Психолого-педагогічні аспекти комп’ютерного моделювання при вивченні розділу "Геометричної оптики"

Дипломна робота
на тему:
«Психолого-педагогічні аспекти комп’ютерного моделювання прививченні розділу „Геометричної оптики“

Зміст
 
Вступ
1.Історико-методологічні аспекти дослідження
1.1 Технологіїкомп’ютерного моделювання як різновид НІТ
1.2 Сучаснийпідхід для розв’язання проблеми наочності при вивченні фізики
1.3Психолого-педагогічні умови впровадження в навчальний процес комп’ютерногомоделювання
2. Методологічніаспекти поєднання традиційних та НІТН при формуванні понять геометричної оптики
2.1 Проблемививчення геометричної оптики в сучасному шкільному курсі фізики
2.2 Організаціянавчального процесу при поєднанні традиційних та НІТН
2.3 Організаціята проведення педагогічного експерименту (Методика викладання геометричноїоптики за допомогою комп’ютера)
Висновки
Література
 

Вступ
 
Впровадження впрактику особистісно-орієнтованого навчання, при якому вчитель орієнтується нена «середнього» учня, а на кожного конкретного учня, що є для нього особистістюз його здатностями, рисами, схильностями й інтересами, вимагає розробки новихметодів, засобів і організаційних форм навчання. У наявності протиріччя міжновими цілями навчання й традиційних технологій навчання фізиці, звідкивипливає проблема створення нових технологій навчання фізиці, що дозволяютьреалізувати ідею особистісно-орієнтованої освіти.
Останнім часом упроцес навчання фізиці активно входить персональний комп'ютер. Відбувається цепринаймні по трьох причинах. По-перше, загальний процес комп'ютеризації всіхсфер діяльності торкнулося й навчання, і комп'ютер стає помічником учителя йучнів на уроках майже будь-якого предмета. По-друге, комп'ютер став настількирозповсюдженим інструментом фізика-дослідника, що поряд з фізикою теоретичною іекспериментальною виділяють новий розділ – комп'ютерну фізику. Нарешті,шкільний курс інформатики потребує підтримки з боку курсу фізики, коли мовазаходить про будову комп'ютера, принципах функціонування окремих йогоелементів, і, у свою чергу, забезпечує курс фізики матеріалом, що викликаєвеликий інтерес учнів.
У результатікомп'ютер виявляється в курсі фізики в ролі й засобу навчання, 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 циминапрямками.
Основнимипедагогічними цілями використання комп'ютерних технологій у навчанні фізиці єнаступні:
1.Розвиток творчого потенціалу учня, йогоздыбностей до комунікативних дій, умінь експериментально-дослідницькоїдіяльності, 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.
Використаннядозволяє організувати самостійну пізнавальну роботу учнів по вивченню явищнавколишнього середовища. Можливі різні варіанти організації роботи учнів:виконання дослідження під керівництвом і по інструкції вчителя; можназапропонувати учням самостійно висувати гіпотези, а дослідження проводити запланом, запропонованому учителем. Можливий варіант, при якому учны саміскладають план дослідження, виконують його й роблять висновки. У цьому випадкурепродуктивний метод навчання заміняється самостійним придбанням знань наоснові здійснення експериментально-дослідницької діяльності, що приводить учня,(при відповідній методиці) до самостійного відкриття досліджуваноїзакономірності.
Таким чином,процес повідомлення готових знань і їхня експериментальна перевірка (розвитоккомпонентів репродуктивного й продуктивного типів мислення) у традиційній методицізаміняються експериментально-дослідницькою діяльністю, що забезпечує самостійневідкриття тим, яких навчають, закономірності або властивості досліджуванихоб'єктів (розвиток компонентів теоретичного типу мислення).
При виконаннідослідження може бути організована індивідуальна, групова, колективнаекспериментально-дослідницька діяльність.
Використання досягнень нових інформаційних технологій дляформування знань, умінь та навичок при вивченні квантової фізики засобамикомп’ютерного моделювання з урахуванням психолого-педагогічних особливостейучня, його темпера метру та базової підготовки, є актуальним питанням методикивикладання фізики.
Метою даної дипломноїроботи є розробка системи уроків вивчення геометричної оптики використовуючизасоби комп’ютерного моделювання, обґрунтування необхідності використаннякомп’ютерних моделей при вивченні фізики.
Об'єктдослідження: Впровадження в навчальний процес фізики уроків з використаннямзасобів комп’ютерного моделювання.
Предметдослідження: Форми, методи і засоби реалізації вивчення геометричної оптики задопомогою 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. розробка методичнихрекомендацій, щодо використання комп’ютерного моделювання.
4. Розробкасистеми уроків з використанням комп’ютерного моделювання під час вивченнягеометричної оптики в школі.

1. Історико-методологічніаспекти дослідження
1.1 Технологіїкомп’ютерного моделювання як різновид НІТ
Оскільки новіінформаційні технології навчання (НІТН) включають універсальні засобиопрацювання інформації, то відкриваються перспективи широкої диференціаціїнавчання, розкриття творчого потенціалу, пізнавальних здібностей кожногоокремого учасника навчального процесу. За рахунок наявності в складі НІТНнаперед розроблених засобів автоматизації рутинних, технічних операцій,виконання яких необхідне під час дослідження різноманітних процесів і явиш,можна значно зменшити навчальне навантаження, надати навчальній діяльностітворчого, дослідного характеру, що природно приваблює учня, результати якоїприносять задоволення, стимулюють пізнавальну активність.
Аналіззастосовності педагогічного програмного забезпечення (ППЗ) або програмногозасобу загального призначення в навчальному процесі потребує аналізу ППЗ як зпогляду дидактичних, психолого-педагогічних вимог, так і реалізованості даногоППЗ на наявному апаратному забезпеченні. У більшості випадків постає проблемавстановлення програмного засобу на наявному апаратному забезпеченні та йогоконфігурування для ефективного вирішення навчальної задачі [6].
Сформульованіраніше для шкільних фізичних демонстрацій вимоги з певним застереженням можутьбути перенесені на засоби НІТ, що використовуються для підтримки навчанняфізики. Характерними відмінностями, які притаманні засобам НІТ, є:
а)інтерактивність, під якою для навчального процесу розуміють доступність моделіфізичного явища для безпосередньої корекції вхідних даних та параметрів моделі;
б) адаптивність,тобто можливість зміни (у певних межах) темпу навчання, способів подання навчальногоматеріалу, реакції ППЗ на відповіді учня тощо, причому здійснювану без участівчителя або за мінімальної особистої участі вчителя;
в) можливістьгіпертекстової побудови структури навчального матеріалу (текстового іграфічного, включаючи засоби мультиплікації, когнітивної графіки).
На лабораторнихроботах з фізики зручно використовувати програми, які дають змогуавтоматизувати проведення фізичного експерименту: інформація від фізичнихприладів надходить не до людини, яка її обробляє (можливо із застосуваннямЕОМ), а відразу до комп'ютера, який практично миттєво обчислює, будує графіки іт. ін.
Використаннядатчиків і пристроїв для вимірювання фізичних величин і пристроїв, щозабезпечують введення і виведення аналогових і дискретних сигналів (приладовогоінтерфейсу), лає змогу візуалізувати на екрані ЕОМ різні фізичні закономірностіу вигляді моделей, графіків, діаграм, які динамічно змінюються залежно відзміни вхідних параметрів.
При цьому НІТНдають змогу провести десятки експериментів за порівняно невеликий проміжок часупри швидкому зворотному зв'язку і візуалізації результатів експериментів.
Більшість авторівще 5– 6 років тому передбачали, що зростання «дружності» засобів інформатикисуттєво зменшить вимоги до підготовленості користувача для предметного,галузевого використання програмних засобів як спеціалізованих, так і загальногопризначення.
Нині уже стаєзрозумілим, що дана проблема у ряді випадків не розв'язується так, якпередбачалося, а саме шляхом ускладнення програмно-апаратного забезпечення іспрощення доступу користувача до нього і використання його можливостей.
Протиріччя, якевиникло між зростаючими можливостями засобів опрацювання інформації іпсихофізіологічними обмеженнями каналу взаємодії людини з програмно-апаратнимизасобами, спричинило появу та поширення засобів Multimedia, поняття «віртуальнареальність». Водночас виникло протиріччя між доступністю результатівопрацювання інформації та все зростаючою прихованістю самого процесуопрацювання інформації. При створенні НІТН фізики прихованість опрацюванняінформації, на нашу думку, не завжди бажана, оскільки на певних етапах одним зобов'язкових результатів навчання є формування умінь і навичок проведенняфізичних вимірювань, а не лише опрацювання їх результатів [2].
Необхідно зазначити,що учні середніх шкіл, а особливо учні шкіл гуманітарних, не володіютьнеобхідними навичками мислення для глибокого розуміння явищ, процесів, якіописано в цих розділах. У таких випадках на допомогу приходять сучасні засобинавчання, і в першу чергу – ПК. Такі уроки викликають в учнів справжнійінтерес, змушують працювати всіх, навіть слабко підготовлених дітей. Якістьзнань при цьому відчутно зростає.
Багато явищ вумовах шкільного фізичного кабінету не можна продемонструвати. Це наприклад,явища мікросвіту, або процеси, що швидко відбуваються, досліди з приладами,яких немає в фізичному кабінеті. Діти відчувають труднощі, бо не в змозі уявитиці явища, а комп'ютер може створити моделі явищ; які допоможуть подолати цюпроблему.
Комп'ютернемоделювання дає змогу створити на екрані комп'ютера живу, наочну й динамічнукартинку фізичного досліду або явища, яке важко пояснити «на пальцях», івідкриває для вчителя широкі можливості для удосконалення уроків.
Слід зазначити,що під комп'ютерними моделями розуміємо комп'ютерні програми, які імітуютьфізичні досліди, явища або ідеалізовані модельні ситуації, що трапляються уфізичних задачах. Вони легко вписуються у традиційний урок.
Комп'ютер такожпідвищує і стимулює інтерес до навчання, активізує мислительну діяльність іефективність засвоєння нового матеріалу, допомагає учням, які пропускаютьзаняття через хворобу, сприяє розвитку самостійності учнів.
Комп'ютерні урокипотребують особливої підготовки. Потрібно чітко визначити мету, якої ми хочемодосягти. До таких уроків треба писати сценарії, продумано «вплітати» справжнійі віртуальний експерименти.
Варто пам'ятати,що моделювання різних явищ у жодному разі не замінить справжніх дослідів, а всукупності з ними дасть змогу на вищому рівні пояснити фізичні закономірності[4].
Немає сумніву, щовведення ПК у практику навчання фізики в школі сприятиме вдосконаленнюнавчального процесу та інтелектуальному розвитку учнів відповідно до потребчасу.
удосконаленнянавчальної роботи з учнями, які лише починають вивчати фізику, передбачаєформування їхньої внутрішньої готовності до сприйняття якісно нового змістунауки про природу. З перших уроків фізики діти повинні сприймати інформацію, наперший погляд легку і просту для розуміння.
Подібнуінформацію вони осмислювали і до вивчення предмета, але тепер їм треба свійдосвід коригувати, переосмислювати відповідно до нових знань. Це вимагає певнихвольових зусиль і розвинутої уваги.
Перші урокифізики якісно відрізняються від уроків з предметів, уже знайомих учням. Цявідмінність полягає в тому, що уроки фізики насичені не лише звичайноюінформацією, а й експериментами, розв'язуванням розрахункових і якісних задач,лабораторними і практичними роботами, висуненням гіпотез та їх доведенням,спостереженнями явищ природи з наступним формуванням висновків. Крім того, учніповинні запам'ятати символи і вміти записувати за їх допомогою формули фізичнихвеличин, розуміти функціональну залежність величин, вивчити Серед засобів, щосприяють формуванню в учнів абстрактного мислення й підвищення теоретичногорівня, виділимо моделювання. Воно може бути опорою для виконаннярозумових операцій та систематизувати одиниці вимірювання величин, розумітифізичний зміст явиш, знаходити табличні значення фізичних величин, вмітианалізувати їх та ін.
Це далеконеповний перелік видів роботи учня на уроці фізики. пізнавальних завдань. Змістфізики наповнений об'єктами, які можна моделювати. Система такої роботи дастьзмогу використати процес моделювання як дидактичний прийом розкриття внутрішніхзв'язків і відношень в явищах природи і виявлення на цій основі законів тазакономірностей, що стимулюватиме виховання довільної уваги учнів на уроці. Упроцесі виготовлення моделей учні привчаються відповідальніше ставитися допраці, а сам процес праці виховує вольові якості учня, такі необхідні длявиховання довільної уваги. Особливо важливе значення має моделювання під часвивчення складного теоретичного матеріалу, коли сам процес моделювання включаєпізнавальні завдання, стимулюючи пізнавальну діяльність учня. На уроцінеобхідно забезпечити органічне поєднання використання моделей та інших наочнихпосібників зі словом учителя.
Отже,використовуючи досвід учнів, набутий у результаті виготовлення моделі, іпоєднуючи його з інформацією, одержаною на уроці за допомогою зору, слуху таінших органів чуття, ми створили сприятливі умови для уважнішого вивчення явишприроди в майбутньому. Спостереження показують, що без використання наочностіучні погано засвоюють подібні залежності. Разом з тим, концентруючи увагу учнівна одних і тих самих явищах протягом кількох уроків (під час вивченняматеріалу, перевірки знань та їх закріплення), ми домагаємося об'єднання в однусистему старих зв'язків, які утворилися в одних учнів під час виготовленнямоделей, а в інших – під час використання їх у процесі вивчення теми, з тиминовими зв'язками, що утворюються в учнів при подальшому осмисленні нимиздобутих знань.
Частина учнівпасивно ставиться до сприйняття навчального матеріалу на уроці, оскільки у нихнемає звички завжди працювати уважно. Моделювання сприяє якомога частішомувикористанню довільної уваги учня, бо він сам себе змушує систематично й уважноставитися до результатів своєї праці, розвиває самостійність і творчістьмислення, створює емоційну обстановку на уроці [9].
Учень, якийвирішив виготовляти модель, повинен уважно вивчити теоретичний матеріал,виділити суттєві моменти теорії, що покладені в основу конструкції, розробитивласну теоретичну схему виготовлення моделі. Залежно від цих чинників одні учніприходять до незадовільних результатів, інші, спрямовуючи свою волю івикористовуючи знання та вміння, перемагають труднощі і впевнено завершуютьрозпочату роботу.
На прикладахконкретних проблем розглянуто весь основний цикл моделювання: аналіздосліджуваної проблеми з метою виявлення суттєвих властивостей об'єкту(перебігу процесу, явища), постановка задачі (формалізація на основі прийняттяпевних спрощуючих припущень), побудова моделі, складання алгоритму,обчислювальний експеримент, включаючи перевірку моделі на адекватність,інтерпретація результатів, вдосконалення моделі. З погляду природидосліджуваних нами явищ виділяються детерміновані й стохастичні моделі;особливості побудови моделей кожного типу розглядаються та відпрацьовуються наконкретних прикладах.
У процесівивчення розділу обговорюються такі специфічні питання моделювання, як вибірпридатного типу моделі, дискретизація процесів, що моделюються, використаннячисельних методів, походження похибок обчислень та шляхи їх зменшення.Реалізовано можливість побудови моделей різних типів для вивчення одного й тогож явища та однотипних моделей для вивчення різних явищ. Спрощений спочатку описвиучуваного явища в подальшому поглиблюється. Майже кожна модель має не меншетрьох версій. При цьому поступово нарощується понятійний апарат і триваєопанування нових методів роботи (проте кількість спеціальних понять та термінівзведено до мінімуму).
Початкові версіїусіх моделей, що пропонуються учням, е украй спрощеними. У процесіперевірки на адекватність результатів роботи виявляється їхня майже повнаякісна та кількісна невідповідність дослідним фактам. Далі здійснюєтьсяпоступове ускладнення моделі шляхом уведення до розгляду нових суттєвихфакторів, які в попередній версії моделі не бралися до уваги, тобто впливомяких нехтували. У результаті таких дій модель стає дедалі все більшдостовірною, що й позначається на результатах моделювання. При такій роботісуттєво важливим є дотримання принципу відповідності: кожна наступнавдосконалена версія моделі повинна містити у собі всі попередні версії якокремі випадки.
Практична роботаз комп'ютерними моделями і зокрема, обчислювальний експеримент із подальшоюграфічною інтерпретацією результатів потребують вирішення принципового питанняпро вибір середовища для моделювання.
Традиційно такепитання вирішується на користь мов програмування високого рівня, що вимагає збоку учнів значних зусиль, спрямованих на створення зручного користувальногоінтерфейсу, і тим самим помітно відволікає від безпосередньої роботи з моделлю.На основі докладного аналізу зазначеної методичної трудності нами була висунутагіпотеза про те, що на початковому етапі (під час роботи з детермінованимимоделями) цілком достатньо, щоб середовище для моделювання задовольняло такимвимогам:
– результатидослідження мають виводитися на екран у вигляді таблиць із довільною кількістюдоступних для перегляду рядків і, зокрема, з такою, що може перебільшувати одинекран;
– користувачповинен мати можливість за цими результатами швидко будувати графіки залежностіміж величинами, що характеризують досліджуване явище.

