ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ ПО КУРСУ ФИЗИКИ

По мере того как информационные технологии становятся все более доступными и простыми в использовании, они все больше проникают в академическую деятельность в сфере образования. Основная проблема традиционного обучения на основе печатных учебных материалов состоит в том, что большинство студентов не читают свои учебники [9]. Результаты исследования по изучению использования учебников на уроках физики в колледже, проведенного Podolefsky N., показывают,  что 41% учащихся не читают учебники регулярно [8]. Данные опроса, проведенного для студентов Университета Иллинойса (UIUC), показывают, что 70% респондентов редко или никогда не читают учебник. 69% опрошенных утверждают, что учебник был бесполезным или не очень полезным, помогая им понять материал курса [9].

Использование мультимедийных учебных пособий, которые предоставляют учащимся альтернативный метод изучения ключевых материалов, может повысить интерес к обучению и улучшить понимание предмета [3]. Электронное учебное пособие представляет собой специальное программное обеспечение, которое может быть применено в образовательном процессе в качестве альтернативы традиционному учебнику. Электронное пособие может быть задумано как платформа для обучения, которая служит динамическим и интерактивным материалом для чтения, а также интерфейсом для учебной деятельности среди учащихся.

Исследование, проведенное Stelzer T. на физическом факультете университета в Эрбана-Шампейн, продемонстрировало улучшение понимания студентами базового физического содержания вводного курса по электричеству и магнетизму посредством внедрения мультимедийных модулей по сравнению с традиционным обучением на основе учебников [9].

Результаты тестов, проведенных после изучения курса физики по учебникам и электронному пособию, показали, что студенты, занимающиеся по учебникам, набрали на 13.5% меньше баллов в среднем, чем студенты, использующие электронное пособие для изучения курса. Студенты, использующие электронное пособие, продемонстрировали большое и статистически значимое преимущество в выполнении заданий после урока [9].

Физика, как и любая другая отрасль науки, является как теоретической, так и экспериментальной, ее продвижение вызвано тесным взаимодействием идей и эксперимента. Эксперименты являются неотъемлемой частью любой физической программы, поэтому преподавание физики, особенно на уровне основного образования, должно сопровождаться деятельностью, которая может продемонстрировать концепции и эксперименты, которые проверяют и объясняют важные принципы в природе. В условиях отсутствия лабораторных материалов и оборудования, учителям трудно преподавать предмет без компонентов, необходимых студентам для проведения экспериментов. Смоделированный физический эксперимент может быть интегрирован в электронное пособие, упрощая преподавание. Эти симуляции могут включать различные уровни интерактивности, но чаще всего включают динамическое движение, которое моделирует реальное событие [1]. Компьютерное моделирование используется для «создания когнитивной структуры или структуры, обеспечивающей дальнейшее обучение в соответствующей предметной области» и для предоставления возможности усиления, интеграции и расширения ранее изученного материала [1]. Когда стоимость, безопасность, время или другие проблемы являются препятствующими факторами для проведения эксперимента, моделирование может позволить исследовать физические ситуации, в которых проведение реального эксперимента нецелесообразно или невозможно.

Одним из представлений, полезных на начальных этапах концептуального анализа и планирования решения задач, является схематическая диаграмма физической ситуации, представленной в задаче. Было показано, что схематические представления превосходят использование словесных или математических представлений при решении задач [4]. Составление диаграммы является важным шагом в организации и упрощении данной информации в представление, которое более подходит для дальнейшего анализа. Исследования показывают, что учащиеся, которые рисуют диаграммы, даже если не получают за них вознаграждение, более успешно решают задачи [4]. Работа с графиками и диаграммами увеличивает степень наглядности подачи материала, позволяет учащимся отслеживать динамику развития процессов при различных условиях, дает возможность углубленно изучать учебный материал [6]. Электронные пособия в свою очередь, позволяют включать в их структуру интерактивные графики и диаграммы. Анимация построения графика, динамическое отображение связей величин на плоскости, возможность отображения нескольких кривых на одной плоскости, изменение условий протекания различных процессов является значимыми особенностями интерактивных графиков [6]. Использование интерактивных графиков и таблиц в электронных пособиях позволяет улучшить понимание физической ситуации, описанной в задаче, и упростить процесс ее решения.

В ряд важных преимуществ электронных пособий ставят высокий уровень обратной связи. Одним из видов осуществления обратной связи при проведении тестирования является интерактивный слайд, который  позволяет учащимся просмотреть свой правильный ответ и каждый из неправильных ответов, включая объяснения того, как каждый ответ соответствует общей концепции [3]. В экспериментальных исследованиях, проведенных Kramer M., студенты указывали, что управляемая таким образом обратная связь очень полезна для того, чтобы помочь им разбить сложный материал на отдельные единицы информации [3].

Другим существенным преимуществом электронных пособий является возможность актуализировать содержание учебного курса путем внесения изменений в программный код.

В качестве недостатков использования электронных пособий можно выделить необходимость наличия электронных устройств для реализации обучения. Сложность осуществления самостоятельного обучения некоторых учащихся, в силу отсутствия у них мотивации к обучению без руководства педагога, отсутствия навыков самоорганизации, тайм-менеджмента и иных причин [5].

Подводя итог, следует отметить, что электронное пособие обладает рядом важных преимуществ по сравнению с книжным учебным материалом. Информация в нем может быть представлена различным способами, такими как анимация, видео и аудиоинтеграциями, система тестов электронного курса может содержать многоуровневые задания [2]. Высокая интерактивность пособия, возможность использовать его в системе дистанционного обучения и для предоставления образования лицам, лишенным возможностей его получения, в силу определенных причин, является несомненным преимуществом [7].

Список литературы:

1. Bryan J. Technology for physics instruction // Contemporary Issues in Technology and Teacher Education. 2006. Vol. 6. № 2. P. 230-245.
2. Ковина Т.П. От концепции до реализации: опыт разработки электронного учебного пособия // Известия МГТУ. 2014. № 1. C. 176-180.
3. Kramer M., Olson D., Walker J.D. Design and assessment of online, interactive tutorials that teach science process skills // CBE Life Sciences Education. 2018. Vol. 17. № 2. P. 1-11.
4. Maries A., Singh C. Do students benefit from drawing productive diagrams themselves while solving introductory physics problems? The case of two electrostatic problems // European Journal of Physics. 2017. Vol. 39. № 1. P. 1-18.
5. Marshman E. M., DeVore S., Singh C. Challenge of helping introductory physics students transfer their learning by engaging with a self-paced learning tutorial //  Front. ICT. 2018. Vol. 5. № 3. P. 1-15.
6. Оспенникова Е.В., Оспенников А.А. Формирование у учащихся общих подходов к работе с учебной информацией по физике, представленной в виртуальной предметной среде // Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Серия: Информационные компьютерные технологии в образовании. 2009. № 5. С. 76-107.
7. Отекина Н.Е. Использование электронного учебного пособия в образовательном процессе // Инновационная наука. 2016. №11-2. C. 185-187.
8. Podolefsky N., Finklestein N. The perceived value of college physics textbooks: Students and instructors may not see eye to eye // Physics Teach. 2006. Vol. 44. № 6.  P. 338–342.
9. Stelzer T., Gladding G., Mestre J., Brookes D. Comparing the efficacy of multimedia modules with traditional textbooks for learning introductory physics content //  American Journal of Physics. 2009. Vol. 77. № 2. P. 184-190.