В эпоху информатизации образования все большее внимание уделяется использованию в рамках учебного процесса компьютерных технологий, причем физика не является исключением. Такая постановка образовательного процесса привела к тому, что вместо традиционных демонстрационных и лабораторных экспериментов учащиеся, чаще всего, работают с идеальными компьютерными моделями, что лишает их возможности измерять величины, рассчитывать погрешности и строить графики, собирать установки и работать с приборами, выдвигать теории и многое другое.
Неудивительным в сложившейся ситуации является снижение не только уровня интереса учащихся к физике, но и, как следствие, падение качества знаний у школьников по предмету в целом. Проблему потери интереса можно решить, предлагая учащимся вариативные исследовательские задачи [1] по экспериментальному изучению физических явлений с возможным применением компьютера в качестве либо источника информации, либо регистрирующей части лабораторной установки. Такое использование компьютера в рамках физики, на наш взгляд, вносит свой вклад в повышение качества образования. Подобные задачи хорошо зарекомендовали себя на практике [2], их решение включает в себя самостоятельный поиск, анализ, обработку дополнительной информации, и, следовательно, логично предположить, что решение исследовательских задач способствует повышению уровня информационной компетентности [3].
В связи с вышеизложенным, в рамках данной работы была поставлена задача, заключающаяся в организации исследовательской деятельности учащихся, направленной на повышение информационной компетентности.
Указанная задача решалась в рамках факультативных занятий (в качестве базы выступила школа №286 Санкт-Петербурга), поэтапное планирование которых представлено ниже.

Поэтапное планирование исследовательской деятельности учащихся
Вопреки традиционному тематическому планированию нами было составлено поэтапное планирование занятий, которое не зависит от выбора изучаемого явления [5], кроме того, оно соответствует этапам проведения физического эксперимента [5]:

1. Формулировка цели работы (номер этапа в таблице, далее НЭ, 1);
2. Анализ основ метода изучения, его точность и применимость (НЭ 5, 6);
3. Предварительная подготовка к выполнению работы (НЭ 2, 3, 4);
4. Подготовка установки, проведение измерений, приблизительная оценка полученных данных на их соответствие действительности (НЭ 7);
5. Математическая обработка результатов измерений (НЭ 8);
6. Систематизация и обобщение результатов эксперимента, составление таблиц, графиков, формулировка выводов, оформление отчета (НЭ 9, 10, 11).

Выполнение работы по этим этапам согласно [5] даёт возможность приобретать начальные навыки и умения выполнения исследовательской работы.
Занятия, проводимые по приведенному планированию, носили характер ролевой игры, заключающейся в проведении научно-исследовательской деятельности учащихся. Ребята выступали в роли младших научных сотрудников школьной физической лаборатории, выполняющих задания вымышленного ВУЗа. При этом группа учащихся, посещающих факультатив, была поделена на пять творческих подгрупп, для каждой из которых было подготовлено соответствующее задание-заказ на выполнение определенных работ:

1. Изучить движение воздушного шарика [6];
2. Изучить полёт тела брошенного горизонтально, вертикально и под углом к горизонту [7];
3. Изучить падение тела в жидкости (выявить действующие силы, изучить характер движения) [8];
4. Изучить движение тела по поверхности жидкости [6];
5. Изучить падение тела в жидкости (оценить плотность жидкости) [8].

