В настоящее время среди направлений развития информационных технологий, помимо совершенствования универсальной компьютерной техники и коммуникаций, все большую роль играет специализация средств информационных технологий. Среди них особое значение для системы образования приобретают малые средства информационных технологий, прежде всего, инженерные и графические калькуляторы (с различными дополнительными устройствами), нашедшие в школах развитых стран Запада широкое применение в качестве средства обучения предметам естественно-математического цикла. Началось их использование и в российских школах (на сегодняшний день проект идет в Москве, Санкт-Петербурге, Хабаровском крае, Ярославской области в более чем 200 школах и продолжает интенсивно развиваться).
Зарубежный опыт показывает, что возможностей современных инженерных и графических калькуляторов вполне достаточно для удовлетворения потребностей курсов естественно-математического цикла в применении информационных технологий. По своим техническим характеристикам они значительно превосходят компьютеры недавнего прошлого и имеют целый ряд преимуществ.
Научные калькуляторы - это наиболее распространенный вид калькуляторов, используемых в школе. Они содержат большинство функций, необходимых в школе и первых курсах вуза, при этом они не перегружены функциями, которые вам вряд ли когда-нибудь понадобятся и лишь осложнят освоение калькулятора. Функции естественного отображения чисел, натуральное представление результата вычислений, возможность построения таблиц, редактирования и просмотра введенных выражений уже стали визитной карточкой научных калькуляторов CASIO.
Калькуляторы, предлагаемые к использованию в отечественном образовании (модель CASIO FX-9860):
1. надежны в использовании, имеют хорошую клавиатуру;
2. имеют графический дисплей, память 1,5 Мб, расширяемую до 1 Гб за счет использования SD-карты, встроенный язык программирования, выполняют более 2000 встроенных функций, позволяют построение сети и обмен информацией с компьютером;
3. энергонезависимы и не требуют переоборудования помещения (одного комплекта батареек хватает на весь учебный год), не имеют санитарно-гигиенических ограничений, сертифицированы РАО для использования в образовании;
4. в отличие от компьютеров – морально не устаревают и могут работать в школе долгие годы.
Стоимость научного калькулятора CASIO, которым могут учащиеся пользоваться при сдаче ЕГЭ по физике от 400 руб. до 1000 рублей.Стоимость графического калькулятора CASIO 4950 рублей.
Стоимость комплекта 123750 рублей.
Введение образовательных стандартов в практику основной и средней школ России ставит задачу контроля и оценки достижений требований образовательных стандартов каждым выпускником в любой форме, в том числе в форме ЕГЭ.
Критический анализ выполнения заданий ЕГЭ, а также заданий централизованного тестирования позволил выделить ряд общих причин их недостаточно высоких результатов.
Мы выделили две из них.
Первая – фактор времен на уроках вообще и при решении задач в частности. При решении физических задач ученик либо просто не берется решать физическую задачу, прекрасно зная, что не справится с ее «математической» частью, либо, если и решает ее в общем виде, то на математические вычисления уходит большая часть времени и, как следствие, количество решенных задач за урок невелико.
Вторая из выделенных нами причин – арифметические ошибки. Так, анализ ответов централизованного тестирования 2006 года выявил, что из тех учеников, кто владеет знаниями физических законов, каждый пятый сделал ошибку, выполняя арифметические действия с числами, представленными в стандартном виде. В заданиях ЕГЭ же в части «В» требуется получить и записать точный числовой ответ, приближение часто может привести к формально неверному ответу и полной потере баллов за решение данной задачи.
На наш взгляд, устранить в определенной степени указанные причины, следствием которых являются недостаточно высокие достижения требований образовательных стандартов, поможет использование на уроках физики калькуляторов.
Можно отметить следующие «плюсы» в его использовании:
1. увеличение скорости и объемов расчетов при решении задач, выполнении расчетов в лабораторных работах, домашних заданиях;
2. точность вычислений;
3. естественный порядок ввода чисел и выражений;
4. двухстрочный дисплей;
5. простота работы со степенями «десятки»;
6. использование ячеек памяти для сохранения чисел;
7. упрощение вычислений при использовании «табличного режима»;
8. исключение необходимости исследования таблиц Брадиса.
