Хвильова І квантова оптика




Скачати 76.65 Kb.
Pdf просмотр
Дата конвертації11.02.2017
Розмір76.65 Kb.

1
РОЛЬ КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ В ОРГАНІЗАЦІЇ
НАВЧАЛЬНОГО ПРОЦЕСУ З ТЕМИ “ХВИЛЬОВА І КВАНТОВА
ОПТИКА” В СУЧАСНІЙ ПРОФІЛЬНІЙ ШКОЛІ
Л.В.Непорожня
Інститут педагогіки АПН України
Постановка проблеми. Формування в учнів фізичних знань, наукового світогляду і відповідного стилю мислення, екологічної культури, розвитку в них експериментальних умінь і дослідницьких навичок, творчих здібностей і схильності до креативного мислення належать до низки завдань, які мають вирішуватися в процесі навчання фізики в сучасній профільній школі.
Результативність виконання поставлених завдань залежить від різноманітності форм і методів навчальної роботи. У зв’язку з цим актуалізуються питання розроблення методичних систем навчання профільних курсів фізики для загальноосвітніх навчальних закладів, зокрема, з використанням комп’ютерних технологій.
Аналіз останніх досліджень. У сучасній педагогічній науці існує значна кількість теорій структури і змісту фізичної освіти у середніх загальноосвітніх навчальних закладах. Особливості методичних аспектів проблеми, яка передбачає вдосконалення змісту, методів, організаційних форм і засобів активної навчальної діяльності учнів в процесі вивчення фізики, присвячені роботи О.І.Бугайова [1], Б.Є.Будного [2], М.В.Головка[3,
4], О.І.Ляшенка [5], Г.М.Коджаспірової [6] та ін.
Аналіз змісту і структури навчального матеріалу з фізики, зокрема, з хвильової і квантової оптики за навчальними програмами 2001 – 2004 років та відповідними підручниками показав, що наразі потребують подальшого вирішення такі питання: перехід до нової системи навчання фізики у дванадцятирічній школі; невідповідність між необхідним науково – методичним рівнем вивчення відомостей про хвильові і квантові властивості світла, який належить забезпечити на сучасному етапі розвитку фізичної

2 освіти і науки, та рівнем, який забезпечується існуючою методикою навчання хвильової і квантової оптики в старшій школі.
Настійна необхідність наукового осмислення концептуальних положень сучасного змісту та методики навчання хвильової і квантової оптики на рівні стандарту в умовах профільної школи, синтез і подальший розвиток нових
ідей методики навчання фізики, зокрема, з використанням комп’ютерних технологій є актуальною науковою проблемою.
Формулювання цілей статті. Метою статті є аналіз та визначення ролі комп’ютерних технологій в організації навчального процесу з теми
“Хвильова і квантова оптика” в сучасній профільній школі. Розгляд форм та методів роботи з використанням комп’ютерних технологій.
Основна частина. В нашому досліджені “Методична система навчання хвильової і квантової оптики із застосуванням комп’ютерних технологій навчання” всебічно розглянуто особливості методичної системи навчання хвильових і квантових властивостей світла з використанням комп’ютерних технологій у середніх загальноосвітніх навчальних закладах за рівнем стандарту.
Під методичною системою навчання хвильової і квантової оптики розуміємо наявність, поєднання і взаємозв’язок таких компонентів як цілі, завдання, зміст навчання, організаційні форми, методи та засоби навчання властивостей світла з урахуванням сучасних тенденцій розвитку фізичної освіти. Складові пропонованої методичної системи наведені на рис.1.
Методична система відповідно до програми обов’язкових результатів навчання хвильової і квантової оптики (рівень стандарту) орієнтована, головним чином, на світоглядне сприйняття фізичної реальності, розуміння основних закономірностей, за якими відбуваються явища геометричної оптики, інтерференції, дифракції, дисперсії, поляризації світла, загального уявлення про його хвильові властивості, теоретичні засади і методи пізнання світлових явищ, усвідомлення ролі знань учнів про властивості світла в житті

3 людини і сучасному суспільному розвитку. Навчання основ квантової оптики спрямоване на формування в учнів розуміння про дискретний

Рис. 1. Складові методичної системи навчання хвильової та квантової оптики з використанням комп’ютерних технологій в загальноосвітніх навчальних закладах
Примітка. На схемі вжито такі умовні скорочення: КТН – комп’ютерні технології навчання; ММЛ – мультимедійна лекція; МГД – метод групового дослідження; СОМ – самостійне опрацювання матеріалу; СБ – семінар-бесіда; ФЕ – фізичний експеримент; РСПУ - різнорівнева система поділу учнів ; РЗ
– розв’язання задач; ЛД – лабораторне дослідження
Методична система навчання хвильової і квантової оптики з використанням комп’ютерних технологій навчання
Концептуальна основа
Змістова частина навчання
Процесуальна частина навчання
Закон України „Про загальну середню освіту”
Концепція фізичної освіти у
12 – річній загальноосвітній школі. Концепція профільного навчання.
Наукове підґрунтя: філософське, психологічне та дидактичне; теорія КТН; соціально-педагогічне
Розвиток мотиваційно-ціннісної сфери особистості учня
Розвиток пізнавально-логічної сфери особистості учня
Розвиток практичної сфери особистості учня
Цілі навчання
Зміст навчального матеріалу
Загальні
Конкретні
Засвоєння знань
Інтелектуальні уміння і навички
Хвильова оптика: геометрична оптика, явища дисперсії, поляризації, інтерференції, дифракції світла
Квантова оптика: квантові властивості світла.
Фотон. Фотоефект. Рівняння Ейнштейна.
Люмінесценція. Корпускулярно-хвильовий дуалізм
Організація навчального процесу
Навчальна діяльність
Керування
Діагностика
Методи, форми
Засоби
Зворотний зв’язок з використанням КТН
Передача знань: ММЛ,
МГД, СОМ з використанням КТН
Поглиблення та закріплення знань: СБ,
ФЕ, РСПУ з використанням КТН
Формування умінь і навичок: РЗ, ЛД з використанням КТН
Зовнішні: технічні засоби та
КТН
Ідеалізовані
3

