...
КУРСОВА РОБОТА НА ТЕМУ: “Теоретичні основи моделювання при вивченні фізики в школі” PDF Печать E-mail

КУРСОВА РОБОТА НА ТЕМУ:
“Теоретичні основи моделювання при вивченні фізики в школі”


Зміст

Вступ    2
1 Модель та методи моделювання.    2
2 Класифікація моделей, види моделей.    2
3 Метод відбору матеріалу для моделювання.    2
4 Аналіз навчального матеріалу Хвильової оптики.    2
4.1 Інтерференція   хвиль. Когерентні та некогерентні хвилі.    2
4.2 Інтерференція світла.    2
4.3 Використання явища інтерференції.    2
4.4 Дифракція на щілині. Дифракційна решітка.    2
5 Комп'ютерні моделі та педагогічні програмні засоби.    2
Висновок    2
Література    2

Вступ
Одним з головних завдань загальноосвітньої школи є створення умов для формування творчої особистості, реалізації та самореалізації її природних задатків і можливостей в освітньому процесі. Перспективним шляхом реалізації такої програми є впровадження в навчальний процес школи нових інформаційних технологій, що підвищують рівень освіти та удосконалюють рівень знань. На жаль, стрімкий розвиток обчислювальних засобів як програмних, так і апаратних, не приводить до такого ж стрімкого використання комп'ютерних методів моделювання в навчанні фізики. Тому, актуальність дослідження полягає в розширенні методичної бази застосування інформаційних технологій в шкільному фізичному експерименті за рахунок використання комп'ютерних моделей дослідів, які практично неможливо поставити в звичайних шкільних умовах.
Об'єктом дослідження є навчальний процес з фізики в школі в умовах застосування нових інформаційних технологій навчання.
Предметом дослідження є метод моделювання та застосування комп'ютерної техніки в навчальному процесі з фізики.
Мета дослідження: розробити методику застосування комп'ютерних моделей.
В дослідженні висунуто таку ідею : навчання за допомогою комп'ютерної моделі значно розширить світогляд дітей, надасть можливість в цілому краще зрозуміти фізику.
Гіпотезою дослідження є припущення про те, що застосування комп'ютерної моделі в навчальному процесі сприятиме розвитку пізнавального інтересу до вивчення фізики і подолання формалізму в знаннях учнів.
Завдання дослідження полягає в розробці комп'ютерної моделі.
Безумовно, дана робота несе в собі наукову новизну, яка полягає в обґрунтуванні оптимальної організації навчальної діяльності учнів при роботі з комп'ютерною моделлю, визначені місця комп'ютерних моделей в системі дидактичних засобів з фізики, розробці наукових засад створення моделюючих програм з фізики.
Модель та методи моделювання.
У наукових дослідженнях сфера застосування моделі досить широка й багатогранна. Моделі є в математиці і логіці, хімії і фізиці, астрономії і біології. Найбільш вдале і доступне для розуміння вчителя середньої школи означення моделі, яке пропонує В.О. Штофф. За його визначенням, "модель - це мислено уявлювана або матеріально реалізована система, яка відображаючи або відтворюючи об'єкт дослідження, здатна замінювати його так, що її вивчення дає нам нову інформацію про цей об'єкт" [1].
Зрозуміло, що моделі використовуються для вивчення відповідних об'єктів, явищ і процесів, які вже існують реально, але безпосереднє вивчення яких неможливе або становить значні труднощі. Разом з тим, моделі використовують для дослідження ще неіснуючих установок, приладів, споруд тощо. Отже, модель з однієї сторони виступає посередником між людиною і досліджуваним об'єктом, а з другої модель є представником самого об'єкта.
Модель містить у собі найважливіші, найістотніші для даної задачі риси або параметри досліджуваного об'єкта. Вона абстрагується від неістотного другорядного. Модель – це деяка ідеалізація дійсності, деяке спрощення. Проте ступінь спрощеності та ідеалізації при побудові відповідних моделей може з часом змінюватися.
Наприклад, вивчаючи ідеальний газ, який є моделлю реального газу Бойль і, незалежно від нього Маріотт, установили, що тиск газу даної маси при сталій температурі залежить лише від об'єму самого газу. Згодом було встановлено, що реальні явища значно складніші. Тиск реального газу залежить від багатьох факторів: об'єму цього газу, його температури, розмірів молекул, сили взаємодії між ними тощо.
Таким чином, досліджуючи ідеальний газ, Бойль і Маріотт врахували лише один бік цього явища, абстрагувалися від інших факторів, які за даних умов неістотні. Нові закономірності, які було відкрито пізніше, не заперечували попередньої моделі, а лише доповнювали її.
Усяке абстрагування пов'язане з нехтуванням якимись індивідуальними особливостями досліджуваного явища, але в процесі абстрагування виявляються певні закономірності. Однак, модель – це не тільки певна абстракція відносно відповідного оригіналу, вона ще синтезує в собі основні властивості багатьох різних явищ і предметів. У моделі атома, яку створив Н. Бор у 1913 p., поєдналися уявлення про обертання електронів навколо ядра (класичні уявлення) та про перехід з одного енергетичного рівня на інший (квантові уявлення).
Для зручності проведення відповідних вимірювань модель може бути меншою, ніж досліджуваний об'єкт (модель циклотрона, моста, літака) або більшою (модель електронної лампи, магнетрона, броунівського руху тощо). У моделях може змінюватись масштаб часу. Це робиться для того, щоб звести швидкості перебігу процесів до таких значень, які зручно сприймати або вимірювати відповідними засобами.
Метод пізнання, який оперує науковими моделями, називається методом моделювання [2]. Моделювання - це складний діалектичний процес, що складається з багатьох етапів. Основний зміст моделювання полягає в тому, щоб за результатами дослідів з моделями можна було дістати потрібну відповідь про характер ефектів та різні величини, які пов'язані з досліджуваним об'єктом [2].
Задачі, які розв'язуються за допомогою моделювання, можна поділити на три групи. Перша група задач тісно пов'язана з питанням розвитку теорій, перевірки гіпотез, збиранням наукових фактів. Наприклад, у багатьох випадках, особливо в наукових дослідженнях з природничих наук, модель може бути першим кроком до створення відповідної теорії (теорія Бора, теорія атомного ядра). Незважаючи на те, що модель більш грубо пояснює відповідні явища і процеси ніж послідовна теорія, таке пояснення відображає найістотніші риси досліджуваного об'єкта і є закономірним етапом на шляху до відповідної теорії.
Розв'язання другої групи задач дає змогу дістати інформацію в "прискореному" або "сповільненому" часі про роботу нових приладів або установок у реальних умовах або умовах, що є близькими до реальних.
