Науково-методичні засади створення та використання навчального комплекту з оптики

Теоретико-методологічною основою дослідження стали Національна доктрина розвитку освіти України у ХХІ столітті; концепція неперервної фізичної освіти; основні положення теорії пізнання, діяльнісний підхід до навчання, теорія поетапного формування розумових дій, принципи дидактики та педагогічної ергономіки, теорія ШФЕ та особистісно-орієнтованого навчання.

Дослідження проводилося в чотири етапи:

І етап (1995-1998 рр.) Порівняльне вивчення методики викладання оптики у різних навчальних закладах, опрацювання вихідних позицій до вибору проблеми дослідження. Це дозволило на основі власного досвіду викладання розділу з оптики у загальноосвітній школі, ліцеї та колегіумі вибрати напрямок науково-педагогічного дослідження.

ІІ етап (1998-1999 рр.) Вивчення стану методики навчання оптики, аналіз науково-методичних досліджень з цієї проблеми, спеціальної і методичної літератури з оптики та методики її вкладання. Ознайомлення із станом конструювання навчального обладнання. Опрацювання ергономічних вимог до навчального обладнання та вироблення конкретних рекомендацій для створення навчального приладу з оптики; проходила розробка і створення окремих його елементів, зокрема: джерела випромінювання у вигляді лазерного діода; окремих деталей з оптики, які були згодом об’єднані і склали прилад “Шкільна оптична лава” (ШОЛ-3). Одночасно з цим вивчалися можливості використання комп’ютерної техніки у навчанні фізики та для проведення окремих дослідів з оптики.

ІІІ етап (1999-2000 рр.) Проводилася оцінка запропонованого варіанту таких елементів для виконання фізичних навчальних дослідів з оптики в школі:

- лазерний випромінювач у вигляді лазерного діода, вимоги до його живлення, яке має бути автономним, незалежним, складати безпечну напругу 3В; повинен мати малі габарити, давати достатньо потужне випромінювання для проведення лабораторних робіт і демонстрацій, добре узгоджуватися з іншими елементами приладу ШОЛ-3, а також з існуючим навчальним обладнанням у шкільному кабінеті фізики.

- оцінка оптичної лави, на якій можуть виконуватися демонстраційні досліди з оптики, та системи візуалізування лазерних пучків;

- відбір елементів і деталей та їх систем, що складають навчальний комплект і мають бути узгоджені між собою для швидкого і раціонального складання експериментальної установки.

Важливо зазначити, що вирішення проблеми створення сучасного навчального комплекту з оптики, який відповідав би змісту шкільного курсу фізики, спрощувалося тим, що раніше вже були створені подібні комплекти, але їхні можливості значно перевищувати потреби ШКФ, і відповідно, вони мали досить високу вартість.

ІV етап (2000-2001 рр.) Експериментальна перевірка та експертна оцінка, оформлення результатів дослідження.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:

- дістала подальшого розвитку ідея використання лазерної техніки у шкільних навчальних експериментах з оптики: на відміну від відомого раніше газового лазера – джерела оптичного випромінювання, запропоновано лазерний діод, який має малу масу, малі габарити, зручно налагоджується і монтується або на оптичній лаві, або у підставці, живлення лазерного діода здійснюється постійною напругою 3В від двох сухих елементів, а потужність випромінювання, яка не перевищує максимально допустимі значення за санітарно-гігієнічними нормами, у декілька разів більша потужності випромінювання газового лазера; рекомендована оптична лава та система візуалізування лазерних пучків;

- запропонований варіант системи ШФЕ з оптики у поєднанні сучасних засобів експериментування з комп’ютерною технікою, який дозволяє активізувати пізнавально-пошукову діяльність учнів та підвищити інтерес і мотиви навчання з фізики;

- створено оригінальний навчальний комплект з оптики, до складу якого входить новий прилад “Шкільна оптична лава ШОЛ-3” та навчальний посібник.

Теоретична значущість дослідження полягає в тому, що

- встановлені основні тенденції розвитку навчального фізичного експерименту з фізичної оптики, які пов’язані з широким запровадженням лазерної техніки;

- сформульовані концептуальні засади розробки і створення засобів експериментування і навчального обладнання та засобів наочності з оптики;

- розроблені конструкції окремих елементів та їх блоків, що об’єднані в навчальний комплект, для реалізації сучасних наукових досягнень з галузі оптики засобами шкільного навчального експерименту.

Практичне значення роботи визначає створена система ШФЕ з оптики, що відображає сучасний рівень науки:

- створено навчальний комплект з оптики, який включає випромінювач у вигляді лазерного діода, оптичну лаву, набір системних елементів, набір для кріплення деталей і оптичних систем;

- розроблено методичне забезпечення (методичні рекомендації, програмне забезпечення для комп’ютерної підтримки у виконанні дослідів, посібник для вчителів середньої школи) для використання навчального комплекту в процесі диференційованого навчання фізики в сучасній різнопрофільній середній школі;

- створений навчальний комплект та система навчальних дослідів з оптики на його базі впроваджено в навчальний процес, комплект з оптики виготовляється промисловістю, виданий методичний посібник для вчителів фізики, що рекомендований Міністерством освіти і науки України.

Вірогідність та обґрунтованість одержаних результатів забезпечуються відповідністю методів дослідження його меті і завданням; опорою на фундаментальні положення сучасної теорії пізнання; реалізацією цілісного системного підходу до дослідження; кількісним та якісним аналізом результатів дослідження; позитивними результатами експериментальної перевірки та експертної оцінки створеного навчального комплекту і методики його використання в середній школі.

Особистий внесок автора полягає у створенні навчального обладнання у вигляді комплекту з оптики та методичного забезпечення для вивчення питань з оптики у ШКФ за варіативними програмами та його апробації. До навчального комплекту з оптики для середньої школи увійшли: новий створений автором прилад ШОЛ-3, який виготовляється промисловістю і реалізується фірмою “Промінь”,