ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Кафедра  мультимедийной дидактики и информационных технологий обучения

 

 

Учебно-методический комплект модуля

 

«ИКТ  в лабораторном физическом эксперименте»

 

Специальность:  050203  -  физика

 

 

 

 

 

УТВЕРЖДАЮ

 

                 Зав. кафедрой:

_____________ Е.В. Оспенникова

                 6  сентября 2007 г.

 

Конспект лекций

 

Специальность        050203     -       физика

                                       код ОКСО          наименование

 

Ведущий лектор:

Оспенникова Е.В  д.п.н., профессор

(Ф.И.О., должность, учен. степень, учен. звание)

 

Одобрен на заседании кафедры

Протокол № 28 -2007/9 от «06» сентября 2007г.

 

 

Пермь

2008


СТРУКТУРА

конспекта лекции по дисциплине

ОПД.Ф.04 «Теория и методика обучения физике»

 

Модуль «ИКТ  в лабораторном физическом эксперименте»

 

Лекция № 1

Тема:  «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ ИКТ   В ПОДГОТОВКЕ И ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ ПО ФИЗИКЕ»

План лекции

I.        Тенденции совершенствования материально-технического обеспечения лабораторных занятий по физике в средней школе

II.     Цели и задачи использования средств ИКТ при подготовке и проведении лабораторных занятий  по физике в  средней школе.

III.   Состав ЦОР и инструментов  виртуальной среды обучения и возможности их  использования на лабораторных занятиях по физике.

IV.  Методика и технологии формирования у учащихся экспериментальных умений и навыков  в процессе лабораторных занятий в условиях использования  средств ИКТ.

V.     Формы лабораторных занятий в условиях ИКТ-насыщенной среды обучения, особенностях методики их подготовки и проведения.

Основные вопросы, рассматриваемые на лекции

I.  Тенденции совершенствования материально-технического обеспечения лабораторных занятий по физике в средней школе

Тенденции развития материально-технического оснащения школьных кабинетов физики.

Тенденции развития материально-технического оснащения школьных кабинетов физики:

·   обновление и расширение состава лабораторного оборудования;

·   модульная комплектация;

·   дальнейшая универсализация базового (общего) оборудования школьной лаборатории;

·   миниатюризация и  эстетичность,

·   развитие аппаратных  средств и ПО для ИКТ сопровождения;

·   альтернативность комплектов в исполнении разных фирм-изготовителей;

·    развитие и совершенствование методической обеспеченности комплектов лабораторного оборудования,

·   развитие составляющей для организации дополнительных учебных исследований школьников;

·   безопасность.

Состав учебного оборудования для школьного лабораторного эксперимента (фрагмент нормативных материалов ГОС).

Анализ современного школьного оборудования,  предназначенного для постановки автоматизированного учебного эксперимента (например, PALM-OS, TRILINK, NOVA-500 - лаборатория L-Микро).

         II.      Цели и задачи использования средств ИКТ при подготовке и проведении лабораторных занятий  по физике в  средней школе

Современный научный эксперимент. Компьютер в научном эксперименте как инструмент  познания. Компьютерная диагностика состояния исследуемого объекта. Машинная обработка данных эксперимента (математические  расчеты, графическая интерпретация и пр.). Инструментальные  пакеты (ИП), предназначенных для обработки данных эксперимента (Excel, Grapher, Mathematica, Maple, Mathcad, Matlab и др.), и их краткая характеристика. Автоматическое управление  работой  экспериментальной установки и технических устройств с помощью ЭВМ.

Моделирование  физических явлений в виртуальной среде как метод познания. Понятие о численном физическом эксперименте и его реализации с помощью компьютера.

Численное моделирование определяется в науке как численный эксперимент, а  для обозначения случая использования компьютера в качестве инструмента решения поставленной задачи используется понятие  компьютерного  или виртуального  численного эксперимента (далее для краткости -  виртуального эксперимента). Компьютер в качестве «исполнителя» численного эксперимента обеспечивает не только высокую скорость процессов исследования математических задач, но и позволяет успешно решать те из них, которые по целям исследования являются весьма сложными и трудоемкими.

Учебный виртуальный эксперимент – это виртуальный эксперимент, имеющий своей целью формирование у учащихся  умений и навыков выполнения компьютерного эксперимента как метода познания.

Такой эксперимент может  включать  в  себя  две  независимые стадии учебного исследования:

1) построение модели явления и разработка компьютерной программы ее реализации в виртуальной среде;

2) исследование модели.

Допустима (и чаще всего имеет место) реализация в учебном процессе только одной из этих стадий,  а именно - исследование «готовой» модели.

Исследование «готовой» модели может быть реализовано с целью:

1) тестирования модели - оценки качества моделирования (проверка поведения модели для ранее изученных в натурном эксперименте случаев протекания явления);

2) выявление особенностей поведения модели в новых условиях с целью обнаружения ранее неизвестных характеристик явления и последующая проверка полученных результатов в натурном эксперименте.

Учебный виртуальный эксперимент в этом качестве рассматривается как метод обучения. Он может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами.

 

Методологическая и дидактическая составляющие виртуального эксперимента.

Уникальные особенности виртуальной информационной среды (мультимедиа, интеллектуальность, моделинг, интерактив, коммуникативность, производительность) определяют бесспорную эффективность ее применения в любой сфере  познавательной деятельности, в том числе и в  проведении лабораторных физических экспериментов

Отметим достоинства  виртуального физического  эксперимента.  Такой эксперимент позволяет:

·      изучать сложные физические явления на уровне, доступном пониманию, исключая обращение к  их  нередко громоздкому математическому описанию;

·       «исследовать» явление даже в тех случаях, когда проведение реального эксперимента  затруднено или нецелесообразно (например, движение космических объектов, изучение поведения тел при больших давлениях,  исследование микроскопических объектов, работа ядерного реактора и т.д.);

·      останавливать и возобновлять эксперимент с целью анализа промежуточных результатов и возможного изменения его хода;

·      изучать явление в динамике (т.е. наблюдать  его  развитие в пространстве и времени);

·      осуществить операцию, невозможную в натурном эксперименте – изменять пространственно-временные масштабы протекания явления;

·      задавать необходимые  условия проведения  эксперимента и параметры исследуемой системы объектов, не опасаясь за ее состояние, а также безопасность и сохранность компонентов  экспериментальной установки;

·      сопровождать модельный эксперимент визуальной интерпретацией закономерных связей между параметрами исследуемой системы (в форме динамичных графиков, диаграмм, схем и пр.);

·      исследовать явление в «чистом» виде, точно воспроизводя требуемые условия его протекания;

·      акцентировать, благодаря эффектам мультимедиа, внимание учащихся на главном в  изучаемом явлении  и способствовать тем самым более глубокому пониманию его сущности.

При использовании интерактива как функции новой среды обучения к ранее указанным преимуществам  виртуального эксперимента добавляются новые:

·      обеспечение деятельностного подхода к обучению, ориентированного на развитие ключевых компонентов  учебной активности школьников: ее мотивационно-потребностной сферы (в частности интереса к учению), умения планировать свои  действия, выполнять и контролировать качество их исполнения;

·      развитие познавательной самостоятельности учащихся, определяющей успех в реализации их учебной  активности;

·      создание условий для творческой деятельности учащихся.

