Таълим тизимида физика фани ўқитилишини компьютерлаштириш муаммоси

Таълим тизимида физика фани ўқитилишини компьютерлаштириш муаммоси

Аннотация: Ўзбекистон мустақилликка эришгач, ҳаётимизнинг барча жабҳаларида бўлганидек, таълим тизимида ҳам ислоҳотлар йўлга қўйилдики, бунда таълим-тарбия жараёнига замонавий ахборот технологияларини олиб кириш, таълимни компьютерлаштириш муаммоларини ҳал қилиш муҳим аҳамият касб этади. Аxборот теxнологияларидан таълим тизимида, айникса физика, кимё ва биология фанини ўкитишда фойдаланиш - электрон дарсликлар, укув фильмлари, ходиса ва жараёнларнинг виртуал моделлари, тест дастурлари ва виртуал лабаратория дастурлари ва хоказо боскичлардан иборат бўлиб, ёшларнинг табиий фанларга бўлган кизикишларини оширишда, ходиса ва конуниятларни чукуррок англаб етишларида, масофавий ва мустакил таълим олишларида мухим ахамиятга эгадир. Булар орасида физика, кимё ва биология таълимини асосий муаммоларидан бири лабораторияларнинг электрон вариантини яратиш шу куннинг долзарб муаммоларидан биридир.

Калит сўзлар: Электрон дастур, Таълим воситалари, Техник воситалар, виртуал лаборатория.

Аннотация: После обретения Узбекистаном независимости, как и во всех сферах жизни, были проведены реформы в системе образования, внедрение современных информационных технологий в учебный процесс, решение проблемы компьютеризации образования. Использование информационных технологий в системе образования, особенно при преподавании физики, химии и биологии - электронные учебники, учебники, виртуальные модели событий и процессов, тестовые программы и виртуальные лабораторные программы и так далее. важно их понимание, дистанционное и самостоятельное обучение. Среди них одной из основных проблем физико-химического и биологического образования является создание электронной версии лабораторий, что является одной из актуальных проблем сегодняшнего дня.

Ключевые слова: Электронное программное обеспечение, Учебные пособия, Аппаратное обеспечение, виртуальная лаборатория.

Annotation: After the independence of Uzbekistan, as in all spheres of life, reforms have been carried out in the education system, the introduction of modern information technologies in the educational process, the solution of computerization of education. The use of information technology in the education system, especially in the teaching of physics, chemistry and biology - e-textbooks, textbooks, virtual models of events and processes, test programs and virtual laboratory programs and so on. is important in their understanding, distance and independent learning. Among them, one of the main problems of physics, chemistry and biology education is the creation of an electronic version of laboratories, which is one of the current problems of today.

Keywords: Electronic software, Teaching aids, Hardware, virtual laboratory.

Республикамиз мустақиллиги туфайли ҳозирги вақтда олий ўқув юртларидаги таълим-тарбия ишининг асосий шакли - ўқитиш жараёнини самарали ташкил этиш ва ўқувчилар билим даражасини холис баҳолашга бўлган эътибор ошиб бормоқда. Ижтимоий-иқтисодий ва илмий-техникавий ўзгаришлар содир бўлаётган бир даврда таълим жараёни тизимида ижобий ўзгаришлар, янгиликлар қилишни тақозо этади. Фан- техника ривожланиши, янги педагогик ва ахборот технологияларининг таълим жараёнига кириб келиши фанларни ўқитиш шакл ва методларини унинг мазмунига мос ҳолда такомиллаштириш, самарадорлигини ошириш, ўқувчилар томонидан ўзлаштириш жараёнини назорат қилиш ҳамда улар эгаллаган билимини баҳолаш жараёнларини компьютер технологияси ёрдамида ташкил этишни талаб этади.

Дарс мабайнида ўқитувчи эркин бўлиб, унинг ҳар бир ўқувчи билан яккама-якка ишлаши таъминланади. Ҳар бир ўқувчи компьютерда мавзуларни якка тартибда ўзлаштириб боради. Бундан ташқари, фан мавзуларини яхши ўзлаштирган иқтидорли  ўқувчиларга янада  мураккаброқ қўшимча топшириқларни бериш имконияти вужудга келади.