В задания была включена подсказка, необходимая для выбора метода и средств изучения тех или иных физических явлений. Она была построена таким образом, чтобы учащимся пришлось использовать интернет технологии для того, чтобы получить более подробные сведения по ключевым аспектам исследования, информация о которых была предварительно размещена на специально созданном сайте (http://www.clc-argus.narod.ru, ныне http://clc-argus.ru). Сайт был проиндексирован не во всех поисковых системах, что потребовало в свою очередь от учеников пользоваться различными поисковыми сервисами, придумывать различные запросы и тщательнее отбирать получаемую информацию. Результатом такой деятельности учащихся стал набор статей по изучению ряда физических явлений, с помощью разработанного одним из авторов данной статьи компьютерного лабораторного комплекса (далее КЛК), для получения которого ребятам необходимо было связаться с автором проекта с помощью электронных систем общения. В результате переписки учащиеся заключили договор о предоставлении им диска с программным обеспечением (далее ПО). В обмен на это ребята должны были еженедельно предоставлять автору программы электронные отчеты о проделанной с использованием комплекса работе, информацию об обнаруженных ошибках в КЛК, по окончании работы предоставить заключительные доклады и презентации.
Предоставленный ребятам комплекс предназначен для количественного изучения физических явлений, что позволяет вариативно подходить к постановке экспериментальных задач [6]. Выбор данного программного обеспечения из ряда других, таких как видеозадачник А.И. Скворцова и А.И. Фишмана (далее видеозадачник) [9, 10], программа VideoPoint (Lenox Softworks) и цифровая лаборатория «Архимед», объясняется тем, что программа может работать с собственноручно отснятым с помощью веб-камеры или другого устройства видеозахвата материалом (в отличие от видеозадачника), кроме того, она является удобным, достаточно точным средством исследования физических явлений. После окончания работы анализирующей части комплекса исследователь получает наиболее полную количественную информацию в системе СИ (в видеозадачнике и программе VideoPoint положение тела определяется в точках), которую можно экспортировать в MS Excel и OpenOffice Calс (чего нет в видеозадачнике и VideoPoint’е), программа автоматически обрабатывает отснятый материал, и не сводит работу с ней к определению положения объекта на кадре (VideoPoint и видеозадачник), обеспечивает визуализацию экспериментальных данных, предоставляет возможность п рименять КЛК для изучения звуковых явлений. Данное ПО свободно распространяется(прим. ранее распространялось)(в то время как указанные аналоги недоступны для среднестатистической российской школы), обладает кроссплатформенностью (другие опять же не обладают таким свойством), что позволяет использовать его как под управлением операционной системы Windows, так и под управлением операционных систем на базе ядра Linux, что является актуальным в связи с окончанием действия лицензий на операционные системы Windows для школ в 2010 году и возможным переходом на свободное программное обеспечение. Указанные особенности ставят данный комплекс для нашей конкретной задачи на уровень выше по сравнению с уже существующими аналогичными средствами.
Исследование, в случае использования данного комплекса, можно разделить на следующие этапы [11]:

1. Сборка реальной установки, проведение необходимых традиционных измерений;
2. Регистрация данных с помощью компьютера и веб-камеры;
3. Анализ снимков;
4. Обработка данных, получение результатов;
5. Выводы.

В результате работы учащиеся не только приобрели новые теоретические знания по физике и информатике, но и применили эти знания на практике, провели количественное и качественное изучение физических явлений. Использование программы позволило сочетать натурный и компьютерный эксперименты, что, в свою очередь, позволяет развивать навык работы с физическими приборами, конструировать экспериментальные установки из подручных средств, проводить основные измерения традиционными способами и вместе с тем проводить обработку экспериментальных данных с помощью современных технологий, а также анализировать их, что позволяет интегрировать в рамках занятий сразу три дисциплины: математику, информатику, физику, и тем самым, с нашей точки зрения, способствовать применению знаний по этим предметам на практике.
Как уже упоминалось выше, в рамках проекта была решена задача повышения уровня информационной компетентности учащихся. Для определения результативности которой были проведены входная и выходная диагностики учащихся по методике, разработанной Нахметовым И.Н. [12] в практической интерпретации Поповой Т.Н. Класс был поделен на две группы: группу, посещающую факультативные занятия (№2) и группу их не посещающую (№1). Результаты представлены на графиках.