1.2 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 утворення у відповідність із сучаснимрівнем наукового знання, підвищити ефективність всієї навчально-виховної роботий підготувати учнів до праці в умовах прискорення науково-технічного прогресу(НТП), авангардні рубежі якого визначені як електронізація народногогосподарства, комплексна автоматизація, прискорений розвиток атомноїенергетики, безвідхідної технології. Досягнення НТП – це результатфундаментальних фізичних досліджень [7].
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-образної, 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 легкодоступними. Використання комп'ютера на уроках фізики такождопомагає реалізувати принцип особистої зацікавленості учня в засвоєнніматеріалу й багато інших принципів розвиваючого навчання.
Однак, на мійпогляд, 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 найпростіших програм Windows dait (робота в графічному редакторі) –побудова зображень і маніпулювання ними за допомогою машини, 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 виводи й виявлятизакономірності;
•  інше застосування графічного методу – побудова графіківзалежностей фізичних величин: зміна параметрів, що вводять, дозволяє кращезрозуміти 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 тими, кого навчають[14]. При цьомуучні не тільки 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 здатності учнів, сприяє емоційному задоволенню йсамоствердженню.
Розвиток новихінформаційних технологій і підключення школи до електронної мережі відкриловелике поле діяльності вчителю й учням. Робота в цьому напрямку так самоздійснюється 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 допомогоюкомп'ютерної електронної пошти;
•  стимулюванню активності й самостійності учнів при підготовціпитань, у роботі з літературою, позакласній роботі;
•  формуванню навичок колективної роботи під час обговореннявідповідей на питання суперників, удосконалюванню етики спілкування йправописання 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. І ми цю можливість використаємо:для участі у вікторині створюємо команду, підготовка якої є цікавим процесом ужитті не тільки класу, але й школи. Роботу команди ми наближаємо до діяльностінауково-дослідної групи; їй надається вибір засобів рішення теоретичних іекспериментальних завдань. Рішення останніх проходить звичайно колективно.Робота в цьому напрямку в нашій школі охоплює всі щаблі вивчення фізики. Деякікоманди грають уже не перший рік. Необхідно підкреслити, що змагальна сторонателекомунікаційної вікторини має другорядне, допоміжне значення, лише як засібмотивації 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.
З усієюінформацією більш докладно хлопці знайомлять у кабінеті фізики (у друкованомувигляді) і інформатики (в електронному вигляді).
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% [18, 19].
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 вимогам шкільноїпрограми з фізики, а також загальним технологічним, ергономічним, психолого-педагогічнимвимогам до програмного забезпечення навчального призначення;
2)  розробити апаратний комплекс технічних засобів навчання, які задовольнялиб дидактико-психологічні вимоги комплексного використання ППЗ, відеозасобівдидактичного призначення;
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.
Короткопроаналізуємо ППЗ, зазначені у цій класифікації.
Адаптивнінавчальні програми – – це ППЗ, за допомогою яких можна змінювати способивикладу навчального 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 від результатівпоточного тестування знань і умінь учнів (адаптація за пізнавальнимиможливостями учня), від часу, затраченого на виконання контрольних 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, повневикористання пізнавальних можливостей кожного учня [13]. Програми цього видуможуть застосовуватися для додаткового ознайомлення учнів з навчальнимматеріалом, для формуванняосновних понять, первинного і підсумковогозакріплення й повторення навчального матеріалу, відпрацювання основних умінь інавичок, а також для самоконтролю та контролю знань. Крім того, вони маютькілька режимів роботи, наприклад навчання, тренування, закріплення, контрользнань, 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 [21].
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 експериментальних досліджень,а також електронний журнал, до якого автоматично заносяться результатидіяльності 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 вкомп'ютер за допомогою клавіатури, а програма розпізнає відповіді незалежно відспособу їх 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 мою думку, інтенсифікуватипроцес можна залученням бюджетних асигнувань на розробку ППЗ; розробкою ізатвердженням державного стандарту України на ППЗ; створенням центрусертифікації ППЗ для доведення існуючих ППЗ до рівня вимог державногостандарту, організацією фонду ППЗ для їх популяризації, тиражування йрозповсюдження.
Ефективністьвикористання засобів мікропроцесорної техніки в демонстраційному експериментіпов'язана з автоматизацією процесу вимірювань та обробки результатівексперименту. Ці властивості мають вимірювально-обчислювальні комплекси,розроблені на базі персональних ЕОМ. Вимірювально-обчислювальні комплекси – цепрограмно-керована сукупність вимірювальних (датчики), обчислювальних(аналого-цифровий перетворювач, пристрій спряження, інтерфейс) засобів,призначених для вимірювання характеристик певної фізичної системи. Блок-схемаз'єднання вимірювально-обчислювальних комплексів зображена на мал. 1.
/>
Такі комплекси,оснащені мультиплексорним пристроєм (пристрій, що дає змогу одному цифровомуперетворювачу обслуговувати кілька датчиків), звільняють учителя і учнів віднеобхідності обробляти результати вимірювань і автоматизують процес фізичнихвимірювань. Це сприяє тому, що учні можуть більшу увагу приділити вузловиммоментам проведення дослідження. Крім того, полегшується визначення похибоквимірювань і обчислень.
Досвідвикористання комп'ютерної техніки в навчальних закладах за рубежем показуєдоцільність такого підходу. Так, у школах США, Великобританії ефективновикористовуються на уроках природничо-математичного циклу лабораторні пристроїтипу «Вела», що з'єднуються з комп'ютером і дають змогу проводити комплекснуобробку 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.
Впровадження технологійінформатики в навчально-виховний процес фізики дає змогу модернізувати зміст іспосіб запису інформації фонду і традиційних дидактичних засобів (плакати,слайди, кінофільми). Мається на увазі перезапис інформації, яку несуть цідидактичні засоби, на сучасні носії інформації – відеокасети, лазерні диски звнесенням відповідних змін до змісту цих засобів, що уможливлює використанняметодичних 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 [15].
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.
Не меншефективною в дидактичному плані є компоновка таких комплексів з використаннямкомп'ютерних відеоплат, що конструктивно містять гнізда відеовходу і виходу. Вцьому разі джерелами відображення інформації є демонстраційні телевізори. Аналізрозглянутих питань методичної організації комп'ютерної підтримки процесунавчання фізики має стати лише початком широкого обговорення учителями,методистами фізики цієї важливої проблеми методики навчання фізики.
Один із американських дослідників П. Нортон[22] відзначає, 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.
Інші засоби комунікації – фотографія, кіно, радіо,телебачення – мають структуру, яка значно відрізняється від структуридрукованого тексту. Букви і звуки не направляють хід думок слухача від А до Б ідалі до В з проміжними висновками, як при сприйнятті друкованої інформації.Замість цього вони створюють моделі розпізнавання, орієнтують на образність,емоційність, нераціональність.
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 такекомп'ютерне навчання, при якому забезпечуються можливості для формуваннямислення студентів або учнів. При цьому потрібно ще досліджувати закономірностісамого комп'ютерного мислення. Ясно тільки те, що мислення, яке формується ідіє за допомогою такого засобу, як комп'ютер, дещо відрізняється від мисленняза допомогою, наприклад, звичного друкованого тексту або просто технічногозасобу.
1.3Психолого-педагогічні умови впровадження в навчальний процес комп'ютерногомоделювання
 