Третя група задач спрямована на суто педагогічні цілі. Тут розв'язується проблема поліпшення педагогічного процесу: підвищення його ефективності на основі оптимізації планування та організації навчально-пізнавальної діяльності учнів та учителів, діагностики результатів їх діяльності, перспективності методів навчання тощо.
Отже, приходимо до висновку, що всяка модель, яка використовується в наукових дослідженнях, має відповідати таким вимогам:
однозначно представляти відповідний об'єкт дослідження, створений природою або людиною;
бути допоміжним природним або штучним об'єктом, який замінює оригінал у процесі дослідження і дає про нього відповідну інформацію на даному етапі дослідження;
- мати ті властивості оригіналу, які істотні для даного дослідження [2].
Класифікація моделей, види моделей.
В основу класифікації моделей покладено матеріалістичне розуміння моделі як засобу відображення певної частини об'єктивної дійсності з метою її глибшого пізнання. Більшість авторів, які займаються дослідженням методу моделювання, ділять всі існуючі моделі на два великі класи, залежно від того, якими засобами здійснюється моделювання:
а)    матеріальні (речові) моделі;
б)    мислені (ідеальні) моделі.
До першого класу належать моделі, що складаються з речових елементів змонтованих у реально функціонуючий агрегат. Ці моделі втілені в металі, дереві, склі, бетоні і т.д.
Мислені моделі складаються з наочно поданих або логічно осмислених елементів. Мислене моделювання, як правило, передує матеріальному і тісно з ним пов'язане. Перед тим як побудувати матеріальну модель, людина мислено собі її уявляє, теоретично обґрунтовує. Ідеальні моделі можуть існувати також самостійно. Особливістю цих моделей є те, що вони не обов'язково втілюються матеріально.
Кожний із цих класів моделей можна поділити ще на кілька видів. Матеріальні моделі, а отже, й матеріальне моделювання, поділяються на натурне, фізичне і математичне моделювання.
Натурне моделювання – це такий вид матеріального моделювання, коли моделлю є об'єкт, створений природою або людиною, і який використовується для задоволення відповідних людських потреб. Наприклад, діюча гідроелектростанція може бути моделлю для дослідження відповідних явищ, які треба врахувати при будівництві в подібних умовах більш потужної електростанції.
До другого виду матеріального моделювання належить фізичне моделювання. Якщо модель і оригінал (явище, процес або система, що моделюються) мають однакову фізичну природу і різняться лише своїми параметрами в кількісному відношенні, то таке моделювання називається фізичним.
У випадку фізичного моделювання модель може відрізнятися від досліджуваного об'єкта своїми розмірами, або швидкістю перебігу процесів, або одним і другим одночасно. Так, наприклад, деякі явища фізики в науці досліджуються протягом декількох років, а учні ознайомлюються з ними на одному або кількох уроках.
Отже, навчальний процес відрізняється від наукового пізнання відповідних явищ і законів насамперед кількістю затраченого часу, потрібного для досягнення кінцевого результату. У зв'язку з цим процес навчання певною мірою можна вважати моделлю процесу наукового пізнання.
Математичним називають моделювання, коли модель і оригінал мають різну фізичну природу, а явища або процеси, які характеризують їх, описуються рівняннями однакової форми і між змінними цих рівнянь існують однозначні співвідношення. Між математичною моделлю і оригіналом немає зовнішньої подібності, але модель відображає внутрішні закономірності того явища, яке моделюється. При цьому кожній фізичній величині оригіналу відповідає певна (аналогічна) фізична величина моделі.
Математичне моделювання останнім часом досить інтенсивно розвивається і має надзвичайно широке практичне використання. Існує кілька видів математичного моделювання.
Ефективного використання набули, наприклад, математичні моделі прямої аналогії. Для того, щоб побудувати таку модель, треба скласти в загальному вигляді рівняння, які описували б об'єкт, що моделюється, а також підібрати таке явище іншої природи, яке було б моделлю досліджуваного явища. При цьому рівняння, які описують модельне явище або процес, повинні мати однакову структуру з рівняннями, що описують оригінал. Між відповідними параметрами оригіналу і моделі встановлюють коефіцієнти пропорційності певної розмірності. За коефіцієнтами пропорційності та відповідними значеннями параметрів моделей знаходять величини, які безпосередньо цікавлять дослідника. Явище-модель підбирають так, щоб на ній можна було порівняно легко визначити відповідні параметри.
Існують також математичні моделі непрямої аналогії (обчислювальні машини). Принцип роботи машин ґрунтується на тому, що кожному миттєвому значенню вихідної величини ставиться у відповідність значення іншої величини, яка відрізняється від вихідної природою і масштабним коефіцієнтом. Найчастіше вихідні величини моделюють струмами, напругами, відрізками та іншими фізичними величинами.
З появою персональних ЕОМ математичне моделювання набуло нового значення. Завдяки функціональним можливостям ЕОМ математичне моделювання стало найбільш зручним і наочним методом дослідження процесів та явищ економіки та виробництва, науки та освіти. Особливого розвитку дістали галузі екстремального напрямку енергетики та машинобудування: моделювання різних аварійних ситуацій, способів їх подолання та запобігання.
Однак завдяки розвитку програмного забезпечення та застосуванню специфічного обладнання математичне моделювання перевтілилось у якісно новий метод дослідження – метод комп'ютерного моделювання. Отже, під комп'ютерним моделюванням розуміють сукупність програмних та апаратних засобів, які забезпечують реалізацію математичної моделі в зручному для дослідника вигляді, наочно демонструють її розвиток, аналізують можливі варіанти її удосконалення, дають експертну оцінку реальних явищ, об'єктів та процесів. Комп'ютерні моделі, як правило, реалізуються у вигляді відкритих чи закритих систем. Проектуючи методи моделювання на навчальний процес з фізики в школі, можна виділити ряд характерних їх застосувань. Враховуючи специфіку фізики як науки, звернемо увагу на ряд ідеалізацій, які використовуються для того, щоб описи відповідних процесів були більш наочними. Так в шкільному курсі фізики стикаємося із рядом фізичних ідеалізацій: матеріальна точка, інерційна система відліку, рівномірний рух, рух по колу, ідеальний газ, кристалічна решітка. Багато з цих ідеалізацій навіть важко уявити. Однак існують моделі, які досить точно описують відповідні процеси та явища. Моделі, які ілюструють закономірності фізичних явищ та процесів називаються демонстраційно-ілюстративними. Такі моделі використовуються при поясненні принципу дії установок та споруд, розкриття структури цих просів тощо.
Інший вид навчальних моделей описується певними математичними співвідношенням, знаковими або логічними представленнями і орієнтовані на роботу думки учнів. Різного роду схеми, системи рівнянь, матриці коефіцієнтів та ін. утворюють навчально-еврістичні моделі, орієнтовані на розвиток учнів.
