Психолого-педагогічні аспекти комп’ютерного моделювання при вивченні розділу "Геометричної оптики" (стр. 14 из 15)
Модель 4. Тонка лінза
Комп'ютерна модель 5 (Система двох лінз.) призначена для вивчення системи з двох лінз. Можна змінювати положення обох лінз щодо предмета за допомогою миші. У широких межах можна змінювати оптичні сили (F–1) обох лінз. Комп'ютер обчислює положення першого і другого зображень і визначає лінійні збільшення системи з двох лінз і кожної лінзи окремо. Точковий предмет розташовується на загальній оптичній осі лінз. На дисплеї висвічується хід двох довільних променів від предмета, що випробують заломлення в обох лінзах.
Модель 5. Система двох лінз
Комп'ютерна модель 6 (Око як оптичний інструмент.), призначена для вивчення роботи ока як оптичного приладу. Моделюється хід променів в очній оптиці і визначається положення зображення об'єкта щодо сітківки для трьох різних типів очей – нормального, короткозорого і далекозорого. Кожний з цих трьох типів очей володіє своєю далекою точкою акомодації (при розслабленому очному м'язі) і відстанню найкращого зору, при якому око може тривалий час розглядати дрібні деталі предмета без надмірної напруги. У нормального ока відстань найкращого зору приймається рівним 25 см. При сильній напрузі очного м'яза око може акомодуватися на свою ближню точку акомодації. Око здатне автоматично перебудовувати акомодацію на предмети, розташовані між ближньою і далекою точками акомодації. Комп'ютерна програма дозволяє змоделювати роботу ока в трьох режимах: око акомодоване на відстань найкращого зору (нормальна акомодація), око акомодоване на далеку точку акомодації і режим автоматичної акомодації ока.
Моделюється також дія окулярних лінз при акомодації ока на далеку точку або на відстань найкращого зору.
Зверніть увагу, що оптична сила окулярів, призначених для розглядання вилучених предметів, може не збігатися з оптичною силою окулярів, призначених для читання дрібного тексту.
Положення предмета щодо ока можна змінювати або за допомогою миші.
Модель 6. Око як оптичний інструмент
Модель 7. Мікроскоп
В комп’ютерній моделі мікроскопа можна змінювати фокусні відстані F1 і F2 об’єктива і окуляра. Відстань Δ між ними вибрана рівна 16 см (стандартна довжина тубуса мікроскопів). На екрані дисплея висвічується хід променів в мікроскопі і вказується лінійне збільшення. Зверніть увагу, що в комп’ютерній моделі умова F1, F2 << Δ не виконується.
Комп'ютерна програма 8, моделює роботу підзорної труби Кеплера, яка складається з двох збиральних лінз. Підзорна труба Кеплера призначена для астрономічних спостережень, так як вона дає перевернуте зображення, що незручно для земних спостережень. Програма, що око спостерігача акомодований на безмежність. То в трубі реалізується телескопічний хід променів – паралельний пучок променів від віддаленого предмета, що входить в об'єктив під кутом ψ, виходить з окуляра також паралельним пучком, але під іншим кутом φ по відношенню до оптичної вісі. Відношення кутів γ = φ / ψ називається кутовим збільшенням підзорної труби. Кутове збільшення труби можна виразити через фокусну відстань об'єктива F1 і окуляра F2:
| γ = – F1 / F2. |
Від'ємні значення γ показують на перевернутий характер зображення.
Можна виміряти фокусні відстані F1 і F2 об'єктива і окуляра, а також кут ψ нахилу що входить в об'єктив пучка променів. На екрані дисплея висвічуються значення кута φ і кутового збільшення γ.
Модель 8. Зорова труба Кеплера
Звичайно, такі демонстрації будуть мати успіх, якщо вчитель працює з невеликою групою учнів, яких можна розсадити поблизу монітора комп'ютера або, якщо в кабінеті мається проекційна техніка, що дозволяє відобразити екран комп'ютера на стінний екран великого розміру. У противному випадку вчитель може запропонувати учнем самостійно попрацювати з моделями в комп'ютерному класі або в домашніх умовах, що іноді буває більш реально. Слід зазначити, що при індивідуальній роботі учні з великим інтересом повозяться з запропонованими моделями, пробують усі регулювання, як правило, не особливо вникаючи у фізичний зміст демонстрації на екрані. Як показує практичний досвід, звичайному школяреві конкретна модель може бути цікава в плині 3 -5 хвилин, а потім неминуче виникає питання: А що робити далі? Опитування, що проводив автор після такої самостійної роботи, показали, що навчальний ефект незначний, тому що діти при такій роботі мало що розуміють.