З появоюперсональних комп'ютерів у загальноосвітніх навчальних закладах учителі фізикиотримали потужний інструмент підвищення ефективності навчального процесу зісвоєї дисципліни. Попри велику розмаїтість напрямків застосування комп'ютерноїтехніки при вивченні фізики детальніше розглянемо можливості моделюванняфізичних процесів.
Комп'ютернемоделювання уже давно стало предметом досліджень як фундаментальної науки, такі вищої школи. Воно передбачає детальний аналіз фізичного явища чи процесу,побудову фізичної моделі (абстрагування від несуттєвих впливів, вибір законів,які описують відповідні процеси), створення математичної моделі, реалізації їїзасобами інформаційних технологій, проведення відповідних розрахунків на ПК тааналіз отриманих результатів.
Важливим аспектомреалізації комп'ютерних моделей є отримання вихідної інформації у графічнійформі. Особливості людської психіки і фізіології дозволяють швидко аналізувати,миттєво асоціювати з накопиченим досвідом і розпізнавати графічні образи навідміну від сухого набору формул і цифр. До того ж вміння аналізувати графічнізалежності між різними величинами – це не лише необхідний елемент фізичноїосвіти, а й важливий чинник загального розвитку школяра та професійногостановлення у будь-якій галузі.
Перша проблема,яку потрібно вирішити, упроваджую чи елементи комп'ютерного моделювання прививченні фізики – вибір інструментальних засобів його реалізації. У часзародження сучасних інформаційних технологій єдиним способом було використаннямов програмування високого рівня.
За останнідесятиріччя опубліковано немало книг та статей, де
розглядається     розв'язання фізичних задач таким способом. Появаспеціалізованих програмних продуктів для автоматизації математичних обчисленьсуттєво змінює стан справ у галузі комп'ютерного моделювання. Використаннякомп'ютера на уроці фізики, яку вивчають усі без винятку школярі, не повинновимагати від них спеціальних знань з програмування, адавати можливістьпрацювати у простому, інтуїтивно зрозумілому для них середовищі. Це дасть змогуне витрачати зайвий час на непродуктивну діяльність по створенню та налагодженнюпрограми (з таким самим успіхом можна будувати графіки на міліметровому папері,виконуючи обчислення за допомогою калькулятора), а зосереджуватися на аналізіфізичної суті тих процесів, які ховаються за побудованими комп'ютеромграфіками.
Автори публікацій,що з'являються останнім часом у фахових періодичних виданнях пропонуютьвикористовувати для цього електронні таблиці, зокрема табличний процесорMicrosoft Exel. Вивчення цієї програми як складової частини пакета MicrosoftOffice передбачено програмою шкільного курсу інформатики, у неї досить простийінтерфейс, великі обчислювальні можливості та засоби графічного відображенняінформації.
У той же часспецифіка електронних таблиць така, що робить їх незамінним інструментом дляобробки результатів лабораторного експерименту та побудови, графіків на їхоснові, але не зовсім зручним для власне комп'ютерного моделювання.
Mathcad 2000 – потужнаі гнучка універсальна система комп'ютерної математики. Для неї характернівеликі обчислювальні можливості, не тільки числові, а й аналітичні, багатийарсенал графічних засобів та інструментів форматування електронних документів[19].У той же час – простий. Інтуїтивно зрозумілий інтерфейс, звична і зручна формазавдання вихідних даних – констант, змінних, функцій, виразів (майже повністювідтворюється стандартна математична символіка), Хоч ознайомлення із зазначенимпрограмним пакетом не є обов'язковим елементом навчальної програми зінформатики для загальноосвітніх шкіл, найпростіші прийоми роботи з Mathcad2000, необхідні для розв'язання задач комп'ютерного моделювання нескладнихфізичних процесів, можуть бути засвоєні учнями впродовж одного додатковогозаняття.
Наступнезавдання, яке повинен вирішувати вчитель фізики, впроваджуючи елементикомп'ютерного моделювання у навчальний процес з предмета, – визначення колазадач, для розв'язання яких доцільно застосовувати електронно-обчислювальнутехніку. Типи задач, які можна доручити комп'ютеру, уже визначено у методичнійлітературі. У шкільному курсі фізики дуже часто виникають чотири класиграфічних задач, які потребують комп'ютерної підтримки:
– побудоваграфіків складних функціональних залежностей між фізичними величинами;
– побудоватраєкторій складних рухів;
– дослідженнязміни вигляду графіка функціональної, залежності при зміні одного з параметрів;
– побудовагрупи характеристик одного явища чи процесу на одному графіку.
Комп'ютернемоделювання у фізиці розгортається у двох напрямках:
-       чисельне моделювання фізичних явищ та процесів;
-       розробка та створення демонстраційних програм з фізики.
Загальновизнано,що чисельне моделювання – невід’ємна складова сучасної фундаментальної таприкладної науки, яка не поступається за важливістю традиційнимекспериментальним і теоретичним методам. У багатьох випадках тільки чисельнемоделювання, що замінює дорогий експеримент. Уміння «обчислювати» єобов’язковим для майбутніх науковців та викладачів.
Побудова фізичноїмоделі вимагає більш детального та поглибленого розуміння фізичних процесів, щорозглядаються, аби обґрунтовано зробити потрібні припущення, виділитипершорядні та відкинути другорядні фактори. Задачі, що пропонуються,оригінальні, їх розв'язання потребує опрацювання додаткової літератури,вдумливої та копіткої самостійної роботи. Закінчується етап затвердженням робочоїмоделі, яка у подальшому може коригуватись.
Математичнамодель – це система рівнянь, яка відображає прийняту фізичну модель навідповідному рівні знань.
Для фізичногоопису явища добирають кілька простих демонстрацій, які найбільш наочно та повновідображають суть явища. Демонстрації не повинні бути складними для програмноїреалізації на комп'ютері [17]. Крім того, вони мають добре «виглядати» наекрані дисплею.
Для кількісногозв'язку величин у фізичному явищі наводяться математичні співвідношення, які виражаютьфізичні закони. Для більшої наочності ці співвідношення підтверджуютьсядоведенням та графіками. Однак виведення співвідношень та інший допоміжнийматеріал не повинні захаращувати екран дисплею та відволікати від демонстрації.
Компоновкаматеріалу на екрані дисплею, послідовність його подачі, кольорова гама малюнківтощо обговорюються при створенні сценарію демонстраційної програми. Сценарій – ценабір ілюстрацій з фрагментами малюнків, пояснюючих написів, математичнихформул, розміщених у певному порядку.
Реалізаціядемонстраційної програми передбачає хорошу комп'ютерну підготовку учня: знанняалгоритмічної мови з відповідними графічними можливостями та графічногоредактора. Крім того, демонстраційна програма повинна мати дружній та зручнийдля користувача інтерфейс. У перспективі демонстраційна програма може бутимодернізована у навчальну.
Педагогічніспостереження показали, що в роботі з засобами НІТ та конкретними ППЗ, щовикористовуються для розв'язання навчальної задачі, предметна галузь якої знаходитьсяза межами власне інформаційних технологій, учень перебуває в ситуації, колиповинен використовувати дві паралельно-послідовні перцептивні схеми. Одна схема– основна – дає йому можливість здійснювати діяльність у предметній галузінавчальної задачі, інша – додаткова – здійснювати діяльність щодо управліннязасобами НІТ (виступати в ролі активного користувача). Під час використаннятієї чи іншої перцептивної схеми, одна з них відступає на другий план, тобтопереходить в область «затемнення». Переведення уваги, перенесення акцентівдіяльності визначає специфіку застосування засобу НІТ та відповідного ППЗ унавчальному процесі, впливає на процес прийняття рішення [5].
Важливим також єпитання про те, в якому співвідношенні повинні формуватися теоретичні уявлення,що пов'язані з використанням засобів НІТ, й операційно-технічні навичкивикористання цих засобів у дітей молодшого віку. Тут треба враховувати тойфакт, що засоби НІТ не можуть знайти в дитини діяльнісної опори в повсякденнійпрактиці, не виступають як знаряддя праці дитини. Не можна також забувати проте, що штучне розширення сфери використання засобів НІТ дитиною обмежуєтьсямедико-біологічними проблемами [6, 7].
Особливу увагуслід звернути на дослідження операціонально-технічного компонента специфічно-перцептивнихвидів навчальної діяльності дитини з використанням засобів НІТ. Актуальним можебути дослідження динаміки формування смислових відношень, що пов'язуютьперцептивні дії дитини під час використання засобів НІТ з діяльністю, в контекстіякої вони здійснюються, враховуючи обмежену множину цієї діяльності, щопов'язано з розумовим віком дитини.
За будь-якоїорганізації навчального середовища, тобто середовища, в якому відбуваєтьсянавчальна діяльність дитини, використання в ньому програмно-апаратних засобівпотребує формування в дитини специфічних структур діяльності, котрі «нав'язуються»цими засобами. Мова йде не про змістовне наповнення навчального курсу, щоподається з використанням засобів НІТ, а про діяльнісну складову на рівні управлінняцим засобом.
Будь-яка операціяз засобом НІТ пов'язана з прийняттям рішення про подальшу діяльність [8],тобто, як у нашому випадку, з плануванням дій, спрямованих на використаннязасобу НІТ, на підставі аналізу ситуації, що сформована низкою попередніх дій,та того представлення щодо результату наступних дій, яке виступає як поведінка,що спрямована на реалізацію мети як «образу майбутнього» в самому матеріалідіяльності дитини [9]. У процесі використання в навчальній діяльності засобуНІТ ця діяльність багато в чому обумовлена специфікою апаратно-програмногокомплексу, активне використання якого може здійснюватися тільки у діалоговомурежимі. Тут важливим є питання про необхідну і достатню «глибину» аналізудитиною низки попередніх дій, що привели навчальне середовище «дитина-комп'ютер»до того стану, який повинна аналізувати дитина, та визначення кількості «кроків»,яку вона повинна «пройти» до реалізації «образу майбутнього» на екранікомп'ютера. Ці питання пов'язані, з одного боку, з цілепокладанням проектантівта організаторів навчального процесу, а з другого-з рівнем розумового розвиткудитини, тобто потребують комплексного психолого-педагогічного дослідження.
Як показуютьпедагогічні спостереження, ступінь активності дитини в процесі використаннязасобу НІТ деякою мірою може характеризуватися взаємовідносинами, щовстановлюються в навчальному середовищі «дитина-комп'ютер» під час розв'язанняпитання «ведений-ведучий» у кожній конкретній ситуації [10]. Зрозуміло, щонижчий рівень активності учня притаманний ситуації, коли ведучим виступаєкомп'ютер (точніше, те програмне середовище, яким оперує дитина), ведений – учень.Такий рівень характерний для ігрової ситуації, організованої у відповідномупрограмному середовищі. Перехід засобу НІТ від рівня «іграшки» до рівня засобунавчальної діяльності визначає якісний ступінь у його застосуванні. Тут постаєпитання про місце, яке організатори навчального процесу відводять засобу НІТ уцьому процесі.
Існує великакількість педагогічних програмних засобів (ППЗ), які зводять засіб НІТ до рівняджерела навчальної інформації, яка візуалізована на екрані комп'ютера абоподана його аудіозасобами. Активність в цих ППЗ визначається її реагуванням напитання, що закладені проектантами відповідного засобу. За такого підходуведучим виступає програмний засіб, тобто здійснюється ретроспективний аналіздитиною попередніх дій, майже не потрібна побудова «попереднього плану дій» [11].Така ситуація характерна саме для гри, при цьому «правила гри» встановлюютьсярозробниками ППЗ і є однаковими для всіх користувачів. Питання диференціаціїтут вирішуються на рівні терміну засвоєння навчального матеріалу, кількістюциклів використання ППЗ або його фрагментів, характером «точок входження» користувачав різні фрагменти ППЗ. Саме такі ППЗ можуть бути використані внавчально-виховному процесі дошкільних навчально-виховних закладів тапочаткової школи. Але використання і таких програмних засобів повинно матидеякі обмеження, бути змістовно обґрунтованим.
Якщо в старшомушкільному віці здійснення діяльності (цілепокладання, добір засобів, виконаннядій, аналіз результатів і т. ін.), зокрема в середовищі «учень-комп'ютер»,спирається на достатньо сформовані розумові якості особистості, то в молодшомушкільному віці до вад зазначеного підходу можна віднести відсутність можливостівикористання подібних засобів НІТ для формування в дитини навичокретроспективного аналізу власних дій, планування подальшої діяльності, тобтотих компонентів, без яких неможливо сформувати продуктивне мислення. Крім того,«мала» компонента самостійності, що притаманна такому підходу, може закріпити вдитині роль веденого в середовищі «людина-комп'ютер», що ніяк не відповідаєметі формування творчої особистості, яка в своїй майбутній діяльності в умовахінформати-зованого суспільства має активно залучати засоби НІТ для досягненнявласних цілей.
Окремого розглядупотребує і питання про те, як впливає формування алгоритмічного мислення (напозитивних якостях якого наполягають багато педагогів) на розвиток творчих здібностейучнів. Це важливо хоча б тому, що творчість – це, в першу чергу, вихід за межізасвоєного алгоритму. Алгоритм, як система приписів, виконання яких обов'язковоприводить до одержання розв'язку задачі, формує, в основному, навичкирепродуктивної діяльності. Перевантаження алгоритмічністю, стискання рамкамиприписів саме дитячого мислення може завдати більше шкоди, ніж користі.Врівноваження компонентів різних форм розумової діяльності молодших школярівповинно бути обґрунтовано з урахуванням превалювання формально-логічногокомпоненту в розумовій діяльності в процесі оперування алгоритмами. Деякіфахівці навіть наполягають на тому, що постійне оперування засобамиінформаційних технологій накладає свій відбиток на психічну структуру розумовоїдіяльності, на особливості її процесів та виробляє відповідну спрямованістьмислення. Аналізуючи професійну діяльність програмістів, дослідники помітили,що «комп'ютер подібний до дзеркала, яке відображає зворотний бік розумовихпроцесів програміста» [12].
Ми окреслилидалеко не всі питання, що виникають під час аналізу означеної проблеми, але їхвивчення дасть можливість наблизитися до розуміння впливу використання засобівНІТ на розвиток дітей дошкільного та молодшого шкільного віку, на формуванняпотрібних, заздалегідь сформульованих та визначених психологічних властивостейдитини. Це, в свою чергу, дасть змогу прогнозувати результати цього впливу,формувати спектр позитивних педагогічних дій під час реалізаціїнавчально-виховного процесу з використанням засобів НІТ. Ці питання пов'язані,в першу чергу, з кінцевими цілями навчально-виховного процесу, а не з проблемоювикористання в цьому процесі того чи іншого апаратного та програмногозабезпечення засобів НІТ.
Підсумовуючивисловлене вище, зазначимо таке:
1.Сьогодні все більше відчувається потреба вподальшому розробленні вітчизняних програмних засобів, орієнтованих навикористання в навчальному процесі як початкової, так і основної школи.
2.Заходи, здійснювані в напрямі поширення НІТН умолодшій та основній школі, повинні бути змістовно обґрунтовані, спиратися наадекватні науково-методичні та психолого-педагогічні дослідження. Не требазабувати, що «експериментальним матеріалом» виступають діти.
3.Для розв'язання окреслених питань потрібнарозробка окремої державної програми наукових досліджень, починаючи з уточненняположень концепції інформатизації освіти з урахуванням сучасного рівняапаратно-програмних засобів, тенденції їх розвитку, вітчизняного та світовогодосвіду.
Сьогодні, колитак багато говориться про комп’ютерізація освіти, а дещо в цій галузі ужеробиться, цікаво обговорити питання: що може і чого не може забезпечитикомп’ютерізація освіти?
Використаємо такзвану уніфіковану модель навчання (див. рисунок).
Вона наочнодемонструє стадії, які повинні пройти вчитель і учень у процесі засвоєння учнемвідповідного навчального матеріалу.
Проаналізуємоокремі стадії уніфікованої моделі навчання і вияснимо можливості і обмеженнядистанційного навчання.

/>
Почнемо із стадії«Мотивація». На успішність навчання великий вплив мають інтереси, мотиви,ціннісні установки і потреби індивіда. Учень повинен мати бажання навчатися іусвідомлювати необхідність цього.
Навчальний процесза своєю природою цілеспрямований, хоч і не виключає елементів випадковості.Розуміння мети і очікування результатів значно полегшує сприйняття новоїнавчальної інформації. Існують різноманітні методи і прийоми мотиваціїнавчання. До їх числа слід віднести й використання в навчальному процесікомп'ютера і комп'ютерних технологій. Наприклад, можливість отримати як додатокдо підручника великого обсягу високоякісну, добре оформлену інформацію накомпакт-дисках.
Безперечно, цеактивізує навчальний процес, суттєво підвищує зацікавленість, мотивацію внавчанні. Але, як показує досвід, часто в учнів зміщуються акценти і замістьпідвищення зацікавленості у вивченні навчального матеріалу збільшуєтьсязацікавленість до можливостей сучасних комп'ютерних засобів. Іншими словами,увага учня зміщується від об'єкта вивчення до засобу вивчення.
Стадія «Організація». Середорганізаційних форм навчання виділяється самостійна робота. Тому застосуваннясучасних технічних засобів, особливо при навчанні «на відстані», може матидостатньо високу ефективність.
На сьогодні є технічні можливості длятого, щоб учень, перебуваючи на великій відстані від навчального центру (вузу,коледжу, ліцею), прослухав і продивився лекцію провідного професора, взявучасть у відеоконференції або отримав консультацію, виконав комп'ютернийлабораторний експеримент. При цьому виникає небезпека неякісного навчання, адженавчальні курси в Інтернаті пропонують не тільки провідні університети, а йневеликі молоді компанії.
Стадію «Розуміння» можна вважатикульмінацією навчального процесу. Це найбільш важливий етап, який безпосередньопов'язаний з інтелектуальною діяльністю учнів. Для того, щоб переконатися вуспішності проходження цієї стадії, при будь-якій формі організації навчальногопроцесу намічається такий етап – «Контроль і оцінка». При дистанційномунавчанні ця стадія є центральною. Учень повинен переконатися перш за все втому, чи розібрався він у навчальному матеріалі, чи зрозумів його, запам'ятавосновні положення, навчився застосовувати їх на практиці для вирішеннявідповідних завдань. Якщо мова йде про підсумковий контроль, то учень повиненоцінити досягнутий вчителем рівень засвоєння. Ця стадія дистанційного навчанняпри підсумковому контролі має специфічний нюанс; вчитель повинен бути впевнений,що на другому кінці телекомунікативного ланцюжка перебуває саме та людина, якапретендує на отримання не тільки певних знань, а й документа (диплома,сертифіката) про засвоєння відповідної освітньої програми. Що стосуєтьсядистанційного навчання, то тут є труднощі, які можна подолати тільки внаслідокпроведення контрольних випробувань учня в спеціально обладнаних навчальнихприміщеннях в присутності осіб, яким повністю довіряє вчитель і адміністраціянавчального центру.
Стадія «Повторення» призначена длязакріплення отриманих вчителем знань і умінь, доведення їх до рівня навичок ідосвіду творчої діяльності.
Цій же меті, алена більш високому рівні служить стадія «Узагальнення».
На стадії «Повторення»,а тим більше на стадії «Узагальнення», як правило, потрібне активнеспілкування вчителя з учнем, що є найбільш творчою для вчителя частиноюнавчального процесу. Використання на цих стадіях засобів дистанційногонавчання, в принципі, можливе, але, як показує досвід, це збільшує тимчасовівитрати, погіршує глибину розуміння і в кінцевому результаті знижує якістьнавчання [21].
Будь-яка новаформа навчання, потребує створення психологічної бази, без якої неможливоговорити про якість навчального процесу. Можна виділити ряд психологічнихпринципів, що впливають на якість навчання фізики.
1. Ретельне ідетальне планування навчальної діяльності, її організація, чітка постановкацілей і задач навчання.
Варто сказати, щоефективність навчальної діяльності багато в чому залежить від змістунавчального матеріалу, оскільки він детермінує структуру і рівень пізнавальнихінтересів – загальних або спеціальних – в залежності від етапу навчання. Для їїзабезпечення необхідно активізувати минулий досвід учнів і допомогти їмзв’язати його з новим матеріалом, спрямовувати їх, ставлячи перед ними новізадачі.
2. Розробка такихучбово-методичних матеріалів, що спираються на психологічні закономірностісприйняття, пам’яті, мислення, уваги, а також вікові особливості учнів.
Виділимо ряднезалежних від особистості характеристик особливостей, які варто враховуватипри розробці учбово-методичних матеріалів з фізики:
• органи почуттівлюдини обмежені у своїй можливості реагувати на інформаційні сигнали, внаслідокчого можуть уловлювати лише дозовану кількість повідомлень із навколишнього середовища.
• людина сприймаєсвіт в залежності від того, що очікує сприйняти, але якщо його очікування невиправдалися, то він намагається знайти цьому яке-небудь пояснення, а тому йогосвідомість найбільшу увагу приділяє новому і несподіваному;
• існує «ефектпсихічного перенасичення», який полягає в тому, що людина не спроможна безваріації виконувати одноманітні завдання протягом навіть короткого часу, інодінепомітно для себе змінюючи розв’язувану задачу.
Врахування цихособливостей сприяє підвищенню рівня сприйняття інформації і засвоєннюнавчального матеріалу.
3. Наявністьтакого зворотного зв’язку між учнем і викладачем, яка забезпечує учневіпсихологічний комфорт у процесі навчання.
Зміст механізмузворотного зв’язку полягає в тому, що в міжособистісному спілкуванні процесобміну інформацією як би подвоюється, і, крім змістовного аспекту несе в собівід реципієнта до комунікатора відомості про те, як реципієнт сприймає й оцінюєповодження комунікатора.
Насамперед,зворотний зв’язок – це інформація, що містить реакцію реципієнта на поводженнякомунікатора.
4. Здатність учнясамостійно працювати з інформацією.
Самостійна роботає основним елементом навчальної діяльності.
У якості головнихмотивів самостійної діяльності можуть виступати учбово-пізнавальні і професійнімотиви. Конкретними стимулами можуть виявитися інтерес, відповідальність, страхвідрахування і т.д. Різні за змістом мотиви надають діяльності різноманітнийзміст, обумовлюючи її якість [2].
Таким чином,врахування методичних і психологічних особливостей ДО є необхідною умовою ворганізації навчання на відстані.
Сформульованіпринципи повинні бути поставлені в основу змістовної частини електроннихкурсів. Відомо, що створення мультимедіа-навчальних програм, пов’язане зпроблемами передачі інформації в електронному вигляді і її сприйнятті. І тутособливо важливо максимально врахувати психолого-педагогічні принципи побудовинавчального матеріалу.
Були визначеніосновні психолого-педагогічні вимоги до програми.
Комп'ютернапрограма повинна:
забезпечуватиініціативність, активність дій учня при роботі з нею;
- відповідати тематиці навчальних програм шкільних предметів;
- враховувати рівень знань, умінь, навичок розвитку дітей, їхні віковіособливості;
- враховувати сучасні дидактичні вимоги до проведення уроку;
- забезпечувати обернений зв'язок «учень – – учитель»;
– матипевний рівень адаптивності до індивідуальних можливостей учня;
- бути варіативною та функціональною;
- мати навчальну цінність;
-  мати визначені алгоритмита обсяг пізнавальної діяльності учня.
Досвід застосуваннякомп'ютерного моделювання з фізики виявив ряд позитивних моментів. На нашудумку, одними із суттєвих є: активізація пізнавальної діяльності учнів,розвиток самостійності, вміння через конкретну дію (проведення чисельногоексперименту чи створення демонстраційної програми) набувати нові знання.
 