На уроках фізики досить часто застосовується принцип моделювання ситуації, яка створюється в образно-уявній формі з допомогою словесного опису. Разом з тим, мислена модель завжди передує створенню натурної моделі. Такі абстрактні моделі курсу фізики називаються навчально-еврістичними.
Кожен із видів розглянутих навчальних моделей може бути описаний із допомогою певних математичних представлень та функцій. Математичні співвідношення досить точно описують фізичні явища та процеси, деякі розділи фізики безпосередньо пов'язані із математичними представленнями. Наприклад, статистична фізика описує ймовірні процеси в термодинамічних системах, які однозначно визначаються математичними операторами; поведінка електромагнітних хвиль описується рівнянням хвильової функції Шредінгера, теорія відносності опираючись на постулати Ейнштейна використовує перетворення Лоренца для інерційних систем. В цілому можна говорити, що математичні моделі несуть як смислове, так і пізнавальне значення.
Оскільки, як було показано вище, математична модель може бути реалізована з допомогою ЕОМ, останнім видом навчальних моделей є комп'ютерні моделі, реалізовані в педагогічних програмних засобах.
Система навчальних моделей з фізики може бути представлена у вигляді схеми (див. схему 1).
Схема 1. Навчальні моделі з фізики
Таким чином, можна говорити про чотири види матеріального моделювання:
1)    натурне моделювання — створення діючої моделі реального об'єкта та його дослідження;
2)    фізичне моделювання — використання об'єктів та явищ, які мають однакову фізичну природу і відрізняються лише своїми параметрами в кількісному відношенні.
3)    математичне моделювання модель і оригінал мають різну фізичну природу, а явища або процеси, які характеризують їх описуються рівняннями однакової форми і між змінними цих рівнянь існують однозначні співвідношення.
4)    комп'ютерне моделювання використання програмних та апаратних засобів, які забезпечують реалізацію математичної моделі в зручному для дослідника вигляді.
Метод відбору матеріалу для моделювання.
Більшість видів моделювання, які використовуються в наукових дослідженнях, можна використати в навчально-виховному процесі з фізики. Вони взаємно доповнюють один одного, а разом узяті, збагачують методи навчання, забезпечуючи можливість всебічного пізнання учнями об’єктивної істини.
Відомий методист Є. М. Горячкін наголошував, що під живим спогляданням слід розуміти: а) певний досвід і знання, які учні здобули в щоденному житті; б) експеримент, який демонструють вчитель або самі учні на уроці. Однак слід врахувати, що деякі явища, наприклад рентгенівські промені, фотоефект, будова атома учням трапляються в щоденному житті дуже рідко або майже зовсім не трапляються. У цьому разі живим спогляданням для учнів буде лише те, що демонструє вчитель на уроках фізики. Але є такі теми, до яких експеримент в умовах школи неможливий. Основними причинами є такі:
1.    Надзвичайно великі або дуже малі розміри установки чи системи, яку необхідно продемонструвати в класі (різні типи прискорювачів елементарних частинок, атомний реактор, шлюзи водоканалу, гребля гідроелектростанції, ядро атома, тощо).
2.    Дуже швидкий, або досить повільний перебіг процесів (ланцюгова ядерна реакція, явище радіоактивності, рух планет, сталість площини коливання маятника при добовому обертанні Землі і т. д.).
3.    Шкідливий вплив деяких явищ і процесів на організм людини (радіоактивні речовини, гамма-промені, рентгенівські промені).
4.    Досить великі значення деяких параметрів системи (тиск, температура).
5.    Відносна складність окремих приладів і установок, висока їхня вартість.
Отже, демонстраційний експеримент треба застосовувати в середній школі як першу ступінь пізнання фізичних явищ або ілюстрацію їх практичного використання. Проте в умовах школи неможливо використати його з усіх тем курсу фізики.
Якщо в школі немає можливості для безпосереднього ознайомлення учнів з предметами в натурі, потрібно використовувати спеціально виготовлені копії. Досить ефективно можуть бути використані, як показує практика, різноманітні демонстраційні моделі. В поєднанні з основними приладами ці моделі допомагають формувати в учнів певні фізичні поняття, уявлення, краще розуміти причини фізичних явищ і процесів. А це в свою чергу збуджує інтерес до знань, прагнення до свідомого засвоєння.
Більшість приладів, які використовуються в демонстраційному та лабораторному фізичному експерименті – це фізичні моделі тих приладів і установок, з якими учень зустрінеться в майбутньому в своїй практичній діяльності.
Під час викладання фізики часто зустрічаються й такі випадки, коли за допомогою існуючих приладів можна показати лише застосування данного явища, а механізм його не розкривається. Таке пояснення не викликає в учнів належних емоцій і не сприяє глибокому засвоєнню матеріалу.
Вдало сконструйовані моделі можуть бути хорошим доповненням  до основних приладів. За їх допомогою можна проілюструвати, показати в динаміці певні явища, пояснити механізм їх виникнення і зробити правильні наукові висновки.
При викладанні шкільних предметів, у тому числі й фізики, слід додержувати основних дидактичних принципів навчання – від простішого до складнішого, від конкретних спостережень і прикладів до узагальнень. Тому моделі доцільно використовувати і тоді, коли можна продемонструвати безпосередньо дане явище, але для розуміння учнів воно ставить певну трудність. Так, наприклад, вивчаючи тему “Основи молекулярно-кінетичної теорії”, доцільно використати одну з механічних моделей для демонстрування броунівського руху, а пізніше організувати спостереження кожним учнем безпосередньо самого явища за допомогою мікроскопа.
Під час вивчення на уроках деяких складних машин, механізмів, приладів доцільно розглянути їх спочатку на моделях. Сучасні машини надзвичайно складні. Основні їх вузли, як правило закриті, і недоступні для безпосереднього спостереження. А модель дає змогу звернути увагу учнів на основне, абстрагуватися від другорядного.
Часто буває доцільно, а іноді й необхідно, використовувати відповідні моделі під час розв’язування фізичних задач (найчастіше розрахункових і експериментальних задач з механіки, електрики, оптики, атомної і ядерної фізики).
Позакласна робота учнів з фізики, зокрема їх технічна творчість, також не мислима без моделювання.
Конструювання різноманітних моделей дає великі можливості для здійснення зв’язку теорії з практикою; ознайомлення учнів з основами сучасного промислового та сільськогосподарського виробництва, систематизації знань учнів, розвиває в них творчість і винахідливість – риси необхідні людині для життя в суспільстві.
Аналіз навчального матеріалу Хвильової оптики.
