Полный мультимедийный курс физики, состоящий из отдельных модулей - компьютерных экспериментов, является уникальной обучающей программой, позволяющей ученику самостоятельно разобраться в различных вопросах физики, постичь ее основы, досконально понять сущность физических законов.

Курс предназначен учащимся средних школ, техникумов, лицеев, колледжей и студентам нефизических специальностей институтов, лицам, самостоятельно изучающим физику, абитуриентам при подготовке к поступлению в ВУЗ, преподавателям общеобразовательных учебных заведений.

Автор содержания курса «Открытая Физика 1.1» – Станислав Миронович Козел, профессор МФТИ, руководитель сборной команды России на международных олимпиадах школьников по физике, Заслуженный деятель науки РФ. 

•  Механика
  
•  Термодинамика
  
•  Механические колебания и волны
  
•  Электричество и магнетизм
  
•  Оптика
  
•  Квантовая физика

 Учебный компьютерный курс «Открытая Физика 1.1» соответствует программе курса физики для общеобразовательных учреждений и выбран Министерством образования для поставки в 31 тысячу школ России.

Сертификат министерства общего и профессионального образования N 0000026/

Курс «Открытая Физика 1.1» содержит:
84 компьютерных эксперимента.
11 видеозаписей и 8 графических моделей физических опытов;
методические материалы;
2 часа звуковых пояснений по следующим разделам физики.

Курс имеет поддержку через Интернет на сервере "Открытый колледж" www.college.ru 

Источник: http://center.fio.ru/vio/vio_03/cd_site/Articles/art_5_5.htm# 

Опыт использования компьютерных моделей на уроках физики.

Большое число компьютерных моделей по всему школьному курсу физики содержится в мультимедийных курсах, разработанных компанией "Физикон": "Физика в картинках", "Открытая физика 1.1", "Открытая физика 2.0", "Открытая астрономия 2.0" и "Открытая химия 2.0". Главной отличительной особенностью этих компьютерных курсов являются многочисленные компьютерные модели - уникальные и оригинальные разработки, которые высоко оценили пользователи во многих странах. (Заметим, что значительное число моделей расположено также на сайте "Открытый колледж" по адресу: http://www.college.ru/).

Компьютерные модели разработанные компанией "Физикон" легко вписываются в урок и позволяют учителю организовать новые, нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся. Приведём в качестве примеров три вида такой деятельности:

1. Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой.
   Учитель предлагает учащимся для самостоятельного решения в классе или в качестве домашнего задания индивидуальные задачи, правильность решения которых они могут проверить, поставив компьютерные эксперименты. Самостоятельная проверка полученных результатов, при помощи компьютерного эксперимента, усиливает познавательный интерес учащихся, а также делает их работу творческой, а зачастую приближает её по характеру к научному исследованию. В результате многие учащиеся начинают придумывать свои задачи, решать их, а затем проверять правильность своих рассуждений, используя компьютерные модели. Учитель может сознательно побуждать учащихся к подобной деятельности, не опасаясь, что ему придётся решать ворох придуманных учащимися задач, на что обычно не хватает времени. Более того, составленные школьниками задачи можно использовать в классной работе или предложить остальным учащимся для самостоятельной проработки в виде домашнего задания.
   
2. Урок - исследование.
   Учащимся предлагается самостоятельно провести небольшое исследование, используя компьютерную модель, и получить необходимые результаты. Тем более, что многие модели позволяют провести такое исследование буквально за считанные минуты. Конечно, учитель помогает учащимся на этапах планирования и проведения экспериментов.
   
3. Урок - компьютерная лабораторная работа.
   Для проведения такого урока необходимо разработать соответствующие раздаточные материалы. Задания в бланках лабораторных работ следует расположить по мере возрастания их сложности. Вначале имеет смысл предложить простые задания ознакомительного характера и экспериментальные задачи, затем расчетные задачи и, наконец, задания творческого и исследовательского характера. При ответе на вопрос или при решении задачи учащийся может поставить необходимый компьютерный эксперимент и проверить свои соображения. Расчётные задачи рекомендуется вначале решить традиционным способом на бумаге, а затем поставить компьютерный эксперимент для проверки правильности полученного ответа.