2. Методологічніаспекти поєднання традиційних та НІТН при формуванні понять геометричної оптики
2.1 Проблеми вивченнягеометричної оптики в сучасному шкільному курсі фізики
В старших класахне буде докладно вивчатися геометрична оптика (вона розглядається як окремийвипадок хвильових явищ). Тому тут головна увага приділяється питаннямгеометричної оптики.
Спочаткупідкреслимо, що вивчення світлових явищ має велике пізнавальне, технічне йвиховне значення. Навколишній світ ми сприймаємо й пізнаємо насамперед завдякисвітлу й нашим зоровим відчуттям. На законах оптики заснована оптична йосвітлювальна техніка. Знання елементів оптики необхідно учням для вивченняінших загальноосвітніх предметів. У центрі розгляду світлових явищ у базовомукурсі дві основні проблеми: як поширюється світло від джерела в однорідномусередовищі і як веде воно себе на границі двох середовищ. При цьому внавчальному матеріалі можна виділити три головні частини: прямолінійністьпоширення світла, закон відбивання і явище заломлення світла.
У базовому курсіфізики основні елементи геометричної оптики вивчають в основному на якісномурівні, без глибокого розгляду. Виклад матеріалу ведуть феноменологічно, звикористанням моделі «світловий промінь», причому на досвідченій основі, щовимагає залучення великої кількості демонстраційних дослідів, фронтальногоексперименту учнів, організації спостережень при виконанні класних і домашніхекспериментальних завдань [18].
Методична наука відповідає на три питання: навіщо вчити, чомувчити, як учити. Відповіді на ці питання міняються в епоху інформатизаціїсуспільства, що принесла нові інформаційні технології – технології обробки,передачі, поширення й подання інформації за допомогою ЕОМ. Апаратні й програмнізасоби, необхідні для реалізації цих технологій, називають засобами новихінформаційних технологій – НІТ.
Розробкою питань впровадження засобів нових інформаційнихтехнологій (НІТ) у середню школу займалися в різні роки багато вчених. Однакосновна увага приділялася питанням використання НІТ безпосередньо для вивченнямов програмування й керування загальним навчальним процесом; тільки останнімчасом методисти вплотну приступили до розробки питань застосування НІТ принавчанні окремим предметам, у тому числі фізиці.
Включення НІТ у навчальний процес змінює роль засобів навчання,використовуваних у процесі викладання фізики, а використання засобів новихінформаційних технологій змінює навчальне середовище, у якій відбуваєтьсяпроцес навчання.
До апаратнихзасобів нових інформаційних технологій ставиться персональний комп'ютер, допрограмних засобів спеціально розроблені дидактичні матеріали, названіпрограмно-педагогічними засобами (ППС).
Велике значенняпри вивченні теми має графічна наочність – використання дошки, таблиць,проектора [21]. Але обов'язково до креслення променів і побудови зображень надошці, у зошиті, на екрані монітора показати учням дійсний вигляд світловихпучків і одержувані зображення предметів за допомогою приладів, тобто прагнутистворювати в них наочне подання про світлові явища.
З кількіснихзалежностей школярі вивчають тільки два – закони відбивання світла й зв'язокміж фокусною відстанню й оптичною силою лінзи. Тому число розв'язуваних розрахунковихзавдань дуже обмежено, причому завдання вирішуються прості.
Головна увага привиборі якісних завдань повинне бути звернене на формування в учнів умінняпояснювати на основі отриманих знань явища, з якими часто зустрічаєтьсябудь-яка людина у своїй трудовій діяльності й у побуті. Як показує практика,багато складних для сприйняття учнями питання досліджуваноїтеми(наприклад, побудова зображення великого предмета в малому дзеркалі,дослідження області бачення, побудова багаторазових зображень у двох дзеркалах,розташованих під кутом один до одного, і т. п.) доцільніше розглядати нагурткових або факультативних заняттях.
При вивченні темиувесь час доводиться оперувати поняттям «промінь світла» («світловий промінь»).Строге визначення цьому абстрактному поняттю в цьому місці шкільного курсу дативажко. Тому ці поняття розробили інтерактивними, щоб учні в будь-який моментзмогли повторити теоретичний матеріал і тим самим зміцнити знання. У той же часнеобхідно довести до свідомості учнів, що поняття «світловий промінь» єідеалізацією й що в дійсності справу мають зі світловими пучками. На перших жеуроках по цій темі необхідно продемонструвати ці пучки за допомогою приладу погеометричній оптиці і на екрані ЕОМ показати графічне зображення променів і різнихпучків світла.
Світловий проміньможна розглядати як геометричний образ, як вісь світлового пучка. При цьомутреба попередити учнів, що не слід уявляти промінь, наприклад, як дуже тонкийпучок світла й вважати що, зменшуючи діаметр світного отвору приладу, можнаодержати геометричний промінь. (До цього питання обов'язково треба повернутисяв старших класах, при вивченні явища дифракції світла й при демонстраціїдифракційної картини на вузькій щілині.) Необхідно, щоб з поняттям «проміньсвітла» школярі зв'язували подання про лінії, що вказує напрямок поширеннясвітлової енергії, а не просто абстрактний, чисто геометричний образ.Домагаючись формування у свідомості учнів чіткого розуміння того, що зі світломзв'язане особлива форма енергії, треба на першому ж уроці звернути увагу нарізні дії світла: теплове, хімічне, біологічне й т.д. Підкреслюють, що у всіхвипадках спостерігається перетворення енергії, що несе світло, в інші видиенергії.
Інші прикладиідеалізації в геометричній оптиці – поняття «світлова точка», «точкове джерелосвітла». Точка не має розмірів, у той час як будь-яке джерело світла маєкінцеві розміри. Але якщо розміри джерела світла порівняно невеликі й вінрозташований досить далеко від приладу, що перетворить світловий пучок, то такеджерело можна вважати точковим.
При вивченніпобудови зображення предмета в плоскому дзеркалі в учнів формується поняття«уявне зображення точки (предмета)», а при вивченні лінз – «дійсне зображенняточки (предмета)». Тут треба враховувати, що школярі до цього часу ще не знаютьролі ока в утворенні зображень, а дана обставина досить істотно длянеформального засвоєння названих понять. Питання про напрямок, у якому мибачимо зображення, і про його місце взагалі важкий для розуміння. Уявнезображення – одне з найбільш складних понять роздягнуте в оптиці навіть длястарших класів його важко засвоїти, не простежуючи хід променів до сітківкиока.
Здатність органівзору живих істот бачити предмети тільки прямолінійно, коли від предмета світлобезпосередньо попадає в наше око, ставиться до їхньої вродженої здатності, щосклалася в процесі тривалого розвитку й пристосування до навколишньогосередовища. Наприклад, дивлячись на плоске дзеркало, ми не дивимося на відбитийпредмет, (щоперебуває перед дзеркалом), тому світло від предмета безпосередньоне попадає в око, а впливає на нього лише після відбиття від дзеркала. Тому щовідбите від дзеркала світло поширюється прямолінійно, то завдяки зоровій звичцінам здається, начебто предмет ми бачимо на прямолінійному напрямку, і саме задзеркалом, а не там, де він перебуває в дійсності. Таким чином, коли мова йдепро уявне зображення, то тут відіграє роль скоріше психолого-фізіологічнийфактор, чим фізичний. Фізично існує тільки дійсне зображення. Тому методичнопоняття «уявне зображення» ефективніше розглядати паралельно з поняттям «дійснезображення» або після розгляду цього поняття, але показавши при цьомупринципову відмінність названих зображень.
Викладають цепитання на основі енергетичних уявлень. На місці виникнення дійсного зображеннявідбувається насправді концентрація енергії світла, що може бути виявленофотоелементом, термометром, фотопапііром і ін. Уявне зображення не можнаодержати на екрані або фоточутливій плівці. Його називають уявним, видуманимтому, що реально в даному місці простору воно не існує (його немає). У тіммісці де «перебуває» це уявне зображення, енергія світла не концентрується. Цедобре ілюструє відомий досвід зі скляною пластиною, поставленої вертикально, ідвома вертикальними свічами, одна з яких запалена. Розташувавши останню переддзеркалом, ставлять за ним другу свічку, незасвічену, у такім місці, щоб приспостереженні крізь скло вона здавалася палаючою. Вимірюванням доводять, щосвічки виявляються розташованими на рівних відстанях від дзеркала.
Вивчення темипочинають із нагадування факту прямолінійного поширення світла, котрий ужевідомий учням з курсу природознавства й життєвих спостережень, пов'язаних ізцим явищем (форма світлового пучка в повітрі від прожектора, кишеньковоголіхтаря, пучки сонячного світла, що поширюються через щілини в пиловому повітрізатемненої кімнати і т. п.). Незважаючи на такий достаток життєвихспостережень, на уроці обов'язково потрібно використати експеримент.
На приладі погеометричній оптиці, звертають увагу школярів на те, що подібні досвіди йспостереження переконують у прямолінійному поширенні світла в однорідномусередовищі.
Корисноповідомити, що про прямолінійне поширення світла писав ще засновник геометріїЕвклід за 300 років до нашої ери й, імовірно, поняття про пряму лінію виникло зподання про прямолінійне поширення світла в однорідному середовищі.
Необхіднорозповісти й про практичне застосування цього явища для визначення відстаней донедоступних предметів (у геодезії, військовому справі, астрономії).
З метоюзакріплення матеріалу й придбання практичних умінь на цьому уроці школярампропонують короткочасну лабораторну роботу – фронтальний експеримент зішпильками по «провешиванию прямій лінії» (мал. 2.1.3.). Окремим учням можнарекомендувати виготовити вдома камеру-обскуру (мал. 2.1.4.), а на уроцірозповісти про роботу з нею.
/>
/>
Мал. 2.1.4.
Один з наслідківпрямолінійного поширення світла в однорідному середовищі – утворення тіні йпівтіні й зокрема, сонячне й місячне затьмарення. Причини затьмарень ужез'ясовували в курсах природознавства й географії, тому, опираючись на попереднізнання учнів, можна різноманітити методи роботи. На уроках, де розглядаєтьсяданий матеріал, можна заслухати доповіді й повідомлення учнів, супроводжуванідемонстрацією досвідів з таблицями, діапозитивами. Звертають увагу учнів на те,що із затьмареннями в минулі часи, було зв'язано багато марновірств, алесучасна наука дозволяє з великою точністю пророчити час їхнього настання.Корисно запропонувати учнем домашні експериментальні завдання по дослідженнюрозміру тіні (у порівнянні із предметом) і по визначенню розміру предмета, пойого тіні.

/>
Мал. 2.1.5.
Приступаючи довивчення законів відбивання світла, доцільно насамперед показати явищавідбивання й заломлення світла на границі двох прозорих середовищ саме так, яквони відбуваються в дійсності (тобто одночасно). При демонстрації відповіднихдосвідів з оптичною шайбою (мал. 2.1.5.) або із прямокутною посудиною з водянимрозчином флюоресцина (Мал. 2.1.6, а) звертають увагу учнів на те, що припадінні пучка світла на границю двох середовищ (повітря – скло або повітря – вода)пучок роздвоюється: одна його частина повертається в перше середовище (це явищеназивають відбиванням світла), а інша проникає в друге середовище, змінившисвій напрямок (заломлення світла). Пояснення супроводжують малюнком, на якомувказують назви променів і кутів і їхні літерні позначення, підкреслюють, що намалюнку кожний пучок світла представлений його центральним променем (мал.2.1.6, б).
/>
Мал. 2.1.6.

