Підвищення ефективності формування понять з геометричної оптики засобами сучасних інформаційних технологій навчання

Дипломна робота
на тему:
«Підвищення ефективності формування понять з геометричноїоптики засобами сучасних інформаційних технологій навчання»

Зміст
Вступ
1.Психолого-педагогічні аспекти технологізації навчального процесу взагальноосвітній школі
1.1 Сучаснийпідхід до розв'язання проблеми наочності при вивченні фізики
1.2 Комп’ютеризація навчального процесу
1.3 Роль та функціїфізичного експерименту в сучасному навчально-виховному процесі
1.4 Аналіз існуючихпрограмно-педагогічних засобів з теми дослідження
2. Методичні аспектипоєднання традиційних та інформаційних технологій при вивченні геометричноїоптики
2.1 Аналіз методичноїсистеми вивчення геометричної оптики в загальноосвітній школі
2.2Характеристика та структура розробленої демонстраційної комп’ютерної програми
2.3 Організація іпроведення педагогічного експерименту
2.4 Вимоги технікибезпеки щодо роботи з персональним комп’ютером
Висновки
Список використанихджерел

Вступ
Впровадження впрактику особистісно-орієнтованого навчання, при якому вчитель орієнтується нена «середнього» учня, а на кожного конкретного учня, що є для нього особистістюз його здібностями, рисами, схильностями й інтересами, вимагає розробки новихметодів, засобів і організаційних форм навчання. На сучасному етапі розвиткуосвіти існує протиріччя між новими цілями навчання та існуючими традиційнимитехнологіями навчання фізиці, тому виникає проблема використання новихдосягнень науки і техніки для удосконалення навчального процесу.
Останнім часом упроцесі навчання фізиці активно використовується персональний комп’ютер.Відбувається це принаймні з трьох причин. По-перше, загальний процескомп’ютеризації всіх сфер діяльності торкнулося й навчання, і комп’ютер стаєпомічником учителя й учнів на уроках майже будь-якого предмета. По-друге,комп’ютер став настільки розповсюдженим інструментом фізика-дослідника, щопоряд з фізикою теоретичною і експериментальною виділяють новий розділ – комп’ютернуфізику. Нарешті, шкільний курс інформатики потребує підтримки з боку курсуфізики, коли мова заходить про будову комп’ютера, принципах функціонуванняокремих його елементів, і, у свою чергу, забезпечує курс фізики матеріалом, щовикликає великий інтерес учнів.
У результатікомп’ютер став в курсі фізики в ролі як засобу навчання, так і предметавивчення.
Як засіб навчаннякомп’ютер може виступати помічником і вчителя, і учня. Для вчителя він – автоматизованийкласний журнал, засіб проведення опитувань і обробки результатів навчання,інструмент для підготовки до уроків і для проведення демонстрацій. Для учня – засібвиконання завдань, для обох – інструмент моделювання реального світу.
Як предметвивчення комп’ютер використовується у двох напрямках: у зв’язку з вивченнямметодів дослідження в сучасному природознавстві й у зв’язку з вивченнямфізичних законів і явищ.
Зокрема, в учнівварто створити уявлення про те, що основними напрямками використання комп’ютерау фізиці-науці є комп’ютерне моделювання фізичних явищ і робота комп’ютера впоєднанні з експериментальними установками, де він виконує два завдання – служитьдля фіксації експериментальних даних, які він може робити зі швидкістю й вобсягах, зовсім недоступних при роботі на некомп’ютеризованій установці,автоматизує керування експериментом. Крім того, комп’ютер використається дляобробки експериментальних даних, зберігання й швидкого пошуку величезнихмасивів інформації, як засіб комунікації. Використання персонального комп’ютерана уроках і в позаурочний час дозволяє познайомити учнів з усіма цими напрямками.
Основнимипедагогічними цілями використання комп’ютерних технологій у навчанні фізиці єнаступні:
1.Розвиток творчого потенціалу учня, його здібностейдо комунікативних дій, умінь експериментально-дослідницької діяльності,культури навчальної діяльності; підвищення мотивації навчання.
2.Інтенсифікація всіх рівнів навчально-виховногопроцесу, підвищення його ефективності і якості.
3.Реалізація соціального замовлення, обумовленогоінформатизацією сучасного суспільства (підготовка користувача засобамикомп’ютерних технологій).
Соціально-психологічноюхарактеристикою стилю навчання в умовах функціонування комп’ютерних технологійє розвиток і саморозвиток потенційних можливостей учня і його творчоїініціативи. Це забезпечується наданням можливості для самостійного здобуваннязнань і інформації; самостійного вибору режиму навчальної діяльності.
Слід зауважити,що при виконанні дослідження може бути організована індивідуальна, групова,колективна експериментально-дослідницька діяльність.
Використання досягнень нових інформаційних технологій дляформування знань, умінь та навичок при вивченні геометричної оптики засобамикомп’ютерного моделювання з урахуванням психолого-педагогічних особливостейучня, його темпераменту та базової підготовки, є актуальним питанням методикивикладання фізики.
Метою даної дипломноїроботи є розробка комп’ютерної навчальної програми для вивчення геометричноїоптики, використовуючи засоби комп’ютерного моделювання, обґрунтуваннянеобхідності використання комп’ютерних моделей при вивченні фізики.
Об’єктом дослідження є процесформування понять геометричної оптики в загальноосвітній середній школі.
Предметомдослідження є форми, методи і засоби реалізації вивчення геометричної оптикиза допомогою комп’ютерного моделювання.
Гіпотезадослідження
Використаннякомп’ютерного моделювання при викладанні геометричної оптики повинно підвищитиефективність і якість засвоєння знань (понять, законів, величин, тощо),формування відповідних умінь та навичок.
Відповідно до предмету ігіпотези дослідження були визначенні його конкретні завдання:
1. Провести аналізлітературних джерел, наукових праць, статей з питання використання комп’ютернихмоделей при викладанні фізики.
2. Розглянутипсихолого-педагогічні аспекти ефективного використання комп’ютерногомоделювання при викладанні фізики.
3. Розробити комп’ютернунавчальну програму з використанням комп’ютерного моделювання з метою підвищенняефективності вивчення геометричної оптики в середній школі.
4. Розробити методичнірекомендації щодо використання комп’ютерного моделювання.

1.Психолого-педагогічні аспекти технологізації навчального процесу взагальноосвітній школі
 
