Науково-методичні засади створення та використання навчального комплекту з оптики

- використання сучасних засобів у вивченні оптичних явищ повинно сприяти активізації навчально-пізнавальної діяльності учнів (процесу учіння) і бути спрямованим на розвиток їх самостійності, стимулювати активну діяльність кожного школяра з урахуванням його особливостей, підвищувати інтерес і мотивацію учіння;

- розробка комплекту з оптики має бути орієнтованою на сучасну технологічну базу, відповідати сучасним психолого-педагогічним, санітарним, а в цілому – ергономічним вимогам і враховувати, що ці вимоги з часом удосконалюються, доповнюючись новими положеннями.

Таким чином показано, що створення системи засобів навчання з оптики нового покоління відповідно до зазначених вимог сприятиме вирішенню завдань, поставлених перед фізичною освітою на сучасному етапі її реформування, і акцентується увага на проблемі інформатизації навчального процесу взагалі та, зокрема, навчального фізичного експерименту з оптики (п. 2. 2) при диференційованому її вивченні у школах різних типів.

У п. 2. 3. описано комплект з оптики, до складу якого увійшли новий створений автором навчальний прилад “Шкільна оптична лава – 3” і оптичні елементи з інтерференції, дифракції та поляризації, посібник “Оптика. Лабораторні роботи із сучасними засобами експериментування” (Кіровоград, 2001. -51 с.) та програмне педагогічне забезпечення для виконання розрахунків з використанням ЕОМ (посібник для вчителів, -2-е вид., перероб. і доп. – Кіровоград, 2002. -112 с.).

Використання у створеному навчальному приладі з оптики лазерного діода замість газового лазера має суттєві переваги, які зводяться до таких:

1. Як джерело випромінювання лазерний діод має значно менші розміри, меншу масу, легко транспортується і зберігається, зручно налагоджується і монтується в демонстраційній установці на оптичній лаві або у підставці.

2. Живлення лазерного діода здійснюється постійним струмом напругою 3 В від двох сухих елементів по 1, 5 В кожний, що є безпечним для використання і учнями старших класів, і учнями середніх та молодших класів та відповідає вимогам техніки електробезпеки.

3. Потужність випромінювання лазерного діода у червоному діапазоні спектра як і газового лазера ЛГ-208А за інтенсивністю в декілька разів більша. При цьому вона не перевищує максимально допустимі значення за санітарно-гігієнічними нормами.

Внаслідок цього чинника демонстрації з лазерним діодом дозволяють:

а) одержувати яскравіші і переконливіші результати, ніж із газовим лазером;

б) виконувати демонстрації у не зовсім затемненому приміщенні;

в) створити такі умови, які більшою мірою відповідають санітарно-гігієнічним вимогам, бо зіниця ока, діафрагмуючись сама за наявності світла, зменшує ймовірність ураження сітківки.

Випромінювання лазерного діода формується різними елементами за допомогою револьверної головки і дозволяє під час демонстрацій використовувати такі варіанти:

а) сферичне розширення пучка для збільшення кута розбіжності та формування сферичного фронту світлових хвиль;

б) збільшення розбіжності пучка в одній площині, що дозволяє одержати інтенсивні вузькі пучки у дослідах з променевої оптики;

в) отримання декількох пучків; одночасно передбачене обертання крайніх пучків відносно центрального, що дозволяє ілюструвати переріз оптичних деталей у будь-якій площині та якісно демонструвати різні оптичні системи.

Набір системних елементів з оптики дозволяє виконати серію демонстраційних дослідів та лабораторних робіт, які відповідають сучасним програмам з фізики.

Методика використання навчального комплекту з оптики описана у п. 2. 4, де розкрито особливості виконання демонстраційних дослідів із геометричної оптики на основі візуалізування світлових променів у виділеному просторі методом його задимлювання. Методика передбачає виконання дослідів одночасно і традиційними, добре відпрацьованими на практиці прийомами, на які робиться посилання. Описана методика виконання лабораторних робіт з оптики із використанням навчального приладу та комп’ютерної техніки.

У третьому розділі описані результати дослідно-експериментальної перевірки навчального комплекту з оптики та системи демонстраційних дослідів і лабораторних робіт з ним.

Експериментальна перевірка окремих результатів та в цілому створеного навчального комплекту з оптики проводилася відповідно до основних етапів нашого дослідження.

І етап (1995-1998 рр.) – характерний порівняльним вивченням методики викладання оптики у різних навчальних закладах, мали місце опрацювання вихідних позицій до досліджуваної проблеми. Це дозволило на основі власного досвіду, набутого при викладанні розділу з оптики у загальноосвітній школі, ліцеї та колегіумі, вибрати напрямок в удосконаленні вибраної проблеми і виявити вплив ЕОМ на рівень знань учнів з фізики, на їхню активність у навчанні, що розкрито у статті [1].

ІІ етап (1998-1999 рр.) – пов’язаний із конструюванням навчального обладнання та оцінкою відповідності його ергономічним вимогам до навчального обладнання та виробленням конкретних рекомендацій для створення навчального приладу з оптики. Одночасно з цим оцінювалися можливості використання комп’ютерної техніки у навчанні фізики та для проведення окремих дослідів з оптики.

ІІІ етап (1999-2000 рр.) – проводилася оцінка окремих елементів для виконання фізичних навчальних дослідів з оптики в школі: оптична лава, система візуалізування, набори оптичних елементів, лазерний випромінювач у вигляді лазерного діода, вимоги до його живлення, розмірів, маси, конструктивних особливостей для проведення лабораторних робіт і демонстраційного експерименту, його узгодження з іншими елементами комплекту (ШОЛ-3), а також з існуючим навчальним обладнанням у шкільному кабінеті фізики. У результаті був виготовлений діючий