Спектр функций виртуального эксперимента достаточно широк. Виртуальная модель  в обучении может с успехом использоваться:

1)       как средство познания (методологическая функция)

2)       как средство непосредственного предъявления компонентов  «готового» знания (т.е. «заложенной» в модель учебной информации о свойствах  объектов реального мира);

3)       как средство наглядности,  сопровождающее другие способы предъявления «готового» знания:

·         концептуального:

*      при изучении содержания научных экспериментов;

*      для иллюстрации сущности эмпирических понятий;

*      при  анализе эмпирических закономерностей протекания природных  явлений;

*       при  изложении компонентов теоретического знания: идеализированного объекта теории, теоретических понятий, принципов и постулатов,  мысленных экспериментов и следствий теории;

*      для визуального отображения элементов научно-технического знания (устройства и принципа действия отдельных приборов и их взаимодействующих систем, способов и приемов  работы с приборами и техническими устройствами);

·         процессуального (для иллюстрации содержания, порядка  и правил выполнения действий  и операций);

3) как тренажер (средство отработки у учащихся  отдельных познавательных умений и  формирования навыков);   

4) как средство контроля уровня сформированности знаний и умений учащихся .

Методологическая  функция (формирование опыта проведения численного эксперимента)  и их  дидактические функции  «готовых» виртуальных моделей дают нам в совокупности  полное представление об их  учебном назначении.

Качественная интерактивная модель физического эксперимента не только в сравнении с его рисунком, сопровождаемым детальным описанием хода исследования, но и даже в сравнении с натурной демонстрацией позволяет существенно расширить объем учебной информации, потребляемой  учащимся  в единицу времени. Одна  такая модель включает, как правило, все многообразие частных случаев поведения модельного объекта (объектов), отражает необходимые для изучения закономерные связи между его параметрами, иллюстрирует характер функциональной зависимости и динамику ее изменения при варьировании условий проведения эксперимента. Конечно, все это можно постараться  изложить и на страницах учебника, лишая последний необходимой краткости, но продемонстрировать в естественных условиях  на учебном занятии за короткий промежуток времени будет уже весьма затруднительно. Обычно при объяснении материала учитель на натурной установке демонстрирует лишь отдельные (важнейшие) экспериментальные эффекты. 

Классификация виртуальных учебных моделей по объекту моделирования. Виды моделей в данной классификации и их роль в обучении.

Классификация виртуальных учебных моделей по типу математической модели, выбранной для количественного описания явления. Виды моделей в данной классификации и их роль в обучении.

Классификация учебных виртуальных моделей по характеру учебной задачи,  поставленной перед пользователем при работе с моделью. Виды моделей в данной классификации и их роль в обучении. Особенности интерфейса виртуальных моделей данного типа.

Термины, обозначающие виды учебных виртуальных моделей. Характеристика моделей отдельных видов.

К основным  терминам, обозначающим разные вилы учебных виртуальных моделей по физике относятся:

·     виртуальная демонстрация явления (модель явления в естественных условиях его протекания);

·     виртуальная демонстрация физического эксперимента (модель работы экспериментальной установки и наблюдаемого на ней эффекта).

·     виртуальные демонстрации технических объектов.

·     виртуальные  демонстрации  структуры и  свойств идеализированного объекта теории.

·     виртуальные симуляции (модель деятельности человека в условиях, приближенных к реальным, реализуемая в учебных целях: тренаж, учебное исследование:. 

*  виртуальные симуляции физических опытов (наблюдений и экспериментов).

*  виртуальные симуляции  работы с техническими устройствами

Направления  использования виртуальных моделей различных видов в учебном процессе:

1) виртуальные  демонстрации физических явлений (рис. 1)  как средство изучения:

*   внешних признаков явлений;

*   содержания  эмпирических понятий;

*   проявлений эмпирических законов в природе и технике; 

*   эмпирических оснований  изучаемой теории;

2) виртуальные демонстрации физического эксперимента  как иллюстрация содержания и логики проведения соответствующего натурного эксперимента, в том числе содержания постановки исторических опытов, включающая:

*   визуализацию натурной установки и порядка ее работы,

*   предъявление результатов эксперимента (в форме таблиц, схем, диаграмм, графиков функциональной зависимости);

3) виртуальные демонстрации технических объектов (приборов, машин, технологических комплексов),  включающие:

*   визуализацию устройства технического объекта и его отдельных частей;

*   принципа и порядка работы,

*   области и правил использования;

4) виртуальная симуляция физического эксперимента (тренаж)  -  «пошаговое» отображение содержания и логики проведения соответствующего натурного эксперимента, в том числе исторических опытов, включающая:

*   визуализацию натурной установки и возможных режимов  ее работы,

*   интерактивную процедуру подготовки установки к эксперименту,

*   процедуру сбора фактов (в форме данных виртуального эксперимента),

*   обработку  данных эксперимента, их представление в форме таблиц, схем, диаграмм, графиков функциональной зависимости;

5) виртуальные демонстрации идеализированного объекта теории  как средство иллюстрации  элементов физических теорий:

*   структуры идеализированного объекта;

*   теоретических понятий, постулатов и принципов, описывающих его поведение;

*   содержания мысленных экспериментов, в том числе исторических, подтверждающих справедливость исходной теоретической модели явления;

*   следствий теории,

6) виртуальные симуляции  работы технических устройств (тренаж) как средство изучения и первичного практического освоения  их правил сборки  и использования:

 

7) виртуальная симуляция физического эксперимента (исследование)  -  «пошаговое» отображение содержания и логики проведения соответствующего натурного эксперимента, в том числе исторических опытов, включающая:

*   визуализацию натурной установки и выбор  режима  ее работы,

*   имитацию процедуры подготовки установки к эксперименту,

*   имитацию действий по управлению работой установки и снятию показаний приборов (сбор фактов в форме данных виртуального эксперимента),

*   самостоятельную обработку  данных эксперимента, их представление в форме таблиц, схем, диаграмм, графиков функциональной зависимости с использованием встроенного инструментария;

 

Автоматизированный и виртуальный лабораторный эксперимент структуре уровней стадий научного и учебного познания.

Взаимосвязь в лабораторном исследовании натурного и виртуального физического экспериментов.

III.       Состав ЦОР и инструментов  виртуальной среды обучения и возможности их использования на лабораторных занятиях по физике

Жанровый состав и анализ содержания ЦОР, ИУМК и ИИСС по физике в аспекте возможностей их использования на лабораторных занятиях по физике.  

Строго жанровый состав ЭУИ в настоящее время не определен. В области естественнонаучного образования представляется  рациональным различать следующие разновидности форм и жанров программно-педагогического обеспечения  процесса обучения:

                               I.           Электронные копии:

1)           учебных изданий на полиграфической основе (учебников и учебных пособий, задачников,  дидактических материалов и т. п.);

2)           учебных аудио- и видеоматериалов.