Сравнительный анализ уровня информационной компетентности учащихся 1-ой и 2-ой групп на начальном этапе

Сравнительный анализ уровня информационной компетентности учащихся 1-ой и 2-ой групп на заключительном этапе работы

Сравнительный анализ уровня информационной компетентности учащихся 1-ой группы на начальном и конечном этапе эксперимента

Сравнительный анализ уровня информационной компетентности учащихся 2-ой группы на начальном и конечном этапе эксперимента

Информационная компетентность определялась согласно методике следующими показателями [4]:

1. Знание общности процессов получения, преобразования, передачи и хранения информации;
2. Знание принципов построения алгоритмов, представления данных и команд в компьютере;
3. Умение пользоваться различными источниками, формами представления и получения информации;
4. Опыт применения учебных пособий в электронных и печатных формах, применение Интернет-технологий для получения необходимой информации;
5. Потребность использования мультимедиа и Интернет-технологий в учебной и внеучебной деятельности;
6. Готовность применения электронных и традиционных средств получения, представления и обработки информации;
7. Проявление собственной инициативы в освоении компьютерных технологий;
8. Соблюдение правил безопасности, медицинских норм при работе на компьютере.

Анализ графиков позволяет сделать следующие выводы:

1. Можно констатировать повышение уровня информационной компетентности у обеих групп. Прогресс по всем показателям составляет в среднем у группы №1 – 12%, у группы №2 – 13,7%.
2. Уровень показателей, отвечающих за поиск информации и готовность использования средств получения и обработки экспериментальных данных, у группы №2 выше на 7,5%.

В заключении хочется отметить, что, на наш взгляд, исследовательская деятельность, как показал анализ, приносит и в дальнейшем может приносить плодотворные результаты, и способствовать повышению уровня информационной компетентности, кроме того, межпредметная интеграция физико-математических дисциплин способствует пробуждению у учащихся интереса к подобного рода деятельности и к предмету в целом.

Литература

1. Бубликов С.В. Методологические основы вариативного построения содержания обучения физике в средней школе. // Дисс. .. д.п.н.-СПб., 2000.- 407 с.
2. Наливайко В.П. Об опыте организации исследовательской деятельности учащихся. // Физика в школе, 1 (2009). – С.18-22
3. Шель Н.В., Формирование информационных умений учащихся на уроках физики как средство повышения их компетентности. // Автореф. дисс. .. к.п.н. – СПб., 2007.-16с.
4. Кравец В.В., Эксперимент в естественных науках. // Физика в школе, 1 (2009). – С.22-26
5. Самостоятельная работа по выполнению учебного эксперимента в лаборатории физики. Методические указания. // Сост.: Кесаманлы Ф., Коликова В.М. – Л.: ЛПИ, 1984. – 20 с.
6. Мейяни А., Большая книга экспериментов. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2007. – 260с.
7. Панков К.В., Никитин В.В., Использование цифровых мультимедийных технологий для количественного изучения кинематических закономерностей. // Сборник тезисов. Материалы Четырнадцатой Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (ВНКСФ-14 г. Уфа): материалы конференции, тезисы докладов.- Екатеринбург – Уфа: Изд-во АСФ России, 2008. – 656с.
8. Панков К.В., Изучение нового материала и установление межпредметных связей в рамках исследовательской лабораторной работы по теме «Падение тела сферической формы в вязкой среде» // Эл. ресурс. Режим доступа: http://www.clc-argus.ru/articles/ru/2.aspx
9. Скворцов А.И., Фишман А.И. Видеокамера и компьютер. Новые подходы в организации лабораторного физического практикума. // Компьютерные инструменты в образовании, 5 (2005). – С.16-20
10. Cкворцов А.И., Фишман А.И. Видеозадачник: от наблюдения к измерению. // Физическое образование в вузах, 10, 4 (2004). – С.98-105
11. Панков К.В., Фотографический метод в лабораторном и демонстрационном эксперименте // Эл. ресурс. Режим доступа: http://www.clc-argus.ru/articles/ru/5.aspx
12. Нахметов И.Н., К вопросу о состоянии и динамике информационной компетентности старшеклассников петербургских школ // Эл. издание «Письма в Emissia.Offline: электронный научно-педагогический журнал». – СПб, 2006, ART 1040. Гос.рег.#0420600031. Режим доступа: http://www. emissia.org/offline/2006/1040.htm