При вивченнізаконів відбивання світла зі школярами розбирають наступні питання: «У якійплощині лежить відбитий промінь?», «У якому напрямку треба шукати відбитийпромінь у цій площині?», «Як співвідносяться між собою кути падіння йвідбивання?» – і на основі аналізу результатів експерименту із оптичною шайбоюроблять висновок.
Урок по вивченнюзакону відбивання можна побудувати й таким чином, що основний висновок(рівність кутів падіння й відбивання) учні одержують повністю самостійно, упроцесі виконання лабораторного експерименту.
Післявстановлення закону відбивання з'ясовують відмінність дзеркального й розсіяноговідбивання світла. Зробити це можна в процесі самостійної роботи з підручником.На початку уроку показують наступні демонстрації: направивши кілька паралельнихпучків світла на плоске дзеркало, укріплене на оптичній шайбі, з'ясовують, щовони залишаються паралельними й після відбивання. Далі в добре затемненомукласі перед проекційним апаратом встановлюють плоске дзеркало так, щоб світлопісля відбивання потрапить на стелю або на стіну класу. На стелі одержуютьрізко обкреслену світлу пляму. Інша частина стелі залишається темною, у класісвітліше не стає. Звернувши на цю увагу учнів, задають питання: «Чивідбивається світло від вати?» Замінивши дзеркало ватою, спостерігають, щозначна частина стелі освітлена й у класі стало світліше. Після цього учнямпропонують розглянути малюнки на екрані ЕОМ, де показаний що паралельнийсвітловий пучок відбивається від дзеркальної поверхні у вигляді паралельного жпучка, так само строго спрямованого (мал. 2.1.7, а), а шорсткувата поверхнявідбиває падаючий на неї світло в усіх напрямках (мал. 2.1.7, б). Упроцесі колективного обговорення з'ясовують різницю між дзеркальним і розсіянимвідбиттям і яке значення має розсіяне відбиття в нашому житті. Навколишні нас предметивидні тому, що вони розсіюють світло, що йде від Сонця й штучних джерел світла.

/>
При вивченнідзеркального відбивання показують, що плоске дзеркало тільки змінює напрямокходу променів світла, але не може перетворювати пучки світла. У даному місцікурсу фіксують увага школярів саме на цьому, а плоскі дзеркала розглядають якпристосування, що служать для зміни напрямку світлового пучка світла. Цейматеріал закріплюють системою вправ по конкретній зміні напрямку променядзеркалом (паралельний пучок світла піднімають або опускають на яку-небудьзадану висоту, змінюють горизонтальний напрямок пучка світла на вертикальне й т. п.).Показують, що зображення в плоскому дзеркалі перебуває за дзеркалом і на тій жевідстані (мал. 2.1.2.).
Вивчення явищапереломлення світла починають за допомогою ЕОМ із повторення досвідів поодночасному відбиттю й заломленню світла на границі двох прозорих середовищ.Нагадують, який промінь називається падаючим, а який – заломленим, показують іпозначають відповідні кути, повторюють закони відбивання. Потім експериментальноз оптичною шайбою (заломлення світла при проходженні через склянийнапівциліндр) показують, що заломлений промінь лежить у тій же площині, що йпадаючий промінь. Звертають увагу на те, що кут заломлення світла в склізмінюється при зміні кута падіння, зв'язок між цими кутами більш складний, чимпри відбиванні світла.
Використовуючибільш складну установку (мал. 2.1.6, а), на якій можна спостерігатизаломлення світлового пучка як при переході з повітря у воду, так і з води вповітря, звертають увагу школярів на наступну закономірність: при переходісвітла з повітря у воду кут заломлення менше кута падіння. При переході світлаз води в повітря кут заломлення більше кута падіння. Креслення на дошці (мал.2.1.6, б) допомагає зрозуміти спостережуване (KN – границяповітря й води, АO – падаючий промінь, OB – заломлений промінь уводі (він же падає на дзеркало, що лежить у воді), ВК – відбитий проміньвід дзеркала (він падає на границю води й повітря), KD – заломленийпромінь при виході в повітря; α – кут падіння при переході з повітря уводу, β – кут заломлення; α1і β1відповідно кути падіння й заломлення при переході променя з води в повітря).
Спостереженняповторюють для середовищ повітря – скло на досвіді з оптичною шайбою. Зробившивідповідні креслення й порівнявши для різних середовищ кути заломлення прирівних кутах падіння, вводять поняття про середовища оптично більш (менш)щільних.
У цьому місцішкільного курсу, використовуючи ці ж установки розповідають школярам і прооборотність світлових променів.
Тому що прирозгляді явища заломлення вводять показник заломлення, то вправи проводять нетільки якісно. Велику увагу повинно бути приділене поясненню явищ, відомихучням з життєвого досвіду, наприклад, чому предмети, частково занурені у воду,здаються зламаними в поверхні води, чому дно ріки, предмети у воді здаютьсявище, ніж це є в дійсності, і т. п.
Використовуючипрості устаткування (склянка з водою, олівець, колба з водою), можнаорганізувати фронтальні лабораторні спостереження учнями уявного підняттяпредмета при його зануренні у воду.
Лінзи в базовійшколі розглядають не тільки експериментально, як наслідок явища заломлення.Учнів на досвіді знайомлять із властивостями лінз перетворювати пучки світла йдавати дійсне зображення предметів. Вводять поняття про фокусні відстані F оптичнійсилі лінз 1/F. Формулу лінзи вивчають тільки із сильними учнями.
Фронтальнулабораторну роботу «Одержання зображення за допомогою лінзи» проводять усполученні з демонстраційним експериментом, що дозволяє ввести поняття «фокуснавідстань» і «оптична сила».
У центрі уваги повиннібути дві демонстрації: 1) паралельний пучок променів (мал. 2.1.8.) збирається водній точці (фокусі лінзи) і 2) промені, що йдуть через фокус, після заломленняйдуть паралельно оптичної осі (мал. 2.1.9.). Знання ходу цих двох променів даєможливість показати принцип побудови зображення в лінзах і переконати школяріву залежності характеру зображення від відстані предмета до лінзи і її фокусноївідстані. Необхідно розглянути основні випадки одержання дійсних зображеньпредметів при різних положеннях предмета щодо лінзи (мал. 2.1.10., а, б, в) Намалюнку з екрана ЕОМ, при побудові зображення стрілки, один із променівпроведений паралельно головної оптичної осі, інший – через її оптичний центр.
/> />
Мал. 2.1.8. Мал. 2.1.9.
Далі розглядаютьбудову ока й фотоапарата, за допомогою комп'ютера. Цей матеріал відіграєістотну роль як у здійсненні зв'язку викладання з життям і розширенняполітехнічного кругозору учнів, так і в узагальненні й систематизації їхніхзнань по всьому вивченому матеріалі.
Око надзвичайноскладна оптична система, по принципу дії нагадує фотоапарат. Тому післяпорівняння ходу променів (мал. 2.1.11. і 2.1.12.) корисно запропонувати, учнямскласти таблицю, у якій співставляються оптичні системи фотоапарата й ока(характер зображення, як здійснюється наведення на різкість, роль діафрагми –зіниці, об'єктива – кришталика й т. п.).

/>
Мал. 2.1.10.
Через обмеженістьчасу, що відводить на вивчення теми «Світлові явища», різні випадки більшскладних побудов зображень (за допомогою побічних осей), а також визначенняобласті бачення зображень і т. п., можна розглянути тільки в гуртковійроботі або на факультативних заняттях.
Програма базовоїшколи припускає вивчення ще наступних питань:
– короткозорістьі далекозорість;
– окуляри;
– кут зору і йогозбільшення;
– лупа;
- мікроскоп;
- телескоп;
- дисперсія й спектральне розкладання;
- проекційний апарат.
На цих питаннях зупиняємося,тому що зв'язок з життям дуже цікавить учнів. І тим самим, ще раз підкреслюємоважливість вивчення оптики.