1.    1. Інтерференція   хвиль. Когерентні та некогерентні хвилі.
Цікаво спостерігати за утворенням і поширенням хвиль від одного нерухомого  чи рухомого  джерела. Набагато складніші явища спостерігаються при накладанні хвиль, утворених різними джерелами. Здійснити такий експеримент досить легко. Для цього слід взяти рогачик з відстанню d між його ріжками, опустити у воду вертикально обома кінцями і коливати з такою частотою v, щоб між його ріжками вклалось ціле число хвиль А, Відбудеться інтерференція— накладання хвиль від кожного з двох однакових джерел хвиль з утворенням інтерференційної картини, яка показана на рис. 1. На суцільних лініях Aa, Bb, Сс,... хвилі накладаються у фазі, горб однієї зустрічається з горбом другої й амплітуда результуючого коливання поверхні води подвоюється, утворюючи лінії максимальних коливань. На штрихових лініях 11', 22', ... хвилі зустрічаються у протифазі, горб хвилі джерела накладається на западину хвилі від джерела 2 і поверхня води взагалі не коливається, зберігаючи таке положення, яке вона має за відсутності обох джерел коливань. Справа від зображення інтерференційної картини на рис. 1 накреслено графік розподілу результуючої амплітуди додавання двох хвиль на поверхні води по лінії NN'. У точках максимуму — це А + А = 2А, у точках мінімуму —А-А =0, у проміжних точках амплітуда коливань від 0 до 2А. Отже, при інтерференції відбувається перерозподіл енергії коливань у просторі. Рівномірний розподіл при випромінюванні хвиль замінюється одним джерелом нерівномірним, як показано на рис. 1. В окремих місцях простору енергії стає вчетверо більше (енергія коливань пропорційна квадрату амплітуди), ніж було від одного джерела, в інших — вона відсутня зовсім. Це означає, що інтерференція відкриває можливість керувати хвилями, формувати бажаний розподіл енергії у просторі, як це роблять нерухомі антени радіолокаторів, випромінюючи швидкорухомий пучок радіохвиль. Не менше значення інтерференції в оптиці, особливо після створення когерентних джерел світла — лазерів.
Термін когерентність вимагає ґрунтовного пояснення. Це латинське слово означає зчеплення, зв'язок, а у випадку теорії хвиль термін когерентні хвилі означає узгоджені хвилі, які мають незмінну у часі різницю фаз. Це можливо тоді, коли частоти джерел однакові, а їхні коливання узгоджені. За таких умов додавання хвиль у певній точці простору не змінюється у часі. При цьому утворюється стійка картина інтерференції, яка показана на рисунку. Якщо джерела утворюють некогерентні хвилі, то інтерференція відбувається, але про стійкість її картини не може бути й мови, бо вона безперервно змінюється в усьому просторі. Великі сумарні коливання у певній точці за мить змінюються малими, додавання хаотичне і не становить практичного інтересу.

2.    2. Інтерференція світла.
Мала довжина хвилі світла утруднює інтерференційні досліди порівняно з механічними хвилями. Є ще одна перешкода: некогерентність світлових хвиль, утворених тепловими чи іншими (за винятком лазерів) джерелами світла. Випромінювання квантів різними атомами вольфрамової спіралі електролампочки розжарення цілком незалежне, тому на навколишні предмети одночасно падають численні кванти, інтерферуючи на їхній поверхні. На рис. 2 показано миттєвий стан додавання всього двох фотонів з тих, що потрапляють на поверхню паперу, коли ми читаємо книгу. Протягом однієї стомільйонної частки секунди вони утворюють стійку картину інтерференції (максимуми поля Е в одних місцях, мінімуми — в інших). За секунду ця картина змінюється мільйони разів. Наше око сприймає усереднене освітлення паперу, від надто короткочасної інтерференції не лишається жодного сліду.
До створення лазерів був лише один спосіб обійти вказане утруднення — примусити квант (фотон) інтерферувати самому з собою, розділивши його хвилю на дві. Першим експериментальне здійснив цю ідею англієць Т. Юнг в умовах, які показано на рис. 3. За допомогою фільтра з білого світла потужного джерела виділялись промені одного кольору з приблизно однаковими довжинами хвиль (світло одного кольору називають монохроматичним). Перша вузька щілина 50 утворює хвильове поле вказаної форми, де коливання точок вказаних суцільними лініями фронтів хвиль відбуваються у фазі. Тому два джерела у вигляді двох паралельних щілин S1, і S2 утворюють когерентні хвилі, інтерференція яких на екрані СС1 приводить до перерозподілу енергії фотонів з утворенням світлих смуг (максимумів) і темних (мінімумів). Дослід Юнга та інші інтерференційні досліди незаперечне доводили хвильову природу видимого світла.
Якщо відстань між щілинами d, a шлях г2 променів від 2 до точки спостереження М на ? більший  від їхнього шляху r1 від джерела 1  (величину ? називають різницею ходу), то результат додавання хвиль у точці М залежить від співвідношення між ? і довжиною хвилі ?. Можливі такі випадки:
максимум  коливань з подвійною амплітудою,
мінімум коливань з А = 0,
дробове число  —проміжні коливання з амплітудою, яка може мати значення від 0 до 2А.
Тут k — ціле число, яке може набувати значень 0, ±1, ±2, ... і визначати порядок інтерференційної смуги максимуму чи мінімуму. Навпроти точки середини відстані d між джерелами S1 і S2 завжди буде максимум нульового порядку (k = 0), бо відстань руху хвиль однакова і вони приходять у фазі. Максимуми першого порядку (k=±1) розміщені симетрично відносно точки О і відповідають різниці ходу в одну довжину хвилі. Між цими максимумами і точкою О лежать два мінімуми, де хвилі гасять одна одну, бо приходять у протифазі.
Дослід Т. Юнга має істотний недолік: крізь щілини проходить мало світла, і для спостереження смуг інтерференції необхідна темрява. Тому цікавішими для демонстрації явища інтерференції виявилися досліди французького фізика Ж. Френеля (рис. 4) з біпризмою — подвійною призмою з малим заломлюючим кутом та бідзеркалами — двома дзеркалами, кут між якими близький до 180°. В обох випадках фотони розділяються на дві частини, які потім зводяться, разом для інтерференції. Джерело 5 може бути як завгодно яскравим, адже заломлення утворює два пучки, неначе випромінені двома когерентними джерелами S1 і S2. Якщо S випромінює монохроматичне світло, то у зоні екрана утворяться одноколірні світлі і темні смуги. Якщо джерело S випромінює біле світло, то смуги будуть різнобарвними. Ідея перетворення одного джерела світла у два уявних використана в інших пристроях для демонстрації інтерференції: дзеркалі Ллойда, на клині, на тонкій плівці.