Отметим, что задания творческого и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность учащихся в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. По этой причине уроки последних двух типов приближаются к идеалу, так как ученики получают знания в процессе самостоятельной творческой работы, ибо знания необходимы им для получения конкретного, видимого на экране компьютера, результата. Учитель в этих случаях является лишь помощником в творческом процессе овладевания знаниями.

Методика использования компьютерных моделей на уроках.

Прежде всего, чрезвычайно удобно использовать компьютерные модели в демонстрационном варианте при объяснении нового материала или при решении задач. Согласитесь, что гораздо проще и нагляднее показать, как тело движется при наличии положительной начальной скорости и отрицательного ускорения, используя модель "Движение с постоянным ускорением" компьютерного курса "Открытая физика", чем объяснять это при помощи доски и мела.

Ведь на экране компьютера кроме движущегося спортсмена, который в соответствии с заданными начальными условиями тормозит, разворачивается и набирает скорость в противоположном направлении, ещё и соответственно изменяется длина и направление вектора его скорости, а также в динамическом режиме строятся графики координаты, модуля перемещения и проекции скорости. А какими ещё средствами можно обеспечить указанную демонстрацию?

Конечно, такие демонстрации будут иметь успех, если учитель работает с небольшой группой учащихся, которых можно рассадить вблизи монитора компьютера или, если в кабинете имеется проекционная техника, позволяющая отобразить экран компьютера на стенной экран большого размера. В противном случае учитель может предложить учащимся самостоятельно поработать с моделями в компьютерном классе или в домашних условиях, что иногда бывает более реально.
Следует отметить, что при индивидуальной работе учащиеся с большим интересом повозятся с предложенными моделями, пробуют все регулировки, как правило, не особенно вникая в физическое содержание происходящего на экране. Как показывает практический опыт, обычному школьнику конкретная модель может быть интересна в течении 3 -5 минут, а затем неизбежно возникает вопрос: А что делать дальше? Опросы, которые проводил автор после такой самостоятельной работы , показали, что учебный эффект незначителен, так как дети при такой работе мало что понимают.

Что же нужно сделать, чтобы урок в компьютерном классе был не только интересен по форме, но и дал максимальный учебный эффект?

Учителю необходимо заранее подготовить план работы с выбранной для изучения компьютерной моделью, сформулировать вопросы и задачи, согласованные с функциональными возможностями модели, также желательно предупредить учащихся, что им в конце урока будет необходимо ответить на вопросы или написать небольшой отчёт о проделанной работе. Идеальным является вариант, при котором учитель в начале урока раздаёт учащимся индивидуальные задания в распечатанном виде.

Какие же виды заданий и учебной деятельности можно предложить учащимся при работе с компьютерными моделями и как организовать эту деятельность?

Виды заданий к компьютерным моделям

В процессе преподавания с использованием мультимедийных курсов "Физикона" нами были разработаны следующие виды заданий для учащихся к компьютерным моделям:

1. Ознакомительное задание
   Это задание предназначено для того, чтобы помочь учащемуся понять назначение модели и освоить её регулировки. Задание содержит инструкции по управлению моделью и контрольные вопросы.
   
2. Компьютерные эксперименты
   После того как компьютерная модель освоена, имеет смысл предложить учащимся 1 - 2 эксперимента. Такие эксперименты позволяют учащимся глубже вникнуть в смысл происходящего на экране.
   
3. Экспериментальные задачи
   Далее можно предложить учащимся экспериментальные задачи, то есть задачи, для решения которых необходимо продумать и поставить соответствующий компьютерный эксперимент. Как правило, учащиеся с особым энтузиазмом берутся за решение таких задач. Несмотря на кажущуюся простоту, такие задачи очень полезны, так как позволяют учащимся увидеть живую связь компьютерного эксперимента и физики изучаемых явлений.
   
4. Расчётные задачи с последующей компьютерной проверкой
   На данном этапе учащимся уже можно предложить 2 - 3 задачи, которые вначале необходимо решить без использования компьютера, а затем проверить полученный ответ, поставив компьютерный эксперимент. При составлении таких задач необходимо учитывать как функциональные возможности модели, так и диапазоны изменения числовых параметров. Следует отметить, что, если эти задачи решаются в компьютерном классе, то время, отведённое на решение любой из этих задач, не должно превышать 5 -8 минут. В противном случае, использование компьютера становится мало эффективным. Задачи, требующие более длительного времени для решения, имеет смысл предложить учащимся для предварительной проработки в виде домашнего задания и/или обсудить эти задачи на обычном уроке в кабинете физики, и только после этого использовать их в компьютерном классе.
   