II. Программно-педагогические средства (ППС), разработанные на основе мультимедийного инструментария виртуальной среды:

1)               энциклопедии (общего назначения, тематические);

2)               энциклопедические словари (общего назначения, тематические);

3)               справочники (общего назначения, тематические);

4)               хрестоматии;

5)               каталоги образовательных ресурсов;

6)               коллекции текстов, статичной графики (рисунков, фотоиллюстраций, таблиц, схем, опорных конспектов и пр.); видеоколлекции (фильмов и фрагментов, анимаций, моделей,  Java -апплетов, Flesh-приложений, Роwer Point презентаций и т.п.),  аудиоколлекции;

7)               библиотеки (т.е. каталоги и соответствующие им коллекции);

8)               интерактивное учебное видео;

9)               учебники;

10)          задачники;

11)           интерактивные обучающие среды (ILE - Interactiv Learning Environment), предусматривающие  использование комплекса средств педагогического воздействия (мотивация учения, предъявление материала, отработка, контроль),  интерактивный характер обучения,  вариативность  его способов; различают: 

·              обучающие сценарии;

·              учебные моделирующие среды (разного уровня доступа пользователя к моделированию объектов среды);

·              комплексные обучающие среды (обучающие сценарии в сочетании с учебным моделированием);

12)           электронные учебные занятия (лекции, уроки, лабораторные работы, экскурсии т.п.);

13)           тренажеры;

14)           конструкторы;

15)           репетиторы;

16)           виртуальные лаборатории;

17)           виртуальные музеи;

18)           дидактические игры (сюжетно-ролевые, деловые);

19)           электронные экспертные системы учебных достижений (например, тесты);

20)           электронные экспертные обучающие системы, моделирующие деятельность экспертов и  обеспечивающие ответ на конкретный запрос пользователя (предназначены для решения задач различной сложности из определенной предметной области).

Состав учебных объектов ЦОР  и  ресурсов сети Интернeт. Возможности  использования виртуальных учебных объектов для предъявления  учебного материала, закрепления полученных знаний, формирования учебных умений, контроля качества усвоения содержания изученного в процессе лабораторного занятия.

Состав учебных объектов для различных медиакомпонентов виртуальной среды обучения:

1)      символьные объекты:  знаки, символы, тексты, графики, схемы, таблицы, диаграммы, формулы и пр.;

2)      образные объекты: фото, рисунки, картины (репринт или оцифрованные); объекты компьютерной графики (в том числе компьютерные рисунки, репродукции);

3)      аудиоинформацию: устные учебные тексты, аудиосюжеты, аудиодиалоги, учебные комментарии к виртуальным объектам, аудиохроника, музыка, пение, звуки природных процессов и животного мира и пр.;

4)      видеообъекты: анимации, демонстрационные динамические модели явлений и процессов, постановочные и  художественные видеосюжеты (фильмы или фрагменты), видеохроника;

5)      среда «виртуальной реальности» (дифференцируется по предметным областям знания и видам деятельности) и (или) ее элементы: симуляторы, тренажёры, интерактивные модели, конструкторы и  т.п.

Виртуальные учебные объекты ЦОР, ИУМК, ИИСС могут быть использованы на лабораторных занятиях с различными целями. Одно из направлений  – это самообразование (самоподготовка).

Для целенаправленного использования виртуальных объектов на лабораторном занятии следует разрабатывать специальные дидактические материалы, ориентирующие школьников на работу с виртуальной средой и обучающие их этой работе.

Комплект цифровых дидактических материалов для самостоятельной работы учащихся на лабораторных занятиях по физике.

  В состав комплекта цифровых дидактических материалов для самостоятельной работы учащихся входят:

1.        Цифровая  копия инструкции лабораторной работе (в MS Word).

2.        Инструкция-презентация  MS PP (со звуковым сопровождением) .

3.        Видеоинструкция (с титрами,  звуковым сопровождением и графическими иллюстрациями).

4.        Виртуальная модель для интерактивного эксперимента:

а)  численный эксперимент в MS Ехсеl;

б)  виртуальный эксперимент из предметных ЦОР, ИУМК, ИИСС - численный, имитационный;

в) симуляции натурного физического эксперимента (из предметных ЦОР,    ИУМК, ИИСС или/и в авторской разработке).

5.        Инструктивные указания к проведению виртуального эксперимента (включая   указаний к проведению численного эксперимента в MS Ехсеl).

6.        Лист самоподготовки учащихся к лабораторному занятию (в MS Word), включающий задания по работе с компонентами предметных ЦОР, ИУМК, ИИСС, а именно:

а) задания на полноту усвоения  учебной темы лабораторного занятия,

б) задания на глубину усвоения материала занятия,

в) упражнения на отработку экспериментальных действий и операций,

г) дополнительные заданий для учащихся, закончивших эксперимент раньше времени, а также желающих выполнить задания творческого характера.

7.        Интерактивный тест для вводного контроля знаний (в MS Word  и оболочке ДО, в частности в «Мoodlе»)

8.        Интерактивный тест для итогового контроля знаний (в MS Word  и оболочке ДО, в частности  в «Мoodlе»)

9.        Цифровые версии справочных таблиц по физике к одной из учебных тем разделов: «Механика», «Молекулярная физика. Термодинамика», Электродинамика».

10.     Образец отчета о выполнении натурного эксперимента (в MS Word и MS Ехсеl)

11.     Образец отчета о выполнении виртуального эксперимента (в MS Word и MS Ехсеl)

Требования к разработке дидактических материалов нового поколения. Использование цифровых дидактических материалов на различных этапах лабораторного занятия (фронтальная вступительная беседа, самостоятельная работа учащихся над лабораторным заданием, заключительная беседа по итогам занятия, текущий и итоговый контроль результатов обучения и пр.);

IV.  Методика и технологии формирования у учащихся экспериментальных умений и навыков  в процессе лабораторных занятий в условиях использования  средств ИКТ

Состав основных экспериментальных умений, которыми должны овладеть учащиеся в период обучения в средней школе.

Перечень основных экспериментальных умений, которыми должны овладеть учащиеся в период обучения в средней школе, определяется составом основных этапов экспериментального исследования

Основные этапы эксперимента как метода познания.

1.        Сформулировать (уяснить) проблему исследования.

2.        Выдвинуть  и обосновать гипотезу, на основе которой может быть разрешена сформулированная проблема.

3.        Выяснить роль эксперимента в решении данной проблемы. Определить его цель.

4.        Разработать проект экспериментальной установки, сконструировать ее.

5.        Определить порядок проведения эксперимента.

6.        Выбрать способ кодирования данных опыта (наблюдений, измерений).

7.        Провести эксперимент, выполнить необходимые наблюдения и измерения.

8.        Провести обработку результатов измерений, оценить их точность.

9.        Проанализировать и интерпретировать полученные результаты, сформулировать вывод.

10.  Оформить отчет о проведении эксперимента

Данные умений имеет собственную внутреннюю структуру.