Кроме того, по наблюдениям учащихся при использовании калькуляторов время на математические вычисления сокращается в 2,5 - 3 раза.
Знакомство учащихся с калькулятором методически целесообразно организовывать постепенно, по мере необходимости включения его в учебный процесс, то есть при непосредственном использовании его на уроках. Для этого последовательность овладения возможностями калькулятора должна быть распределена в соответствии с содержанием изучаемого в школе материала. Организованный по принципу распределения процесс формирования умений действовать с калькулятором позволит отработать необходимые умения в спокойном темпе и, не отвлекаясь от прохождения программы.
Ученики часто сталкиваются с трудностями при построении графиков и анализе различных функциональных зависимостей. Преподавание физики с использованием графических моделей, созданных с помощью калькулятора, позволяет не только визуализировать результаты, но и, варьируя в широких пределах параметры и условия экспериментов, достаточно быстро проанализировать происходящие процессы.
Современный графический калькулятор – сложный и многофункциональный прибор, позволяющий эффективно исследовать функции при помощи графического их представления на экране калькулятора. Это расширяет «вычислительные» и «аналитические» возможности ученика – можно эффективно исследовать функциональные зависимости физических величин, находить минимальные и максимальные значения, численно интегрировать и дифференцировать, анализировать влияние параметров на поведение системы, находить решения сложных уравнений или систем уравнений и т.д.
Нужно отметить, что главным аргументом для решения задач «в общем виде», а не для конкретных значений входящих в условие величин является опасение «не увидеть» интересные эффекты, возникающие при изменении параметров. Применение мощного графического калькулятора позволяет быстро получить «семейство» кривых для множества значений параметров системы – это во многих случаях гораздо эффективнее и нагляднее «общего» решения в виде сложной формулы.
Моделировать процессы с помощью калькулятора можно на традиционном уроке в кабинете физики.
Главное меню калькулятора представляет собой таблицу, заполненную надписями и поясняющими пиктограммами. При решении физических задач, кроме традиционного режима математических вычислений, используются следующие режимы: режим таблиц, электронных таблиц, построения графиков, режим динамических графиков, режимы решения уравнений, создания презентаций.
Принцип целесообразного применения современных измерительных приборов при изучении курса физики в школе: не стоит применять сложные и дорогие электронные измерители в тех случаях, когда есть возможность использовать вместо них простые, «традиционные» приборы без недопустимого ухудшения качества получаемых результатов.
Необходимо использовать особенности электронных датчиков при планировании эксперимента:
1. максимально использовать возможность производить серии измерений очень быстро (за тысячные доли секунды, а то и намного быстрее), или очень медленно (за часы, дни и недели)
2. электронные измерители очень точны (сопротивление современного электронного вольтметра может в сотни и тысячи раз превышать сопротивление простого «стрелочного» прибора), что дает возможность проведения точных измерений в практически важных случаях
3. инерционность датчика температуры «электронного термометра» во много раз меньше, чем у обычного ртутного, или спиртового прибора
4. однократное изменение состояния датчика (температуры, освещенности) или измерение напряжения при помощи ЕА-200 может производиться очень быстро
5. имеется возможность «запоминать» длинные серии полученных результатов, выводить на экран калькулятора результаты измерений в максимально удобном для анализа виде, возможность обрабатывать полученные результаты сразу после проведения измерений, сравнивать результаты нескольких измерений.
Взаключение хочется отметить, что многие учителя считают, что применять калькуляторы на уроках не следует, что ученики «разучиваются» считать. Отчасти – это справедливо. Калькулятор следует применять лишь тогда, когда вычисления вручную утомительны и емкие по времени. С другой стороны, известно, что часть учеников считать не умеют вовсе, применяют они калькулятор или не применяют. Эту проблему приходится решать, когда ученики уже учатся в старших классах – повредить таким ученикам калькулятор уже не может, а вот помощь может быть очень существенной. Применение калькулятора может отделить проблемы чисто физические от трудностей математических, качественно улучшить воспитание культуры счета и поможет овладеть одним из умений, которым, в соответствии с образовательными стандартами, должен владеть каждый выпускник – производить расчеты.
С калькуляторами CASIO учиться получается быстрее и эффективнее!