1.1. Сучаснийпідхід до розв'язання проблеми наочності при вивченні фізики
«Для вирішеннязавдання розвитку творчих здібностей школярів при навчанні фізиці необхіднонасамперед знати особливості творчого процесу в розвитку цієї науки і їїтехнічного застосування» (В.Г. Разумовський)
Постійневдосконалення навчально-виховного процесу разом з розвитком і перебудовоюсуспільства, а також зі створенням єдиної системи безперервного навчання, єхарактерною рисою народної освіти в Україні. Здійснювана в країні реформа школиспрямована на те, щоб привести зміст освіти у відповідність із сучасним рівнемнаукового знання, підвищити ефективність всієї навчально-виховної роботи йпідготувати учнів до праці в умовах прискорення науково-технічного прогресу(НТП), авангардні рубежі якого визначені як електронізація народного господарства,комплексна автоматизація. Досягнення НТП – це результат фундаментальнихфізичних досліджень [52].
Тому електронікай обчислювальна техніка стають компонентами змісту навчання в фізиці йматематиці, засобами оптимізації й підвищення ефективності навчального процесу,а також сприяють реалізації багатьох принципів розвиваючого навчання.
Обчислювальнатехніка, фундаментом якої служить фізика, знаходить широке застосування увикладанні останньої не тільки як засіб, що моделює математичними методамифізичні процеси і явища, але і як сучасний засіб наочності в сполученні з їїабстрактно-логічної сторони із предметно-образною, як засіб математичноїобробки результатів демонстраційного експерименту й лабораторних робіт,контролю й самоконтролю знань учнів. Досвід використання обчислювальної технікина уроках фізики показав, що комп’ютер допомагає готовити завдання длявідповідного рівня, темпу навчання й стилю кожного учня. Комп’ютер відкриваєнові шляхи в розвитку мислення, надаючи нові можливості для активного навчання.За допомогою комп’ютера проведення уроків, вправ, контрольних і лабораторнихробіт, а також облік успішності стає більше ефективним, а величезний потікінформації легкодоступним. Використання комп’ютера на уроках фізики такождопомагає реалізувати принцип особистої зацікавленості учня в засвоєнні матеріалуй багато інших принципів розвиваючого навчання.
Однак, на нашпогляд, комп’ютер не може повністю замінити вчителя. Вчитель має можливістьзацікавити учнів, розбудити в них допитливість, завоювати їхню довіру, вонаможе направити їхню увагу на ті або інші аспекти досліджуваного предмета,винагородити їхнє зусилля й змусити вчитися. Комп’ютер ніколи не зможе взяти насебе таку роль учителя.
Необхідновідзначити важливість використання програм моделювання, які включають учня всвіт науки й техніки, недоступний йому на шкільній лаві; наприклад, дозволяють «побачити»процеси всередині атома й атомного ядра, посадки космічний кораблів на Місяцьабо Венеру, хід променів в лінзах, наочно у вигляді імітаційних моделейпровести ті або інші навчальні досліди на екрані дисплея, якщо їхнєматеріально-інструментальне втілення за якимись причинами недоступно школі.
Так, наприклад,використання таких програм, як Microsoft Office PowerPoint, відкриває широкіможливості для творчості учнів, для навчання їхньої дослідницької діяльності:
•  об’єкти на екрані можуть рухатися з різними швидкостями йвзаємодіяти один з одним, це дає можливість вивчати закони руху й взаємодіїтіл;
•  дозволяє конструювати об’єкти всіх видів: від будинків і технікидо експериментальних установок і моделей – значить відкривається можливістьмоделювати процес, робити спостереження й виміри, робити висновки й виявлятизакономірності;
•  інше застосування графічного методу – побудова графіківзалежностей фізичних величин (наприклад, за допомогою Microsoft Office Excel):зміна параметрів, що вводять, дозволяє краще зрозуміти фізичну природу,сутність досліджуваного явища;
•  графіка відіграє важливу роль і при вивченні дії над векторами:побудова векторів, знаходження їхніх проекцій, розкладання сумарного вектора наскладові вектора й т.д., все це розвиває в учнів більш усвідомлене розуміннявектора.
Всі ці методивикористання комп’ютера є традиційними й спрямованими на підвищенняефективності навчання фізиці всіх учнів класу. Широкий діапазон використаннякомп’ютера й у позакласній роботі: він сприяє розвитку пізнавального інтересудо предмета, розширює можливість самостійного творчого пошуку найбільшзахопленою фізикою учнів. Однієї з форм використання комп’ютера в позакласнійроботі є складання навчальних програм самими учнями [51]. При цьому учні нетільки поглиблюють і розширюють знання по темі, але й активно мислять,залучають для вирішення проблеми раніше отримані знання, проводять синтез,аналіз, узагальнення й висновки, що сприяють всебічному самостійному розглядупоставленого завдання. Складання програми стимулює розумову активність,розвиває творчі здібності учнів, сприяє емоційному задоволенню йсамоствердженню.
Розвиток новихінформаційних технологій і підключення школи до електронної мережі Internetвідкрило велике поле діяльності вчителю й учням. Робота в цьому напрямку таксамо здійснюється різними способами й всі вони спрямовані на одне: розкриття йрозвиток творчого потенціалу тих, яких навчають.
В останні рокикористується популярністю комп’ютерна телекомунікаційна вікторина. Вона являєсобою змагально-групову питально-відповідну гру з використанням електронноїпошти для зв’язку між групами учнів з різних шкіл і міст. Використання такоївікторини у викладанні фізики сприяє:
•  розвитку інтересу до досліджуваного предмета за допомогою комп’ютерноїелектронної пошти;
•  стимулюванню активності й самостійності учнів при підготовціпитань, у роботі з літературою, позакласній роботі;
•  формуванню навичок колективної роботи під час обговорення відповідейна питання суперників, удосконалюванню етики спілкування й правопису учнів;
•  забезпечує об’єктивний контроль глибини й широти знань, якістьзасвоєння матеріалу учнями.
Учасники турнірумають гарну можливість виявити свої творчі здібності, тому що завдання,пропоновані їм, носять дослідницький характер. Однак, необхідно підкреслити, щозмагальна сторона телекомунікаційної вікторини має другорядне, допоміжнезначення, лише як засіб мотивації учнів.
Ще одна форманових інформаційних технологій – відкриття дистанційного консультаційногопункту по фізиці дає можливість учням всіх віків і всіх рівнів освіченостіодержати відповіді на будь-які їхні питання, що цікавлять. Використанняможливостей цього пункту значно розширює кругозір, допомагає позбутися відскутості в спілкуванні, замкнутості, розвиває комунікативні здатності.
Таким чином,всебічне використання можливостей обчислювальної техніки на уроках фізикидозволяє підвищити ефективність навчання, поліпшити контроль і оцінку знаньучнів, звільнити більше часу для надання допомоги учням. Комп’ютер давможливість зробити уроки більш цікавими, захоплюючим й сучасним.
Інформаційнатехнологія в навчально-виховному процесі це поєднання традиційних технологійнавчання і технології інформатики. За проведеними дослідженнями й оцінкамиекспертів у області комп’ютерного навчання, використання інформаційнихтехнологій у навчально-виховному процесі фізики може підвищити ефективністьпрактичних і лабораторних робіт до 30%, а об’єктивність контролю знань учнів – на20–25% [25, 53].
Впроваджувати НІТу навчально-виховний процес слід поступово, оскільки потрібні значні кошти наоснащення навчальних закладів апаратними засобами і на розробку й адаптаціюпедагогічних програмних засобів (ППЗ). Процес такого впровадження вимагаєневідкладного розв’язування низки завдань, без чого ефективність використанняНІТ буде дуже низькою. У першу чергу треба:
1)  відібрати існуючі і створити нові ППЗ, які відповідали б вимогамшкільної програми з фізики, а також загальним технологічним, ергономічним,психолого-педагогічним вимогам до програмного забезпечення навчальногопризначення;
2)  розробити апаратний комплекс технічних засобів навчання, які задовольнялиб дидактико-психологічні вимоги комплексного використання ППЗ, відеозасобів дидактичногопризначення;
3)     розробити ціліснуметодику комплексного використання комп’ютерної та відеотехніки внавчально-виховному процесі, яка включала б різні типи ППЗ – комп’ютерні моделіявищ, задачі, тести, лабораторні роботи;
4) розробитивідеоматеріали (відеофільми) з використанням технологій інформатики.
Розглянемодокладніше ці завдання. Є різні підходи до класифікації ППЗ, наприклад заосновною дидактичною метою, за характером їх використання на уроках різнихтипів. Зауважимо, що реальні ППЗ часто поєднують різні навчальні функції(інформаційну, контролюючу, демонстраційну тощо).
За характеромвикористання на уроках різних типів розрізняють такі ППЗ: адаптивні,демонстраційні програми; комп’ютерні моделі; лабораторні роботи; тренажери длярозв’язування задач; контролюючі програми.
Адаптивнінавчальні програми – це ППЗ, за допомогою яких можна змінювати способи викладунавчального матеріалу залежно від пізнавальних можливостей учнів.
Структура, формавикладу матеріалу, кількість і зміст завдань, крок програми, способи контролю,тип тестових завдань в адаптивній навчальній програмі змінюються залежно відрезультатів поточного тестування знань і умінь учнів (адаптація запізнавальними можливостями учня), від часу, затраченого на виконанняконтрольних завдань (адаптація за часом), від змісту і характеру помилок,припущених учнем (адаптація за помилками).
Реалізаціяадаптивних навчальних програм з курсу фізики забезпечує вищий ступіньіндивідуалізації порівняно з традиційною груповою формою навчання, повне використанняпізнавальних можливостей кожного учня [8]. Програми цього виду можуть застосовуватися для додатковогоознайомлення учнів з навчальним матеріалом, для формуванняосновнихпонять, первинного і підсумкового закріплення й повторення навчального матеріалу,відпрацювання основних умінь і навичок, а також для самоконтролю та контролюзнань. Крім того, вони мають кілька режимів роботи, наприклад навчання,тренування, закріплення, контроль знань, тематичний залік.
Демонстраційніпрограми це ППЗ, призначені для відтворення відеозапису фізичних явищ ідослідів або їх імітації. Вони використовуються для повторення навчальногоматеріалу у випадках, коли дослід не можна відтворити через недостачу приладівабо з якихось інших причин, а також для демонстрування явищ, тривалість якихзначно перевищує відведений на це час. Демонстраційні програми відтворюютьреальні процеси, цифрова форма їх запису дає змогу акцентувати увагу учнів нанайактуальніших її елементах.
Комп’ютернімоделі – це ППЗ, призначені для імітації фізичних дослідів, явищ, процесівшляхом побудови (засобами математичного моделювання) їх ідеалізованих моделей.Комп’ютерні моделі легко вписуються в традиційний урок, дають змогу вчителюмоделювати явища, створювати абстрактні моделі, які в процесі вивчення курсуфізики описувалися словесно. Комп’ютерні моделі є ефективним засобомпізнавальної діяльності учнів, що відкриває перед учителем фізики широкіможливості з удосконалення навчально-виховного процесу. Комп’ютерні моделівикористовуються на уроках фізики під час вивчення властивостей ідеальнихмоделей (ідеальний газ, електричне поле, електронний газ тощо), моделюваннякласичних дослідів з фізики (досліди Йоффе – Міллікена, Перрена, Кулона,Мандельштама, Папалексі); моделювання явищ, які не можна відтворити засобамишкільного фізичного кабінету (ядерний магнітний резонанс, стан критичної масиречовини); демонстрування принципу дії машин, приладів і установок (водянийнасос, шлюз, парові машина і турбіна, коливальний контур, маятник,електровакуумні та напівпровідникові прилади, плазмотрон, циклотрон, ядернийреактор тощо), закріплення навичок фізичних вимірювань (визначення ціни поділкиприладів, маси мікрочастинок тощо).
Лабораторніроботи це ППЗ, які є імітаційними моделями дослідження певних фізичних явищзасобами комп’ютерного моделювання [62].
Лабораторніроботи відрізняються від комп’ютерних моделей явищ тим, що крім моделідемонстраційної установки вони містять додаткові блоки, а саме: блок зберіганнярезультатів експериментальних досліджень, підпрограми побудови графіківзалежності фізичних величин, блок обробки результатів експериментальнихдосліджень, а також електронний журнал, до якого автоматично заносятьсярезультати діяльності учня.
Тренажери длярозв’язування задач сприяють формуванню в учнів умінь і навичок розв’язуватифізичні задачі. Зміст цих програмних засобів становлять задачі, згрупованівідповідно до рівня складності. Вони містять також підказки системи (радники),довідкові матеріали. Відповіді до задач можуть вводитись як у числовому, так ів загальному вигляді, причому в останньому випадку учень вводить формули в комп’ютерза допомогою клавіатури, а програма розпізнає відповіді незалежно від способуїх написання.
Контролюючі ППЗвиконують функції поточного і підсумкового контролю знань, умінь учнів, набутиху процесі навчання. Часто це тестові завдання з вибором відповіді. Ці програмидають змогу оперативно оцінити й проаналізувати знання великих груп учнів.Деякі програми ведуть статистичну обробку відповідей учнів, що дає вчителюпідстави зробити висновок про якість вивчення того чи іншого розділу програми.Значної актуальності набувають програми тематичного контролю знань.
В Україні відомій поширені педагогічні програмні продукти фірми «Физикон» під загальною назвою«Открытая физика» та іллюстративно-демонстраційний комплекс «Физика вкартинках», розроблені Білоруським державним університетом «Активная физика».Програмні продукти відповідно сертифіковані Міністерствами освіти Росії таБілорусії.
В Україні процесрозробки ППЗ перебуває на стадії становлення. На нашу думку, інтенсифікуватипроцес можна залученням бюджетних асигнувань на їх розробку; розробкою ізатвердженням державного стандарту України на ППЗ; створенням центрусертифікації для доведення існуючих ППЗ до рівня вимог державного стандарту,організацією фонду ППЗ для їх популяризації, тиражування й розповсюдження.
Досвідвикористання комп’ютерної техніки в навчальних закладах за рубежем показуєдоцільність такого підходу. Так, у школах США, Великобританії ефективно використовуютьсяна уроках природничо-математичного циклу лабораторні пристрої типу «Веlа», що з’єднуютьсяз комп’ютеромі дають змогу проводити комплексну обробку результатів експерименту.
Такі системизнайшли широке використання в промисловості, наукових дослідженнях.Використання ВОК у школі сприяє формуванню в учнів уявлень про використання НІТу галузі управління процесами в промисловості.
Впровадженнятехнологій інформатики в навчально-виховний процес фізики дає змогумодернізувати зміст і спосіб запису інформації фонду і традиційних дидактичнихзасобів (плакати, слайди, кінофільми). Мається на увазі перезапис інформації,яку несуть ці дидактичні засоби, на сучасні носії інформації – відеокасети,лазерні диски з внесенням відповідних змін до змісту цих засобів, що уможливлюєвикористання методичних досягнень попередніх років.
Досвідупровадження електронно-обчислювальної техніки у навчальний процес показавдоцільність такого підходу, коли разом з комплектами навчально-обчислювальноїтехніки, розміщеними в кабінеті інформатики, використовуються автономні ЕОМ, щорозміщені безпосередньо в навчальному кабінеті. Такий підхід сприяєраціональнішому використанню ресурсів електронно-обчислювальної техніки [6].
Комплектинавчально-обчислювальної техніки використовуються для підтримки індивідуальнихформ навчання: розв’язування задач, виконання лабораторних робіт, тематичногоконтролю знань, позакласної роботи. Поряд з цим автономні ЕОМ використовуютьсядля підтримки групових форм діяльності в кабінеті фізики. Так, у кабінетіфізики автономний комп’ютер виконує функції інформаційного технічного засобунавчання, вимірювального інструменту, допоміжного пристрою обробки результатівексперименту, джерела поточного контролю засвоєння знань. Дослідження в областівикористання технічних засобів навчання нового покоління, проведені В. Прудським(Слов’янський педагогічний університет), А.М. Сільвейстром (Вінницькийпедагогічний університет), довели доцільність використання в кабінеті фізикикомп’ютерно-телевізійних комплексів.
Один із американських дослідників П. Нортонвідзначає, що природа засобів передачі інформації (усна мова, книги, кіно,радіо, телебачення, ЕОМ) цілком певним чином впливає на формування і розвитокпсихічних структур людини, в тому числі мислення. Так, друкований текст, якийбув протягом віків основним джерелом інформації, будується на принципахабстрагування змісту від дійсності і в більшості мов організується фраза зафразою в порядку читання зліва направо, що формує способи мислення заструктурою, дещо схожі до структури друкованого тексту, якій притаманні такіособливості, як лінійність, послідовність, аналітичність, предметність,ієрархічність, раціональність.
Електронне середовище ще в більшій мірі спроможнеформувати такі характеристики, як схильність до експериментування, гнучкість,зв’язність, структурність. Ці характеристики сприяють створенню умов творчогонавчального пізнання. Створюються можливості сприймати по-новому факти, якіздаються очевидними, знаходити засоби поєднання далеких, на перший погляд,речей, встановлювати оригінальні зв’язки між новою і старою інформацією.
Умови, які створюються за допомогою комп’ютера,повинні сприяти формуванню мислення тих, хто навчається, орієнтувати їх напошук системних зв’язків і закономірностей. Комп’ютер, як підкреслюєП. Нортон, є потужним засобом надання допомоги в розумінні багатьох явищ ізакономірностей, проте потрібно пам’ятати, що він неминуче поневолює розум,який розпоряджається лише набором завчених фактів і навичок.
Дійсно ефективним можна вважати лише таке комп’ютерненавчання, при якому забезпечуються можливості для формування мислення студентівабо учнів. При цьому потрібно ще досліджувати закономірності самого комп’ютерногомислення. Ясно тільки те, що мислення, яке формується і діє за допомогою такогозасобу, як комп’ютер, дещо відрізняється від мислення за допомогою, наприклад,звичного друкованого тексту або просто технічного засобу.
 

