание основ дифференциального и интегрального исчислений при изучении механики);

· для изучения явления в школе не может использоваться какое-либо оборудование по причине его дороговизны, громоздкости или небезопасности (например, явления ядерной и квантовой физики);

· явление вообще нельзя наблюдать (например, демонстрация CPT-симметрии).

Обычно подобные вещи изучаются либо на низком научном уровне, либо объясняются на "на пальцах", либо вообще не изучаются, что ,безусловно, сказывается на уровне подготовки учеников.

Численное моделирование - сравнительно новый научный метод, получивший развитие благодаря появлению ЭВМ. Суть метода заключается в следующем: на основе известных законов уже изученных явлений создается математическая модель - абстрактный объект, подчиняющийся тем же законам. Математическая модель, описанная на языке ЭВМ, получает возможность "ожить". Изменяя некоторые входные параметры, экспериментатор может проследить за изменениями, происходящими с моделью. Изменяя время, можно пронаблюдать явление в динамике, причем масштаб времени модели может быть значительно меньше реального, что позволяет в течение нескольких минут пронаблюдать явление, на наблюдение которого в реальности пришлось бы затратить годы. Основное преимущество метода заключается в том, что он позволяет не только пронаблюдать, но и предсказать результат эксперимента при каких-то особых условиях. Благодаря этой возможности описанный метод нашел применение в биологии, химии, социологии, экологии, физике, экономике и многих других сферах знания.

Метод численного моделирования имеет следующие преимущества перед другими традиционными методами:

· дает возможность смоделировать эффекты, изучение которых в реальных условиях невозможно, либо очень затруднительно по технологическим причинам, позволяет моделировать и изучать явления, предсказываемые любыми теориями;

· является экологически чистым и не представляет опасности для природы и человека;

· обеспечивает наглядность;

· доступен в использовании.

Как было уже отмечено, кроме демонстраций, возможно применение компьютерного моделирования для проведения лабораторных работ, экспериментальная установка в которых представлена компьютерной моделью явления. Осуществление такого рода работ может быть продиктовано сложностью, дороговизной или небезопасностью оборудования и самого эксперимента. Таковы многие эффекты квантовой физики и физики ядра. Нередко проблемы, связанные с оборудованием, с которыми сталкивается преподаватель при проведении рядового лабораторного практикума, могут быть решены заменой его компьютерной лабораторной работой, хотя это, безусловно, имеет свои минусы.

Еще одна специфическая роль моделирования на компьютере может быть реализована в классах с углубленным изучением предмета, так как требует немалого времени, - это решение задач, близких к реальным условиям, но которые не могут быть решены с достаточной точностью аналитически. По сути- это задачи на решение численными методами. Подобного рода задачи собраны в задачнике "Задачи по физике для компьютера." Э.В. Бурсиана.

Такие занятия могут проводиться как практикум, в ходе которого ученики должны составить математическую модель изучаемого явления, реализовать ее на компьютере, а затем выполнить с такой моделью ряд экспериментов. При этом активизируются знания теоретического материала, ученик активно вовлекается в творческую деятельность, что существенно увеличивает результативность учебного процесса.

Практикум организуется как совокупность занятий по изучению основ физических теорий, математических методов, выполнить и в ходе теоретических занятий должны уяснить, как модели практикума могут быть реализованы, какие эффекты существенны в данном явлении, какие- не очень, и ими можно будет пренебречь, для каждой модели необходимо записать соответствующие законы физики.

Все это способствует закреплению у учеников знаний законов и более глубокому их пониманию, совершенствует навыки работы с математическим аппаратом. "Обратный эксперимент" способствует также развитию у учащихся теоретического мышления.