/>
Мал. 2.1.11. Мал.2.1.12.
На завершенняварто розповісти учням про значення оптичних приладів у промисловості, унаукових дослідженнях, у побуті. Важливо показати роль оптичних приладів упізнанні світу. Наприклад, фотографування зворотної сторони Місяця, невидимоїіз Землі, і т. п. Матеріал, досліджуваний у класі, дає основу дляпроведення багатьох цікавих позакласних занять за наступними темами: «Історіятехніки освітлення», «Сонячне випромінювання – джерело життя на Землі» і т.д.
По матеріалу теми можна зучнями провести екскурсію. [13]
2.2 Організація навчальногопроцесу при поєднанні традиційних та НІТН
Засоби навчання відіграють впедагогічній діяльності таку ж саму роль, як і знаряддя праці в будь-якомувиробничому процесі. Від рівня їх розвитку і раціональної організаціїзастосування в значній мірі залежить ефективність та кінцевий результатнавчання. Не випадково деякі фахівці вважають, що впровадження техніки впрактику навчання – подія така ж важлива, як у свій час було створення першихшкільних підручників.
Широке проникнення в навчальнийпроцес сучасних технічних засобів навчання і електронних обчислювальних машин єхарактерним фактором розвитку вищої освіти. Технічне оснащення вузівськогонавчального процесу – це не дань моді, а об'єктивна необхідність, якаобумовлена всім ходом суспільно-історичного розвитку.
Певна річ, що сучасні ТЗН– це не панацея, яка покликана допомогти школі загалом вирішити всі поставленіперед нею завдання. Але те, що ми вже знаємо про дидактичні можливості ТЗН, даєнам право стверджувати, що вони можуть зробити суттєвий внесок у вдосконаленнянавчально-виховного процесу у вищій школі.
Зміни в структурінавчального процесу не слід розглядати як самоціль: з'явився технічний засіб – міняйсхему навчання, що склалася, щоб цей засіб вписався в нову схему. Однакмодернізація дидактичної системи вищої школи з урахуванням нових завданьпідготовки спеціалістів і проникнення новітніх ТЗН в ВНЗ – це єдинийоб'єктивний процес, викликаний усім ходом розвитку суспільства.
Академік В.М. Глушковписав, що»… навіть в майбутньому ЕОМ не зможуть повністю замінитивчителя». Що стосується часткової комп'ютеризації навчальногопроцесу, то ця можливість в силу наявності великої наукової,матеріально-технічної, а також морально-психологічної бази не потребує корінноїперебудови умов, що склалися, а отже стала реальною і конкретною. Більше того,впровадження ЕОМ в навчання стало необхідністю, оскільки метою його є неоголошувати відому і однакову для всіх схему знань, а розвиватирізноманітність, своєрідність, індивідуальну неповторність особистості.
Т.В. Колесник [14]зазначає, що навчання за допомогою ЕОМ – це принципово новий тип навчальногопроцесу, що вимагає нових форм і методів навчальної та навчаючої діяльності.Використання ЕОМ змінює фукції викладача: він повинен заздалегідь визначитишляхи та розробити алгоритми оптимального керівництва всім навчальним процесомй окремим заняттям у тому числі. Істотною дидактичною особливістю навчання задопомогою ЕОМ є встановлення безпосередніх діалогів між студентом і машиною абодіалогічного трикутника – студент-комп'ютер-викладач.
Такі діалоги допомагаютьрозібратися у всіх труднощах, що виникають у процесі вивчення предмета присамостійному розв'язанні завдань, а викладачеві – спостерігати та контролюватиякісний стан навчання.
Чи може техніка замінитивикладача? Справа в тому, зазначає В.М. Кузнєцов [17], що розуміти під словом «замінити».Жодна машина не може взяти на себе роль педагога як суб'єкта педагогічноговпливу, одна із найважливіших функцій якого – керувати пізнавальною діяльністютого, хто навчається, у взаємо-опосередкованому процесі викладання – навчання.Але технічний пристрій, виступаючи засобом навчання в руках педагога, можевиконувати низку його функцій, передаючи навчальну інформацію або контролюючиїї засвоєння. Час, що звільнився, викладач витрачає на здійснення таких функційпедагогічної діяльності, які не під силу електроніці.
Існує й інший погляд щодо марностій навіть «хибності» застосування нових засобів навчання без відчутних змін вадміністративній структурі навчальних закладів. Це твердження підкріплювалосянавіть намаганнями деяких навчальних закладів в США ввести безперервний процеснавчання, при якому кожен учень просувається вперед згідно зі своїміндивідуальним планом, закінчуючи курс у зручний для нього час.
Дійсно, досить розповсюдженийсеред неспеціалістів погляд про витіснення людини-викладача з навчальногопроцесу і повної заміни його обчислювальною машиною може мати місце вконкретних специфічних умовах [5], наприклад: а) там, де немає чи не вистачає викладачів(малорозвинені країни); б) де учні розкидані географічно і не можуть бутизабезпечені штатом викладачів; в) де економічно незручно створенняорганізованого навчання (якщо підприємство невелике і учні працюють заплаваючим графіком). Низка дослідників стоять на позиціях застосування ЕОМ длядистанційного домашнього навчання [3; 4], для спеціалізованого навчання глухих,сліпих, німих, розумово відсталих, «важких», «вразливих» та деяких іншихособливих категорій учнів [16; 24; 3], а також для навчання в системі відкритихуніверситетів [23].
Багато зарубіжних педагогіввіддають перевагу ідеї так званого «перемежаючого» навчання, яке поєднуєтрадиційні і нові прийоми та засоби [22], при цьому більшість дослідниківсхильні вважати ЕОМ засобом розширення можливостей людини, хоч і не заперечуютьтого, що роль останньої суттєво зміниться [3].
Дослідження, проведені в СШАпедагогічними лабораторіями на кошти Фонду Форда, стверджують, що в недалекомумайбутньому електроніка та телебачення дозволять «одному професорові проводитилекції для великих аудиторій». В «новому педагогічному світі» майже не потрібнібудуть педагоги (особливо, у вузах). Нові технічні засоби навчання немовбироблять застарілою ту точку зору, що краща освіта досягається малими групами таза допомогою висококваліфікованих вчителів.
За даними ООН, людина запам'ятовуєлише 10% прочитаного, 20% – почутого, 30% – побаченого. Якщо людина чує табачить, рівень запам'ятовування підвищується до 50%, а якщо чує, бачить, апотім обговорює, то і до 70%. Використання аудіовізуальних засобів до того жскорочує на 40% необхідний для навчання час і на 20% збільшує об'єм засвоєноїінформації [10, 21].
Використовується останнім часом інова технологія, що дозволяє подолати «тиранію відстаней». Віце-президент австралійськогоуніверситету професор Ф. Джевонс в зв'язку з цим говорить: «У вікмікрокомп'ютеризації друкованих матеріалів недостатньо». Тому зроблені кроки вновому напрямі. Почалось здійснення програми підготовки комп'ютернихспеціалістів за допомогою «дистанційного навчання» (з використаннямперсональних комп'ютерів студентів). Вони можуть бути задіяні як «індивідуальніробочі станції», а також під'єднуватися до центральної ЕОМ. Електронна поштапідтримує постійний зв'язок. Тепер справа за тим, щоб створити таку ефективнусистему навчання, яка б відповідала можливостям цієї технології» [21, 2].
Аналогічна система навчання існуєв США. Тут вона отримала назву «Електронний університет». Вже багато роківкомпанія «Нешнл едьюкейшн корп» експлуатує систему освіти «Еднет» («Мережіосвіти»). Бум, який розгорнувся останніми роками навколо «інформаційноїтехнології», сприяв прогресу «педагогічної технології». З'явилась можливістьпід її егідою з'єднати телевізор з комп'ютером, так би мовити, запрягти цю «паругнідих» у віз освіти.
Висновок педагогів і студентів надиво одностайний: об'єднання телебачення і комп'ютерів дасть змогу розширитинавчальну аудиторію, підвищивши рівень її знань. Усе більша кількість коледжівта університетів пропонують американській аудиторії «електронно-телевізійнівиди навчання».
Зокрема, Г. Паск бачитьмайбутнього викладача або як персонального наставника, який повиненприєднуватися до навчання тільки у випадку необхідності, виявленої машиною, абояк психіатра, який вступає в гру там, де»… з учнем станеться що-небудь «патологічне»[5]. Цікаве обгрунтування подібного підходу пропонується британськимидослідниками Л. Кенді та Е. Едмондзом у застосуванні його при вивченнірідної мови. Виходячи із традиційної англійської системи навчання, згідно зякою до кожного класу приписано два викладачі (вчитель, який веде груповізаняття, і наставник, який приєднується до тих, у кого виникають труднощі), Л.Кенді і Е. Едмондз віддають комп'ютеру роль наставника, що, на їх погляд,повинно забезпечити необхідний ступінь індивідуалізації навчання [21].
Англійські педагогиК.А. Томас, Д.К. Девіс, Д. Опеншоу, Д.В. Берд, поділяючипогляд Г. Паска, пропагують використання ЕОМ для»… виконання шаблонної ічасто втомлюючої роботи з тренування учнів і вивчання ними фактичного матеріалу…»,залишаючи викладачеві «дійсне навчання», побачивши»… істинне поле їхвідповідальності у керуванні розвитком особистості».
Про спробу протиставити машинувикладачеві, що викликала деяке розчарування учнів в низці навчальних закладівСША, пише Н.П. Іванов, на думку якого, ЕОМ ефективна лише в тих випадках,якщо вона доповнює традиційно складені форми і методи навчання принциповоновими, а не просто копіює їх [9]. В цілому, не слід допускати, щоб введеннянових методів перетворювалося «в самоціль». Вони повинні вписуватись у загальнусистему методів і форм роботи з учнями [7, 14].
Висновки, що роблятьдослідники в тих країнах, де накопичений величезний досвід комп'ютеризації,перш за все в розвинутих країнах, полягають в тому, що реальні досягнення в ційгалузі не дають підстав вважати, що застосування ЕОМ кардинально змінитьтрадиційну систему навчання на кращу. Не можна просто запроваджувати комп'ютеру звичний навчальний процес і сподіватися, що він зробить революцію в освіті.Потрібно змінювати саму концепцію навчального процесу, проектувати принциповоіншу технологію навчання, в якій комп'ютер органічно вписався б як новий,потужний засіб. В закордонній літературі відзначається, що засоби впровадженнякомп'ютера базуються на концепції освіти, основною метою якої є накопиченнязнань, умінь, навичок, необхідних для виконання професійних функцій в умовахіндустріального виробництва. В даний час суспільство знаходиться на етапіпереходу до інформаційних технологій виробництва і стара концепція освіти вжене відповідає його вимогам.
Проблеми комп'ютеризації навчанняне зводяться до масового виробництва комп'ютерів і впровадження їх в існуючийнавчальний процес. Зміна засобів навчання, як, зрештою, зміна в будь-якій ланцідидактичної системи, неминуче призводить до перебудови всієї цієї системи.Використання обчислювальної техніки розширює можливості людини. Проте вона єлише інструментом, знаряддям розв'язання задач, і її застосування не повиннеперетворюватись у самоціль, моду або формальний захід.
Необхідно, перш за все,визначити конкретну мету і зміст навчання в комп'ютерному варіанті. І якщовиявиться, що мета може бути досягнута за допомогою традиційних, надійних,звичних для викладача і учнів засобів, то краще за все звернутися саме до них.Для комп'ютерного навчання доцільно відбирати тільки той зміст, розгортання ізасвоєння якого не може обійтися без ЕОМ
Використання ЕОМ унавчальному процесі дещо змінює функції викладача, оскільки здійснюється їхперерозподіл між викладачем і ЕОМ. При цьому машині передаються лише тіфункції, з якими вона може справитися ефективніше за викладача. Програма ітехнічна система ЕОМ допомагають автору програми компонувати інформацію,планувати її зміни, видавати креслення, таблиці, графіки на екран дисплея.Подання інформації може здійснюватися в будь-якому тимчасовому режимі, анаявність дидактичних засобів виділенням інформації (наочність, підкреслювання,штрифування, кольорове зображення тощо) значно підвищує реалізаціюінформаційної функції ЕОМ. Особливої уваги при цьому заслуговує структуруванняматеріалу, який при навчанні краще сприймається з екрана дисплея.
Сприйняття матеріалу привикористанні ЕОМ поліпшується за рахунок різних дидактичних можливостей ЕОМ:наочності, підкреслювання, обертання, кольорового зображення тощо. Особливістьпроцесу навчання за допомогою ЕОМ викликає інтерес до навчання і сприяєактивізації та зосередженню уваги студентів на предметі. Цьому сприяють такождіалогова форма роботи, безперервний контроль і негайне підкріплення відповіді.
Умови роботи на ЕОМспонукають студентів до активної і напруженої діяльності, оскільки вониусвідомлюють можливість контролю викладачем, а також самоконтролю завдякипорівнянню та узагальненню матеріалу, що вивчається. Проведення самоконтролю допомагаєстудентам не лише корегувати свою відповідь, але й виправити зроблені нимипомилки та значно розширити пам'ять завдяки перегляду матеріалу на екранідисплея.
Процес навчання вінститутах нерозривно пов'язаний з використанням креслень, графіків, діаграм,формул, що дозволяє подавати інформацію в ущільненому вигляді. Це сприяєрозвиткові високого рівня абстракції у студентів. Дидактичні можливостісучасних ЕОМ щодо зображення графічної інформації дозволяють демонстраціюконкретних предметів замінити схематичними або символічними зображеннями,використовувати наочність як спосіб абстрагування та формування проблемнихситуацій. Крім того, ЕОМ створює умови для переходу на більш високий рівеньінтелектуальної праці, бо чим більше автоматизується в машинних процесахдіяльність людини, тим більше підвищується її психологічний рівень і вона можекраще проявити свої творчі здібності.
При традиційних формахнавчання викладач не може враховувати всі індивідуальні особливості студентів іорієнтує навчальний процес на середнього студента з точки зору не лише йогоуспішності, але й рівня психологічних характеристик.
Значну допомогувикладачеві може надати використання ЕОМ для психодіагностичного тестуваннястудентів, наприклад, визначення об'єму пам'яті, концетрації уваги,репродуктивності розумових процесів, оригінальності мислення та ін.
Безперечна ефективністьвикористання ЕОМ також при здійсненні поточного і проміжного контролю знаньстудентів, оскільки вона значно спрощує розробку алгоритму навчання та допомагаєвикладачеві проводити ці форми контролю. ЕОМ може оцінити знання студентівбільш об'єктивно та обгрунтовано, хоча її виховні функції менші, ніж при традиційнихформах навчання [31].
Навчальний процес, як ікожний інший, пов'язаний з управлінською діяльністю людини, може бути описанийсукупністю компонентів, які відображають:
– структурупроцесу, тобто основні й складові частини, що в традиційній технологіїнавчання можуть бути подані як лекція, консультація, практичне заняття,лабораторна робота, завдання на проектування, цільовий контроль (залік, іспит,захист, колоквіум);
– технологіюпроцесу, тобто взаємний зв'язок структурних частин навчального процесу вчасі й домовленості про послідовність операцій, спрямованих на формуванняпевних знань, умінь і навичок;
– інформаційніпотоки, утотожнені в навчальному процесі зі змістом і обсягом навчальноїінформації, яку згідно з навчальним планом регламентовано одержує студент;
– керовані потоки,які можна розглядати як послідовність керованих дій щодо обліку, аналізу,нормування, планування, розподілу, контролю, звітності, організації таінформування відносно кадрового, фінансового, матеріально-технічного,енергетичного, інформаційного та іншого ресурсного забезпечення навчальногопроцесу.
Якщо вказані компоненти структурованій пов'язані з деталізованими цільовими функціями, то морфологію навчальногопроцесу можна розглядати як його інфологічну модель. Запровадження в навчальнийпроцес обчислювальної техніки може вплинути на зміст моделі і залишити її упервісному вигляді.
Саме процес набуттязнань, умінь і навичок, спираючись на теорію поетапного формування знань як натеоретичну основу його побудови, за своїм характером може бути індуктивним чидедуктивним. Відповідно до обраного методу викладання матеріалу формується йтехнологічний цикл заняття, де головним регулюючим ресурсом є інформація, щовідображає у той чи інший спосіб поняття курсу.
Процедура інформування,яка у традиційній технології навчання має форму лекційного викладання, якправило, через машинну форму навчання носить тривіальний характер, набуваєвигляду послідовного пробігу (тобто листання) матеріалу курсу за допомогоюекрана комп'ютера. Теоретичні та практичні проблеми у цьому випадку належатьсфері дидактики і психології й пов'язані з визначенням оптимального обсягуоднієї навчальної дози, послідовності таких доз, формою зображення (текстова,графічна, звукова). Частково процедури оптимізації структури навчального курсуможуть бути автоматизовані. Так, враховуючи прагматичну вагу поданої студентовіінформації, а також ергономічні та психологічні характеристики, що відображаютьіндивідуальні можливості того, кого навчають, сприймати і запам'ятовуватиінформацію, є можливість встановити межі й обсяг окремих навчальних доз, обсягконкретного заняття, розробити індивідуальний план засвоєння студентомдисциплін [20; 28].
Проте інформуваннястудентів як базова процедура навчального процесу все-таки потребує участілюдини (викладача) і певною мірою не формалізується, як не формалізується іпроцес відтворення знань. Розвиток пакетів прикладних програм загальногопризначення дозволив дещо ширше розглядати можливості діалогу тих, когонавчають, із системою, що супроводжує машинний навчальний курс.
Інші процедуринавчального процесу (консультація, контроль тощо), які за логікою застосуванняпідпорядковані базовій навчальній процедурі – інформуванню, можуть бутиформалізовані більшою мірою.
Підсумовуючи викладеніміркування, можна констатувати, що успішність впровадження обчислювальноїтехніки з метою безпосередньої реалізації навчальних процедур передусімпов'язана з рівнем та якістю інформаційно-методичного забезпечення.
Контроль знань єскладовою частиною практично всіх видів і форм занять, а його результативикористовують як основу для корекції роботи тих, кого навчають, а також длязміни методики викладання і змісту навчальних курсів, оптимізації структуринавчальних процедур. Тому, автоматизуючи контрольні процедури, необхідно нетільки намагатися позбутися недоліків, які має традиційний контроль знань (тривалістьпроцесу, локальність результату, суб’єктивність при оцінці знань тощо), але йдокласти зусиль щодо побудови умов, за яких можливі реалізація в ході машинногонавчання творчих операцій викладача, розширення можливостей діагностики знаньвеликих груп тих, кого навчають, зменшення часу контролю із збереженням чинавіть розширенням його обсягу і підвищенням точності результатів.
Виключне значення для машинногонавчання має консультація, тому що на цю процедуру покладається завдання нетільки корекції неправильно засвоєних знань, але й побудова інформаційнихповідомлень, які є реакцією на запити студентів до системи. Розвиток машинногонавчання пов'язаний з ростом можливостей системи, інтерпретації базовогоінформаційно-методичного забезпечення, що потребує, на наш погляд, розробкизасобів, які автоматизують процес формування пояснень і консультативнихповідомлень. Таким чином, у режимі машинної консультації на автоматизованунавчальну систему покладено функцію генерації повідомлень інформації. Процедуруконсультації можна розглянути як базову функцію навчальної довідкової системи,яку дозволяється використовувати як самостійний компонент машинного навчальногосередовища, значення якого для навчальної роботи постійно зростає. Дійсно, самедовідники з різних напрямків знань, що містять у стислому вигляді основніпоняття, їх характеристики й особливості об’єктів спостереження завждикористуються попитом, бо вони є одним з найважливіших засобів для забезпеченняпостійної творчої діяльності, а щодо навчального процесу – необхідні, перш завсе, в курсовому та дипломному проектуванні.
Найбільш ефективноконсультація може бути реалізована на розширеній базі навчальної інформації зарахунок розподілу навчального курсу на дози чи структурування його якимосьіншим чином, також побудови моделі відношень між поняттями курсу й апаратуутворення посилань на фрагменти базового навчального посібника.
Перейдемо до розгляду іобговорення конкретних форм організації навчання і спробуємо оцінити роль ЕОМ вкожному з них.
Найбільш стійкою формоюорганізації навчання, що виправдала себе з точки зору ефективності іекономічності в застосуванні до масового навчання, є лекція. В основілекційного навчання лежить спосіб передачі знань у готовому вигляді чи такзваний інформаційно-рецептивний метод, згідно з яким викладач проводитьпопередній відбір інформації, організовує її сприйняття, демонструє зразкидіяльності із застосування отриманих знань на практиці.
Об’єднання аудиторноїлекції з лабораторним експериментом дозволяє значно підвищити ефективністьнавчання, органічно сумістити теорію з практикою, а машинна графіка дозволяєстудентам наочно «побачити» абстрактне явище і тим самим швидко виробитиінтуїтивне уявлення про нього. На звичайній лекції студенти ведуть себе вбільшості пасивно. В результаті студенти практично не вникають у матеріал, щовивчається, до того часу, поки не приступають до виконання домашнього завдання.Тим самим роль лекції знецінюється. Викладач же, який має наділену засобамимашинної графіки АНС, може вводити новий матеріал, пояснюючи його за допомогоюсерії мультиплікаційних зображень, після він може запропонувати кожному ізстудентів самостійно попрацювати з одним і тим же «інтерактивним фільмом». Врозвинутих АНС з машинною графікою користувачі можуть вирішувати, якіілюстративні матеріали з даної теми показати, керувати швидкістю кадрівмультиплікаційного фільму, створюючи різноманітні відеоефекти – накладаннязображень, стоп-кадр, зворотня зйомка тощо. Можливість
спостерігатибагаточисленні динамічні зображення складних процесів становить значний інтересне тільки для студентів, але й для викладачів.
Доповнені комп'ютерноюмультиплікацією, подібні демонстрації повинні суттєво скоротити затрати часу вроботі лектора на громіздкі малюнки і пояснення, покращити розуміння фізичнихпринципів роботи технічних пристроїв студентами за рахунок покращення наочностіматеріалу, що викладається. По-друге, дуже важливим застосування комп'ютернихдемонстрацій є ілюстрація ключових для розуміння логіки розвитку фізики експериментів,натурна постановка яких в рамках лекції неможлива.
Моделювання на ЕОМфізичних процесів, що недоступні для масового спостереження, робить їх наочнимиі дає можливість демонструвати широкій аудиторії. [26]
Застосування класу ПЕОМ,дозволяє в аудиторії розв'язувати фізичні задачі, які практично неможливозапропонувати студентам в межах звичайних практичних занять (наприклад, задачі,що потребують великої кількості складних розрахунків, або задачі, які не маютьаналітичного розв'язку і потребують для розв'язання застосування числовихметодів).
Комп'ютерні роботи, що нетак давно офіційно увійшли до програми курсу фізики, демонструють хорошіможливості для створення проблемних ситуацій на практичних заняттях.
Використання ЕОМ напрактичних заняттях з фізики поряд з традиційними методиками може дати певнінаслідки і буде ефективним з точки зору дидактики.
Розв'язавши задачу,студент набирає за допомогою клавіатури відповідь, перевіряє її на екранідисплея і, переконавшись, що помилок немає, відправляє її в оперативну пам'ятьЕОМ, яка аналізує відповідь. Якщо задача розв'язана вірно, то студентувидається чергове контрольне завдання або чергова доза навчального матеріалу.
У випадку, якщо увідповіді виявлена помилка, то ЕОМ видає студентові (учневі) на екран пояснення:яка допущена помилка і що потрібно зробити. Цей процес повторюється до тогочасу, поки студент самостійно не закінчить розв'язок контрольного завдання.Студент може запросити допомогу у ЕОМ або у викладача. Всі дії студента (учня)(кількість зроблених спроб розв'язку, затрачений час тощо) фіксується ЕОМ. Всістатистичні дані про хід навчання передаються викладачеві.
Застосування персональнихкомп'ютерів у навчальному процесі дозволяє:
1) інтенсифікувати процеснавчання і підвищити його ефективність за рахунок можливості опрацюваннявеликого об’єму навчальної інформації;
2) розвивати пізнавальнуактивність, самостійність, підвищувати інтерес до дисципліни, яка вивчається;
3) встановлюватизворотній зв'язок, необхідний для керування навчальним процесом, систематичноконтролювати знання і вміння та підвищувати якість перевірки знань;
4) удосконалювати форми іметоди організації самостійної роботи студентів;
5) індивідуалізуватипроцес навчання у масовій аудиторії зі збереженням цілісності, що дозволяє враховуватиіндивідуальні особливості студента, розвивати їх здібності;
6) здійснювати принципалгоритмізації навчальної діяльності.
Крім того, застосуванняЕОМ у навчальному процесі є не тільки як засіб навчання, але і як предметвивчення. Засвоюючи за допомогою ЕОМ певний навчальний курс, студент одночаснооволодіває навичками роботи з електронно-обчислювальною технікою, яка відіграєвсе зростаючу роль у всіх сферах народного господарства [28]. Проте це незначить, що всі завдання удосконалення навчального процесу можна вирішити задопомогою ЕОМ. Основним критерієм тут повинен бути принцип педагогічноїдоцільності. Форми і методи навчання, які стимулюють пізнавальну активністьстудентів, повинні вибиратися залежно від конкретного змісту навчального матеріалуі від конкретної дидактичної мети, що ставиться і може бути найбільш ефективнодосягнута за допомогою саме таких форм і методів.
Педагогічні задачікомп'ютерізації семінарських занять з методики фізики можна класифікувати,відзначає Гуревич Ю.Л. [27], за трьома основними напрямками:
– формуванняопераційного стилю мислення у всіх студентів;
– підвищенняефективності навчального процесу при вивченні методики викладання фізики іззастосуванням ЕОМ;
-          суттєва активізація розумової діяльності студентів за допомогоюпрограм, що оперативно збирають інформацію з робочих студентських місць іаналізують її.
Важливо не забувати, що незалежновід насичення комп'ютерами кабінету методики і техніки фізичного експерименту,все ж основною ланкою на семінарському занятті, яка регулює взаємодію в системі«Студент – ЕОМ», залишається викладач, який володіє методологією і методикоюнавчального процесу в умовах широкого застосування ЕОМ і загальної комп'ютерноїграмотності.
У даному розділі найбільшповна відповідність специфіці ЕОМ має місце у випадках тренування і контролю,що, як правило, є окремими елементами методичної підструктури практичного,лекційного чи семінарського заняття, але час від часу кожному з них (або обомодночасно) присвячуються повні заняття тренувально-контролюючого типу. Цізаняття можуть бути як аудиторними, так і позааудиторними, виконуваними врамках самостійної роботи.
В застосуванні доавтоматизованого навчання поняття «самостійна робота» може практикуватисяскоріше як режим чи як компонент дидактичних умов навчання.
В процесіпередлабораторного заняття студенти попередньо моделюють лабораторні умови: «збирають»апаратуру, знімають покази приладів, проводять обчислення і інтерпретуютьрезультати. На постлабораторних заняттях частина часу витрачається студентамина введення результатів (отриманих в лабораторіях) в ЕОМ для перевірки їхдостовірності, а час, що залишився, використовується для обговоренняспецифічних індивідуальних проблем з викладачем. Заняття, які розширюють рамкилабораторних, присвячуються моделюванню експериментів, які вже виконувались влабораторних умовах, якщо їх важко повторити з причини тривалості в часі, атакож складного чи дорогого обладнання.
Останній тип занять –заняття в режимі «тренажер» – дозволяють відтворювати реальну обстановку, щовиникла, наприклад, в кабіні пілота, в космічному кораблі тощо. Цей режимвимагає використання особливих терміналів, які імітують специфічне обладнання.Крім того, заняття в цьому режимі багато в чому перегукуються з лабораторними ітому спеціальний розгляд їх не доцільний.
Закінчуючи розгляд різнихформ заняття, потрібно зауважити щодо неповноти їх представлення. Зокрема, миспеціально не надавали уваги екскурсіям, конференціям, заняттям-дискусіям ібагатьом іншим організаційним формам, що входять до навчального процесу.Будь-яка з цих форм потенційно може бути автоматизована. Однак їх автоматизаціяне завжди доречна. Краще зберегти ці форми як колективні для активізаціїнавчального процесу. Тому їх аналіз не такий важливий в рамках даного дослідження.
Геометрична оптика – граничнийвипадки хвильової оптики. Підставою для такого твердження є те, що в процесірозвитку класичної електродинаміки було показано, що формули геометричноїоптики можуть бути отримані з рівнянь Максвелла, як граничний випадок, щовідповідає переходу до зникаюче малої довжини хвилі. Геометрична оптика вивчаєзакони поширення оптичного випромінювання на основі подання про світловіпромені. А світловий промінь – це лінія, уздовж якого поширюється світловаенергія, світловий промінь перпендикулярний фронту світлової хвилі.Користуватися поняттям променя можна лише в тих випадках, коли не треба враховуватидифракційних явищ, тобто коли довжина світлової хвилі λ, багато меншерозмірів перешкод, різних неоднорідностей на шляху поширення світла.