Компьютер ёрдамида назорат қилинадиган параметрлар тўплами кенг бўлиб, улардан асосийлари сифатида қуйидагиларни кўрсатиш мумкин: 

- ўқувчининг масалани ечишга сарфлаган вақтини назорат қилиш;

- саволларга ўқувчи томонидан берилган жавобларнинг тўғри ёки нотўғрилигини тезликда аниқлаш;

- саволларга жавоб беришда ўқувчининг қўшимча имкониятларига ва ўтилган мавзуларга мурожаатини аниқлаш;

-берилган масалани ечишга неча марта уринганликларини аниқлаш.

Таълим жараёнини компьютер технологияси ёрдамида бошқариш муаммосини ҳал этиш учун ўқитувчи бажарадиган амаллар кетма-кетлигини моделлаштириш ёрдамида дастурлаш керак бўлади.

Компьютер технологиясидан фойдаланиб, таълим жараёнини ташкил этиш ва ўқувчилар томонидан материалларни ўзлаштиришини аниқлаш учун “Электрон дастур” тизимидан фойдаланамиз.

“Электрон дастур” асосида ўқувчиларга ўзлаштирилиши керак бўлган мавзуга мос асосий тушунчалар, теоремалар, таърифлар ва бошқа элементлар олдиндан компьютер хотирасига алоҳида мезонлар ёрдамида киритилади. Ҳар бир ўзлаштирилиши керак бўлган материал барча параметрлари орқали компьютер хотирасига жойлаштирилганлигига ўқитувчи ишонч ҳосил қилгандан кейин, дастур асосида ўқувчиларни ўқитишни ташкил этиш мумкин бўлади.

Компьютер технологиясидан фойдаланиб, “Электрон дастур” ёрдамида ўқувчиларни ўқитиш жараёнини ташкил этиш ва мос билимларни ўзлаштиришини назорат қилиш ҳамда ўзлаштириш даражасини аниқлаш бир вақтнинг ўзида дастурнинг барча жараёнларни таҳлил ва синтез этишини талаб этади. Дастурчининг асосий вазифаси  таълим бериш ва ўқувчилар олган билимини назорат қилиш жараёнларининг барча мезонларини аниқ ва равшан тарзда компьютерга киритишга мўлжалланган ўқув дастурини ишлаб чиқишдан иборат.

Компьютерли таълимда ўқув материалининг мазмуни матн сифатида компьютер экранида намойиш қилинади. Бундай ўқув материали матни мазмунан чуқур илмий-ғоявий ва мантиқий кетма-кетликда бўлиши ҳамда ўқувчилар учун тушунарли, ҳиссиётга бой ва содда тилда ёритилиши лозим.

Баён қилинадиган материалнинг муваффақиятли ўзлаштирилиши ўқувчиларнинг ўқув фаолияти қандай ташкил этилганлигига ҳам боғлиқ. Унда ўқувчиларнинг билиш фаолиятини жонлаштирадиган усуллардан фойдаланиш ҳамда мавзуни баён қилиш жараёнида ўқувчилар билимларни идрок этиши, объектларни чоғиштириши, таҳлил қилиши, хулоса чиқаришига замин тайёрланиши ва унга имконият яратилиши лозим.

Ўқувчининг билим ва малакаларни қанчалик даражада ўзлаштириши ўқув материалини баён қилишда фойдаланиладиган кўргазма воситаларга ҳам боғлиқ. Зеро, Я.А.Коменский кўргазмалиликни «ўқитишнинг олтин қоидаси» деб бежиз айтмаган.

Кўргазма воситалар ўқитувчи учун ўқувчининг билиш фаолиятини бошқариш қуроли, ўқувчи учун билим манбаи, тасаввур, тушунча, қонуният ва назарияни ўзлаштиришга ёрдам берадиган восита вазифасини бажаради.