1.2 Комп’ютеризація навчального процесу
В наш час у сфері освіти спостерігається швидкий перехід до використаннянових технологій – комп’ютерів, мультимедійних компакт-дисків та інформаційнихмереж, що спричиняє зміну методів і форм організації навчання. Комп’ютеристають звичним атрибутом кожної школи, і вчителі намагаються віднайти такіспособи їх застосування, які дозволяють істотно підвищити якість засвоєнняматеріалу і розвиток мислення учнів.
Ідея застосування комп’ютера в навчальному процесі виникла у зв’язкуз реалізацією програмованого навчання. Спочатку комп’ютер розглядався як більшдосконалий порівняно з іншими навчальними машинами засіб програмованогонавчання. Згодом стало очевидним, що його застосування приводить до якіснихзмін у змісті, методах і формах навчання, дозволяє створювати нове навчальнесередовище. Окремі методисти стверджували навіть, що комп’ютер зможе замінитивчителя. Сьогодні питання ставиться інакше: коли, де і як доцільнішевикористовувати комп’ютер? На зміну альтернативі «що краще – вчитель чи комп’ютер»,прийшла інша: «вчитель або вчитель і комп’ютер».
Ще недавно вважали, що сфера застосування комп’ютера обмеженапереважно предметами фізико-математичного та природничо-наукових циклів. Прививченні гуманітарних дисциплін його використовували лише як засіб унаочнення іяк довідник. У міру зростання можливостей комп’ютера, розробки нових навчаючихпрограм сфера його застосування значно розширилася. Доведено, що комп’ютер – цеуніверсальний засіб навчання, який з успіхом можна використати при вивченнібудь-яких навчальних предметів, у тому числі й гуманітарних. З його допомогоюможна не лише формувати в учнів репродуктивні знання і уміння, але й розвиватиїхню креативність, винахідливість, творчі здібності. За допомогою комп’ютераучні можуть складати і редагувати власні твори, малювати, писати музику.
Нові можливості для навчання відкривають мультимедійні технології,які дозволяють створювати електронні книги, енциклопедії, фільми, бази данихтощо. Їх особливістю є об’єднання текстової, графічної, аудіо – тавідеоінформації, анімації. З використанням мультимедійних компакт-дисків поняття,що раніше здавалися абстрактними, стають конкретними або, принаймні, достатньонаочними. Програмне забезпечення мультимедійних комп’ютерів дозволяє дітямбачити текст, чути стереофонічне звучання і переглядати картинки тавідеосюжети. Один компакт-диск, наприклад, може містити цілу енциклопедію, вякій є не тільки текст про динозаврів із відповідними ілюстраціями, а йпоказано, як вони рухалися, імітується їхній голос. Дітям, що не вміють читати,комп’ютер може розповісти про динозаврів людським голосом. Література, історіяі мистецтво оживають на екрані монітора.
Технології мультимедіа дають можливість учням, не виходячи зкласу, бути присутніми на лекціях видатних учених, педагогів, стати свідкамиісторичних подій минулого і сучасності, відвідати знамениті музеї та культурніцентри світу, віддалені та дивовижні місця планети. Комп’ютерні навчальніпрограми дозволяють істотно підвищити рівень наочності викладання складногоматеріалу. За допомогою комп’ютерного моделювання можна вивчати процеси і явищау мікро – та макросвіті, всередині складних технічних і біологічних систем,розглядати у зручному темпі різноманітні фізичні, хімічні, біологічні тасоціальні процеси, що реально відбуваються з дуже великою або дуже малоюшвидкістю. Наприклад, комп’ютерне моделювання дає можливість наочно зобразитисутність таких явищ, як тиск газу чи скорочення серцевого м’яза.
Навчальні програми інтерактивні – вони підтримують діалог учня зкомп’ютером. Учень задає вихідні параметри експерименту, контролює перебігпроцесу, змінює параметри, робить висновки щодо результатів, звіряє їх ізправильними, шукає помилки. Загалом, моделюється хід реального науковогоексперименту. Така організація навчання спонукає школяра до роздумів іформулювання самостійних висновків, розвиває уяву і мислення.
Загалом комп’ютер має значні резерви підвищення ефективностінавчання; його плюси:
·  новизна роботи з комп’ютером викликає в учнів інтерес, посилюємотивацію учіння;
·  колір, графіка, мультиплікація, музика, відео значно розширюютьможливості викладання навчального матеріалу;
·  контакт з комп’ютером стимулює рефлексію, аналіз учнями своєїдіяльності завдяки тому, що вони одержують наочне зображення її наслідків;
·  з’являється можливість залучати учнів до дослідницької роботи;
·  учні звільняються від рутинної роботи (наприклад, обчислень),полегшується внесення виправлень до складених текстів;
·  відкривається доступ до баз даних та інформаційних фондів, щодозволяє швидко одержувати потрібну інформацію;
·  забезпечується індивідуалізація навчання (комп’ютери можутьуспішно виконувати функцію особистих репетиторів для учнів, що прискорює іробить ефективнішим навчання);
·  комп’ютери розширюють можливості програмованого навчання:дозволяють викладати матеріал у певній послідовності, регулювати його обсяг іскладність відповідно до індивідуальних можливостей учня, забезпечують поточнийзворотний зв’язок;
·  розвиток комп’ютерної техніки та мережі Інтернет розширюєможливості дистанційного навчання;
·  використання комп’ютера дозволяє підвищити об’єктивністьоцінювання знань учнів.
Серцевиною комп’ютерної системи навчання є навчаюча програма, якакерує пізнавальною діяльністю учня, виконуючи певні функції вчителя. У нійрозрізняють навчальний матеріал (тексти, малюнки, схеми, задачі, запитання,підказування, репліки тощо) і спеціальну програму, що визначає, як і в якійпослідовності подається матеріал учневі.
Розрізняють такі основні види комп’ютерних навчаючих програм:
Комп’ютерний підручник – програмно-методичний комплекс, якийдозволяє самостійно засвоїти навчальний курс або його розділ (як правило,поєднує в собі якості підручника, довідника, задачника та лабораторногопрактикуму);
контролюючі програми – програмні засоби, призначені для перевірки таоцінювання знань, умінь і навичок;
тренажери – слугують для формування та закріплення різногороду навичок (як правило, містять засоби для перевірки досягнутих результатів іможливості для регулювання вправ, їх швидкості, інтенсивності, складностітощо);
ігрові програми – стимулюють пізнавальну активність учнів, сприяютьрозвитку їхньої уваги, кмітливості, пам’яті;
предметно-орієнтовані середовища – програми, які моделюютьмікро – та макросвіти, об’єкти певного середовища, зв’язки між ними, їхнівластивості. Завдяки таким програмам учні можуть проводити експерименти,дослідження. Наприклад, програма «Лабораторія Архімед»: на екрані комп’ютеравидно стіл, предмети, з яких можна зібрати хімічну установку для проведеннядослідів. Учень за допомогою миші вибирає потрібні реактиви, і, якщо вибірзроблений правильно, з’являється ролик, який демонструє хід реакції. Таке моделюванняпідвищує наочність навчання, а вивчення процесів у їх динаміці сприяє глибшомузасвоєнню матеріалу.
Як свідчить досвід, використання комп’ютера у навчанні не зменшує,а збільшує необхідність допомоги учням з боку вчителя. Однак зміст йогодіяльності при цьому змінюється. Основним стає не передача знань учням, аорганізація їх самостійної пізнавальної активності. У зв’язку з цим діяльністьвчителя в умовах комп’ютеризованого навчання набуває нових функцій: здійсненняоперативного керування індивідуальною діяльністю всіх учнів класу; своєчаснаоцінка труднощів кожного учня при розв’язанні пізнавальних задач і надання їмнеобхідної допомоги; врахування специфічного характеру помилок, що їх допускаютьучні.
Комп’ютер не можезамінити вчителя, більше того, він стає ефективним засобом навчання лише тоді,коли вчитель вміло керує взаємодією учня з ним. Водночас деякі методистивисловлюють припущення, що в школі майбутнього вчителі й підручники будутьвідігравати далеко не головну роль. Замість них звичними стануть мультимедійнімонітори, широка комп’ютерна мережа і багатоканальні системи зв’язку. Завдякирозвитку інформаційних мереж, учні зможуть стати свідками або навіть у міруможливостей учасниками розв’язання актуальних природничих і соціальних проблем.
Варто відзначити, щофізика вносить вирішальний вклад у створення сучасної обчислювальної техніки,вона є матеріальною основою інформатики. Сучасна фізика відкриває новіперспективи для подальшої мініатюризації, збільшення швидкодії і надійностіобчислювальних машин. Застосування комп’ютерів дає також можливість більшефективно викладати навчальний матеріал, допомагає в проведенні дослідів і т.д.Наступність у фізиці з інформатикою проявляється, зокрема, в тому, що учні в 9-мукласі ще не в повній мірі володіють навиками користування комп’ютером і минадаємо їм можливість на прикладі фізичних задач здобути навички як з фізики,так і інформатики. В 11-х класах діти вже вміють користуватись комп’ютером і задопомогою комп’ютерних моделей фізичних явищ тощо, вони здатні самостійноздобувати знання з фізики.
Комп’ютерне моделювання уже давно стало предметом досліджень якфундаментальної науки, так і вищої школи. Воно передбачає детальний аналізфізичного явища чи процесу, побудову фізичної моделі (абстрагування віднесуттєвих впливів, вибір законів, які описують відповідні процеси), створенняматематичної моделі, реалізації її засобами інформаційних технологій,проведення відповідних розрахунків на ПК та аналіз отриманих результатів [20].
Важливим аспектом реалізації комп’ютерних моделей є отриманнявихідної інформації у графічній формі. Особливості людської психіки іфізіології дозволяють швидко аналізувати, миттєво асоціювати з накопиченимдосвідом і розпізнавати графічні образи на відміну від сухого набору формул іцифр. До того ж вміння аналізувати графічні залежності між різними величинами –це не лише необхідний елемент фізичної освіти, а й важливий чинник загальногорозвитку школяра та професійного становлення у будь-якій галузі.
Перша проблема, яку потрібно вирішити, впроваджуючи елементи комп’ютерногомоделювання при вивченні фізики – вибір інструментальних засобів йогореалізації. У час зародження сучасних інформаційних технологій єдиним способом буловикористання мов програмування високого рівня. За останні десятиріччяопубліковано немало книг та статей, де розглядається розв’язання фізичних задачтаким способом. Поява спеціалізованих програмних продуктів для автоматизаціїматематичних обчислень суттєво змінює стан справ у галузі комп’ютерногомоделювання. Використання комп’ютера на уроці фізики, яку вивчають усі безвинятку школярі, не повинно вимагати від них спеціальних знань з програмування,а давати можливість працювати у простому, інтуїтивно зрозумілому для нихсередовищі. Це дасть змогу не витрачати зайвий час на непродуктивну діяльністьпо створенню та налагодженню програми (з таким самим успіхом можна будуватиграфіки на міліметровому папері, виконуючи обчислення за допомогою калькулятора),а зосереджуватися на аналізі фізичної суті тих процесів, які ховаються запобудованими комп’ютером графіками.
Впровадження нових технологій у навчальний процес сприяєвсебічному розвитку й формуванню світогляду особистості. З розвиткомінформаційних технологій стає можливим застосування їх не лише в дисциплінах,що традиційно базуються на застосування комп’ютерів, інформатиці, комп’ютерномумоделюванні, чисельних методах тощо, а й у класичних навчальних курсах [3].Наприклад, застосування персонального комп’ютера під час проведення занять зфізики можливе в таких випадках:
·    супровід демонстраційного експерименту на лекційних заняттях;
·    застосування комп’ютера в лабораторних роботах і комп’ютерномупрактикумі;
·    самостійна робота з використанням комп’ютера.
Досліджуючи переваги чи недоліки впровадженняінформаційно-освітніх технологій, специфічним «барометром» їх застосуваннявиявляється учнівська і студентська молодь. Педагогічний досвід засвідчує, щоповноцінну освіту можна здобути лише в діалозі учня з учителем, студента звикладачем. Відтак і думка учня має багато важити в оцінці новітніхінформаційно-освітніх технологій. Комп’ютеризовані лабораторні заняття маютьпорівняну із звичайними заняттями ефективність лише за умови вивчення загальнихрозділів певної навчальної дисципліни. А ось під час вивчення специфічноїчасткової інформації ефективність комп’ютеризованих занять помітно знижується іодночасно підвищується навчальне значення лекцій. Отже, застосування сучаснихметодів не завжди поліпшує ефективність навчання при розподілі навчального часуміж практичними комп’ютеризованими заняттями.
Та хоч би які неоднозначні оцінки давалися процесу впровадженняінформаційно-освітніх технологій, позитивний вплив їх на стан сучасної освітизагальновизнаний. Багатьма сучасними дослідженнями обгрунтовано, щозастосування інформаційних технологій в освіті сприяє підвищенню ефективностінавчального процесу, оволодінню загальними методами знання і стратегієюзасвоєння навчального матеріалу, самостійному вибору режиму навчальноїдіяльності, організаційних форм і методів навчання. «Усе це, в свою чергу,сприяє формуванню умінь формалізувати знання про предметний світ, самостійноздобувати знання, прогнозувати закономірності, що вивчаються, робити «мікро-відкриття»закономірностей аналізованої предметної ділянки. Це дає змогу замінитиілюстративно-пояснювальні методи навчання широким спектром різних видівнавчальної діяльності, орієнтованих на активне використання засобівінформаційних та комунікаційних технологій як інструментів пізнання ісамопізнання, інструментів дослідження, конструювання, вимірювання іформалізації знань про предметний світ» [49]. Водночас застосуваннярізних засобів інформаційно-освітніх технологій не тільки привчає користувачівдо сучасних методів вивчення основ наук, а й готує їх до інтелектуальноїдіяльності в інформаційному суспільстві.
Загалом традиційні та інформаційні технології мають бутизастосовані залежно від навчальних цілей і навчальних ситуацій, «коли в однихвипадках необхідно глибше зрозуміти потреби того, хто навчається; в других – важливийаналіз знань у предметній галузі; у третіх – основну роль може відігравативрахування психологічних принципів навчання» [36].
 