3.    3. Використання явища інтерференції.
Ньютон помітив, що навколо точки дотику з поверхнею скла опуклості лінзи великим радіусом викривлення R (рис. 4) утворюються якщо це місце освітлювати зверху монохроматичним світлом і дивитись на нього зверху у вказаному напрямі.
Центральна точка О видається темною, бо світло проходить вниз, навколо неї утворюється світле кільце, бо хвиля 1, яка відбивається від поверхні лінзи, підсилюється хвилею 2, утвореною при відбиванні від поверхні скла. При обчисленні враховують те, що умови відбивання різні: промінь 1 — від межі скло—повітря, промінь 2 від межі повітря — скло, тому між ними різниця фаз 180° (?/2) від самих лише умов відбивання. За рисунком можна обчислити радіуси світлих і темних кілець Ньютона. Якщо b — товщина повітряного клина, то різниця ходу ? вказаних променів дорівнює 2b + ?/2. Якщо r — радіус кільця Ньютона, то за теоремою Піфагора  . Нехтуючи малою величиною  , дістанемо з останньої рівності формулу для b = r2/2R і запишемо різницю ходу променів так: ?= (r2/R) + 0,5?. За умовами максимуму і мінімуму  знаходимо радіуси світлих кілець:
(k= 1, 2, ...).
Для радіусів темних кілець  . Вимірюючи радіуси кілець Ньютона за відомою довжиною хвилі світла і вказаними формулами, можна обчислити радіус R викривлення поверхні лінзи і контролювати цим її виготовлення. Найменша нерегулярність чи не концентричність кілець свідчить про неякісну шліфовку поверхні лінзи. Це дає змогу помічати виступи чи западини, висота і глибина яких значно менша за довжину світлової хвилі. У наш час точність доведена до 1/500 довжини хвилі світла, тому інтерференційні методи контролю належать до найточніших. Аналогічно можна контролювати якість обробки поверхонь різних тіл, точно вимірювати довжини тощо.
Інтерференція на тонких плівках часто зустрічається у природі: різнобарвні смуги на плівці бензину на мокрому асфальті, ніжні кольори перлів чи уламків мушлі наших річкових перлівниць утворюються внаслідок інтерференції світла, відбитого від шаруватих поверхонь. Важливе практичне застосування цього явища полягає не тільки у виготовленні значків, іграшок тощо, а й у збільшенні прозорості лінз та об'єктивів для світла певної довжини хвилі.
Розглянемо лінзи об'єктива. У відбитому світлі поверхня скла видається фіолетовою, а крізь лінзи білі предмети не мають ніякого кольору. Такий об'єктив пропускає практично усі зелені промені, відбиваючи сині та фіолетові, які непотрібні для створення зображання (фотоплівка надто чутлива до них). Механізм цього явища зрозумілий з рис. 6. Показник заломлення n0 плівки та її товщину h підбирають так, щоб відбитий від поверхні плівки промінь 1 був погашений променем 2 від поверхні скла. Для цього різниця фаз між ними має бути 180°, а різниця ходу 2hn0 — має дорівнювати половині довжини хвилі зеленого с світла: ?/2 =2hn0. Отже, товщина плівки задовольняє рівність  .
На вказаній товщині відбувається посилення відбитих синіх і фіолетових променів, що й пояснює колір об'єктивів у відбитому світлі. Оскільки на кожній межі скла і повітря втрачається кілька процентів світла, то застосування розглянутих тонких плівок у багатолінзових об'єктивах підвищує їх прозорість для зеленого світла на десятки процентів.
4. Дифракція світла. Досліди Френеля.
Процес поширення світла належить до хвильових процесів. Тому для нього застосовний принцип Гюгенса. Рух світла крізь малі отвори і огинання ними перешкод супроводжується дифракцією — відхиленнями від прямолінійного поширення променів, їхнім проникненням у зону геометричної тіні, розширенням пучків тощо. Явище дифракції було помічено ще у середині XVII ст. італійським вченим Ф. Грімальді, а його вичерпна теорія з урахуванням не тільки принципу Гюйгенса, а й інтерференції хвиль від усіх точок фронту світла, створена на початку XIX ст. французьким вченим О. Ж. Френелем, автором кількох сенсаційних дослідів, які у той час видавалися неможливими.
Схему першого досліду показано на рис. 7. Точкове джерело А випромінює монохроматичне когерентне світло з довжиною хвилі ?. Між точкою сприймання світла В і джерелом розміщено екран С з отвором, діаметр якого можна плавно змінювати від нуля до значення  . Різні значення радіуса отвору показано на рис. 7 рядом отворів r1, г2, г3... вправо від екрана С, але насправді положення екрана не змінюється, а збільшується тільки отвір у ньому. За корпускулярною теорією світла освітленість точки В не залежить від розміру отвору на екрані, що відповідає графіку на рис. 8, який показаний лінією 1. За принципом Гюйгенса чим більша площа отвору, тим більше точок хвильового фронту посилають світло у точку В, тим вище освітленість, що відповідає на рисунку лінії 2. Метод Френеля вимагає урахування зсуву фаз між хвилями, які приходять у точку В від усіх точок фронту світла у отворі, тобто освітленість там визначається інтерференцією безлічі хвиль. Результат показано на рисунку лінією 3. Ніхто не вірив передбаченню Френеля, доки він дослідами не довів, що дійсності відповідає саме «дивний» графік на рис. 8.
Теорію Френеля пояснюють так: спочатку при збільшенні отвору хвилі від різних точок отвору підсилюють одна одну і так продовжується доти, доки радіус отвору r1 стане таким, що відстань OВ буде на ? /2 меншою за відстань від краю отвору до точки В. Тоді хвилі від краю отвору гасять хвилі від центра отвору і графік (суцільна лінія) від максимального значення освітленості Е1 опускається вниз до освітленості Е2, яка не дуже відрізняється від нуля. Отвір радіуса r1 називають першою зоною Френеля, кільце між радіусами r2 і r1 — другою зоною Френеля, потім йде третя зона Френеля, хвилі якої підсилюють випромінення з першої зони (різниця ходу між ними ?13= ?), далі четверта, п'ята... . Поступове додавання нових зон пояснює коливання освітленості при збільшенні розмірів отвору, а збільшення відстані від них до екрана — зменшення їхнього впливу. При відсутності екрана відкриті усі зони Френеля і результуюча освітленість точки В виявляється вдвічі меншою від освітленості Е1, яку створює одна перша зона Френеля.