При обучении необходимо ориентироваться на формирование у учащихся обобщенных экспериментальных умений.

Методика формирования обобщенных экспериментальных умений у учащихся с использованием средств ИКТ. Анимации, интерактивные модели, конструкторы, тренажеры, видеозаписи физических экспериментов, виртуальные лабораторные работы  как основа для организации самостоятельной работы учащихся при подготовке и проведении лабораторного эксперимента и  отработки у них экспериментальных умений и навыков. 

Интерактивный виртуальный эксперимент как  средство организации учебных исследований  учащихся. Обобщенный план работы учащихся с «готовой» виртуальной моделью. Разработка учебных инструкций для учащихся по работе с интерактивными моделями предметной учебной среды.

Обобщенный план учебной работы с  интерактивной моделью

1.     Рассмотрите составляющие интерфейса модели. Обратите внимание на активные «окна» и «клавиши» интерфейса. В случае необходимости обратитесь к разделу «помощь» или «справка». Уточните  в итоге уровни доступа к работе с моделью:

·     блоку ввода данных,

·     блоку их обработки,

·     блоку вывода результата на экран.

2.     Обратите внимание в блоке ввода данных на те элементы модели, а также те ее параметры, которые могут быть изменены пользователем (выбор и/или перемещение элементов, ввод  начальных граничных условий, изменение временных и/или пространственных масштабов и пр.).

3.     Проанализируйте возможности управления моделью через блок обработки данных (наличие калькулятора, табличного процессора, возможности работы с графиками  и  статистической обработки данных и пр.)  

4.     Уточните возможности управления моделью через блок вывода результатов виртуального эксперимента на экран монитора (см. имеющийся выбор способов представления данных на экране монитора - протокол, таблицы, графики функций, рисунок, динамическая модель).

5.     Запустите модель. Рассмотрите различные состояния модели, пронаблюдаете особенности ее работы, произвольно изменяя состав элементов модели и значения параметров в блоке ввода данных.

6.     Сформулируйте цели изучения материала на основе работы с данной моделью или цели исследования явления на основе  его модели:

·     просмотр различных вариантов работы модели  и фиксация полученных результатов в качестве иллюстраций к  изучаемому материалу;

·     тестирование модели (оценка уровня достоверности  результатов моделирования на основе сравнения с известными результатами натурного эксперимента);

·     исследование поведения модели в новых условиях (выдвижение модельных гипотез), с последующей проверкой в натурном эксперименте.

7.     Составьте план работы с моделью:

·     определите, какой параметр модели необходимо изменять, для выявления интересующих особенностей ее поведения;

·     выясните, какие результаты и в какой форме следует зафиксировать в ходе исследования;

·     при наличии  некоторого числа изменяемых параметров модели следует определить этапы работы, на каждом из которых следует изменять лишь один из параметров, оставляя другие параметры модели постоянными;

·     при достаточной ясности поведения модели в различных условиях возможно одновременное изменение нескольких параметров;

·   при проведении количественных экспериментов следует уточнить (назначить) пределы и шаг изменения  параметров модели.

8.     Определите способы записи результатов работы модели (традиционные или электронные: протоколы, таблицы, диаграммы, схемы, графики и пр.).

9.     Изучите (исследуйте) работу модели в соответствии с намеченным планом. Зафиксируйте результаты работы рациональным способом.

10.  Выполните при необходимости математическую обработку полученных данных. Используйте соответствующие задачам обработки инструментальные программы для ЭВМ.

11.  Проанализируйте полученные данные, сформулируйте выводы:

·       при формулировке вывода обратите внимание на поставленные ранее цели работы  с моделью; отметьте, удалось ли достичь поставленных целей и в какой степени;

·       при изучении поведения модели при различных значениях ее параметров, обратите обязательно внимание на те ситуации, в которых происходила смена режимов ее поведения.

12.  Если работа с моделью носила исследовательский характер, то определите  цели дальнейшего исследования:

·         цели последующего натурного эксперимента;

·         цели модификации  компьютерной программы, реализующей модель.

13.  Подготовьте отчет (устный рассказ, письменный отчет, компьютерную презентацию) о выполненной работе. Для письменных отчетов может быть использован табличный процессор MS Excel, а также встроенные в виртуальную среду моделирования специальные инструменты учебной деятельности. Письменный отчет может включать распечатки фрагментов документа (или весь документ) отчета MS Excel, а также иллюстрации работы модели, выполненные с помощью клавиши «Prn Sc».

Подготовка инструкции к самостоятельной работе учащихся с  «готовой» виртуальной моделью является для учителя сложной профессиональной задачей. Можно говорить о специальной технологии ее решения.

Определим содержание основных технологических этапов конкретизации обобщенного плана, которые будущему учителю следует иметь ввиду при составлении инструктивных указаний к работе учащихся с «готовой» учебной моделью. При подготовке инструктивных материалов необходимо:

1.     Выбрать виртуальную учебную модель, уточнить ее вид и тщательно изучить особенности ее работы.

2.     Определить, с какой целью данная модель будет использоваться в обучении:

·         изучение (закрепление) материала (формирование знаний и отработка умений);

·         исследование модели («добывание» субъективно нового знания, формирование умений и навыков учебного исследования).

Уточнить стадию и этап познания (эмпирическая или теоретическая стадии), что позволит правильно согласовать содержание и результаты работы с моделью с содержанием и логикой научного познания и определить в итоге место  учебной модели в структуре занятия.

3.     При  анализе работы модели целесообразно руководствоваться обобщенным планом (см. выше). Важно обратить внимание не те пункты обобщенного плана, которые в силу особенностей работы модели  не являются востребованными или не  существенны на данном этапе обучения для их анализа учащимися. Эти пункты исключаются из ОП.

4.     Сокращенный вариант ОП  подлежит конкретизации. При конкретизации отдельных пунктов  плана следует:

·          учитывать сложность модели (т.е. выделять при необходимости несколько учебных задач и составлять инструктивные указания по решению каждой отдельно сформулированной задачи);

·           выделять при необходимости в составе некоторых пунктов ОП  подпункты с целью более детального описания действий учащихся по работе с моделью;

·          отображать в структуре инструкции основные этапы ОП и сохранять в формулировке положений инструкции ключевые термины, используемые в содержании обобщенного плана

·          использовать понятия и термины, которые включены в  терминологический ряд интерфейса конкретной модели;

·          иметь в виду, что содержание и порядок инструктивных указаний должны обеспечивать формирование у учащихся соответствующих понятий учебной темы и  познавательных умений (экспериментальных, в решении задач, в работе с компонентами виртуальной среды), обеспечивать необходимый уровень их обобщения.

5. В составе этапов ОП можно выделить три основных блока: 1) анализ модели, 2) планирование и выполнение  работы с моделью, 3) представление результатов работы. Целесообразно отражать эти блоки в структуре инструкции.

6. При необходимости для учащихся с низким уровнем образовательной подготовки составленная инструкция может быть упрощена по количеству и составу учебных действий.