1.3 Роль тафункції фізичного експерименту в сучасному навчально-виховному процесі
Виходячи зконцепції посилення ролі емпіризму у навчанні обґрунтовано функції навчальногофізичного експерименту, показано їх значення для сучасного процесу навчанняфізики.
Дати вичерпне іоднозначне визначення навчального фізичного експерименту (НФЕ) через ближнійрід та видові відмінності важко, але, вважаючи його деяким специфічним і обов’язковимелементом навчально-виховного процесу з фізики, то можна констатувати: – навчальнийфізичний експеримент – це специфічна, певним чином організована невід’ємнаскладова навчального процесу з фізики, реалізація якої включає в себе одночаснепоєднання як теоретичного осмислення змісту тих об’єктивних фізичних явищ, якіє в структурі навчального матеріалу, що вивчається, так і практичного їхздійснення в умовах, найбільш зручних для їх чуттєвого сприйняття, дляздійснення різнопланових і спостережень, для вимірювання притаманних їмфізичних величин та встановлення зв’язків з іншими, вже відомими учнямфізичними явищами. В.Ф. Шилов пропонує, що: НФЕ – це відтворення, а даліспостереження та проведення вимірювань об’єктивних процесів і явищ природи внавчальних цілях, що пред’являють експерименту ряд додаткових вимог, основні зяких: – простота (у порівнянні з науковими дослідженнями), наочність,врахування інших психологічних законів сприйняття, а також методики навчаннякурсу фізики [63, с. 7]. А також, НФЕ – це такий організований учителемфізики вид навчальної діяльності, який запроваджується з метою забезпечення дляучнів наукового пізнання, для організації «відкриття» ними об’єктивнихзакономірностей природи; він полягає у певному впливі на об’єкт, процес абоявище, що саме вивчаються, за допомогою деяких спеціальних інструментів іприладів, завдяки чому вдасться: ізолювати те фізичне явище, яке вивчається,від різноманітних побічних, небажаних впливів, тобто вивчати його в «чистому»вигляді; багаторазово відтворювати хід явища в строго фіксованих,контрольованих умовах; планомірно змінювати, варіювати, комбінувати ці умови зметою отримання шуканого результату» [64, с. 5]. Надалі під НФЕ будеморозуміти чуттєво-предметну діяльність учителя фізики й учнів із натуральними,модельованими або вимишленими об’єктами в умовах, які дозволяють надійнослідкувати за протіканням фізичних явищ та процесів і багатократно їхвідтворювати з метою вирішення деяких навчально-виховних задач. Враховуючи рольфізичного експерименту в науковому пізнанні реалій матеріального світу логічнозапропонувати новий концептуальний підхід як до процесу емпіричного пізнання унавчанні фізики, так і до формування тематики НФЕ. В цьому підходіпередбачається, що кожне поняття, яке вводиться в шкільний курс фізики, набуваєконкретного, образного змісту лише за умови, що з ним буде пов’язаний деякийпевний прийом, спосіб, метод спостереження, експериментування, виконанняпрактичних дій для отримання якісної оцінки, а то й проведення кількісноговимірювання; без цього введене поняття не зможе віднайти повнокровноговикористання у вивченні фізичних явищ або процесів, встановленні притаманних їмзакономірностей і адекватного розуміння їх учнями [63, с. 5]. Спираючисьна зазначений підхід можна для процесу навчання фізики акцентувати такупереважну його орієнтацію:
а) виокремленнятих фізичних об’єктів та процесів, які будуть вивчатися протягом певного(нетривалого) інтервалу часу, та забезпечення відносної їх ізоляції відвеликого масиву зв’язків із різноманітними іншими реальними об’єктами іпроцесами, що вже були вивченими або ще мають вивчатись;
б) проведенняучителем чи учнями фізичних демонстрацій, спостережень, дослідів,експериментальних досліджень та виконання завчасно спланованих вимірювань нацих уособлених об’єктах або процесах із тим, щоб через відчуття і сприйняттянадати учням можливість здійснити адекватні уявлення (створити уявний образ)про найбільш характерні й вагомі особливості, основні властивості кожного зних;
в) ідеалізація(створення моделі) безпосередньо того фізичного об’єкта або процесу, який самев даний час вивчається (наприклад, введення поняття «ідеальний газ», «коливальнийконтур», «планетарна модель атома» і ін.), ототожнення ідеального і реальногодля конкретних, реально існуючих фізичних об’єктів чи процесів;
г) відображенняфізичних властивостей і взаємозв’язків ідеальних об’єктів (моделей) в символахі позначеннях, тотожностях і рівняннях, діаграмах і графіках тощо (саме наданому етапі відбувається активний розвиток думки: – рух її від конкретного доабстрактного, – тобто розумова діяльність учня спрямована на узагальнення, нависунення гіпотез і спробу побудови теорій, на розуміння закономірностей, наформулювання законів і принципів);
д) виконаннярізноманітних математичних операцій, встановлення співвідношень, запис, аналізта розв’язок рівнянь, побудова діаграм, графіків та їх інтерпретація і т. п.з метою отримання певних умовиводів, що власне є отримання нових знань(наприклад, з рівняння стану ідеального газу отримують газові закони; зтеоретичних уявлень Резерфорда-Бора про будову атома пояснюють лінійчатіспектри атома водню);
е) здійснення наоснові тієї чи іншої фізичної теорії інтерпретації результатів, отриманих зпроведеного НФЕ;
є) встановленнядіапазону (меж) дії формул і розкриття тих змістовних зв’язків, що існуютьпоміж фізичними величинами, які входять до них;
ж) виконанняекспериментальної перевірки цих нових, «виведених учнями або вчителем разом зучнями» знань на реально існуючих об’єктах [57].
НФЕ володієсвоїми, тільки йому притаманними особливостями, оскільки завдяки йомувирішуються виключно навчальні проблеми та й проводиться він, переважно, всередовищі навчальної лабораторії, в зоні функціональних дій учителя фізики таучнів, в умовах навчально-виховного процесу. Оскільки НФЕ органічно вплітаєтьсяв навчальний процес, безпосередньо випливає із його задач, то з позиційдидактики доцільною і методично виправданою буде така організація процесунавчання, коли всі важливі специфічні сторони експерименту будуть поєднані таузгоджені зі структурою і змістом процесу навчання. НФЕ повинен так бутиорганізованим, щоб в максимальній мірі звільнити від різних побічних впливівсаме те фізичне явище чи процес, що вивчається, щоб його суттєві ознакипроявлялись найбільш переконливо і очевидно, щоб допускав багатократне йоговідтворення, щоб всі учні могли чітко усвідомити ці найбільш важливі ознаки,тобто хід експерименту повинен дозволяти планомірно змінювати, варіювати,комбінувати умови з метою отримання потрібного для навчання результату. Кожнийвид НФЕ може бути розглянутий з різноманітних позицій, а саме:
1) як джерелофізичних фактів, нових знань про оточуючий, реально існуючий світ;
2) як один зметодів пізнання і вивчення реалій дозвілля;
3) як дидактичнийзасіб, що забезпечує єдність абстрактного і конкретного у навчанні, завдякиякому навчальний матеріал стає більш наочним та доступним розумінню іусвідомленню учнями;
4) як спосіборганізації самостійної експериментально-навчальної діяльності абоконструкторської діяльності учнів;
5) якзавершальний етап пізнання оточуючого що встановлює зв’язок між теоретичними тапрактичними аспектами у навчанні;
6) як спосібдіяльності, що розкриває цілі вивчення фізики і проведення фізичних досліджень;
7) як можливістьнадійно забезпечити формування наукового, діалектико-матеріалістичногосвітогляду школярів.
Глибина засвоєнняучнями основ фізичної науки перебуває в прямій залежності від їх пізнавальноїактивності в навчанні, від того, наскільки свідомо і міцно вони оволодіваютьметодами наукового пізнання, про роль і значимість яких вони ознайомлюються наприкладі з’ясування значення і місця того чи іншого експериментального методу вфізичних дослідженнях. Цим процесу навчання важливим є те, щоб учні не тількизнали експериментальний метод, але й оволоділи характерною для нього певноюсукупністю умінь. Це передбачає організацію і розгортання навчальної експериментальноїдіяльності учнів, якій притаманними є наступні етапи:
1) формулюванняпізнавальної задачі або мети у зв’язку із впровадженим у навчальне середовищеданим експериментальним методом;
2) відбірнеобхідного обладнання та конструювання чи монтаж деякої експериментальноїустановки з’ясування фізичних принципів, на основі яких забезпечуєтьсявикористання даного експериментального методу;
4) виконанняспостереження за реальним об’єктом, фізичним явищем, процесом;
5) проведеннявимірювань зняття необхідних показів з приладів, визначення деякихекспериментальних даних);
6) словеснийопис, інтерпретація отриманих експериментальних їх та їх аналіз;
7) формулюваннявисновків, заключень, з’ясування практичної значимості отриманих результатів.
Будучи задіянимидо виконання НФЕ, учні переконуються як в значенні експерименту для якісногодослідження фізичних явищ і процесів, для спостереження особливостей і суттєвихознак цих явищ, так і в тому, що фізичний експеримент становить основурозкриття кількісних сторін у цих явищ, встановлення їх характеристик ізакономірних зв’язків поміж ними. При цьому особливу цінність у навчаннінабувають ті окремі досліди із всієї їх сукупності, які дають можливістьздійснювати вимірювання, встановлювати кількісні співвідношення у виглядідоступних розумінню учнями функцій, рівнянь, графіків і т. п. поміж тимифізичними величинами, що в даний час вивчаються. При цьому в наш час в більшіймірі намагаються використовувати прямі вимірювання фізичних величин, щодозволяє швидко, без зайвих ускладнень і рутинних розрахунків знаходитизначення конкретних фізичних величин. НФЕ у навчально-виховному процесі взагаліта у навчанні фізики, зокрема, виконує ряд важливих функцій.
1. Світогляднафункція. Завдяки наявності у навчальному процесі фізичного експерименту врізних його проявах вдається надійно забезпечити наукове,діалектико-матеріалістичне бачення учнями реалій оточуючого світу. Проведенняфізичних дослідів з натуральними об’єктами, спостереження за реальнимифізичними явищами і процесами, вимірювання, розрахунки та оцінка параметрівфізичних величин, поряд з вивченням теоретичного матеріалу, забезпечує надійнеформування діалектико-матеріалістичний світогляд кожного учня. Причому, припроведенні НФЕ чітко віддзеркалюються всі основні закони діалектики. Учителіпредметів суспільно-політичного циклу, при роз’ясненні основних законіврозвитку, часто для прикладів самі використовують відомі учням зі шкільногокурсу результати фізичних дослідів, спонукають учнів у відповідях спиратись навивчені або проведені ними фізичні досліди і спостереження. І це закономірно,адже науковий світогляд не можна сформувати лише на підставі словесних описів ітлумачень, а навпаки, для його формування необхідно скористатисьекспериментальною діяльністю учнів з реальними об’єктами, розумінням об’єктивнихзакономірностей і законів оточуючого світу на основі вивчення їх звикористанням наукових методів пізнання, проникненням в реальність існуючого і,що зовсім не маловажно, вільного оперування для пояснення об’єктивних подійсучасним науковим термінологічним апаратом.
2. Методологічнафункція. Як неодноразово вже зазначалось, проведення в шкільних умовахрізних видів НФЕ дозволяє чітко розмежувати основні етапи наукового пізнання. Вході проведення учителем або учнями фізичних дослідів акцентується їх увага нанаявності реальних вихідних наукових фактів як первинного елементу, необхідногоі достатнього для планування та розгортання фізичного експерименту. Нанеобхідності висунення моделі-гіпотези. На створення адекватної ідеям гіпотезиекспериментальної установки і вивчення поведінки цієї, але вжематеріалізованої, моделі-гіпотези в різноманітних режимах функціонування та взмінюваних умовах зовнішнього впливу – як основного елементу експериментальногопізнання. На тому, що тільки проведений експеримент може дати вичерпнувідповідь про достовірність логічних наслідків, які витікають із запропонованоїгіпотези – завершального етапу пізнання. Поряд з цим у НФЕ в достатній мірівіддзеркалюються структура, матеріальні засоби і основні методи, притаманнінауковому фізичному експерименту. Учитель фізики, який в своїй професійнійдіяльності відводить належну роль різним видам навчального експерименту,постійно має можливість актуалізувати увагу учнів на узагальнених планах дій вченого-експериментатораі здійснювати їх перенос на учнів-дослідників, показувати спільне в їхекспериментально-дослідній роботі.
3. Навчаючафункція. Проведення на уроках фізики різних видів навчальногоексперименту, особливо з використанням в його організації евристичного ідослідницького прийомів, дозволяє стверджувати, що в такому разі НФЕ виступаєяк один з практичних методів навчання. Він не тільки ілюструє вивченийматеріал, а й дозволяє створити ефективний супровід для оволодіння навчальнимматеріалом, оптимально впроваджувати у навчання пошуково-дослідницькудіяльність учнів. Крім того, як це видно з сучасних навчальних програм та новихпідручників фізики, часто сам зміст навчального фізичного експерименту стаєпредметом вивчення.
4. Контрольно-корегуючафункція. Все частіше НФЕ знаходить дещо нове використання. Завдякипроведенню на вимогу учителя його учнями вдається об’єктивно встановити іоцінити глибину розуміння ними навчального матеріалу з фізики, а якщо ценеобхідно – виконати корегуючи дію. Це можуть бути короткотривалі фрагментидемонстраційного експерименту, фронтальний дослід чи деякий фрагментлабораторної роботи. Учням чи окремому учневі пропонується ретельно підготуватиі провести короткотривалий дослід, а також пояснити одержані результати. В томувипадку, коли у фронтальній лабораторній роботі чи роботі фізичного практикумучітко виокремленні окремі експериментальні операції, то може бути організованийвзаємоконтроль між ланками учнів чи їх самоконтроль.
5. Політехнічнафункція. Завдяки систематичному використанню різних видів навчальногоексперименту учитель фізики має ефективну і дієву можливість проілюструватиучням загальнонаукові принципи і підходи щодо організації сучасногопромислового чи сільськогосподарського виробництва. Гарантовано може прищепитиосновні, найбільш потрібні у повсякденному житті, навички і прийоми виконаннярізноманітних вимірювань, використання сучасних вимірювальних приладів тощо.Демонструючи деякі фізичні досліди, учитель має спроможність акцентувати увагу учнівсаме на можливості практичного використання виучуваних фізичних явищ іпроцесів, а демонструючи принципи дії моделей чи конкретних машин і технічнихпристроїв має можливість знайомити учнів із загальнотехнічними принципамиавтоматизації виробничих процесів. Крім того, учні під час виконаннялабораторних робіт і фронтальних дослідів самі мають можливість досліджуватибудову і принцип дії ряду важливих для сучасного виробництва приладів іпристроїв, а саме таких як: електромагнітні реле, електродвигуни, електрогенератори,підсилювачі, логічні елементи і багато іншого. На уроках фізики, саме завдякивикористанню учителем чи учнями того чи іншого виду навчального фізичногоексперименту, в учнів формується ряд надзвичайно важливих практичних умінь інавичок, зокрема, таких як: виконувати різноманітні вимірювання за допомогою якнайбільш поширених, так і специфічних фізичних приладів, здійснювати обробкуматеріалів, впливати на властивості цих матеріалів за допомогою силових іенергетичних діянь тощо. В процесі проведення спостережень фізичних явищ,виконання фронтальних дослідів і лабораторних робіт в учнів активізуєтьсятехнічна думка, в цей час учитель найбільш ефективно може впливати на розвитокїх науково-технічного мислення.
6.Профорієнтаційна функція. Вона полягає в тому, що сучасними засобами,притаманними НФЕ є можливість успішно реалізовувати задачі підготовкиучнівської молоді до свідомого вибору майбутньої професійної діяльності,здійснювати поєднання навчання фізики з елементами продуктивної праці. Ефективнезасвоєння загальнонаукових принципів сучасного виробництва, узагальненихпоглядів на конкретні дії виробника неможливе без спостереження за проявом,використанням фізичних явищ і закономірностей у виробництві, без виконаннярізноманітних дослідів на технічному обладнанні, на спеціальних моделях,завдяки яким учні набувають найпростіших первинних навичок правильногоповодження із сучасними засобами високопродуктивної праці, різноманітнимимеханізмами, машинами, технологічними лініями. Все це створює надійну, науково обґрунтовануоснову професійної орієнтації учнів на професії, пов’язані, насамперед, ізфізичною наукою, із новітніми технологіями, із впровадженням автоматизації ікомп’ютеризації у виробничу діяльність тощо.
7. Раціональнафункція. Проведення демонстраційних дослідів учителем, самостійне виконанняучнями різних видів фронтального експерименту володіють великими потенційнимиможливостями активно впливати на розвиток мислення учнів, дієво використовуватиними різноманітні поєднання мислительних операцій при з’ясуванні суті фізичнихявищ, що безпосередньо експериментально досліджуються. Первинну інформацію зексперименту учні отримують внаслідок дії подразників на органи відчуття, алецього зовсім не достатньо для отримання знань про фізичну сутність того чиіншого досліджуваного ними фізичного явища. Наступний крок – перехід відконкретного до абстрактного, а точніше до їх єдності: все це необхідні елементираціонального у всіляких їх проявах. Саме НФЕ у своїй повноті чудовозабезпечує широкі можливості для застосування учнями комплексу мислительнихоперацій з метою встановлення фізичної суті спостережуваного явища або процесу,у зрозумінні ролі і значення того чи іншого фізичного досліду, у формулюванніучнями умовиводів у формі усного чи письмового звіту про виконануекспериментальну роботу. Постійна необхідність активного включення мисленняучнів на всіх етапах виконання НФЕ ефективно сприяє його розвитку, забезпечуєнадійний і в той же час контрольований учителем спосіб переходу від простої,репродуктивної діяльності учнів у навчанні до діяльності більш високого рівня –продуктивної, творчої. Перехід від сприйняття простих демонстрацій, самостійневиконання не складних за змістом та обладнанням фронтальних дослідів іспостережень до все більш складних навчальних експериментів сприяє розвитку вучнів творчості і самостійності. Використання у демонстраціях і лабораторнихроботах типового навчального обладнання з досить об’ємистого переліку,використання саморобного обладнання, безпосередня робота з ним спонукають учнівробити пропозиції стосовно удосконалення, модернізації, а то й конструювання чивиготовлення нових приладів і навчальних установок. У такий спосіб здійснюєтьсярозвиток конструкторських умінь та навичок, формуються і розвиваються елементинауково-технічної творчості.
8. Пізнавальнафункція. НФЕ притаманна здатність відчутно активізувати пізнавальнудіяльність учнів у навчанні. Відомо, що саме на цій основі – тобто на включенніучнів у активну експериментальну діяльність, учитель фізики може формуватипрактично у кожного учня стійкий пізнавальний інтерес як до фізичної науки, такі до інших природничо-математичних наук, основи яких вивчаються в школі, атакож на високому, посильному даному учневі, рівні підтримувати інтерес до самогопроцесу пізнання. Для цього достатньо забезпечити надійне протікання фізичногоявища або процесу в демонстраційному досліді чи у фронтальній лабораторнійроботі, досягти переконливого фізичного ефекту, чітко сформулювати учнямнавчальні завдання. Досвід учителів фізики свідчить, що вміла організація іпроведення будь-якого виду фізичного експерименту гарантує активізаціюнавчальної діяльності всіх учнів у класі, не полишає жодного учня байдужим допродемонстрованого досліду чи самостійно виконуваної ним лабораторної роботи,фронтального досліду, експериментального дослідження. А при систематичномупроведенні різноманітних видів НФЕ в учнів поступово наростає пізнавальнийінтерес не тільки до самого експерименту, а й до фізичної науки, формуютьсяпозитивні мотиви до її розуміння і засвоєння.
З вище наведеноговипливає, що навчальний фізичний експеримент є поліфункціональною системою, атому за умови його широкого і систематичного використання у навчанні фізикиможна у комплексі вирішувати різноманітні навчально-виховні задачі.
 