5. Неоднозначные задачи
   В рамках этого задания учащимся предлагается решить задачи, в которых необходимо определить величины двух зависимых параметров, например, в случае бросания тела под углом к горизонту, начальную скорость и угол броска, для того чтобы тело пролетело заданное расстояние. При решении такой задачи учащийся должен вначале самостоятельно выбрать величину одного из параметров с учётом диапазона, заданного авторами модели, а затем решить задачу, чтобы найти величину второго параметра, и только после этого поставить компьютерный эксперимент для проверки полученного ответа. Понятно, что такие задачи имеют множество решений.
   
6. Задачи с недостающими данными
   При решении таких задач учащийся вначале должен разобраться, какого именно параметра не хватает для решения задачи, самостоятельно выбрать его величину, а далее действовать, как и в предыдущем задании.
   
7. Творческие задания
   В рамках данного задания учащемуся предлагается составить одну или несколько задач, самостоятельно решить их (в классе или дома), а затем, используя компьютерную модель, проверить правильность полученных результатов. На первых порах это могут быть задачи, составленные по типу решённых на уроке, а затем и нового типа, если модель это позволяет.
   
8. Исследовательские задания
   Наиболее способным учащимся можно предложить исследовательское задание, то есть задание, в ходе выполнения которого им необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определённые закономерности. Самым сильным ученикам можно предложить самостоятельно сформулировать такие закономерности. Заметим, что в особо сложных случаях, учащимся можно помочь в составлении плана необходимых экспериментов или предложить план, заранее составленный учителем.
   
9. Проблемные задания
   С помощью ряда моделей можно продемонстрировать, так называемые, проблемные ситуации, то есть ситуации, которые приводят учащихся к кажущемуся или реальному противоречию, а затем предложить им разобраться в причинах таких ситуаций с использованием компьютерной модели.
   
10. Качественные задачи
    Некоторые модели вполне можно использовать и при решении качественных задач. Такие задачи или вопросы, конечно, лучше сформулировать, поработав с моделью, заранее.

При регулярной работе с компьютерным курсом из придуманных заданий имеет смысл составить компьютерные лабораторные работы, в которых вопросы и задачи расположены по мере увеличения их сложности. Это занятие достаточно трудоёмкое, но именно такие работы дают наибольший учебный эффект.

Методика составления заданий и лабораторных работ к компьютерным моделям подробно описана в брошюре А. Ф. Кавтрева "Методические аспекты преподавания физики с использованием компьютерного курса "Открытая физика1.0", которую можно найти в Интернете по адресу: http://www.college.ru/metod_phys.html. Примеры заданий к компьютерным моделям "Физикона", а также бланки лабораторных работ представлены в указанной брошюре и на сайте Московского Центра Федерации Интернет Образования по адресу: http://center.fio.ru/ в рубрике "В помощь учителю". Некоторые из них можно посмотреть:

• Приложение 1. Компьютерная лабораторная работа. "Параллельное соединение проводников", материал для учителя
  
• Приложение 2. Компьютерная лабораторная работа. "Смешанное соединение проводников"
• Приложение 3. Компьютерная лабораторная работа. "Смешанное соединение проводников", материал для учителя
• Приложение 4. Лабораторная работа "Моделирование неупругих соударений"
  

  ---

  Методика работы с компьютерными курсами «Открытая физика» и «Физика в картинках» А. Ф. Кавтрев. На этих страницах представлены методические материалы, задания к компьютерным моделям, а также компьютерные лабораторные работы по ряду тем. center.fio.ru/method/resources/kavtrev/11/fiz/op_metod.htm

  ---

  Методические аспекты преподавания физики с использованием компьютерного курса «Открытая физика 1.0» www.college.ru/booklet/1st.html - электронный вариант брошюры А. Ф. Кавтрева. Брошюра включает 48 страниц текста и представляет опыт по использованию обучающих программ в школах. Предложен ряд конкретных методических наработок.