Обработка данных натурного эксперимента с помощью табличного процессора  Excel. Формирование у учащихся обобщенного подхода к работе с интерактивными учебными моделями.

Моделирование учащимися физических процессов в виртуальной среде (работа с конструкторами и моделирующими средами). Численный эксперимент в Excel.

Можно дать обобщенные рекомендации, которыми следует руководствоваться при моделировании объектов  виртуальной среде. Этапы построения модели любого физического явления, отражающие общую логику процесса математического моделирования с использованием численного эксперимента, в одной из редакций приведены ниже.

1.      Проанализировать суть физической проблемы и сформулировать вопросы, на которые необходимо получить ответ.

2.      Для физических величин, характеризующих явление, написать управляющие уравнения, используя фундаментальные законы или знания о дифференциальных свойствах исследуемого процесса. Убедиться в математической полноте сформулированной задачи.

3.      Выбрать характерные масштабы для переменных и записать уравнения в безразмерном виде. Выбрать независимые критерии подобия задачи.

4.      Переформулировать математическую задачу на языке алгебры и выбрать метод ее решения.

5.      Составить алгоритм численного эксперимента.

6.      Записать алгоритм на алгоритмическом языке и провести пробные вычисления для проверки работоспособности выбранного метода. При неудаче вернуться к п. 4.

7.      Провести численный эксперимент для широкого диапазона значений критериев подобия. Выделить те из них, при которых происходит смена режимов в исследуемых физических процессах.

8.      Подвергнуть критическому анализу все полученные результаты, сравнить их с известными натурными экспериментами. Рассмотреть возможные пути улучшения модели, если результаты в каком-либо смысле оказались неудовлетворительными, или упрощения модели, если численный эксперимент оказался трудоемким [3].

Самостоятельное моделирование учащимися физических процессов в предметной виртуальной среде реализуется в средней школе в ограниченном числе случаев. Для этого используются специальные формы и методы организации учебной деятельности школьников (метод проектов, элективные курсы, индивидуальная творческая деятельность учащихся и пр.). Это направление учебной практики следует признать весьма перспективным. Моделирование ситуаций, реализация и исследование моделей на компьютере – важные средства развития креативного мышления учащихся, их творческой инициативы, готовности к прогнозированию событий. Этому направлению в учебной практике уделяется серьезное внимание в зарубежном образовании. Не менее значимым это направление в учебной деятельности школьников должно стать и в отечественной практике обучения. Инструменты и среды для средней общеобразовательной школы, которые могут использоваться для моделирования  в учебной деятельности по отдельным предметам,  активно развиваются в настоящее время. Наиболее популярной средой для моделирования  физических явлений в последние годы стала проектная среда  «Живая Физика» (http://www.int-edu.ru).  «Живая физика» представляет собой компьютерную проектную среду, ориентированную на изучение движений  объектов в гравитационном, электростатическом, магнитном полях, а также движений, вызванных взаимодействиями объектов. Еще одним примером проективной среды может служить среда «Виртуальная физика» (http://www.stratum.ac.ru). Это среда с богатым инструментарием и  высокой степенью интерактивности. В ней представлено более 40 конструкторов и более 100 заданий по конструированию, 2000 «готовых» моделей физических объектов. Среда содержит практикум, содержание которого составляет манипуляционное взаимодействие пользователя с моделями физических явлений и конструирование из них лабораторных стендов и тренажеров. Учащиеся могут создавать в этой среде собственные модели. Допускается за счет самостоятельного моделирования неограниченное пополнение состава модельных объектов в библиотеках среды [1].

Важно, отметить, что в период 2006-2008 гг. в рамках проекта «Информатизация системы образования» (проект НФПК, реализуемый на средства Международного банка реконструкции и развития) будет разработано несколько десятков инструментов учебной деятельности, в том числе и инструменты  и среды по  учебному моделированию

Формы организации самостоятельной работы учащихся на лабораторных занятиях (индивидуальная, парная и групповая работа).

V.     Формы лабораторных занятий в условиях ИКТ-насыщенной среды обучения и особенностях методики их подготовки

Обновление системы средств обучения  как основа для развития форм организации лабораторных занятий по физике. Формы лабораторных занятий по физике в условиях развития предметной информационной среды и их краткая характеристика.

Формы лабораторных занятий по физике в условиях ИКТ-насыщенной учебной среды

Основная
форма
Разновидности

Фронтальное лабораторное  занятие

по содержанию – предметное, межпредметное;

 по месту проведения  -  в школьной лаборатории, в домашних  условиях;

по форме выполнения -  виртуальный фронтальный лабораторный эксперимент

Лабораторный  практикум

по содержанию – предметный, межпредметный на базе школьного кабинета физики;

 по форме выполнения – традиционный; автоматизированный, в том числе  в режиме реального времени на натурных установках в лабораториях удаленного доступа; виртуальный (в Internet или на CD);

 по месту проведения  -  в школьной лаборатории, в домашних  условиях

Творческий лабораторный практикум

по содержанию – предметный, межпредметный на базе школьного кабинета физики;

 по форме выполнения – традиционный,  автоматизированный, виртуальный (в Internet или на CD);

по месту проведения  -  в школьной лаборатории, в домашних  условиях

 

Разработка модели лабораторного занятия с использованием  ресурсов виртуальной среды. Обновление элементов УМК занятия в условиях применения средств ИКТ:  целей обучения (формирование  предметной ИКТ-грамотности и ИКТ-компетентности учащихся);  учебных задач занятия (заданий для работы учащихся с виртуальными учебными объектами, инструментальными программами); методов и приемов обучения (включение новых методов  учебной работы школьников с компьютером и методов руководства  этой работой); средств обучения – средств ИКТ. 

Учебно-методические материалы к лабораторному занятию (для учителя).

Комплект учебно-методических материалов к лабораторному занятию вклчает:

1.  Каталог медиаобъектов к проекту, сформированный на основе анализа ЦОР, ИУМК, ИИСС и Интернет-ресурсов

2.  Презентация к вступительной беседе учителя с учащимися на лабораторном занятии

3.  Тренажеры (симуляторы)  (для отработки отдельных действий и операций) для интерактивной доски (подбор из компонентов ЦОР, ИУМК, ИИСС или/и авторские разработки, в частности подготовка простейших вариантов  тренажеров средствами MS PP)

4.  Историческая справка об исследовании физического явления, экспериментально исследуемого в лабораторном эксперименте (в MS Word или в MS PP с иллюстрациями)

5.  УМК  лабораторного занятия в полном составе его основных компонентов.

Учебно-методический комплекс лабораторного занятия (инвариантная структура):

1.  Тема учебного занятия

2.  Форма учебного занятия

3.  Класс, профиль, специфика обучения

4.  Цели: обучения, воспитания, развития.

5.  Учебные задачи занятия.

6.  Дидактическая структура занятия.

7.  Диагностика результативности обучения на занятии.

8.  Проект содержания и оформления записей на доске (или презентация MS PP к уроку) и в ученической тетради.