1.4 Аналізіснуючих програмно-педагогічних засобів з теми дослідження
 
Національною доктриноюрозвитку освіти в Україні у XXI столітті визначено, що пріоритетом розвиткуосвіти є впровадження сучасних інформаційних технологій, що забезпечуютьподальше вдосконалення навчально-виховного процесу, доступність та ефективністьосвіти, підготовку молодого покоління до життєдіяльності в сучасномукомп’ютеризованому суспільстві [41].
Упровадження сучаснихінформаційних технологій навчання розкриває широкі можливості щодо суттєвогозменшення навчального навантаження і, водночас, інтенсифікації навчальногопроцесу, надання навчально-пізнавальній діяльності творчого, дослідницькогоспрямування.
Хоча на сьогоднішній деньстворено значну кількість навчальних програм, але вони мають певні недоліки. Цестосується і програм з курсу фізики.
Ми проаналізувалидеякі існуючі програми з фізики. Більшість програм російського видавництва («Открытаяфизика», «Физикус», «Репетитор по физике»), отже, зорієнтовані на російськістандарти фізичної освіти, зрозуміло, що і текстовий матеріал подаєтьсяросійською мовою. В багатьох програмах спостерігаються помилки, невірноподаються означення понять, помилки в позначеннях фізичних величин на графікахі малюнках, синтаксичні і граматичні помилки. Наявні комп’ютерні програми іпрограмно-методичні комплекси не забезпечують на належному рівнінавчально-виховний процес з фізики. Тому проблема розробки комп’ютерних програмнавчального призначення залишається відкритою.
Серед програмвітчизняного виробництва слід відзначити програмно-методичні комплекси «Фізика-7»«Фізика-8» «Фізика-9», створені групою спеціалістів Інституту педагогіки АПНУкраїни й корпорацією «Квазар Мікро» [2, 3].
Більш детальнішепроаналізуємо деякі із вище згаданих програмних комплексів щодо того, як в нихподається матеріал з теми нашого дослідження.
«Физикус» – це російськомовнанавчальна програма, розроблена фірмою «Медиахауз». Складається вона із двохдисків і розроблена у вигляді гри, під час якої користувач заходить у будиночок,де повинен набути певних знань. У цій програмі приділена увага п’яти основнимрозділам фізики: оптиці, механіці, акустиці, електриці, термодинаміці. Покожному із них створена певна кількість керованих динамічних моделей дослідів,експериментів та будови і принципу дії деяких приладів. Позитивною стороноюданої програми є її простота у використанні, доступність для розуміння, хорошаграфіка та динамічність моделей. Але вона має і певні недоліки. В першу чергуце те, що вона охоплює далеко не весь матеріал шкільної програми, а лише деякійого окремі аспекти.
Що стосуєтьсягеометричної оптики, то тут розглянуто лише наступні моменти: тінь, сонячне тамісячне затемнення, відбивання та поглинання променів світла, плоске дзеркало, заломлення,повне відбивання, збиральна та розсіювальна лінза, будова ока та дефекти зору,лупа, мікроскоп та телескоп. Звичайно ж для вивчення геометричної оптики цьогонедостатньо, хоча при вивченні деяких тем ця програма може дуже допомогти.
«1С: Репетиторпо физике» Що стосується цього програмного комплексу, то він охоплюєзначно більший обсяг матеріалу, ніж «Физикус». За своїм основним призначання вінє помічником при самостійному вивченні чи повторенні навчального матеріалу(наприклад, при підготовці до вступу у вуз). У ньому, наприклад, є такі корисніта цікаві складові, як словник, біографії вчених, технічний калькулятор тощо.Також важливою особливістю програми є те, що вона автоматично реєструє, скількичасу і по якій темі працював учень, а також кількість правильно та неправильнорозв’язаних задач. Також дана програма містить цікаві пізнавальнівідеофрагменти та динамічні моделі, які, на нашу думку, значно підвищуютьрівень засвоєних знань. Однак, ця програма охоплює далеко не весь шкільний курсфізики.
Отже, враховуючи вище згадане,можна зробити висновок, що питання створення програмних навчальних комплексівзалишається відкритим та актуальним і на сьогоднішній день.

2. Методичніаспекти поєднання традиційних та інформаційних технологій при вивченнігеометричної оптики
 
2.1 Аналізметодичної системи вивчення геометричної оптики в загальноосвітній школі
Серед основнихвластивостей світла найбільш наочною, підтвердженою широким життєвим досвідомє властивість прямолінійно поширюватися в однорідному ізотропному середовищі.Лінія, вздовж якої поширюється енергія світла, називається світловим променем.Отже, промінь – суто геометричний образ. Саме тому, що промінь відображаєтільки одну властивість світла, це поняття можна використовувати лише в певнихмежах. Здавалося б, що промінь можна утворити на досліді, якщо на шляху світлапоставити діафрагму з невеликим отвором. Але насправді це не зовсім так. Якщоотвір діафрагми широкий, на екрані утворюється розмита пляма, за формою подібнадо діафрагми. Зменшуючи отвір діафрагми, побачимо, що тіньове зображення отворупереходить у чітке зображення джерела світла. Чіткість зображення зростає іззменшенням отвору. Проте це відбувається лише до певної межі, після чого дальшезменшення отвору діафрагми призводить до розмивання зображення. Нарешті, колиотвір дуже малий, весь екран буде повністю освітлений.
Пучок світла відджерела, що обмежується отвором діафрагми, можна вважати наближеною моделлюпроменя. Зменшуючи розмір отвору діафрагми, утворюємо все вужчий пучок. Протеми не матимемо змоги створити нескінченно вузький світловий пучок – промінь.Справді, дослід показує, що дальше зменшення розміру діафрагми не тільки неприводить до зменшення перерізу пучка, а, навпаки, веде до його розширення. Тутуже проявляються хвильові властивості світла. Тому обмежимося виділеннямвузьких світлових пучків і замінимо їх потім осьовими лініями, які йназиватимемо променями світла.
Поняття пропромінь світла дає змогу вивчити й осмислити цілий ряд оптичних явищ і законів,пояснити будову і призначення багатьох оптичних приладів. Розділ оптики, що ґрунтуєтьсяна понятті про промінь, називається променевою або геометричною оптикою.Основне завдання променевої оптики – вивчення будови та дії оптичних приладів.
Оптичні приладипризначені для створення зображення предмета. Кожний світний предмет або, що тесаме, джерело світла, можна уявити собі як сукупність окремих світних точок.Зрозуміло, що зображення в цілому складається із зображень окремих точок. Томуспочатку розглянемо, як утворюється зображення окремої світної точки.
/>

а)                         б)                                  в)
Мал. 1
Із світної точкиS, як із спільного центра промені розходяться в усіх напрямах (мал. 1, а).Такий пучок променів називають розбіжним гомоцентричним пучком (тобто розбіжнимпучком, що має спільний центр). Якщо примусити хоча б частину променіврозбіжного гомоцентричного пучка знову перетнутися в одній точці S′ (мал.1, б), то вона й буде зображенням світної точки S.
Отже, щобутворити зображення світної точки, треба перетворити розбіжний гомоцентричнийпучок променів у збіжний,
Звідси випливаєважливий висновок, який має значення для подальшого вивчення променевої оптики:незважаючи на те, що основним поняттям променевої оптики є поняття про промінь,у променевій оптиці цікавляться поведінкою не стільки одного променя, скількисукупності променів Із спільним центром розбігу або збігу – гомоцентричнимипучками променів світла. Отже, променева оптика є оптикою гомоцентричних пучківсвітла.
Логічно виникаєпитання, а яким чином, за допомогою чого можна розбіжні гомоцентричні пучкисвітла перетворювати в збіжні? Досвід підказує, що це можна зробити або задопомогою відбивання їх, або за допомогою заломлення на межі поділу двохсередовищ. У такому разі необхідно вивчити закони відбивання і заломленнягомоцентричних пучків світла. Ці закони зручно вивчати на найпростішомугомоцентричному пучкові – пучку паралельних променів світла. Він має центрзбігу у нескінченності (мал. 1, в). Досить простежити лише за одним променемсвітла у такому пучку, вивчити закономірності, яким він підлягає, оскільки всіпромені пучка мають однакові властивості.
Вивчаючи законивідбивання, розглядають ідеальну дзеркальну плоску поверхню, яка повністювідбиває світло без поглинання. Певним наближенням до неї е плоске шліфоване таполіроване металеве дзеркало. (Бажано нагадати учням, що в цьому разінерівності на плоскій поверхні будуть менші за розміри довжини хвилі).
У розробленійнами програмі спочатку подаємо учням основні поняття, потрібні для вивченнязакону відбивання світла, а саме:
а) про кутпадіння променя α, як кут між променем, що падає, і перпендикуляром,установленим до площини в точці падіння;
б) про кутвідбивання γ. що визначається аналогічно (мал. 2);
в) про площинупадіння, що проходить через падаючий промінь та перпендикуляр;
г) про площинувідбивання, що визначається аналогічно до площини падіння.

/>/>/>                                               Мал.2
Нехай на ідеальнудзеркальну плоску поверхню падає під якимось кутом паралельний пучок світла(мал. 3, а). Простежимо за ходом одного з променів.
/>/>
а)                                            б)
Мал. 3
Закон відбиванняскладається з двох частин або правил:
1) падаючийпромінь, перпендикуляр в точці падіння і відбитий промінь лежать в однійплішини (або площина падіння збігається, з площиною відбивання);
2) кут падінняпроменя світла дорівнює куту відбивання.
Отже, ідеальнаплоска поверхня – дзеркало – не змінює вигляду або, як кажуть, структурипаралельного пучка світла – він лишається і після відбивання паралельним ізмінює лише напрям свого поширення. Таке підбивання називається дзеркальним.
Металевіповерхні, лише шліфовані, але не поліровані, можуть мати окремі нерівності,розміри яких перевищують довжину хвилі. І тоді падаючий паралельний пучок післявідбивання розсіюється (мал. 3, б), хоч переважна частина енергії світлавсе-таки поширюється в напрямі дзеркального відбивання. Коли нерівностінагромаджені хаотично (матові поверхні), паралельний пучок повністю розсіюєтьсяі напрям поширення енергії не залежить від напряму падіння (дифузне відбиваннясвітла). Цей вид відбивання світла має дуже важливе значення в житті людей ітварин, бо дає змогу бачити не лише світні тіла, а й несвітні, що опромінюютьсяджерелами світла.
Бажанопідкреслити, що закон відбивання світла однаковий для променів усіх довжинхвиль.
Установивши законвідбивання для паралельного пучка променів, перейдемо до розглядувідбивання від плоскої дзеркальної поверхні розбіжного гомоцентричного пучкапроменів світла. Основне питання, яке треба при цьому розв’язати: «чи можна задопомогою плоского дзеркала утворити зображення точкового джерела світла?»Користуючись законом відбивання світла, показуємо, що плоске дзеркало не маєдійсного зображення точкового джерела (мал. 4). Розбіжний гомоцентричний пучокпроменів лишається розбіжним. Кут розхилу також не змінюється. Змінюється лишенапрям поширення пучка. Отже, за допомогою плоского дзеркала не можна утворитидійсне зображення точкового джерела, а отже, і світного тіла в цілому. Протеучні з досвіду знають, що дзеркало утворює уявне зображення (мал. 4)./> /> /> /> /> /> />