 Физикада ҳар бир қоида экспериментал исботини топганидан кейингина қонун, тамойил ва қоида ҳуқуқини олади. Ўқувчиларнинг физикадан практикум машғулотларида  шуғулланишлари физика курсини ўқитиш жараёнининг энг муҳим ва самарали қисмини ташкил қилади. Шу  сабабли ҳам, практикум машғулотларини тўғри ташкил қилиш, уни ривожлантириш муаммоларига оид масалаларни ишлаб чиқиш физика таълимида жуда катта аҳамиятга эга. Лаборатория практикуми услубиятини ишлаб чиқишнинг қийинлиги, унинг кўп компоненталилиги, комплекс характерга эгалигидадир. У кўп жиҳатдан ҳар хил олий ўқув юртларида мавжуд лабораторияларнинг турли даражада техник таъминланганлиги, мутахассислик йўналиши, машғулотларни олиб бориш методикаси, компьютерларнинг қай даражада қўлланилаётганлиги ва олинган экспериментал натижаларни таҳлил қилиш даражаси, эксперимент ўтказишга ўқувчиларнинг тайёргарлигини текшириш усуллари, ҳисобот шакли ва хоказоларга боғлиқдир.

Физика фанини ўрганишда лаборатория ишларини бажариш муҳим ўрин эгаллайди. Лаборатория ишларини бажариш бўйича машғулотлар пайтида ўқувчилар ўз билимларини оширишлари, олган назарий билимларини мустаҳкамлашлари, физиканинг асосий тушунчалари ва қонуниятларини чуқурроқ тушуниш ва англаб олишга эришишлари, экспериментал масалалар ечиш малакалари ва кўникмаларини ҳосил қилишлари, физик асбоб ва қурилмалар, шунингдек, ўлчов асбоблари билан ишлашни, кузатиш ва тажриба натижаларини ишлаб чиқиш кўникмаларини ҳосил қилишлари лозим.

ЭҲМ нинг лаборатория ишларида кенг қўлланилиши қуйидаги имкониятларни беради:

1)   Ўқувчилар мустақил ишлаганларида бюджет вақтдан ютилади. Баъзи олий ўқув юртларида тайёр дастурларни ЭҲМ га киритиб иш бажарганларида 30-40 минут вақт сарфланиб, битта лаборатория ишида 2-3 соатча вақт тежалган.

2)   Экспериментал йўл билан олинган қиймат ва ҳисобланган натижаларни тезда текшириб кўриш мумкин.

3)   Ўқувчилар билимини машина стандарти бўйича синаб кўриш имконияти туғилади.

4)   ЭҲМ қўлланилганда физика фанига қизиқиш ортади.

5)   Тежаб қолинган жисмоний куч ва вақтни машғулотларни ижодий ривожлантиришга сарфлаш имкони туғилади.

6)   ЭҲМ га  дастур тузиб киритиш услуби ва имкониятлари билан ўқувчилар танишуви кейинчалик курс ва битирув ишларида ЭҲМ ни ишлатиш кўникмаларини ҳосил қилади.

Ахборот технологиялари имкониятидан  фойдаланган ҳолда компьютер моделларини ўқув жараёнларида фойдаланиш ўзининг самарасини беради. Компьютер моделларини ўқув жараёнларида қўллаш тамойиллари қуйидагилар:

Ø Компьютер дастури тажрибани ўтказиш мумкин бўлмаган ёки тажриба кузатиб бўлмас даражада ҳаракатланган пайтда қўлланилиши лозим.

Ø Компьютер дастури ўрганилаётган детални аниқлашда ёки ечилаётган масаланинг иллюстрациясида ёрдам бериши керак.

Ø Иш натижасида ўқувчилар модель ёрдамида ҳодисаларни характерловчи катталикларнинг ҳам сифатий, ҳам миқдорий боғланишларини кўра билишлари керак.

Ø Дастур билан ишлаш пайтида ўқувчиларнинг вазифаси турли қийинликдаги топшириқлар устида ишлашдан иборат, чунки бу ўз устида  мустақил ишлашга имкон беради.

Бугунги кунда ўқитишнинг анъанавий кўринишидан фарқ қиладиган замонавий ахборот технологияларини қўллаш юқори самарадорликка эришишга имконият яратади. Физика фанини ўқитиш борасида ўқувчилар онгида назарияларга оид моделнинг тасаввурларини шакллантириш, ҳодисалар ва жараёнлар билан таништиришнинг самарали методларини ишлаб чиқиш муҳимдир.