Експеримент підтверджує не тільки цей висновок з теорії Френеля. Із сказаного випливає, що зафарбувавши усі парні зони Френеля (половина екрана непрозора), у багато разів збільшимо освітленість у точці В, така пластинка з концентричними кільцями буде збиральною системою, яка концентрує світло у напрямі точки В. Це явище знайшло застосування у системах освітлення маяків, величезні плоскі лінзи яких виготовлено з урахуванням розмірів зон Френеля. Вершиною тріумфу теорії Френеля для дифракції на круглому диску було передбачення світлої цятки навпроти центра непрозорого диска, тобто у центрі його повної тіні мала бути світла цятка. Цей дослід здійснив Д. Араго, чим остаточно довів справедливість теорії зон Френеля. Отже, явище дифракції вимагає послідовного і точного обчислення результату інтерференції безлічі хвиль від різних точок хвильового фронту.
4.    5. Дифракція на щілині. Дифракційна решітка.
Важливу роль має дифракція на отворі та на щілині. На рис. 9 показано, що спостерігається на екрані СС1, який розміщено у фокальній площині довго-фокусної лінзи Л. Вона фокусує на екран промені світла від щілини завширшки а. Максимальну освітленість спостерігають навпроти центра щілини. Цей максимум переходить у два симетричні мінімуми, потім йдуть менші максимуми першого порядку (порівняйте з рис. 1), далі почергово максимуми і мінімуми. Цей розподіл освітленості на екрані є зображенням щілини. Краї зображення спотворено дифракцією тим дужче, чим менше відношення а/?. Це явище враховують при оцінці оптичних можливостей ока, мікроскопа, телескопа та інших оптичних приладів, де дифракція на вхідному отворі спотворює зображення дуже дрібних деталей.
Систему з великої кількості щілин, які мають ширину а, розділених непрозорими проміжками завширшки b, називають дифракційною решіткою (суму d=а+b називають періодом решітки), її можливості видаються фантастичними, хоча насправді пояснюються інтерференцією променів, які утворюються окремими щілинами. Решітка тим краща, чим більше штрихів і чим менша відстань d, паралельність щілин має бути абсолютною.
Хід променів від решітки через лінзу до екрана і результат інтерференції показано на рис. 10. Обчислимо умову максимуму (умову Підсилення одним вторинним променем іншого). Для цього розглянемо Пучок паралельних променів, які поширюються від решітки під кутом ? до напряму руху світла перед решіткою. Різниця ходу між променями пучка, які утворюються відповідними точками щілин А, A1, A2..., кратна довжині відрізка  . Оскільки лінза не додає різниці фаз для променів, які рухаються крізь неї, то посилення світла На екрані (максимум) відбувається тоді, коли для певного кута ?k виконується умова:
(k=0, +-1, +-2….)   
За цією формулою можна обчислити кути ?k, під якими розміщено головні максимуми для даної довжини хвилі ? .Якщо світло складається з двох хвиль ?1 ?2, то максимуми для них потрапляють на різні точки екрана, отже, решітка дозволяє аналізувати частотний склад світла, розкладаючи його у спектр. Цього можна досягти проходженням світла крізь призму, але оптичні можливості решітки, крізь яку може пройти потужний потік світла, незрівнянно вищі, ніж призми. Багатопроменева інтерференція утворює надзвичайно різкі та яскраві максимуми, розділені практично чорними проміжками, і дає змогу виконувати найточніші оптичні вимірювання, її можливості додатково розширено застосуванням лазерів — джерел потужного когерентного світла. Хороша решітка дозволяє легко розрізнити дві хвилі ?1 і ?2, у яких  ?? становить 1/500000 ?1 чи ?2.
6. Дисперсія світла.
Дисперсією світла називають залежність показника заломлення речовини n від частоти ? (чи довжини хвилі ?) світла, яке поширюється у цій речовині. Ця залежність зумовлює різну швидкість поширення світла з різною довжиною хвилі, але у повітрі ця різниця незначна і ми її не помічаємо.
Із закону заломлення   випливає висновок:  , тобто кут заломлення променів різної довжини хвилі, які мають однаковий кут падіння ?, виявляється різним, і фотони від межі середовища розходяться за різними траєкторіями. Це відкриття належить І. Ньютону. Він здійснив простий і надзвичайно ефектний дослід (рис. 11). Вузький яскравий промінь сонячного світла від щілини падав на поверхню скляної призми і розходився на кольорові пучки, які на білій стіні давали яскраву кольорову смужку — спектр сонячного проміння. Цей дослід доводить, що біле світло є сумішшю різних кольорів. Воно має фотони з різною довжиною хвилі, а призма розводить їх так, що вони потрапляють у різні точки екрана.
Подальші дослідження спектрів показали, що в «неосвітленій» частині спектра за червоними променями відбувається помітне нагрівання екрана хвилями великої довжини, які називають інфрачервоними, або тепловими (ІЧ). Такі хвилі випромінюють нагріті тіла, зокрема тіло людини (максимум випромінювання на довжині хвилі близько 10 000 нм, майже у 20 разів більше довжини хвиль зеленого світла). Проходження сонячного світла через призму з кварцу виявило існування невидимого короткохвильового випромінювання з меншою від фіолетових і голубих променів довжиною хвилі. Ці промені називаються ультрафіолетовими (УФ). їхні фотони мають велику енергію і при поглинанні можуть шкодити клітинам людського тіла. Від їхнього негативного впливу наш організм захищається утворенням темного шару під шкірою, який називаємо засмагою. Слід дотримуватись порад лікаря, бо незаперечна користь від малих доз м'якого ультрафіолету може швидко перейти у безсумнівну шкоду від надмірної дози опромінення (опіки, гіпервітаміноз тощо).
Розкладання світла у спектр (рис. 11) за допомогою призм є основою численних приладів для визначення хімічного складу найрізноманітніших тіл. Його називають спектральним аналізом .
Дослід Ньютона є основою наукового пояснення незліченного розмаїття кольорів природи, адже можливі найрізноманітніші комбінації з різних фотонів. Голубий колір чистого неба пояснюється тим, що лише фотони найменшої довжини хвилі помітно розсіюються на молекулах газів та їх випадкових скупченнях, синій колір матерії — тим, що ЇЇ фарбують речовиною, яка поглинає більшість фотонів білого світла, відбиваючи переважно сині, тощо. Червоне скельце пропускає лише червоні фотони, поглинаючи усі інші (насамперед сині та фіолетові). Синє небо крізь червоний фільтр видається чорним і вправні фотографи вдень роблять «нічні» знімки крізь червоний світлофільтр. Фотографування поверхні Землі з космосу крізь різноманітні фільтри надзвичайно розширює інформативність такого способу дослідження стану рослинності, розподілу шкідливих викидів тощо.

Комп'ютерні моделі та педагогічні програмні засоби.