Мал. 4

Як можна ввестипоняття про уявне зображення? Тут є два способи. Перший спосіб – зауважити, щоуявне зображення утворюється лише при спостереженні оком і про нього мова будепізніше, а другий – ввести це поняття уже на даному етапі. Це можна зробититак. Насамперед розповідають учням, не вдаючись до розгляду будови ока (вонавивчається пізніше), що спостерігач бачить зображення світної точки в томумісці, де перетинається обернене продовження світлових променів, які входять воко. Це зображення буде дійсним, якщо в тому місці розташоване реальне джерелосвітла або його реальне зображення, створене попередньою оптичною системою, абоуявним, якщо в тому місці ні джерела, його дійсного зображення немає. Післятакого попереднього зауваження можна розглянути уявне зображення точки абопредмета, що його дає плоске дзеркало.
Щоб утворитидійсне зображення при відбиванні світла, очевидно, треба скористатисякриволінійними поверхнями. Найважливіші з них – сферичні: такі поверхніпорівняно легко шліфувати й полірувати, і вони дають потрібний ефект.
Якщо на сферичнедзеркало малої кривизни спрямувати паралельно головній оптичній осі не дужевеликого перерізу паралельний пучок променів світла, то вони (з достатнімнаближенням) перетнуться в одній точці на осі. Цю точку називають головнимфокусом дзеркала. Ввівши поняття фокуса і променів побудови, можна перейти допобудови зображень у сферичних дзеркалах. На закінчення варто розповісти провикористання сферичних дзеркал у науці й техніці.
Інша можливість,утворити зображення світної точки (або предмета) пов’язана з використаннямзакону заломлення світла. Щоб вивчити цей закон, розглянемо монохроматичнийпучок паралельних променів світла, який падає на плоску межу поділу двохпрозорих діелектриків.
На відміну від відбивання,промені різної довжини хвилі заломлюються по-різному, тому надалі, якщо не будеякихось додаткових умов, користуватимемося монохроматичним світлом.
Простежимо заходом заломлених променів (мал. 5).
/>
Мал. 5
Закон заломленнясвітла, як і закон відбивання, також складається з двох частин:
1) падаючий івідбитий промені лежать в одній площині з перпендикуляром, проведеним у точціпадіння;
2) відношеннясинуса кута падіння до синуса кута заломлення – величина стала для даних двохречовин, що межують, і є лише функцією довжини хвилі, а саме:/>.Стала n називаєтьсяпоказником заломлення другою середовища відносно першого або просто відноснимпоказником заломлення.
З хроматичностізаломлення випливає обмеженість поняття променя. Ввівши поняттямонохроматичного пучка променів, ми наближаємо променеву оптику до хвильової.Це доповнення дасть змогу і в хвильовій оптиці широко використовувати поняттяпроменя.
З означеннявідносного показника заломлення випливає, що для кожної речовини він залежитьвід речовини, з якою вона межує. Щоб усунути цю неоднозначність, вводятьпоняття про абсолютний показник заломлення, коли межуючим середовищем є вакуум.Очевидно, для самого вакууму абсолютний показник заломлення дорівнює одиниці.
Пояснимо зв’язокміж абсолютним і відносним показником заломлення світла. Розглянемо хідпроменів на межі води і скла. Якщо промінь з води потрапляє в скло під кутом αі заломлюється в склі під кутом β, то відносний показник заломлення склавідносно води буде />. Припустимотепер, що з вакууму промінь світла падає на скло під якимось кутом і (мал. 6, а),для якого кут заломлення дорівнює β. Тоді абсолютний показник заломленнядля скла буде/>. Якщо з вакуумупромінь світла падає на воду під тим самим кутом і (мал. 6, б), то кутзаломлення α, як показує дослід, буде трохи більший за кут β дляскла. А абсолютний показник заломлення для води /> будеменшим за nc. Це дає підставу ввести поняття оптичної густиниречовини.
/>

Мал. 6
Ту з двох речовинназивають оптично густішою, абсолютний показник заломлення світла в якоїбільший. Це поняття полегшує вивчення явища повного відбивання світла та рядуінших явищ. Як правило, оптично густіші речовини мають також більшу густинуречовини. Однак є й винятки. Наприклад, скипидар має абсолютний показникзаломлення 1,47, а густину 0,87 г./см3, у той час як абсолютнийпоказник заломлення льоду 1,31, а густина 0,92 г./см3.
Обчислюючивідношення абсолютних показників заломлення води і скла /> дістаємо вираз, щодорівнює відносному показнику. Отже, /> ізвідси випливає, що відносний показник дорівнює відношенню абсолютнихпоказників заломлення світла і є показником заломлення другої речовини (в якупоширюється заломлене світло) відносно першої (в якій падає світло).
Коли світло падаєна межу поділу двох прозорих середовищ, то, крім заломлення, завждивідбувається також відбивання світла, закон якого ми вивчали раніше. Бажано,вивчаючи це питання, проаналізувати розподіл падаючої енергії між відбитою тазаломленою. Нагадуємо учням, що частка відбитої (а отже, і заломленої) енергіїсвітла залежить як від оптичних властивостей межуючих середовищ, так і відзначення кута падіння. Якщо, наприклад, світло падає з повітря на склянупластинку перпендикулярно до її поверхні (α=0), то відбивається всьогоблизько 5% енергії, а 95% енергії проходить через межу поділу. При збільшеннікута падіння частка відбитої енергії зростає і при ковзному падінні (α=90°)світло відбивається майже повністю.
Доцільно звернутиувагу учнів на те, що відбивання світла все ж ніколи не буває повним. Навітьдля кутів падіння, близьких до 90°, частина енергії все-таки переходить у другесередовище. Проте у випадку падіння світла з оптично густішого в оптично меншгусте середовище за певних умов можливе повне відбивання світла. І в цьому разічастка відбитої енергії зростає із збільшенням кута падіння, проте за іншимзаконом: починаючи з якогось кута падіння, що називається граничним, світлоповністю відбивається від межі поділу. Це явище називають повним відбиванням(мал. 7). Часто його називають також явищем повного внутрішнього відбивання.Останнє твердження не суперечить попередньому, бо повне відбивання може бутитільки внутрішнім.
/>
Мал. 7
Як і призаломленні на плоских поверхнях, тут доцільно розглянути практично важливийвипадок – заломлення гомоцентричних пучків променів світла на прозорійречовині, обмеженій сферичними поверхнями. Такий пристрій називають лінзою(мал. 8). Пряма, що проходить через центри кривизни заломлюючих поверхонь О і О1,називається оптичною віссю. Оптична вісь перетинає заломлюючі поверхні в точкахА і В. Для дуже тонких лінз, які ми розглядатимемо, ці дві точки зливаються водну, яку називають оптичним центром лінзи.
/>
Мал. 8

Потім вводимопоняття про фокус і фокальну площину. Можна почати з демонстрації, спрямувавшина просту лінзу, прикриту непрозорим екраном з невеликим отвором у центрі,паралельний пучок світла. Промені, що проходять через відкриту Чистину лінзи,після заломлення проходять через деяку точку F осі. Якщо в цій точці поставитиекран, то в місці перетину променів побачимо невеличку яскраву пляму. Прийнявшидіафрагму, помітимо, що пляма розширюється. Звідси робимо важливий висновок, щопроста лінза збирає паралельний пучок променів у точку лише за умови, колипереріз його невеликий. Визначаємо поняття фокуса як точки, в якійперетинається паралельний пучок променів, що падає паралельно оптичній осі, іфокальної площини, що проходить через фокус перпендикулярно до оптичної осі. Уфокальній площині перетинаються вузькі паралельні пучки Променів, які падаютьпід невеликим кутом до оптичної осі. Точка перетину лежить там, де зустрічаєфокальну площину промінь, що проходить без заломлення через оптичний центрлінзи. Зазначаємо, що довільний промінь, паралельний до оптичної осі, післязаломлення проходить через фокус, а промінь, що проходить через оптичний центрлінзи, не заломлюється.
Проробимо такийдослід. Помістимо лампу розжарювання з прозорим скляним балоном за фокальноюплощиною задіафрагмованої лінзи, неподалік від її оптичної осі. У певнійплощині за лінзою легко відшукати чітке і яскраве зображення розжареної ниткилампи. Утворення зображення можна пояснити так. Кожна світна точка S нитки маєзображення S1 у пивній площині поза лінзою. Оскільки світний предметможна розглядати як сукупність окремих світних точок, то в тій самій площинідістанемо зображення нитки лампи. Площина предмета і площина зображенняназиваються спряженими площинами. Отже, лінза перетворює розбіжний пучокпроменів, що падає на неї від кожної точки предмета, в збіжний пучок успряженій площині. Щоб знайти положення точки S1, можна простежитиза ходом через лінзу будь-яких двох променів гомоцентричного пучка, оскількиточка визначиться перетином двох прямих. У загальному випадку для цього требабуло б виміряти кути падіння на першу й другу поверхні лінзи кожного з цих двохпроменів і, знаючи показник заломлення скла, визначити їх напрями післяпроходження через лінзу. Можна зробити інакше: знаючи положення фокуса,скористатись для знаходження зображення не довільними променями, а тими, хідяких нам наперед відомий, наприклад, променем, що йде паралельно оптичній осі,та променем, що проходить через оптичний центр. Перший промінь після заломленняпройде через фокус лінзи, а другий взагалі не змінює свого напряму. Перетин цихдвох променів дає змогу побудувати зображення точки S1, якщо відомеположення лінзи, оптичної осі та її фокусів. Тому ці промені називаютьпроменями побудови. Отже, завжди, коли треба побудувати зображення,користуватимемося променями побудови. Щоб підкреслити практичне значенняпроменів побудови, надалі зображатимемо їх пунктиром.
Якщо, виконуючидругий дослід, розширити задіафрагмовану частину лінзи і тим самим збільшитипереріз гомоцентричних пучків, зображення розмивається і забарвлюється. Робимовисновок, що звичайна товста лінза не дає чіткого зображення предмета, бо вонане може збирати в одну точку широкі гомоцентричні пучки світла. Виникненнятаких спотворень (аберацій) стане зрозумілим, якщо пригадати проходженняширокого пучка променів через плоскопаралельну пластину, а також проходженняпучка променів білого кольору через призму.
Отже, для лінз іззначним отвором характерні аберації. В оптичних приладах отвори, як правило,великі, бо від них залежить кількість світлової енергії, що доходить дозображення. Користуючись лінзою, ми, з одного боку, зацікавлені в збільшенні їїрозміру, а з другого – вимушені його зменшувати. Виникає суперечлива ситуація.Який вихід з цього становища, розповімо нижче, а зараз, щоб вивчити побудовузображень залежно від того, як розміщено предмет відносно лінзи, доцільноввести поняття про ідеальну лінзу. Під ідеальною лінзою розуміють нескінченнотонку лінзу, не обмежену за розмірами, яка паралельний пучок світла збирає вточку, незалежно від розмірів його перерізу і нахилу до оптичної осі. Такалінза перетворює розбіжний гомоцентричний пучок довільного перерізу, щовиходить з точки поза фокусом, в ідеально збіжний.
Користуючисьідеальною збиральною лінзою, розглядаємо п’ять випадків положення предметавідносно лінзи та її фокусів (мал. 8):
1) за подвійноюфокусною відстанню;
2) на подвійнійфокусній відстані;
3) між фокусом іподвійним фокусом;
4) на фокуснійвідстані;
5) між фокусом ілінзою.
/>/>/>/>/>                                     Мал. 8
В останньомувипадку лінза дійсного зображення не дає: розбіжні гомоцентричні пучки,заломившись на лінзі, лишаються розбіжними. І лише в сукупності з оком можнадістати уявне зображення.
Тепер можнарозповісти учням, що положення і розмір зображення відносно лінзи можнарозрахувати також аналітично за допомогою формули лінзи. Є два варіантипояснення цього питання. Перший раціонально застосувати тоді, коли учні добрепідготовлені, а також коли є достатньо часу для розгляду питань променевоїоптики або на факультативних заняттях. Подати цей матеріал можна в такомупорядку, як він розглядається в посібнику з фізики. В цьому разі розкриваєтьсясуть наближення при введенні тонкої лінзи, а також зазначається, як залежитьфокусна відстань під показника речовини лінзи та від радіусів кривизниповерхонь, що її обмежують.
Другий підхіддещо формальний, але він веде безпосередньо до мети – встановлення формулилінзи. При ньому відразу розглядають тонку ідеальну лінзу і з суто геометричнихміркувань виводять формулу лінзи, як це зроблено в підручнику.
Потім бажанознову повернутися до реальних лінз і пригадати, які їм властиві аберації.Доцільно навіть навести помилкове твердження Ньютона про те, що хроматичнуаберацію подолати не можна і тому ніколи не вдасться утворити з лінзамиякісного зображення. З цих міркувань Ньютон запропонував використовувати дляастрономічних приладів відбивні дзеркала, які не мають хроматичної аберації.
Пізніше вченіспростували твердження Ньютона. Вони навчилися значною мірою долати всіаберації. Спеціальною комбінацією збиральної та розсіювальної лінз можнаусунути хроматичну аберацію принаймні для двох довжин хвиль (мал. 8), а такожсферичну аберацію. Ми розглянули лише принципову можливість усунення аберації,оскільки справа ця дуже складна. Потрібний великий асортимент оптичного скла зрізноманітними показниками заломлення, крім того, треба провести попередніскладні розрахунки.
/>

Мал. 8

Часто дляусунення хроматичної аберації на значному спектральному інтервалі або занадтовеликої сферичної аберації, що виникає при заломленні ширококутних пучківпроменів, потрібні не дві, а кілька (3–10) лінз. Сукупність кількох лінз, зяких одна або дві основні, а решта – корегуючі, скріплених жорстокою оправою,називається об’єктивом.
 