Компьютерлаштириш  жараёни шундай шиддат билан кетмоқдаки, бир неча йилдан кейин ҳар бир мактаб компьютер билан таъминланади. Шунинг учун компьютерлардан ўқув жараёнларида фойдаланишнинг услубий-ўқув қўлланмаларни ишлаб чиқиш зарур. Биринчи навбатда электрон қўлланма дастурларни ишлаб чиқиш керак. Ўқитувчилар ўқувчиларга мактаб дастурига тўғри келувчи дастурларни қўллаши, электрон дарсликлар ва топшириқларнинг қулай ва тушунарли томонини кўрсатиши керак. Электрон дарсликни барча фан педагогларига ўз дарсларида қўллаш ва шу ёрдамида дарс ўтиш вазифаси юклатилади.

Физик жараёнларни компьютерда моделлаштириш учун информацион технологияда физик билимлардан кенг фойдаланилади. Компьютер дарслари анъанавий дарсларга қараганда енгиллик туғдиради. Шунингдек, моделлаштиришнинг ўзига хос муҳим томонлари шундаки, унда турли хил физик қурилма ва асбоблар тайёрлаш шарт эмас, ҳодисаларни жонли ва табиий кўринишда тасвирлаш, тажрибани оз фурсат ичида исталган марта такрорлаш, кузатиш қийин бўлган ва умуман кузатилиши мумкин бўлмаган жараёнларни ҳам намойиш эта олиш имкониятига эга. Ўқитувчига компьютер мониторида, шунингдек, мультимедиа проектори ёрдамида кўпгина физик эффектларни намойиш этишни ҳамда янги ноанъанавий ўқитиш турини такомиллаштириш имконини беради. Бугунги кунга келиб информацион технологиялардан фойдаланиш кўзга кўринмас, тез ёки секин ўтувчи жараёнларнинг, мураккаб ҳодисаларнинг физик механизмларини анимация қилиш имконини яратади. Бу анимацион моделни мультимедиа–проектори тизимидан фойдаланиб имитация қилиш мумкин.

Физика дарсини режалаштиришда компьютер ўқув дастуридан  тўғри фойдаланиш керак, чунки компьютерларни ҳар қандай дарсда қўллаш мумкин. Шунинг учун уни режалаштириш ва ижобий натижага эришишда компьютердан қачон ва қандай фойдаланишни билиш зарур. Компьютер дастурини қўллаш билан компьютерда ўтилган дарслар оддий дарсдан кўра яхшироқ самара беради. Бу эса ўқув режасини ўз вақтида бажарилишини таъминлайди.

"Виртуал лаборатория" тушунчасининг моҳияти таркибий қисм бўлган виртуал асбоб ёрдамида (оддий электрон асбоб билан ишлагандек) компютерда ишлаш имкониятини берадиган, оддий компютерга қўшимча қилинган аппаратли ва дастурли воситалар тўпламини ифодалашдан иборатдир. Виртуал асбоб ва виртуал лабораториянинг муҳим қисми - фойдаланувчининг самарали график интерфейси (яъни, фойдаланувчининг компютер билан ўзаро алоқаларининг қулай, интерфаол режимини таъминловчи), одатий предметли соҳада кўргазмали график намуналар кўринишида график меню тизими билан дастурли асбоб ҳисобланади.