9.  Дидактические средства:

·   демонстрационный эксперимент (цель, оборудование, включая аппаратные средства к ЭВМ);

·   фронтальный лабораторный эксперимент, фронтальные наблюдения (цель, оборудование, включая аппаратные средства к ЭВМ);

·   модели технических приложений физической науки (машины, установки, инструменты и пр. или их модели);

·   аудио и видеозаписи (название  записи или ее фрагмента);

·   настенно-печатная наглядность (таблицы, схемы, графики, ОК и пр.);

·   программное обеспечение к ЭВМ  (предметные ЦОР, ИУМК, ИИСС,  дистанционное);

·   игровые объекты;

·   дидактический раздаточный материал для самостоятельной работы учащихся;

·   литература для учащихся (основная,  дополнительная);

·   система средств ТСО.

10.     Конспект занятия.

11.     Литература для учителя.

Требования к разработке учебно-методических материалов.

Методика проведения занятия с использованием средств ИКТ.

Заключение

В заключительной части лекции для  закрепления и дальнейшего совершенствования знаний студентов по материалу лекции целесообразно представить: 1) вопросы для самоконтроля, 2) задания для самостоятельной работы; 3) темы учебных и творческих проектов (включая темы курсовых и дипломных работ) 4) перечень электронных  учебных изданий по физике (на CD)

 

Вопросы для самоконтроля

1.      Тенденции совершенствования материально-технического обеспечения лабораторных занятий по физике в средней школе

2.      Понятие численного виртуального эксперимента. Стадии и цели  учебного виртуального эксперимента как метода исследования.

3.      Характеристика методологической и дидактической функций виртуального эксперимента.

4.      Достоинства  виртуального физического  эксперимента в представлении учебной информации.

5.      Роль виртуального эксперимента в развитии активности и самостоятельности учащихся в познании.

6.      Классификация виртуальных учебных моделей по объекту моделирования. Виды моделей в данной классификации и их роль в обучении.

7.      Термины, обозначающие виды учебных виртуальных моделей. Характеристика моделей отдельных видов.

8.      Взаимосвязь в лабораторном исследовании натурного и виртуального физического экспериментов.

9.      Состав экспериментальных умений и возможности ИКТ в их  формировании.

10.  Жанровый состав и анализ содержания ЦОР, ИУМК и ИИСС по физике в аспекте возможностей их использования на лабораторных занятиях по физике. 

11.  Состав учебных объектов ЦОР  и  ресурсов сети Интернeт и возможности их использования на лабораторных занятиях.

12.  Инструментальные программы и возможности их применения на лабораторных занятиях.

13.  Содержание комплекта дидактических материалов для самостоятельной работы учащихся на лабораторных занятиях по физике. Требования к разработке дидактических материалов.

14.  Использования интерактивных моделей при выполнении лабораторных заданий по физике. Формирование  у учащихся обобщенного подхода к работе с интерактивными моделями.

15.  Технология разработки учебных инструкций по работе учащихся с интерактивными учебными моделями.

16.  Формы лабораторных занятий с использованием ИКТ.

17.  Учебно-методические материалы к лабораторному занятию по физике.

18.  Проектирование учебно-методического комплекса (УМК) лабораторного занятия по физике

Учебные наглядные пособия, используемые на лекции

1.    Презентация к лекции.

2.    Видеоролики автоматизированного лабораторного эксперимента

3.    Численный виртуальный эксперимент (интерактивные модели).

4.     Примеры комплекта  дидактических  материалов для самостоятельной работы учащихся на лабораторном занятии.

5.    Презентация учебно-методического комплекса лабораторного занятия.

6.    Презентации творческих проектов студентов прошлых лет выпусков.

Перечень электронных  учебных изданий по физике (на CD)

1.       Открытая физика. В 2 ч. (CD)  / Под ред. С.М. Козела. –  М.: ООО «Физикон», 2002 (http://www.physicon.ru/.).

2.       Открытая астрономия (CD) / Под ред. В. Сурдина. –  М.: ООО «Физикон», 2001 (http://www.physicon.ru/.).

3.       Физика в картинках Версия 6.2 (CD). -  М.: НЦ «Физикон», ООО «Образ», 1993 (http://www.physicon.ru/.).

4.       Физика, 7-11 классы (CD). – М.: ООО «Физикон», 2005 (http://www.physicon.ru/.)

5.       Виртуальный  практикум  по  физике  для  вузов (http://www.physicon.ru/, e- mail: soft@physicon.ru)

6.       Подготовка к ЕГЭ. Физика (CD). –  М.: ООО «Физикон», «Новый диск», 2004 (http://www.physicon.ru/.).

7.       Уроки Открытого колледжа. Астрономия (CD) . -  М.: ООО «Физикон», 2004 г. (http://www.physicon.ru/.).

8.       1С: Репетитор. Физика (CD). -  М.: АОЗТ «1С», 1998-2001 (http://repetitor.1c.ru).

9.       1С: Репетитор. Физика + Варианты ЕГЭ. 2005 (CD). – М.: ЗАО «1С», 2000-2005 (http://repetitor.1c.ru).

10.   Физика, 10-11 классы. Подготовка к ЕГЭ (CD). – М.: Федеральное агентство по образовании., ГУ РС ЭМТО, ЗАО «1С», 2004 (http://repetitor.1c.ru )

11.   1С: Репетитор. Сдаем единый экзамен (CD). -  М.: АОЗТ «1С», ЦТ «Гуманитарные технологии», 2003 (http://www.ege.ru/, e-mail: repetitor@1c.ru).

12.    1С: Школа. Физика 10-11 классы. Подготовка к ЕГЭ» (CD). / Н.К. Ханнанов –  М.: 1С, Дрофа, Формоза, РЦИ ПГТУ. -  2004 (http://www.1c.ru/).

13.   1С: Школа. Физика, 7-11 классы. Библиотека наглядных пособий (CD). –  М.: Министерство образования РФ, ГУРЦ ЭМТО, ООО Дрофа, ЗАО «1С», ЗАО НПКЦ Формоза-Альтаир,  РЦИ Пермского ГТУ, 2004 (http://repetitor.1c.ru )

14.   Боревский Л. Я. Курс физики. Механика. Для школьников и абитуриентов (CD). – М.: МедиаХауз, 1999 (http://www.mediahouse.ru/).

15.   Боревский Л. Я.  Курс физики XXI века. Полная теория в иллюстрациях + 210 моделей (CD). – М.: МедиаХауз, 2003 (http://www.mediahouse.ru/).

16.   Физикус: обучение с приключением (от 9 до 16 лет) (CD). – М.: МедиаХауз, 2003. (http://www.mediahouse.ru/).

17.   Видеозадачи по физике. В 4 ч. (CD) /  А.И. Фишман,  А.И. Скворцов,     Р.В. Даминов. -  Казань: Казанский государственный университет,  NMG, 2002 (http://www.nmg.ru/.).

18.   Физика. Основная школа, 7-9 классы. В 2 ч. (CD). -  М.: YDP Interactive Publishing, ЗАО «Просвещение-МЕДИА», ЗАО «Новый                                  диск», 2005 (e-mail: zakaz@nd.ru, suppot@nd.ru).