Високі темпи науково-технічного прогресу приводять до неперервного збільшення об'єму знань, якими повинні володіти люди. Разом з тим істотно підвищуються вимоги до якості й строків підготовки спеціалістів різних профілів. В дійсний час комп'ютеризація процесу навчання розглядається як комплексна проблема, яка охоплює усі рівні освіти, починаючи з роботи зі школярами й закінчуючи дипломним проектуванням. Звертаючись до досвіду комп'ютерного навчання в зарубіжних країнах, необхідно відмітити виключну інтенсивність впровадження ЕОМ в навчальний процес, чому в значному ступені сприяє поява компактних й дешевих ПК, обладнаним розвинутим програмним забезпеченням.
Навчальна програма — програма для ЕОМ, що реалізує певну модель навчання і виконує наступні функції:
надає учню порцію навчального матеріалу, тексти самостійних завдань і запитань;
аналізує відповіді учня й оцінює рівень знань;
реалізує індивідуальну роботу у зручному для учня темпі. Більшість навчальних програм забезпечують гнучке керування
пізнавальною діяльністю учнів, адаптацію до індивідуальних особливостей на основі автоматичного збору й обробки даних про хід процесу навчання; вони дозволяють створювати ігрові й змагальні ситуації для підвищення рівня мотивації учнів, спонукаючи ще набувати необхідні навички, щоб виграти у партнера-ЕОМ.
Відмітимо декілька типів навчаючих програм:
тренувальні програми (drill and practice programs) розраховані на формування "жорстких" зв'язків між знаннями й навичками шляхом багаторазового повторення, "натаскування" й практичного підкріплення;
покрокові програми (step-by-step programs) послідовно ведуть учня від засвоєння одних елементів до інших з урахуванням рівня його індивідуальних досягнень (найбільш широко в таких програмах використовується принцип: спочатку дається правило, а потім приклад задачі, яка розв'язується згідно цьому правилу);
настановні програми (tutorial programs) дають консультацію учню, вказують на пропущені ним помилки, виправляють відповіді, генерують підказки та інше
програми розраховані на самостійну творчу діяльність учня (discovery learning), які передбачають, що учень буде самостійно виявляти, "відкривати" той або інший принцип, закон чи правило.
У англомовних публікаціях, присвячених застосуванню ЕОМ в якості засобу навчання, вже більше 20 років використовуються акроніми САІ (Computer Assisted Instruction - навчання з використанням ЕОМ), СМІ (Computer Manager Instruction керування учбовим процесом за допомогою ЕОМ) й CAL (Computer Assisted Learning вивчання з допомогою ЕОМ), які мають деякі змістовні відмінності, відображаючи специфічну номенклатуру учбово-методичних прийомів, однак по суті означають одне й те ж — можливості застосування ЕОМ в якості ефективного засобу навчання.
Перші публікації, присвячені можливостям САІ, були вельми оптимістичні й у них комп'ютерам відводилась роль терплячих вчителів-вихователів, скрупульозних екзаменаторів й невтомних джерел знань. Наступний досвід застосування комп'ютерів у навчальному процесі однак не виправдав максималістичних сподівань ентузіастів САІ. Виявилось, що передача комп'ютеру усіх функцій вчителя неможлива, а сам комп'ютер може найбільш ефективно діяти на кінцеві результати навчання тільки у взаємодії з іншими засобами. Разом з тим досвід комп'ютерного навчання у США й Англії підтвердив, що в умовах САІ значно скорочується час, необхідний для засвоєння учбового матеріалу, зростає цікавість учнів до вивчення предметів, підсилюється зворотній зв'язок "вчення – вчитель", а, отже, підвищується й ефективність контрольно-оцінювальних й стимулюючих функцій учбового процесу. Ці ж особливості комп'ютерного навчання відмічають вчені й інших країн.
Значну цікавість представляє класифікація засобів викладення матеріалу в середовищі САІ. Так в навчаючому режимі (Tutorial Mode) програмні засоби ПК розраховані на засвоєння учнями тієї або іншої теми шляхом показу серії ретельно підготованих кадрів (Frames), відображаючи специфіку теми, що вивчається. Характер навчання при цьому подібний навчанню за допомогою програмованих текстів, коли зміст матеріалу й діяльності учня по його засвоєнню розбивається на ряд послідовних кроків. Зміст кожного такого кроку учні бачать на екрані монітору, після чого їм пропонується дати відповідь від якої залежить зміст наступного кадру й т.д. Темп подібного навчання залежить від індивідуальних здібностей учня, тобто при даному підході досягається диференційований підхід до навчання.
В умовах СМІ комп'ютер може виконувати функції керування. На початку учбової програми здійснюється тестування учня й тільки після цього йому пропонується для вивчення той чи інший матеріал, що найбільш точно відповідає рівню підготовки учня, встановленого тестуванням. При цьому відповіді учня записуються й зберігаються у зовнішній пам'яті ПК, що дозволяє викладачу слідкувати за успіхами кожного учня окремо й групи в цілому, а також виявляти виниклі труднощі й своєчасно вносити необхідні корекції в учбовий процес.
Окремим напрямом є використання тренажерного режиму комп'ютерного навчання DPS (Drill and Practice Software), в якому комп'ютер пропонує учню вирішувати певну задачу. По ходу рішення комп'ютер виконує функції консультанта, скеровуючи учня у випадку помилки на вірний шлях рішення. Потім пропонується наступна задача й процес навчання повторюється. Даний режим виявився особливо ефективним при роботі з відстаючими учнями.
Особливу увагу в учбових закладах закордонних країн приділяється моделюючим можливостям комп'ютера. Все більш швидкими темпами розробляються навчальні програми, які імітують дійсні експерименти, складні фізичні процеси та явища, різні життєві ситуації та інше. Прикладами таких засобів можуть слугувати пакети "Flight Simulator", що моделюють літакокерування, "Phindal Construction Set" (моделюючий методи побудови різних машин та механізмів), "Operation Flog" (який дозволяє моделювати процеси розтину й анатомування жаби за допомогою усіх необхідних для цього медичних приладів й препаратів), "Cell Defense" (що розкриває функціонування імунної системи людини), "Robot Odyssey" (що дозволяє учню моделювати збирання інтегральних схем й збирати складні електронні пристрої) та інші .
На даний час кількість навчаючих систем, що з'явилися на міжнародному ринку вимірюється тисячами, однак проблеми комп'ютерного навчання виявились набагато складнішими, ніж передбачалось в початковий період. Більшість цих систем мало враховує дидактичні аспекти навчання. На початковому етапі комп'ютеризації навчання це неминуче, однак вже сьогодні виникає цілий ряд проблем, що потребують рішення. В зв'язку з цим ведеться інтенсивний пошук нових методів й засобів підвищення ефективності процесу комп'ютерного навчання.