Ўқув виртуал лаборатория - бу якунланган дастурли маҳсулот бўлиб, унинг ўзига хос хусусияти автоматлаштирилган ҳамда лойиҳалаштириш самарадорлигини оширишга йўналтирилган катта дастурли тизимларни лойиҳалаштиришнинг замонавий концепцияларидан фойдаланиш ҳисобланади. Методологик жиҳатдан виртуал лабораторияларни сунъий интеллект тизимларида қабул қилинган жараён, декларатив ва гибрид тизимлари турларига асосланган билим бериш, тасаввур моделларидан келиб чиқиб, гуруҳлаш мумкин. Виртуал ўқув лабораториядаги амалий жараён асосини амалий дастурлар ўқув пакети ёки уларнинг саноат аналоглари ташкил этади. Уларни яратишда асосий эътибор одатда математик моделлаш, ўрганилаётган жараён ёки объектлар оптималлаштириш ва ҳисоб ишларига қаратилади. Амалий дастурлар пакети билан ўқув ишларида ўқувчилар махсус мутахассислик малакаларига эга бўлишлари керак, кўпчилик ҳолларда улар ҳали малакаларга эга бўлмайдилар. Бунда қуйидаги тамойилларга асосланган махсус дидактик интерфейс, сенарийли схемалар ёрдам бериши мумкин:

   ўрганиш фаолиятини фаоллаштириш учун мусобақалашиш вазиятларини яратиш;

   ўқувчиларнинг билиш фаолиятини циклик, ёпиқ бошқаришни ташкил этиш;

   қизиқарли намунавий ёки ўргатувчи масала ёки масалалар тўпламини танлаш.

Бу тамойилларни амалга ошириш тажрибаси уларнинг юқори дидактик самарасини кўрсатади. Техник маълумотга эга бўлган мутахассисларни тайёрлашда техник объектлар лойиҳасини ўрганиш бўйича лаборатория ишлари катта аҳамиятга эга. Шу мақсадда махсус ўқув хоналари яратиляпти. Аммо уларни яратиш узоқ вақтни, жиҳозлаш ва таркиби эса - катта моддий ресурсларни талаб қилади. Таълим жараёнида виртуал хоналардан фойдаланиш ҳақиқий ўқув хоналаридан фойдаланишни бутунлай четлаштирмайди. Лекин, бундай машғулотларнинг электрон кўриниши қуйидагиларга имкон беради:

ü ўқувчиларнинг ўқув ишларида фаолликлари ва мустақилликларини оширади;

ü ўқув материалининг мултимедиа кўринишидалиги билан уни қабул қилишни осонлаштиради;

ü ҳар бир ўқувчининг материални ўзлаштириши бўйича тўлиқ назоратни таъминлайди;

ü имтиҳон ва рейтинг назоратлари тайёрланишда такрорлаш ва тренинг жараёнини осонлаштиради;

Виртуал лаборатория ўқув мультимедиа мажмуаларидан фойдаланиш яхши самара беради. Билиш фаолиятининг асосий босқичларига қуйидагилар:

Ø Танишув, қабул қилиш: методик тавсиялар, босма қўлланмалар.

Ø Англаш, мустаҳкамлаш ва билимларни текшириш: электрон ўқув қўлланмалар, тест тизимлари, виртуал ўқув хоналари.

Ø Касбий йўналган кўникма ва малакаларни шакллантириш, интуисияни ривожлантириш: математик ёки иммитасион моделлаш, тренажерлар ва бошқа ўқув тизимлари.

Ø Лойиҳа-тадқиқотчилик ўқув фаолияти: ўқув ёки ишлаб чиқариш қўшимча дастур пакетлари киради.

Фанлар бўйича физик асбоблар ва қурилмалар билан шахсан танишмасдан ва уларда ишлаш кўникмаларини шакллантирмасдан туриб, етук мутахассисни тайёрлашни тасаввур қилиш қийин. Масофавий таълимни ташкил этиш шароитларида лаборатория практикумининг анъанавий шакллари фойдаланувчи (ўқувчи тажриба ўтказувчи)нинг моделлаштириш муҳити билан самарали интерфаол ўзаро алоқаларига эришиш йўлида аппаратли-дастурли (техник) воситалар, компютер графикаси ва анимасиядан фойдаланиб, физик тажрибани имитасия қилиш ҳамда математик моделлаштириш технологиясидан фойдаланувчи, виртуал лабораториялар билан тўлдиради. Виртуал лабораториянинг муҳим жиҳати асбобларининг одатий тасвирлари билан бирга, ҳақиқий сигналларни имитасиялаш моделларинигина эмас, балки зарур маълумотлар файлларида сақланадиган аввалги тажриба маълумотлар файлларида фойдаланиш йўли билан тажрибани кўргазмали имитасия қилиш мумкинлиги ҳисобланади. Ўқитиш натижалари кафолатининг асоси яхлит ўқув жараёнида ташкил этилувчи оператив жавоб алоқаси ҳисобланади. Ўқув материалини ўрганишда қўйилган мақсадларга йўналтирилган кундалик натижаларни баҳолаш ва таълим мазмунини бойитиб бориш зарур.