2.2Характеристика та структура розробленої демонстраційної комп’ютерної програми
Провівши аналізіснуючих комп’ютерних навчальних комплексів, ми зробили висновок, що наявні комп’ютерніпрограми і програмно-методичні комплекси не забезпечують на належному рівнінавчально-виховний процес з фізики. Тому проблема розробки комп’ютерних програмнавчального призначення залишається відкритою.
Також суттєвою проблемою єте, що, що всі вище зазначені програми (див. п. 1.4) призначені для учнів,які вже в певній мірі ознайомлені з тим чи іншим навчальним матеріалом зфізики.
Ми пропонуємо програму,яка дозволяє поступово вводити, формулювати і розвивати поняття з розділу«Геометрична оптика», починаючи від початкових (базових) понять і закінчуючинайдрібнішими аспектами, які є досить важливими для розуміння фізичних явищ тапринципів роботи оптичних приладів.
Розроблена нами програмаохоплює фактично всі нюанси теми дослідження, а деякі з них навіть, в певніймірі, розглянуто дещо глибше ніж цього вимагає шкільна програма.
Програмний комплексстворено в середовищі Microsoft Office PowerPoint 2003 і являє собоюряд динамічних презентацій із системою гіперпосилань. Даний комплекс є простиму використанні й, на нашу думку, може бути використаним як вчителем припроведенні уроку, так і учнем під час самостійної підготовки.
Розглянемо детальнішеструктурну будову програми. У головному меню весь матеріал розбито на 6 частин:промені, призми, дзеркала, лінзи, досліди та прилади, кожна із яких, у своючергу, поділяється ще.
Схематично стриктурупрограми можна зобразити наступним чином.
Геометричнаоптика:
Промені:
основні поняття пропромінь
граничний кут повноговідбивання
застосування повноговідбивання світла
Призми
хід променів у призмі
хід променів у двоїстійпризмі
хід променів у системіпризм
Дзеркала
дифузне та дзеркальневідбивання
основні лінії та точкисферичного дзеркала
промені в увігнутомусферичному дзеркалі, хід яких відомий
промені в опукломусферичному дзеркалі, хід яких відомий
зображення світної точкив увігнутому сферичному дзеркалі
зображення світної точкив опуклих сферичних дзеркалах
побудова зображень вопуклих сферичних дзеркалах
побудова зображень вувігнутих сферичних дзеркалах
зміна зображення вплоскому дзеркалі
Лінзи
двоопукла лінза
двоввігнута лінза
різноманітність лінз
основні точки та лініїдвоопуклої лінзи
основні точки та лініїдвоввігнутої лінзи
промені в двоопуклійлінзі, хід яких відомий
промені в двоввігнутійлінзі, хід яких відомий
зображення світної точкив двоввігнутих лінзах
зображення світної точкив двоопуклих лінзах
побудова зображень у двоввігнутих (розсіювальних)лінзах
побудова зображень вдвоопуклих (збиральних)лінзах
Прилади
лупа
фотоапарат
будова ока
перископ
бінокль
телескопи
мікроскоп
діаскоп
кінопроектор
Досліди
утворення тіні танапівтіні
заломлення в оптичномудискові
принцип Гюйгенса (для заломлення світла)
принцип Гюйгенса (для відбивання світла)
Перевагирозробленої програми:
•    простота у використанні;
•    забезпечення свідомості й активності дій користувача при роботі зпрограмою;
•    відповідність тематики програми навчальним програмам шкільногокурсу фізики.
•    динамічність моделей експериментів та приладів.
На основі вищезазначеного можна зробити висновок, що розроблена нами навчальна програма єдосить таки детальною, об’ємною і послідовною з методичної точки зору, а, отже,може бути корисною в навчальному процесі.

2.3 Організація іпроведення педагогічного експерименту
Для визначенняефективності навчання шляхом моделювання фізичних явищ нами був проведенийексперимент в 8А і 8Б Вінницької ЗОШ №26 спільно зі вчителем фізики БулигоюСвітланою Іванівною.
Експериментхарактеризують наступні ознаки:
1. Експеримент проводивсяз одного предмету – фізики.
2. Експериментальний об’єкт,в якому розкриваються переваги запропонованого методу, був обраний для вивченнянового матеріалу.
3. Експеримент проводивсяв 8А і 8Б класах.
Ці класи обрані з такихпричин:
– учні достатньоволодіють фізикою;
– обидва класи знаходятьсяна одному рівні по знаннях та всебічному розвитку;
– в обох класах викладаєфізику один і той же вчитель;
4. Результатиексперименту порівнювались з результатами звичайної роботи, яка проводилась тимсамим вчителем в контрольному класі (8Б).
5. Ми проводилиексперимент на протязі часу, який був запланований на вивчення розділу«Геометрична оптика».
В експериментальномунавчанні нами була висунута така гіпотеза: навчання за допомогою комп’ютерадозволяє покращити рівень вмінь, знань навичок, а також сприяє формуваннюлогічного мислення.
Для визначення рівняуспішності з фізики перед початком експерименту в 8А, 8Б і 8В були проведеніперевірочні роботи та тести. За результатами тестування, письмової роботи та бесідиз учителем ми зробили висновок про те, що 8А і 8Б класи знаходяться наоднаковому рівні засвоєння знань, вмінь та навичок з фізики. Тоді на основіцього для експерименту був обраний клас 8А, а клас 8Б виступив у роліконтрольного класу.
Учні експериментальногокласу вивчали розділ «Геометрична оптика» за допомогою комп’ютерногомоделювання, а учні експериментального – за традиційною схемою.
Після вивчення розділупоказники успішності контрольної групи залишились практично незмінними, а осьрезультати експериментального класу значно покращились.
Навчання з використаннямнавчальних комп’ютерних програм, як показав експеримент, викликало в учнівінтерес, стимулюючи працювати всіх, навіть слабо підготовлених. Якість знаньпри цьому відчутно зросла: поняття засвоюються краще, учні чітко визначають суттєвіознаки явищ.
Результати експериментуповністю підтвердили всі гіпотези та положення, що були висунуті перед йогопроведенням. Використання комп’ютерного моделювання інтенсифікує вивченнятеоретичного матеріалу, за рахунок чого залишається певний вільний час, якийможна використати для набуття ряду практичних умінь та навичок. А головне, щоякість знань і успішність при цьому відчутно зростають.
 
2.4 Вимогитехніки безпеки щодо роботи з персональним комп’ютером
Розміщенняробочих місць з ЕОМ у підвальних приміщеннях, на цокольних поверхах заборонено.
Площа на однеробоче місце має становити не менше ніж 6,0 м2.
Приміщення дляроботи з комп’ютерами повинні мати природне та штучне освітлення увідповідності до СНіП 11–4–79.
Природнеосвітлення має здійснюватись через світлові прорізи, орієнтовані переважно напівніч чи північний схід і забезпечувати коефіцієнт природної освітленості(КПО) не нижче ніж 1.5%.
Виробничіприміщення для роботи з комп’ютерами (операторські, диспетчерські) не повиннімежувати з приміщеннями, в яких рівні шуму і вібрації перевищують допустимізначення (виробничі цехи майстерні тощо) за СН 3223–85, СН 3044–84, ГР 2-І 11–81,ГОСТ 12.1.003–83.
Звукоізоляціяогороджувальних конструкцій приміщень має забезпечувати параметри шуму, щовідповідають вимогам СН 3223–85, ГОСТ 12 І 003–83, ГОСТ 12 І 012–90.
Приміщення дляроботи з комп’ютерами мають бути обладнані системами опалення, кондиціонуванняповітря, або припливно-витяжною вентиляцією відповідно до СНіП 2.04.05–9: Нормованіпараметри мікроклімату, іонного складу повітря, вмісту шкідливих речовин маютьвідповідати вимогам СН 4088–86, СН 2152–80, ГОСТ 12. 1. 005–88.
Віконні прорізи приміщеньдля роботи з комп’ютерами мають бути обладнані регульованими пристроями(жалюзі, зовнішні козирки)
Для внутрішньогооздоблення приміщень з комп’ютерами слід використовувати дифузно-відбивніматеріали з коефіцієнтами відбиття для стелі 0,7–0,8, для стін 0.5–0,6.
Покриття підлогиповинне бути матовим з коефіцієнтом відбиття 0,3–0,5. Поверхня підлоги має бутирівною, неслизькою, з антистатичними властивостями
Забороняється дляоздоблення інтер’єру приміщень застосовувати полімерні матеріали, що виділяютьу повітря шкідливі хімічні речовини. (дерев'яно-стружкові плити, шпалери, щомиються, рулонні синтетичні матеріали, шаруватий паперовий пластик тощо)
Полімерніматеріали для внутрішнього оздоблення приміщень можуть бути використані принаявності дозволу органів та установ державної санітарно-епідеміологічноїслужби.
Виробничіприміщення можуть обладнуватись шафами для зберігання документів, магнітнихдисків, полицями, стелажами, тумбами тощо з урахуванням вимог до площіприміщень.
У приміщеннях слідщоденно робити вологе прибирання
Приміщення маютьбути оснащені аптечками першої медичної допомоги.
Мікроклімат.
У виробничихприміщеннях на робочих місцях мають забезпечуватись оптимальні значенняпараметрів мікроклімату: температури, відносної вологості й рухливості повітря(ГОСТ 12.1. 005–88, СН 4088–86).
Рівні позитивнихі негативних іонів у повітрі мають відповідати санітарно-гігієнічним нормам
Освітлення
Вимоги доприродного освітлення викладено вище. Штучне освітлення в приміщеннях зробочими місцями, обладнаними ЕОМ, має здійснюватись системою загальногорівномірного освітлення. У виробничих та адміністративно-громадськихприміщеннях, у разі переважної роботи з документами, допускається застосуваннясистеми комбінованого освітлення (крім системи загального, освітлення додаткововстановлюються світильники місцевого освітлення).
Значенняосвітленості на поверхні робочого столу в зоні розміщення документів маєстановити 300 – 500 лк. Якщо ці значення освітленості неможливо забезпечитисистемою загального освітлення, допускається використовувати місцевеосвітлення. При цьому світильники місцевого освітлення слід встановлювати такимчином, щоб не створювати відблисків на поверхні екрана, а освітленість екранамає не перевищувати 300 лк.
Як джерела світлав разі штучного освітлення мають застосовуватись переважно люмінесцентні лампи.Допускається застосування ламп розжарювання у світильниках місцевогоосвітлення.
Світильникимісцевого освітлення повинні мати просвічуючий відбивач із захисним кутом, неменшим ніж 40°
Слід передбачитиобмеження прямої блискості від джерел природного та штучного освітлення.
Необхідно обмежувативідбиту блискість на робочих поверхнях відносно джерел природного і штучногоосвітлення. При цьому яскравість бліків на екрані має не перевищувати 40 кд/м2,а яскравість стелі в разі застосування системи відбитого освітлення 200 кд/м2.
Показник освітленостіу разі використання джерел загального штучного освітлення у виробничихприміщеннях має не перевищувати 20, а показних дискомфорту в адміністративно-громадськихприміщеннях має бути не більше за 40.
Необхіднообмежувати нерівномірність розподілу яскравості в полі зору працюючих. Прицьому співвідношення яскравостей робочих поверхонь має бути не більшим ніж 3:1,а співвідношення яскравостей робочих поверхонь та поверхонь стін обладнаннятощо – 5:1.
Шум і вібрація
Рівні звуковоготиску в октавних смугах частот, рівні звуку та еквівалентні рівні звуку наробочих місцях, обладнаних ЕОМ, мають відповідати вимогам СН 3223–85,ГОСТ12.1.003–83, ГР 2411–81.
Устаткування, щостановить джерело шуму (принтери тощо), слід розташовувати поза приміщеннямидля роботи.
Для забезпеченнядопустимих рівнів шуму на робочих місцях слід застосовувати засобизвукопоглинання, вибір яких має обґрунтовуватись спеціальнимиінженерно-акустичними розрахунками.
Під час виконанняробіт з ЕОМ у виробничих приміщеннях значення характеристик вібрації на робочихмісцях мають не перевищувати допустимі відповідно до СН 3044–84, ГОСТ 12.1.012–90.
Електромагнітнівипромінювання
Значеннянапруженості електростатичного поля на робочих місцях (як у зоні екранадисплея, так і на поверхнях обладнання, клавіатури, друкувального пристрою)мають не перевищувати гранично допустимих за ГОСТ 12.1. 045–84, СН 175 -77.
Значеннянапруженості електромагнітних полів на робочих місцях мають відповідатинормативним значенням.
Інтенсивністьпотоків інфрачервоного випромінювання має не перевищувати допустимих значеньвідповідно до (СН 4088–86, ГОСТ 2.1.005–88).
Інтенсивністьпотоків ультрафіолетового випромінювання має не перевищувати допустимих значеньвідповідно до СН 4557–88.
Обладнання іорганізація робочого місця
Обладнання іорганізація робочого місця працюючих з ЕОМ мають забезпечувати відповідність конструкційвсіх елементів робочого місця та їх взаємного розташування вимогам зурахуванням характеру і особливостей трудової діяльності (ГОСТ 12 2 032–78,ГОСТ 22 269–76, ГОСТ 21 839–76).
Робочі місця слідтак розташовувати відносно світових прорізів, щоб природне світло падало збокупереважно зліва.
При розміщенніробочих столів слід дотримувати такі відстані: між бічними поверхнями комп’ютерів– 1,2 м, відстань від тильної поверхні одного до екрана іншого комп’ютера– 2,5 м.
Конструкціяробочого столу має забезпечувати оптимальне розміщення на робочій поверхнівикористовуваного обладнання (дисплея, клавіатури, принтера) і документів.
Висота робочоїповерхні робочого столу має регулюватися в межах 680–800 мм, а ширина іглибина – забезпечувати можливість виконання операцій у зоні досяжностімоторного поля (рекомендовані розміри 600–400 мм, глибина – 800–1000 мм).
Робочий стілповинен мати простір для ніг заввишки не менше ніж 600 мм, завширшки не менше ніж 500 мм, завглибшки (на рівні колін) не менше ніж 450 мм.
Висота поверхнісидіння має регулюватися в межах 400–500 мм, а ширина і глибина становитине менше ніж 400 мм. Кут нахилу сидіння – до 15° вперед і до 5° назад. Відстаньвід спинки до переднього краю сидіння має регулюватися в межах 260 – 400 мм.
Для зниженнястатичного напруження м’язів верхніх кінцівок слід використовувати стаціонарніабо змінні підлокітники завдовжки не менше ніж 250 мм, завширшки 50–70 мм,що регулюються за висотою над сидінням у межах 230–260 мм і відстанню міжпідлокітниками в межах 350–500 мм.
Порушеннясанітарно-гігієнічних і санітарно-протиепідемічних правил і норм тягне дисциплінарну,адміністративну, кримінальну відповідальність відповідно до Закону України «Прозабезпечення санітарного та епідеміологічного благополуччя населення»