Один з перспективних засобів в цьому напрямку – це створення автоматизованих навчальних систем (АНС) на основі ПК. Така АНС являє собою організаційно-технічну систему, призначену для керування процесом навчання й реалізовану у вигляді людино-машинного комплексу в інструментальному середовищі локальної обчислювальної мережі, основним режимом функціонування якої являється адаптивний діалог між групою користувачів (учнів) й автоматизованим учбовим курсом (АУК), який являє собою деяку об'єктно-орієнтовану програму.
Досвід розробок й використання АНС показує, що весь процес автоматизованого проектування процесу навчання зручно представляти у вигляді ієрархії трьох рівнів концептуального, дидактичного й операційного. На концептуальному рівні формується психологічна модель процесу навчання, яка може не залежати від конкретного змісту предметних областей. Сюди відноситься проектування інтерфейсів між учнем та АНС, засобів рішення задач та інше. На дидактичному рівні проектується спосіб керування учбовим процесом. Нарешті, на операційному рівні здійснюється проектування курсу знань по даній дисципліні, тобто відбувається генерація сценарію й керування ним за принципами, визначеними на вищестоящих рівнях ієрархії.
За своїм призначенням АНС повинна забезпечувати адаптацію процесу навчання до індивідуальних характеристик учнів, звільнювати викладача від ряду трудомістких й рутинних операцій по представленню учбової інформації й контролю знань, сприяти розробці об'єктивних методів контролю знань й полегшувати накопичення передового учбово-методичного досвіду. При проведенні занять у середовищі АНС зростають активність учнів, які самостійно пророблюють великий об'єм учбової інформації, а також можливості викладача по керуванню учбовим процесом в групі учнів. Ці показники якісно покращуються при використанні останніх досягнень у галузі проектування й експлуатації локальних обчислювальних мереж. Тому програмні засоби середовища АНС являють собою сукупність програм, що забезпечують створення й ведення баз знань, функціонування автоматизованих учбових курсів, а також реалізацію концепції мережі ЕОМ.
Центральним моментом ефективності роботи у середовищі АНС являється спосіб створення й реалізації автоматизованих учбових курсів (АУК). Під АУК розуміється програма ПК, призначена для досягнення учбової мети та яка входить у структуру АНС, яка включає в себе учбово-методичний матеріал, задачі й питання, засоби оцінки відповідей учня, а також іншу необхідну для процесу навчання інформацію.
Принципова різниця навчаючої системи від іншої (технічної, керуючої, інформаційної) складається в тому, що наявність різних структурних елементів системи само по собі не забезпечує ефективного досягнення результатів, а необхідна активність керованого об'єкту учня. При проектуванні цілеспрямованої керуючої системи вказується кінцевий стан, в який потрібно перевести об'єкт (учня), й визначає спосіб, за допомогою якого будуть змінюватись й вимірюватись стани цього об'єкту.
Загальна класифікація педагогічних програмних засобів подана на схемі 2.
Означені типи педагогічних програмних засобів реалізують репетиторські функції учителя-предметника. Комп'ютерні репетиторські програми, слугуючи засобом індивідуалізації та диференціації навчального процесу, сприяють подоланню прогалин у знаннях учнів та формалізму у навчанні. Репетиторська програма в своєму мінімальному об'ємі орієнтована на певне поняття, властивість, закон. За своєю змістом вона може бути:
-    навчально-контролюючою (повідомлення та контроль знань),
-    інформаційною (довідка з певного питання),
-    тестуючою (діагностика рівня засвоєння матеріалу),
моделюючою (оволодіння певними навичками на основі дослідження моделі реального процесу чи явища).
В залежності від структури та змісту комп'ютерна модель може використовуватися педагогом на різних етапах уроку для учнів з різним рівнем знань, який вони, за допомогою цієї ж програми, можуть визначити. Весь процес роботи з програмою організовується, як правило, через меню користувача і підказки. Головне меню включає в себе: діагностичні завдання для визначення рівня знань учня; навчання; допомога. Навчання може відбуватися на різних рівнях: нижчому, оптимальному, вищому. Нижчий рівень відповідає репродуктивному відтворенню того, що вивчено; середній вмінню застосовувати знання в стандартних ситуаціях; вищий умінню застосовувати знання в нестандартних ситуаціях.
Основна ідея використання репетиторських імітаційно-моделюючих програм полягає в тому, що учням замість реального фізичного об'єкта пропонується дослідження його моделі, реалізованої на ЕОМ. При цьому комп'ютер не тільки імітує явища, але й одночасно виконує роль інструмента для його вивчення.

Висновок
Таким чином комп’ютерне моделювання є одним з пріоритетних засобів навчання фізики у школі. Так як цей засіб підвищує рівень освіти та удосконалює рівень знань за рахунок інтенсифікації навчально-виховного процесу.
Нажаль існує багато перепон на шляху впровадження комп’ютерних моделей в навчальний процес. Серед них такі.
Не в кожній школі є комп’ютерна техніка потрібного рівня. А якщо і є то на сьогоднішній день дуже мало вчителів-програмістів, які могли б створити відповідні моделюючі програми, які могли б реально допомогти дітям засвоїти потрібний матеріал. Ця проблема існує завдяки тому, що моделюючі програми повинні бути мультимедійними. А створювати мультимедійні програми досить важко.
Але в будь якому разі комп’ютерне моделювання є одним з видів моделювання. І воно має посісти одне з провідних місць у системі засобів навчання, зокрема фізичного навчання.

Література
1.    Калапуша Л.Р. Моделювання у вивченні фізики. – К.: Рад. Школа, 1982.
2.    Штофф В.А. Моделирование и философия. М. – Л., Наука, 1966.
3.    Сумський В. І. ЕОМ при вивченні фізики: Навч. Посібник / За ред. М. І. Шута. – К.: ІЗМН, 1997. – 184 с.
4.    Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе, М., «Просвещение» 1981.
5.    Гайдучок Г.М. Нижник В.Г. Фронтальний експеримент з фізики в  7-11 класах середньої школи, К., “Радянська школа” 1989.
6.    Марголис А.А., Парофентьева Н.Е., Иванова Л.А. Практикум по школьному физическому эксперименту, М., «Просвещение» 1977.
7.    Коршак Є.В., Миргородський Б.Ю. Методика і техніка шкільного фізичного експерименту, К., “Вища школа” 1981.
8.    Методика преподавания физики 6-7., под ред.  Орехова  В.П.,   Усовой А.В.,  М.,  «Просвещение»  1976.
9.    Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе. Ч.1. под ред. Покровского, М., «Просвещение» 1978.
10.    Ушинский К.Д. Собрание сочинений, т.10, М-Л., 1950.

 

Яндекс.Метрика >