/>
Мал. 2.2.1.
Якщо в базовомукурсі фізики явища відбиванняя й заломлення світла розглядали тільки якекспериментальний факт.
То в старших класахцього ж явища розглядають як прояв хвильових властивостей світла при взаємодіїз речовиною. Теоретичний висновок законів відбивання й заломлення світлаздійснюють із залученням принципу Гюйгенса на підставі вихідного положення:світло – електромагнітна хвиля.
 />
Мал. 2.2.2.
Це в більшнаглядному вигляді можна продемонструвати за допомогою компютерних програм.
Принцип Гюйгенсавводять саме в цьому місці курсу як правило, що дозволяє, виходячи з положенняхвильового фронту в який-небудь момент часу, знайти положення хвильового фронтудля найближчого моменту часу (мал. 2.2.1.). Необхідність залучення цьогододаткового принципу обумовлена недостатньою математичною підготовкою учнів.Але за допомогою комп'ютера цей процес можна спростити і прискорити.
У навчальній іметодичній літературі звичайно приводять доказу законів відбиття й переломленнясвітла, що майже цілком відтворюють докази самого X. Гюйгенса. З розглядутрикутників АCВ і ADВ (мал. 2.2.2.) знаходять співвідношення міжкутами (закон відбивання). З розгляду трикутників АDВ і АСВ (мал.2.2.3.) визначають співвідношення між кутами α і β (законзаломлення).
/>
Мал. 2.2.3.
Дійсно, ВР = υ1τ= AВ Sin α = υ2τ = А В Sin β
(де υ1– швидкість світла в першому середовищі, υ2 – швидкістьсвітла в другому середовищі), звідки
/>
Якщо позначити відношення/> через п2.1, то одержують законзаломлення в звичайній формі
/>

Величина п2.1 (постійна для даних двох середовищ) не залежить від кутів α і β;її називають відносним показником заломлення другого середовища відноснопершого.
Важливо показати,що, користуючись принципом Гюйгенса, ми не тільки знаходимо закон заломлення,який можна перевірити експериментально, але й одержуємо можливість пояснитифізичний зміст показника заломлення п: показник заломлення дорівнюєвідношенню швидкості світлової хвилі в першому середовищі до швидкості її вдругому середовищі. А також показати приклади, які б довели важливість введенихпонять.
Після розглядузаконів відбивання й заломлення світла вивчають явище повного відбивання світла(мал. 2.2.4.). Учні повинні засвоїти, що повне відбивання спостерігають припереході світла з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільне(візьмемо для простоти випадок переходу світла зі скла в повітря), нагляднішеце продемонструвати за допомогою ЕОМ. Для цього випадку граничний кут повноговідбивання α0визначають із формули
/>
де п – показникзаломленняскла щодо повітря. При вивченні повного відбивання світла цікаво йважливо розглянути його технічні застосування – волоконну оптику, світловоди йт. п.
Доцільновирішувати завдання, за допомогою яких насамперед заглиблюється поняття профізичну сутність показника заломлення, а також закон заломлення світла.
Можливо тут виконанняфронтальної лабораторної роботи з вимірювання показника

/>
Мал. 2.2.4. заломлення скла йдодатково цікаві спостереження й досліди, виконані за допомогою комп'ютера.
2.3 Організаціята проведення педагогічного експерименту (Методика викладання геометричноїоптики за допомогою комп'ютерного моделювання)
 
Педагогічнийексперимент полягає у планомірній зміні умов педагогічного процесу іреєстрації відповідних наслідків. Умову, яку експериментатор спеціально іпланомірно змінює, щоб оцінити її вплив на той чи інший аспект педагогічногопроцесу, називають незалежною змінною. Аспект педагогічного процесу,який змінюється у відповідь на зміну незалежної змінної, називається залежноюзмінною. Якщо, наприклад, експериментальне перевіряється ефективність новогометоду навчання, то сам цей метод є незалежною змінною, а якість знань учнів – залежною.
Експеримент – цеконтрольоване педагогічне спостереження, з тією різницею, що експериментаторспостерігає наслідки змін, які сам цілеспрямовано викликає у педагогічномупроцесі. Ще однією особливістю експерименту є тісний зв'язок з теорією він нетільки спрямовується певною теоретичною гіпотезою, але саме його проведеннястає можливим лише тоді, коли дослідник має попередні уявлення про природупроцесу, який вивчається, про чинники, що його детермінують. Педагогічнийексперимент вимагає обґрунтування робочої гіпотези, складання детального плануїї перевірки, точної фіксації результатів, ретельного аналізу отриманих даних,формулювання остаточних висновків.
Ефективністьзастосування ЕОМ в експериментально-дослідницькій роботі зумовлюється тим, щовони забезпечують: велику точність результатів та їх достовірність, оскількипрограмні засоби дають можливість застосовувати методи, які знижуютьнагромадження похибок при округленні й обчисленні проміжних величин; скороченнякількості складних, дорогих і унікальних приладів; підвищення якості йінформативності дослідження за рахунок ретельнішої обробки даних; збільшеннякількості об'єктів, що контролюються, та підвищення емоційного впливу;скорочення циклів дослідження на основі прискорення підготовки і проведенняексперименту, оперативного використання результатів аналізу, зменшення часуобробки та систематизації даних.
Комп'ютеризаціяексперименту розширює обізнаність учнів з досліджуваним фізичним явищем, формуєнавички і надає їм упевненості у використанні сучасних експериментальнихметодів, ознайомлює з передовими способами пізнання, видами контролю затехнологічними процесами на виробництві, дає змогу по-новому підійти до методикипостановки шкільного фізичного експерименту.
Підвищенняефективності і якості навчання фізики тісно пов'язане з удосконаленням існуючихі пошуком нових методів та засобів навчання, що забезпечували б високий рівеньїї вивчення.
Використання ЕОМособливо ефективне під час вивчення питань квантової фізики, оскільки вчительза їх допомогою може звертатися до тих аспектів, які раніше були недоступніучням через складність, недостатню наочність, громіздкість математичногоапарату, обмеженість проведення шкільного фізичного експерименту тощо [14]. Зметою усунення недоліків, що мають місце під час вивчення розділу «Геометричноїоптики», в дипломній роботі розроблені навчальні комп'ютерні моделі (НКМ):«Відбивання і заломлення світла»,» Дзеркала», «Тонка лінза», «Система двох лінз»,» Око як оптичнийінструмент», «Мікроскоп», «Зорова труба Кеплера», їх використання, на моюдумку, дає змогу вчителю зробити матеріал більш наочним, організуватисамостійну роботу учнів на уроці, активізувати їхню розумову діяльність.
Перевагою цихмоделей є те, що вони написані для графічного середовища Windows. Тому впроцесі використання, можна швидко засвоїти правила керування програмою,сконцентруватися на явищі або процесі що розглядається, якомога менше думатипро способи спілкування з ЕОМ.
Насамперед, надзвичайнозручно використовувати комп'ютерні моделі в демонстраційному варіанті припоясненні нового матеріалу або при рішенні задач. Погодьтеся, що набагатопростіше і наочніше показати, як промінь рухається на границі повітря-середовищеи середовище-повітря, використовуючи модель «Відбивання і заломлення світла.» (Модель 1, вдодатках ком пакт-диск), ніж пояснювати це за допомогою дошки, крейди та не завждисправних приладів, чи наявності потрібних умов для демонстрації.
/>
Модель 1. Відбивання ізаломлення світла.
В геометричній оптиці закони відбивання і заломлення світла награниці розділу двох прозорих середовищ формулюється на основі поняттясвітлових променів. Комп'ютерна модель дозволяє вивчати закони відбивання ізаломлення світла на границі повітря-середовище и середовище-повітря. При цьомупоказник заломлення n середовища може змінюватись від 1до 2. Модель являється комп'ютерним варіантом приладу для вивчення законіввідбивання і заломлення світла.
Промінь світла направляється на плоску границю двох середовищ абозі сторони повітря, або зі сторони досліджуваного середовища. В обох випадкахкут падіння можна змінювати в межах від 0 до 90°. На екрані дисплеявисвічується відбитий і заломлений промені, напрямок яких можна визначити покруговій градусній шкалі.
Зверніть увагу, що при падінні світла на границю розділу зісторони середовища (n > 1) під кутом,перевищуючим деяке значення α0, заломлений промінь відсутній.Це явище називається повним внутрішнім відбиванням, акут α0– граничним кутом повноговнутрішнього відбивання (α0 = αпр).При падінні світла на цю же границю зі сторони повітря заломлений промінь неможе відклонитися від перпендикуляра до границі розділу на кут, перевищуючий α0.
Зображення предмета в плоскому дзеркалі (Модель 2. Плоскедзеркало) формується за рахунок променів, відбитих від дзеркальної поверхні.Предмет і його уявне зображення розташовуються симетрично щодо дзеркала, розмірзображення дорівнює розмірові предмета.
Комп'ютерна модель ілюструє хід променів у плоскому дзеркалі.Зверніть увагу, що якщо предмет розташовується перпендикулярно до дзеркала, тойого уявне зображення виявляється перевернутим. Якби предмет розташовувався паралельнодзеркальної поверхні, то його уявне зображення виявилося би прямим.
Модель дозволяє змінювати положення предмета щодо дзеркала або задопомогою миші.