Висновки
У даній роботі проведеноаналіз літературних джерел, наукових праць, статей з питання використаннякомп’ютерних моделей при викладанні фізики.
На основі цьогорозглянуто психолого-педагогічні аспекти ефективного використання комп’ютерногомоделювання при викладанні фізики. Вивчення геометричної оптики на основівикористання навчальних комп’ютерних моделей дає змогу підвищити інтерес учнівдо цього матеріалу, стимулювати розвиток пізнавальної активності і творчогомислення, формувати в учнів уявлення про комп’ютер як ефективний засіб пізнаннязакономірностей і явищ мікросвіту.
Також розробленометодичні рекомендацій, щодо використання комп’ютерного моделювання. Адже припоясненні багатьох явищ не можливо на дошці показати динамічну зміну процесів,і в цьому випадку комп’ютерна модель зіграє для вчителя важливу допоміжну роль.
Аналіз показує,що комп’ютеризація уроків фізики виразилася в покращенні світоглядної спрямованості,підвищенні наукового рівня викладання, активізації пізнавальної діяльностіучнів.
Слід підкреслити,що всі три напрямки тісно взаємозалежні. Так, посилення світоглядноїспрямованості змісту одночасно підвищує науковий рівень. Вплив на світоглядшколярів не може бути забезпечений без науково обґрунтованої системи завдань,які активізують інтелектуальні, емоційні, практичні напрямки навчальноїдіяльності. Проте слід врахувати, що навчальну діяльність учнів активізує лишета система завдань, яка охоплює всі етапи пізнання (спостереження, аналіззібраних фактів, побудова гіпотез, їх перевірка і переведення в теорію,усвідомлення форм і прийомів мислення), тобто система, створена на чіткихнауково-методичних принципах.
1.  Впровадженнякомп’ютеризації навчання в процес навчання фізики має сприяти оновленню змістуфізичної освіти, залучення педагогів до розроблення варіативних навчальнихпідручників, пошуку програм, створенню різнорівневих методів і прийомівнавчання.
2.  Аналізметодологічної, психолого-педагогічної, методичної літератури дозволиввизначити, що позитивний ефект в процесі впровадження дистанційного навчанняфізики досягається за умов:
•    поваги доучня як до особистості;
•    врахуванняемоційного впливу навчального матеріалу на особистість учня;
•    такоїорганізації навчального процесу, за якої учневі надається можливість вибратиформу виконання завдань, спосіб навчальної роботи, а обдарованим учням ще йобсяг матеріалу;
•    такої оцінкиучня, що випливає з суб'єктної діяльності, на що й спрямовано нині весьнавчальний процес.
3. З'ясувавшимотиви впровадження комп’ютерних технологій в процес навчання фізики, можназробити висновки, що вони:
– значнорозширили можливості подання навчальної інформації;
– дозволяютьпідсилити мотивацію навчання;
– активнозацікавлюють учнів до навчання;
– дозволяютьякісно змінити контроль за діяльністю учнів;
– сприяютьформуванню в учнів рефлексії своєї діяльності
4 Запропонованонавчальну демонстраційну комп’ютерну програму з розділу «Геометрична оптика».
На нашу думку, використаннярозроблених демонстрацій сприятиме інтенсифікації навчального процесу,підвищенню зацікавленості учнів до вивчення фізики та урізноманітненню уроку,що призведе до кращого засвоєння знань з даного розділу.
Вони допоможутьучням зрозуміти суть оптичних явищ і процесів, оволодіти способами і технікоюнайпростіших вимірювань, а також дають змогу ознайомитися з практичнимвикористанням фізичних закономірностей.

Списоквикористаних джерел
1.   Александров Г.Н. Программированноеобучение и новые информационные технологии обучения // Информатика иобразование. -1993. – №5. – с. 7–19.
2.   Андреев В.И. Эвристическоепрограммирование учебно-исследовательской деятельности: Метод. пособие. – М.:Высшая школа, 1981. с. 167 – 182.
3.  Бігун М.І. Використання елементів комп’ютерного моделювання прививченні фізики // Освіта. – 2003. – 23–30 липн. (№34). – с. 5.
4.  Борбат О.М., Смолянець В.В. Методика викладанняоптики. Посібник для вчителів. К.: Рад. школа, 1978. – 110 с.
5.  Бугайов О.І., Головко М.В., Коваль В.С. Програмно-методичнийкомплекс «Фізика-8» // Фізика. – 2004. – №27. – с. 2–7.
6.   Буров В.А. Демонстрационныйэксперимент по физике в средней школе. – М.: Просвещение. – 1979. – 147 – 179 с.
7.   Буров В.А. Демонстрационныйэксперимент по физике в средней школе. – М.: Просвещение. – 1979. – 179 с.
8.   Викладання фізики вшколі. За ред. Коршака Є. В. – К. Радянська школа, 1986. – с. 68 – 84.
9.   Викладання фізики вшколі. За ред. Коршака Є. В. – К.: Радянська школа, 1986. – с. 168 – 184.
10.     Вища освіта України. – Комп’ютеризація шкільної освіти: перевагита сфери ризику. – №4. – 2004. – с. 77.
11.     Волинський В.П. Використання відеоінформації як засобунавчання // Педагогіка і психологія. – 1995. – №3 (8). – С. 73–76.
12.       Волинський В.П., Жук Ю.О. Використанняграфопроектора в поєднанні з іншими засобами навчання // Педагогіка іпсихологія. – 1999. – №2. – с. 39–42.
13.     Волинський В.П., Коршак Є. В., Сердюк А.В. Технічнізасоби навчання фізики в школі. – К.: Радянська школа, 1977. – 128 с.
14.     Галковська Т. У тенетах мережі // Дзеркало тижня. –2002. – 17 серпня.
15.     Гершунский Б.С. Философия образования XXI века (В поискахпрактико-ориентированньїх образовательных концепций). – М., 1998. – С. 306.
16.            Голубєва Г.Р. Сучасний урок: Фрагмент уроку в 8 (11) класі.Тема «Лінзи». // Фізика в школах України: Науково-методичний журнал. – №8(12) 04.2004 р. с. 12–14.
17.     Гончаренко С.У. Методиканавчання фізики в середній школі. – К. Радянська школа, 1974. – с. 95–114.
18.     Городецький К., Людвіковський А. Тести з фізики: оптичніприлади (Л.М. Хольвінська, переклад з польської). – №34 – К.: Бібліотека«Першого вересня» – 2000.
19.     Гуржій А.М., Орлова І. В., Шут М. 1., Самсонов В.В. Засобинавчання загальноосвітніх навчальних закладів (теоретико-методологічні основи):Навчальний посібник. – К.: НМЦ засобів навчання, 2001. – 95 с.
20.     Данилюк Р. Використання комп’ютерних моделей у шкільному курсіфізики // Фізика. – 2004.– Жовт. (№30). – с. 1–2.
21.            Др. Гоjко Димић, Душан Илић, Jездемир Томић. Физика за VIII разред основне школе. –Четврто издање. – Београд: Завод за уцбенике и наставна средства Србиjе, 1972. – 192 с.
22.     Желюк О., «Засоби НІТ у навчальному фізичному експерименті»,– Фізика, – 2001 р., №9.
23.     Желюк О.М., «Компютерна техніка в навчальному курсі фізики».,Метод. рекомендації., – Рівне, РДПУ, 1994 р.
24.            Засекін Д.О. Використання комплексів аудіовізуальних засобівнавчання на уроках фізики в середній школі // Наукові записки: Збірникнаукових статей Національного педагогічного університету ім. М.П. Драгоманова.– К.: НПУ, 2003. – Випуск LІІІ (53). – 421 с.
25.     «Комп’ютер – інформаційні і комунікативні технології у навчальномупроцесі середніх та вищих шкіл» // Міжнародна наукова конференція, – Освіта,– №34 – 2003 р.
26.            Клос Е.С., Шульга М.С. Оптика в демонстрационных опытах:Пособие для учителей. – К.: Рад. Школа,! 983. – 159 с.
27.     Коваль В.С. Дидактичні можливості та особливості побудовипрограмно-методичного комплексу «Фізика-7» // Фізика та астрономія вшколі. – 2004. – №7. – с. 16–18.
28.       Комплексне використання дидактичних засобів у навчанні фізики:Збірник статей / За ред. Є. В. Коршака. Упорядник В.Г. Нижник. –К.: Радянська школа, 1983. – 132 с.
29.     Концевой М.П. Здоровье и компьютер // Информатика иобразование. – М. – 2000. – №1.
30.     Корнієнко М., «ІТ в освіті»., – Фізика та астрономія в школі, – 1999 р.,№3.
31.     Коршак Е.В., Миргородський Б.Ю. Методика і технікашкільного експерименту. Практикум: Київ: Вища школа. 1981. – 280 с.
32.     Коршак Е.В., Миргородський Б.Ю. Методика і технікашкільного експерименту. Практикум: Київ: Вища школа. – 1981. – 280 с.
33.     Крилов І.Р., «Методическое пособие по курсу оптики», – М.1993 р.,с. 53–86.
34.     Левина И.И. Опытно-экспериментальнаяразработка методики самостоятельной работы учащихся на уроке при изучениипедагогических дисциплин (в индустриально-педагогических техникумахпрофессионально-технического образования): Автореф. дис. канд. пед. наук. – М. – 1971.
35.     Лемберг Р.Г.О самостоятельной работе учащихся. // Советская педагогика. – 1962. – №2.
36.     Матрос Д.Ш. Внедрение информационных и коммуникационныхтехнологий в школу // Информатика и образование. – М. – 2000. – №8.
37.     Машбиц Е.И. Психолого-педагогическиепроблемы компьютеризации обучения. М.: Педагогика. – 1988. – 191 с.
38.     Машбиц Е.И. Психолого-педагогическиепроблемы компьютеризации обучения. М.: Педагогика. – 1988. – 191 с.
39.     Миргородський Б.Ю.,Шабель В.К. Демонстраційний експеримент з фізики: Механіка. К.: Радянськашкола. – 1980. – 144 с.
40.       Найдан В.М., Грабовий А.К. Використання засобівнавчання на уроках хімії: Посібник для вчителів. – К.: Радянська школа, 1988. –218 с.
41.     Національна доктрина розвитку освіти України у ХХІ ст. //Освіта. – 2001. – №60–61. – с. 4.
42.     Палтішев М. «Психолого-педагогічні основи навчання фізики».,Освіта, – №6, 2002 р.
43.     Педагогіка: Навчальний посібник / В.М. Галузяк, М.І.Сметанський, В.І. Шахов. – Вінниця: РВВ ВАТ «Вінницька обласна друкарня», 2001.– 200 с.
44.            Перышкин А.В.,Родина Н.А. Физика: Учеб. Для 8 кл. сред. шк. – 10-е изд., перераб. идоп. – М.: Просвещение, 1989. – 191 с.
45.     Пидкасистый И.П. Самостоятельнаяпознавательная деятельность школьников в обучении. М.: Педагогика. – 1980 – 240 с.
46.       Попов Н.В. Перспективы развития технических средств обучения иаудиторной техники. – К.: Вища школа, 1980. – 100 с.
47.       Прессман Л.П. Методика применения технических средствобучения. – М.: Просвещение, 1988. – 191 с.
48.       Прессман Л.П. Технические средства обучения в среднейшколе. – М.: Педагогика, 1972. – 221 с.
49.     Роберт И.В. Распределенное изучение информационных и коммуникационныхтехнологии в образовательных предметах // Информатика и образование. – М.– 2001. – №5.
50.     Савченко В., «Деякі міркування, щодо повного відбивання світла»,– Освіта., 2000 р. №5;
51.     Савченко В.Ф., Коршак Е.В., Ляшенко О.І. Урокифізики у 7–8 класах. – Київ: Перун. – 2002. – 320 с.
52.     Сергєєв О., Сосницька Н. – «Шкільні підручники з фізики дляосновної школи: досягнення, проблеми, перспективи розвитку».
53.     Сільвейстр А. «Актуалізація пізнавальної діяльності учнів науроках з застосуванням НІТН».
54.     Сумський В.І.ЕОМ при вивченні фізики: Навч. Посібник / За ред. М.І. Шута. – К.:ІЗМН. – 1997. – 184 с.
55.     Теорияи методика обучения физики в школе: Частные вопросы: Учеб. Пособие длястудентов педагогических вузов // С.Е. Каменецкий, Н.С. Пупышева,Т.И. Носова и др.; под ред. С.Е. Каменецкого. – М.: Изд. Центр«Академия», 2000. – 384 с.
56.            Тищук В., В. Мислінчук. Роль та функції фізичногоексперименту в сучасному навчально-виховному процесі. // Збірник науковихпраць: Спеціальний випуск / Гол. ред. В.Г. Кузь. – К.: Наук. світ, 2003. –319 с.
57.     Тищук В.І. Педагогічні основи розвитку навчального фізичногоексперименту. В зб.: Оновлення змісту, форм та методів навчання фізики /Наукові записки РДПІ. Вип. 2. – Рівне: РДПІ, 1997. – с. 18–34.
58.           Чашко Л.Б. Аудіовізуальна навчальна інформація на уроках //Педагогіка і психологія. – 1999. – №1. – С. 51–57.
59.          Чашко Л.В. та ін. Застосування технічних засобів навчання вумовах кабінетної системи. – К.: Радянська школа, 1985. – 97 с.
60.          Шахмаев Н.М. Дидактические проблеми применениятехнических средств обучения в средней школе. – М: Педагогика, 1973. – 268 с.
61.         Шахмаев Н.М. Технические средства обучения. – М: Знание,1975. – 63 с.
62.     Шевандрин Н.И. Психодиагностика,коррекция и развитие личности. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС. – 1998. – 512 с.
63.     Шилов В.Ф. Демонстрационный экеперимент по молекулярной физике итермодинамике. В сб.: Учебный экеперимент по молекулярной физике и теплоте.Библ. ж-ла «Физика в шк.». Вып. 6 / Ред.-сост. В.Ф. Гудкова. – М.:Школа-Пресс, 1995. – С. 4–17.
64.     Шилов В.Ф. Демонстрационный экеперимент поэлектродинамике. В сб.: Учебный экеперимент по злектродинамике. Библ. ж-ла«Физика в шк.». Вып. 7 / Ред.-сост. А.В. Чеботарёва. – М.: Школа-Пресс, 1996. –С. 4–27.
65.     Ю. Дорошенко, «Педагогічні програмні засоби»., – Фізика таастрономія в школі, – 1997 р., №7.