Вертуал лаборатория ишларидан фойдаланиб ташкил қилинган дарсларда ўқувчилар фаоллиги кузатилди. Ўқувчилар бир дарсда 4-5 та вертуал лаборатория ишларини бажаришга улгурдилар ва уларнинг ўқитувчи саволларига жавоблари ҳам асосли бўлди. Ўқувчиларнинг баҳоланиш даражаси ошди. Тест дастурларидан фойдаланилганда эса гуруҳ ўқувчиларининг билимини тўлиқ ва ҳаққоний баҳолашга эришилди.

Бир гуруҳда анъанавий услубият асосида, иккинчисида вертуал лаборатория ишларидан фойдаланиб дарс ўтиб, келгуси дарсда ўқувчиларнинг олдинги дарс бўйича олган билимлари текширилганда тажриба гуруҳи ўқувчиларининг ўзлаштириш даражаси юқори бўлганлиги аниқланди. Кузатишлар, назорат ишларининг натижалари, ўқитувчи ва ўқувчилар билан ўтказилган суҳбатлар натижасида физика дарсларини педагогик ва услубий жиҳатдан асосланган вертуал лаборатория ишлари замирида ташкил қилганда ўқувчилар билим савиясини ошириш мумкин деган фикрга келдик.

Компьютерли таълимнинг яратилган концепцияси, унинг асосида ишлаб чиқилган принциплар, тизимлаштирилган воситалар, компьютерли таълимда ўқитувчи ва ўқувчи фаолиятининг моделлаштирилиши ва улар асосида яратилган вертуал лаборатория ишлари ёрдамида ташкил қилинган дарсларнинг ўқувчилар билим савиясини оширишга таъсири шу академик лицейдаги назорат ва тажриба гуруҳларида ўтказилган дарслардаги ўқувчиларнинг ўзлаштириш даражаси бўйича белгиланди. Таълим натижалари ўтказилган ёзма иш, тест синови, оғзаки суҳбат, компьютерли назорат каби назорат турларидан олинган баҳолар асосида аниқланди.

Педагогик тажрибада ўқитиш жараёнининг самарадорлигини баҳолаш учун бир қатор усуллар мавжуд. Биз тажриба натижаларини қайта ишлашда математик статистика усулидан фойдаландик.

Фойдаланилган адабиётлар рўйҳати:

1. Умумий ўрта таълим концепцияси //Халқ таълими, 1992, 2-сон.

2.Талипова Ж. Ноанъанавий таълимнинг дидактик асослари. Пед. фан. ном. ... дис. -Т., 1995. -158 б.

3. Ҳайитов А.Ғ. Дарс жараёнини компьютерлаштириш хусусида //Ж. Узлуксиз таълим, 2004, 3-сон. –Б. 46—52.

4. Толипов Ў.Қ., Усмонбоева М. Педагогик технологияларнинг тадбиқий асослари. Т., Фан. 2006. 261б.

5. Хамидов В.С. , Қурбонов М . Замонавий ахборот технологиялари таълим тизимида. “Умумий ўрта таълимнинг назарий ва амалий муаммолари” мавзусидаги республика илмий-амалий конференцияси материаллари.Тошкент-2009 й. 21-25 б.

6. Abduraxmonov Q.P. , Hamidov V.S.,Xolmedov H.M. Fizika fanidan virtual  laboratoriya ishlarini  bajarish  uchun uslubiy  qollanma.TATU. 2007 г.

7.С.Реймбаева, З.Сайдаҳмедова, Қўзибоев Ш. “Ўқув лаборатория экспериментлари самарадорлигини оширишда компьютер воситаларидан фойдаланиш”. ТТЙУ илмий амалий конференция материаллари, - Т., 2010. бет.