/>
Модель 2. Плоске дзеркало
/>
Модель 3. Сферичне дзеркало
Комп'ютерна модель 3 (Сферичне дзеркало) ілюструє хід променів привідображенні від ввігнутого і опуклого сферичних дзеркал і утворення зображень(прямих і перевернених, дійсних і уявних). Можна змінювати оптичну силудзеркала F–1 і відстань dвід предмета до дзеркала. На екрані за допомогою стандартних променів будуєтьсязображення предмета, і висвічуються значення відстані fвід дзеркала до зображення і лінійного збільшення Γ = – (f / d). Для прямих зображень Γ > 0,для перевернених Γ 
Положення предмета щодо дзеркала, а також розташування на екранівсієї системи – предмета, його зображення і дзеркала – можна змінювати задопомогою миші.
Комп'ютерна модель 4 (Тонка лінза.) дозволяє створювати наекрані тонкі лінзи, що збирають і розсіюють з різною оптичною силою. Модельбудує зображення за допомогою пари стандартних променів і визначає положеннязображення і його характер, а також лінійне збільшення. Положення предмета щодолінзи можна змінювати за допомогою миші. Установивши курсор на оптичний центрлінзи, і кликнувши мишею, можна переміщати по екрані всю систему в цілому:предмет, його зображення і саму лінзу.
/>
Модель 4. Тонка лінза
Комп'ютерна модель 5 (Система двох лінз.) призначена для вивченнясистеми з двох лінз. Можна змінювати положення обох лінз щодо предмета задопомогою миші. У широких межах можна змінювати оптичні сили (F–1)обох лінз. Комп'ютер обчислює положення першого і другого зображень і визначаєлінійні збільшення системи з двох лінз і кожної лінзи окремо. Точковий предметрозташовується на загальній оптичній осі лінз. На дисплеї висвічується хід двохдовільних променів від предмета, що випробують заломлення в обох лінзах.
/>
Модель 5. Система двох лінз
Комп'ютерна модель 6 (Окояк оптичний інструмент.), призначена для вивчення роботи ока як оптичного приладу.Моделюється хід променів в очній оптиці і визначається положення зображенняоб'єкта щодо сітківки для трьох різних типів очей – нормального, короткозорого ідалекозорого. Кожний з цих трьох типів очей володіє своєю далекою точкоюакомодації (при розслабленому очному м'язі) і відстанню найкращого зору, приякому око може тривалий час розглядати дрібні деталі предмета без надмірноїнапруги. У нормального ока відстань найкращого зору приймається рівним 25 см. При сильній напрузі очного м'яза око може акомодуватися на свою ближню точку акомодації.Око здатне автоматично перебудовувати акомодацію на предмети, розташовані міжближньою і далекою точками акомодації. Комп'ютерна програма дозволяєзмоделювати роботу ока в трьох режимах: око акомодоване на відстань найкращогозору (нормальна акомодація), око акомодоване на далеку точку акомодації і режимавтоматичної акомодації ока.
Моделюється також діяокулярних лінз при акомодації ока на далеку точку або на відстань найкращогозору.
Зверніть увагу, щооптична сила окулярів, призначених для розглядання вилучених предметів, може незбігатися з оптичною силою окулярів, призначених для читання дрібного тексту.
Положення предмета щодоока можна змінювати або за допомогою миші.
/>
Модель 6. Око як оптичнийінструмент

/>
Модель 7. Мікроскоп
В комп’ютерній моделі мікроскопа можна змінювати фокусні відстані F1 і F2 об’єктива іокуляра. Відстань Δ між ними вибрана рівна 16 см (стандартна довжина тубуса мікроскопів). На екрані дисплея висвічується хід променів вмікроскопі і вказується лінійне збільшення. Зверніть увагу, що в комп’ютерніймоделі умова F1, F2 
Комп'ютерна програма 8,моделює роботу підзорної труби Кеплера, яка складається з двох збиральних лінз.Підзорна труба Кеплера призначена для астрономічних спостережень, так як вонадає перевернуте зображення, що незручно для земних спостережень. Програма, щооко спостерігача акомодований на безмежність. То в трубі реалізується телескопічнийхід променів – паралельний пучок променів від віддаленого предмета, що входитьв об'єктив під кутом ψ, виходить з окуляра також паралельним пучком, алепід іншим кутом φ по відношенню до оптичної вісі. Відношення кутів γ = φ / ψназивається кутовим збільшенням підзорної труби. Кутове збільшення трубиможна виразити через фокусну відстань об'єктива F1 і окуляра F2:
γ = – F1 / F2.

Від'ємні значення γпоказують на перевернутий характер зображення.
Можна виміряти фокуснівідстані F1 і F2 об'єктива і окуляра, атакож кут ψ нахилу що входить в об'єктив пучка променів. На екрані дисплеявисвічуються значення кута φ і кутового збільшення γ.
/>
Модель 8. Зорова трубаКеплера
Звичайно, такі демонстраціїбудуть мати успіх, якщо вчитель працює з невеликою групою учнів, яких можнарозсадити поблизу монітора комп'ютера або, якщо в кабінеті мається проекційнатехніка, що дозволяє відобразити екран комп'ютера на стінний екран великогорозміру. У противному випадку вчитель може запропонувати учнем самостійнопопрацювати з моделями в комп'ютерному класі або в домашніх умовах, що інодібуває більш реально. Слід зазначити, що при індивідуальній роботі учні звеликим інтересом повозяться з запропонованими моделями, пробують усірегулювання, як правило, не особливо вникаючи у фізичний зміст демонстрації наекрані. Як показує практичний досвід, звичайному школяреві конкретна модельможе бути цікава в плині 3 -5 хвилин, а потім неминуче виникає питання: А що робитидалі? Опитування, що проводив автор після такої самостійної роботи, показали,що навчальний ефект незначний, тому що діти при такій роботі мало що розуміють.
Що ж потрібно зробити,щоб урок у комп'ютерному класі був не тільки цікавий за формою, але і давмаксимальний навчальний ефект?
Учителеві необхідно заздалегідь підготувати план роботи з обраноїдля вивчення комп'ютерною моделлю, сформулювати питання і задачі, погоджені зфункціональними можливостями моделі, також бажано попередити учнів, що їм наприкінціуроку буде необхідно відповісти на питання або написати невеликий звіт пропророблену роботу. Ідеальним є варіант, при якому вчитель на початку урокуроздає учнем індивідуальні завдання в роздрукованому вигляді.

Висновки
Аналіз показує, щокомп’ютеризація уроків фізики виразилася в такому.
1.      Світогляднаспрямованість здійснена за допомогою:
а) чіткішоговикладу в тексті та відображення в ілюстраціях діалектико-матеріалістичнихпоглядів на природу;
б)      безпосередньоговключення в нього додаткової інформації;
в)      систематичногозалучення фактів, цифр;
г) введенняузагальнюючих розділів, тем, питань світоглядного характеру.
2.      Науковийрівень підвищений за рахунок:
а)      збільшенняобсягу загальних і часткових висновків;
б) введення новихнаукових понять і строгіших їх означень, формулювань закономірностей,принципів;
в) розширення втексті пояснень за рахунок описів;
г)       значноїуваги до методів науки як у тексті, так і в ілюстраціях, завданнях для учнів;
д) збільшеннякількості завдань на встановлення фізичних зв'язків, порівняння й узагальнення.
3.      Активізаціяпізнавальної діяльності учнів здійснюється за допомогою:
а) системизавдань теоретичного і практичного характеру, які ускладнюються;
б)      збільшеннякількості нестандартних завдань для самостійної роботи учнів;
в) збільшеннякількості ілюстрацій, їх розмаїтості за змістом і видами;
г) включеннясловників термінів і додатків;
Слід підкреслити,що всі три напрями, за якими вдосконалювалася фізика, тісно взаємозалежні.
Так, посиленнясвітоглядної спрямованості змісту одночасно підвищує науковий рівень. Вплив насвітогляд школярів не може бути забезпечений без науково обґрунтованої системизавдань, які активізують інтелектуальні, емоційні, практичні напрямкинавчальної діяльності. Проте слід врахувати, що навчальну діяльність учнівактивізує лише та система завдань, яка охоплює всі етапи пізнання(спостереження, аналіз зібраних фактів, побудова гіпотез, їх перевірка іпереведення в теорію, усвідомлення форм і прийомів мислення), тобто система,створена на чітких науково-методичних принципах.
1.      Впровадженнякомп'ютеризації навчання в процес навчання фізики має сприяти оновленню змістуфізичної освіти, залучення педагогів до розроблення варіативних навчальних підручників,пошуку програм, створенню різнорівневих методів і прийомів навчання.
2.  Аналіз методологічної,психолого-педагогічної, методичної літератури дозволив визначити, що позитивнийефект в процесі впровадження дистанційного навчання фізики досягається за умов:
•        повагидо учня 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;
•        такоїоцінки учня, що випливає з суб'єктної діяльності, на що й спрямовано нині весьнавчальний процес.
3. З'ясовано мотививпровадження комп'ютеризації освіти в процес навчання фізики:
– комп'ютерзначно розширив можливості подання навчальної інформації;
– комп'ютердозволяє підсилити мотивацію навчання;
– комп'ютерактивно зацікавлює в навчальний процес;
– набагаторозширяються застосовуваних навчальних задач;
– комп'ютердозволяє якісно змінити контроль за діяльністю учнів;
– комп'ютерсприяє формуванню в учнів рефлексії своєї діяльності
4. Розглянуто івисвітлено науково-методичні та психолого-педагогічні основи дистанційногонавчання як засобу підвищення інтересу до вивчення фізики зокрема таорганізації системи самостійної роботи при вивченні фахових дисциплін.
5 Запропонованонавчальний посібник в електронному вигляді по темі «Геометрична оптика».
Перевагирозробленого електронного навчального посібника:
•    стійкість роботи програми при неправильних або випадковихнатисканнях клавіш;
•    забезпечення захисту від несанкціонованого введення даних(значень, що виходять за зазначені межі або свідомо невірних);
•    забезпечення свідомості й активності дій користувача при роботі зпрограмами;
•    програма    за допомогою діалогу                  повиннаініціювати діяльність користувача (учня) відповідно до зазначеного в супровіднійдокументації методичними цілями і визначеннями;
•    відповідність тематики програми навчальним програмам шкільнихпредметів.
•        забезпеченнядоступності навчання (вимога відповідності пропонованого навчального матеріалураніше придбаним знанням, умінням, навичкам).


Література
 
1.   Андреев В.И. Эвристическоепрограммирование учебно-исследовательской деятельности: Метод. пособие. – М.:Высшая школа, 1981. с. 167–182;
2.   Машбиц Е.И. Психолого-педагогическиепроблемы компьютеризации обучения. М.: Педагогика. – 1988. –191 с.;
3.   Ю. Дорошенко,«Педагогічні програмні засоби»., – Фізика та астрономія в школі, – 1997 р.,№7;
4.   М. Корнієнко, «ІТв освіті»., – Фізика та астрономія в школі, – 1999 р., №3;
5.   О. Желюк, «ЗасобиНІТ у навчальному фізичному експерименті», – Фізика, – 2001 р., №9;
6.   І. Заводський,«Інформаційні освітні технології»
7.   О. Сергєєв, Н. Сосницька– «Шкільні підручники з фізики для основної школи: досягнення, проблеми,перспективи розвитку»;
8.   Ю. Жук.,«Можливості нової технології»., Освіта, – №10, 2003 р.
9.   М. Палтішев.,«Психолого-педагогічні основи навчання фізики»., Освіта, – №6, 2002 р.;
10.     І.Р. Крилов, «Методическое пособие по курсу оптики», – М.1993 р.,с. 53–86;
11.     Коршак Е.В., Миргородський Б.Ю. Методика і технікашкільного експерименту. Практикум: Київ: Вища школа. 1981. – 280 с.
12.     Гончаренко С.У. Методика навчання фізики в середнійшколі. – К. Радянська школа, 1974. – с. 95–114.
13.     Викладання фізики в школі. За ред. Коршака Є. В. – К. Радянськашкола, 1986. – с. 68 – 84.
14.     Савченко В.Ф., Коршак Е.В., Ляшенко О.І. Урокифізики у 7–8 класах. – Київ: Перун. – 2002. – 320 с.
15.     Буров В.А. Демонстрационный эксперимент по физике всредней школе. – М.: Просвещение. – 1979. – 147–179 с.
16.     О.М. Желюк., «Компютерна техніка в навчальному курсіфізики»., Метод. рекомендації., – Рівне, РДПУ, 1994 р.;
17.     В. Савченко, «Деякі міркування, щодо повного відбиваннясвітла», – Освіта., 2000 р. №5;
18.     «Комп’ютер – інформаційні і комунікативні технології у навчальномупроцесі середніх та вищих шкіл» // Міжнародна наукова конференція, – Освіта,– №34 – 2003 р.;
19.     А. Сільвейстр «Актуалізація пізнавальної діяльності учнів науроках з застосуванням НІТН»;
20.     Александров Г.Н. Программированное обучение и новыеинформационные технологии обучения // Информатика и образование. -1993. –№5. – с. 7–19.
21.          Шевандрин Н.И. Психодиагностика, коррекция и развитиеличности. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС. – 1998. – 512 с.
22.              Пидкасистый И.П. Самостоятельная познавательнаядеятельность школьников в обучении. М.: Педагогика. – 1980 – 240 с.
23.              Лемберг Р.Г. О самостоятельной работе учащихся. //Советская педагогика. – 1962. – №2.
24.     Буров В.А. Демонстрационный эксперимент по физике всредней школе. – М.: Просвещение. – 1979.-179с
25.     Викладання фізики в школі. За ред. Коршака Є. В. – К.: Радянськашкола, 1986. – с. 168 – 184.
26.              Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемыкомпьютеризации обучения. М.: Педагогика. – 1988. – 191 с.
27.     Миргородський Б.Ю., Шабель В.К. Демонстраційнийексперимент з фізики: Механіка. К.: Радянська школа. – 1980. – 144 с.
28.     Сумський В.І. ЕОМ при вивченні фізики: Навч. Посібник / Заред. М.І. Шута. – К.:ІЗМН. – 1997. – 184 с.
29.     Левина И.И. Опытно-экспериментальная разработка методикисамостоятельной работы учащихся на уроке при изучении педагогических дисциплин(в индустриально-педагогических техникумах профессионально-техническогообразования): Автореф. дис. канд. пед. наук. – М. – 1971.
30.     Коршак Е.В., Миргородський Б.Ю. Методика і технікашкільного експерименту. Практикум: Київ: Вища школа. – 1981. – 280 с.