19.   Виртуальная школа «Кирилла и Мефодия». Медиатека по физике (CD) - М.: «Кирилл и Мефодий», «Нью Медиа Дженерейшн», 2003 (http://www.km.ru/).

20.   Виртуальная школа «Кирилла и Мефодия». Репетитор по физике Кирилла и Мефодия (CD) . -  М.: «Кирилл и Мефодий», 2002 (http://www.km.ru/).

21.   Виртуальная школа «Кирилла и Мефодия». Уроки физики Кирилла и Мефодия. 5-6 класс (CD). -  М.: «Кирилл и Мефодий», 1999 (http://www.km.ru/).

22.   Виртуальная школа «Кирилла и Мефодия». Уроки физики Кирилла и Мефодия. 7-8 класс (CD). - М.: «Кирилл и Мефодий», 2000 (http://www.km.ru/).

23.   Виртуальная школа «Кирилла и Мефодия». Уроки физики Кирилла и Мефодия. 9 класс (CD). - М.: «Кирилл и Мефодий», 2000  (http://www.km.ru/).

24.   Виртуальная школа «Кирилла и Мефодия». Уроки физики Кирилла и Мефодия. 10 класс (CD). - М.: «Кирилл и Мефодий», 2000 (http://www.km.ru/).

25.   Виртуальная школа «Кирилла и Мефодия». Уроки физики Кирилла и Мефодия. 11 класс (CD). - М.: «Кирилл и Мефодий», 2002 (http://www.km.ru/).

26.   Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия (на 8 CD). - М.: «Кирилл и Мефодий», 2002  (http://www.km.ru/).

27.   Детская энциклопедия Кирилла и Мефодия - М.: «Кирилл и Мефодий», 2000 (http://www.km.ru/).

28.   Репетитор по физике  КиМ (CD). -  М.: «Кирилл и Мефодий», 2002 (http://www.km.ru/).

29.   Физические демонстрации. Электричество и магнетизм. Курс общей физики (CD). – М: МГУ, 2004 (http://www.phys/msu.ru).

30.   Физика. Обучающая программа для 9-11 классов (CD).  -  ТПО «Северный очаг» (http://www.umsolver.com/).

31.   Физика & UMS (Universal Mathematical Solver) (CD). - ТПО «Северный очаг», Санкт-Петербург, 2001 г. (http://www.umsolver.com/).

32.   Механика материалов. (CD). - РМЦ, 2002. (http://www.rnmc.ru).

33.   Физика в анимациях. (CD). - Силтек, 2004. (http://www.infoline.ru/ g23/5495/physics/htm).

34.   Виртуальная физика «STRATUM 2000» (CD) / Д.В. Баяндин, О.И. Мухин. -  Пермь: РЦИ ПГТУ, 2000 (http://www.stratum.ac.ru/).

35.   Механика «STRATUM 2000» (CD) / Д.В. Баяндин, О.И. Мухин. -  Пермь: РЦИ ПГТУ, 2000 (http://www.stratum.ac.ru/).

36.   Молекулярная физика «STRATUM 2000» (CD) / Д.В. Баяндин, О.И. Мухин. -  Пермь: РЦИ ПГТУ , 2000 (http://www.stratum.ac.ru/).

37.   Электромагнетизм «STRATUM 2000» (CD) / Д.В. Баяндин, О.И. Мухин. -  Пермь: РЦИ ПГТУ , 2000 (http://www.stratum.ac.ru/).

38.   Виртуальная школа «STRATUM 2000» (CD) / Д.В. Баяндин, О.И. Мухин. -  Пермь: РЦИ ПГТУ , 2000 (http://www.stratum.ac.ru/).

39.   Активная физика (Pi-Logic Research Group)  (http://www.cacedu.unibel.by/).

40.   Оптическая скамья. Геометрическая оптика в вашем компьютере (Pi-Logic Research Group)  (http://www.cacedu.unibel.by/).

41.   Дракоша, занимательная физика. М.: Медиа-Сервис, 2000 (http://www.media 2000.ru/).

42.   Физика: Просвещение. Основная школа: 7 – 9 классы. Ч. I. Мультимедийное учебное пособие нового образца (CD). – М.: Просвещение – МЕДИА, 2003 (http://www.pmedia.ru/).

43.   Готовимся к ЕГЭ. Физика (CD). – М.: «Просвещение МЕДИА», 2004 (http://www.pmedia.ru).

44.   TeachPro Физика (CD).  – М.: Мультимедиа Технологии и Дистанционное Образование, 2000 (http://www.mmteach.ru/).

45.   TeachPro Физика. Механика (CD).  - М.: Мультимедиа Технологии и Дистанционное Образование, 2000 (http://www.mmteach.ru/).

46.   TeachPro Физика. Молекулярная физика (CD).   -  М.: Мультимедиа Технологии и Дистанционное Образование (http://www.mmteach.ru/).

47.   TeachPro Физика. Электричество и магнетизм (CD).  -  М.: Мультимедиа Технологии и Дистанционное Образование, 2000  (http://www.mmteach.ru/).

48.   TeachPro Физика. Оптика, атомная физика, колебания и волны (CD).  - М.:  Мультимедиа Технологии и Дистанционное Образование, 2000  (http://www.mmteach.ru/).

49.   TeachPro  Решебник по Физике (CD).  - М.: Мультимедиа Технологии и Дистанционное Образование, 2000  (http://www.mmteach.ru/).

50.   Уроки на дом (комплект CD для 7, 8, 9, 10 -11 классов). - М.: Мультимедиа Технологии и Дистанционное Образование, 2000  (http://www.mmteach.ru/).

51.   Живая школа. Живая физика (CD). (Interactive Physics) MSC. Working Knowledge. ИНТ (http://www.krev.com/; http://www.int-edu.ru/).

52.   От плуга до лазера 2.0 (энциклопедия). -  М.: ЗАО Новый диск / Дорлинг Киндерсли, 1998 (http://www.nd.ru/).

53.   Демонстрационные опыты по физике. - КомпактБука (http://www.cbook.ru/)

54.   Использование Microsoft Office в школе (физика) (CD). - М.: Московское представительство Microsoft и Республиканский мультимедиа центр Министерства образования России, 2002 (http://www.rnmc.ru/). 

55.   Техника. Детская интерактивная энциклопедия (CD). – Медиа Арт, (http://www.mdart.com, e-mail: info@mdart.com).

56.   Физика для школьников и абитуриентов в тестах, решениях и демонстрациях (CD). - АО  ИНТОС, Курс-88, Авторский коллектив СПбИТМО, РНПО Росучприбор, 1997 (http://www.rosuchpribor.ru, www.intos.ru, E-mail: vsedyakin@glasnet.ru).

57.   Физика Мультимедийный курс. X-XI классы (CD). – М.: Руссобит Паблишинг, 2004 (http://www.russobit-m.ru).

58.   Вся физика Серия Руссобит-педагог (CD). – М.: Руссобит Паблишинг, 2004 (http://www.russobit-m.ru).