Що ж потрібно зробити, щоб урок у комп'ютерному класі був не тільки цікавий за формою, але і дав максимальний навчальний ефект?
Учителеві необхідно заздалегідь підготувати план роботи з обраної для вивчення комп'ютерною моделлю, сформулювати питання і задачі, погоджені з функціональними можливостями моделі, також бажано попередити учнів, що їм наприкінці уроку буде необхідно відповісти на питання або написати невеликий звіт про пророблену роботу. Ідеальним є варіант, при якому вчитель на початку уроку роздає учнем індивідуальні завдання в роздрукованому вигляді.
Висновки
Аналіз показує, що комп’ютеризація уроків фізики виразилася в такому.
1. Світоглядна спрямованість здійснена за допомогою:
а) чіткішого викладу в тексті та відображення в ілюстраціях діалектико-матеріалістичних поглядів на природу;
б) безпосереднього включення в нього додаткової інформації;
в) систематичного залучення фактів, цифр;
г) введення узагальнюючих розділів, тем, питань світоглядного характеру.
2. Науковий рівень підвищений за рахунок:
а) збільшення обсягу загальних і часткових висновків;
б) введення нових наукових понять і строгіших їх означень, формулювань закономірностей, принципів;
в) розширення в тексті пояснень за рахунок описів;
г) значної уваги до методів науки як у тексті, так і в ілюстраціях, завданнях для учнів;
д) збільшення кількості завдань на встановлення фізичних зв'язків, порівняння й узагальнення.
3. Активізація пізнавальної діяльності учнів здійснюється за допомогою:
а) системи завдань теоретичного і практичного характеру, які ускладнюються;
б) збільшення кількості нестандартних завдань для самостійної роботи учнів;
в) збільшення кількості ілюстрацій, їх розмаїтості за змістом і видами;
г) включення словників термінів і додатків;
Слід підкреслити, що всі три напрями, за якими вдосконалювалася фізика, тісно взаємозалежні.
Так, посилення світоглядної спрямованості змісту одночасно підвищує науковий рівень. Вплив на світогляд школярів не може бути забезпечений без науково обґрунтованої системи завдань, які активізують інтелектуальні, емоційні, практичні напрямки навчальної діяльності. Проте слід врахувати, що навчальну діяльність учнів активізує лише та система завдань, яка охоплює всі етапи пізнання (спостереження, аналіз зібраних фактів, побудова гіпотез, їх перевірка і переведення в теорію, усвідомлення форм і прийомів мислення), тобто система, створена на чітких науково-методичних принципах.
1. Впровадження комп'ютеризації навчання в процес навчання фізики має сприяти оновленню змісту фізичної освіти, залучення педагогів до розроблення варіативних навчальних підручників, пошуку програм, створенню різнорівневих методів і прийомів навчання.
2. Аналіз методологічної, психолого-педагогічної, методичної літератури дозволив визначити, що позитивний ефект в процесі впровадження дистанційного навчання фізики досягається за умов:
• поваги до учня як до особистості;
• врахування емоційного впливу навчального матеріалу на особистість учня;
• такої організації навчального процесу, за якої учневі надається можливість вибрати форму виконання завдань, спосіб навчальної роботи, а обдарованим учням ще й обсяг матеріалу;
• такої оцінки учня, що випливає з суб'єктної діяльності, на що й спрямовано нині весь навчальний процес.
3. З'ясовано мотиви впровадження комп'ютеризації освіти в процес навчання фізики:
– комп'ютер значно розширив можливості подання навчальної інформації;
– комп'ютер дозволяє підсилити мотивацію навчання;
– комп'ютер активно зацікавлює в навчальний процес;
– набагато розширяються застосовуваних навчальних задач;
– комп'ютер дозволяє якісно змінити контроль за діяльністю учнів;
– комп'ютер сприяє формуванню в учнів рефлексії своєї діяльності
4. Розглянуто і висвітлено науково-методичні та психолого-педагогічні основи дистанційного навчання як засобу підвищення інтересу до вивчення фізики зокрема та організації системи самостійної роботи при вивченні фахових дисциплін.
5 Запропоновано навчальний посібник в електронному вигляді по темі «Геометрична оптика».
Переваги розробленого електронного навчального посібника:
• стійкість роботи програми при неправильних або випадкових натисканнях клавіш;
• забезпечення захисту від несанкціонованого введення даних (значень, що виходять за зазначені межі або свідомо невірних);