59.   Физика в школе: Электронные уроки и тесты (12 CD). – М.: YDP Interactiv Publishing,  ЗАО Просвещение-МЕДИА, 2005, ЗАО Новый диск (http://www.nd.ru, zakaz@nd.ru, suppot@nd.ru).

60.   Лабораторные работы по физике, 8-11классы: Виртуальная физическая лаборатория (5 CD) – М.: ООО Дрофа, ООО Квазар-Микро, 2006.

61.   Физика, 7 класс: Мультимедийное приложение к учебнику Н.С. Пурышевой, Н.Е Важеевской. – М.: ООО Дрофа, 2006.

62.   1С: Школа. Физика, 7 класс / Под ред. Н.К. Ханнанова - М.: «1С» -  2006 (http://edu.1c.ru).

 

Лекция подготовлена по материалам публикаций:

Библиографический список

1.      Баяндин Д. В., Мухин О. И. Система активных обучающих сред «Виртуальная школа»: Методическое пособие для учителя и руководство по использованию программного продукта. Пермь: ПГТУ, 2002. 72 с.

2.      Баяндин Д. В., Кубышкин А. В., Мухин О. И. О вариативности содержания, формы и методики подачи учебного материала при использовании компьютера // XII междунар. конф. «Информационные технологии в образовании»: Сб. трудов. Ч. III.  М.: МИФИ, 2002. С.34-35.

3.      Бирих Р.В. О компьютерных моделях в школьном курсе физики // Вестник ПГПУ. Серия «ИКТ  в образовании».  2006. Вып. 2. С. 28 – 35.

4.      Колесников А.К. ,Оспенникова, Е. В. Проект «информатизация системы образования» и его реализация  в Пермском государственном педагогическом университете // Вестник ПГПУ. Серия «ИКТ  в образовании». -  2006. – вып. 2. -  с. 6 - 26 (совместно с  Колесниковым А.К.)

5.              Оспенников Н.А. Содержание учебного модуля  «ИКТ  в лабораторном физическом эксперименте» в составе дисциплины ГОС ВПО  «Теория и методика обучения физике» Екатеринбург январь 2007

6.              Оспенников Н. А. Подготовка будущих учителей к использованию  цифровых образовательных ресурсов на  лабораторных  занятиях по физике / Материалы VI  международной научной конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» - М.: МПГУ, 2007.- 225-227

7.      Оспенников А.Н. Школьный физический эксперимент в условиях развития компьютерных технологий обучения // Вестник ПГПУ. Серия «ИКТ  в образовании». -  2006. – вып. 2. -  с. 47 – 76.

8.              Оспенников Н.А. Обучение будущих учителей физики   формированию  у учащихся обобщенного  подхода к работе с  интерактивными учебными  моделями/ / Вестник ПГПУ. Серия «ИКТ  в образовании». -  2007. – вып. 3. -  с. 37 – 76.

9.      Оспенникова Е.В. Основы технологии развития исследовательской самостоятельности школьников. Эксперимент как вид учебного исследования: Учебное пособие / Перм. гос. пед. ун-т.  Пермь, 2002. 375 с.

10.  Оспенникова Е.В. Методологическая функция виртуального лабораторного эксперимента // Информатика и образование. 2002. №   11. С.83-89.

11.  Оспенникова, Е. В. Обновление системы учебных объектов среды обучения в условиях информатизации образования и проблема организации познавательной деятельности школьников в новой информационной среде // Вестник ПГПУ. Серия «ИКТ  в образовании».  2005. Вып. 1.  С. 50 – 67.

12.  Оспенникова, Е. В.Электронные учебные коллекции по физике:  разработка и использование в обучении  //  Информационные технологии в образовании (ИТО - 2005): Ч. 3.: Сб. труд. участников 15-й международной конференции-выставки. – М.: БИТ про, 2005 . - С.53-54.

13.  Оспенникова Е.В Цифровые учебные коллекции по физике: виды и перспективы использования в обучении // 1 сентября. Приложение «Физика».  - № 12, 2006. –С.29-33.

14.  Оспенникова, Е. В.Обучение будущих учителей методике использования цифровых образовательных ресурсов на лабораторных занятиях по физике //  Информационные технологии в образовании (ИТО - 2006): Ч. 3.: Сб. труд. участников 16-й международной конференции-выставки. – М.: БИТ про, 2006 . - С.50-52.

15.  Оспенникова, Е. В.Разработка учителем физики  персональных цифровых коллекций дидактических материалов / Материалы V  международной научной конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития»- М.: МПГУ, 2006.- 303-308 (совместно с Ремизовой Е.С.).

16.       Оспенникова, Е. В.Развитие самостоятельности школьников в учении в условиях обновления информационной культуры общества: В 2 ч.: Ч. I.  Моделирование  информационно-образовательной среды учения: Монография / Перм. гос. пед. ун-т. - Пермь, 2003. – 301 с. 

17.       Оспенникова, Е. В.Развитие самостоятельности   школьников в учении   в  условиях  обновления  информационной  культуры общества: В 2 ч.: Ч. II.  Основы   технологии    развития самостоятельности  школьников в  изучении физики: Монография / Перм. гос. пед. ун-т. - Пермь, 2003. – 329 с. 

18.       Оспенникова, Е. В. и др. Мультимедийные информационные ресурсы по физике для средней общеобразовательной школы: Учебно-методическое пособие  /Под общ. ред. Е.В. Оспенниковой -  Перм. гос. пед. ун-т. – Пермь, 2004. -  125 с.

19.       Оспенникова, Е. В. Методические  рекомендации по использованию информационно-коммуникационных  технологий в цикле естественнонаучных  дисциплин в общеобразовательной школе. Ч..1. Физика. – Пермь: изд-во ПРИПИТ, 2004. –  с.1-118.

20.       Оспенникова, Е. В. Методические  рекомендации по использованию информационно-коммуникационных  технологий  в школе естественнонаучного профиля. Ч..1. Физика. – Пермь: изд-во ПРИПИТ, 2004. –  с.1-128.

21.  Оспенникова, Е. В. и др. Мультимедийные информационные ресурсы по физике для средней общеобразовательной школы: учеб.-метод. пособие / Е. В. Оспенникова, А. В. Худякова ; Перм. гос. пед. ун-т. – 2-е изд., доп. и перераб. – Пермь, 2007. – 53 с. + Прилож. (CD).

22.  Оспенникова Е.В. и др. Использование информационных и коммуникационных технологий в преподавании физики: учебное пособие / Пермь: ПГУ, ПГПУ 2006 – 270 с. + Прилож. (CD).

23.  Попов С.Е. Методическая система подготовки учителя в области вычислительной физики: Монография. Нижний Тагил: НТГСПА, 2005. 227 с.

24.  Старовиков  М.И. Введение в экспериментальную физику: Учебное пособие. Бийск: НИЦ БПГУ им. В.В. Шукшина, 2003. 190 с.

25.  Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний.  М.: Изд-во Московского ун-та, 1975. - 342 с.