5 характер випромінювання і поглинання світла, поняття про кванти світла та квантову теорію, ознайомлення учнів зі специфічними законами мікросвіту, явищем фотоефекту, його законами та застосуванням квантових властивостей світла в природі і техніці.
Розроблена нами методична система має на меті, з одного боку, допомогти учневі накопичити знання про хвильові та квантові властивості світла, осмислити (переробити) та виявити їх під час виконання теоретичних
і практичних завдань, з іншого – допомогти вчителю в подоланні методичних складностей, що виникають під час навчання хвильової і квантової оптики.
Існуючі методичні складності зумовлені недостатнім станом наочності багатьох оптичних явищ, які вивчаються в даній темі, дещо незвичними вихідними положеннями та поняттями хвильової і квантової оптики.
З метою оптимізації процесу навчання хвильової та квантової оптики за рівнем стандарту нами передбачено використання різних форм та методів: словесних, наочних, практичних – з висуванням проблем і залученням учнів до пошуку шляхів їх розв’язання. Особливу увагу названим методам нами приділено на уроках – семінарах, уроках розв’язування задач, фронтальних лабораторних роботах. Це пов’язано з тим, що надання переваги одному якомусь методу призводить до зменшення розвитку теоретичного і логічного мислення учнів, ефективності їх навчання, уміння логічно висловлювати послідовні пояснення, обґрунтовувати свої думки.
З метою розширення змісту таких методів навчання як унаочнення, контроль, використання моделей а також прискорення процесу надання і опрацювання інформації, підвищення якості її засвоєння нами запропоновано відповідні варіанти використання комп’ютерних технологій, інтерактивних дошок, мультимедійних систем, елементів інтерактивних технологій навчання. Використання комп’ютерних технологій навчання доповнює дидактичні можливості традиційних засобів навчання шляхом урахування сучасних досягнень психологічної науки, проектування нових видів

6 діяльності учнів, посилення впливу на мотиваційну сферу, створення навчальних середовищ, орієнтованих на досягнення запланованих цілей.
Теоретична модель методичної системи навчання хвильової і квантової оптики з використанням комп’ютерних технологій наведено на рис. 2.
Методична система навчання хвильової і квантової оптики з використанням комп’ютерних технологій
Теоретичні відомості
Матеріали для унаочнення
Матеріали для проведення фізичного експерименту
Матеріали для проведення лабораторних робіт
Матеріали для проведення дослідів та спостережень
Запитання, завдання та вправи
Матеріали для корекції знань і умінь учнів
Матеріали для організації і проведення залікового заняття
Поурочне планування
Завдання для учнів та критерії їх оцінювання
Методичні рекомендації
Плани-конспекти уроків
Педагогічний програмний засіб
Матеріали для здійснення навчальної діяльності учнів
Навчально- методичні матеріали для вчителя
Рис. 2. Теоретична модель методичної системи навчання хвильової і квантової оптики з використанням комп’ютерних технологій

7
Використання комп’ютерних технологій в розробленому нами варіанті методичної системи зумовлено їх наступними перевагами:
- мультимедійні можливості унаочнюють зміст хвильової і квантової оптики й підвищують зацікавленість учнів;
- наявність динамічних малюнків дозволяє учню досліджувати оптичні явища з різних боків та проводити віртуальні експерименти з ними;
- віртуальне моделювання заповнює недолік лабораторного устаткування та розширює межі фізичного експерименту;
- наявність системи гіперпосилань відтворює енциклопедичний підхід до навігації під час роботи з інформацією та підвищує її ефективність;
- інтерактивність створює умови для отримання учнем оперативної консультації вчителя.
Серед особливостей форм та методів організації навчально виховного процесу відповідно до пропонованої методичної системи навчання можна відзначити:
- залучення учнів до процесу навчання та участі їх в семінарах, до написання творів, підготовки виступів, розв’язання експериментальних задач, створення комп’ютерних презентацій;
- використання, так званих, титульних слайдів в процесі проведення мотивації вивчення нового навчального матеріалу;
- посилення наочності в процесі вивчення нового навчального матеріалу шляхом надання інформації за готовими опорними конспектами у вигляді комп’ютерних слайдів. Окрім текстової інформації, таблиць, схем вони містять статичні та динамічні моделі, відеосюжети та тестові завдання, з метою заощадження навчального часу та перерозподілу його на розгляд
інших важливих питань теорії, якісних та кількісних задач тощо;
- проведення лабораторної роботи де, виходячи з позицій методичної доцільності, нами вирішувалися питання оптимального поєднання
“віртуального” і реального фізичного експерименту;

8
- використання розробленої системи завдань в процесі інтерактивного навчання з метою проведення взаємоконтролю, самоконтролю, оперативного зворотного зв’язку тощо;
- використання розроблених структурно-логічних схем, на яких
інформація може з’являтися водночас або поступово, виходячи з позицій методичної доцільності під час проведення узагальнення та систематизації знань учнів;
- проведення залікового заняття з теми “Хвильова і квантова оптика” з використанням відповідних дидактичних матеріалів, різнорівневих тестових та експериментальних завдань та задач із застосуванням комп’ютерних технологій відповідно до розробленої методичної системи.
З метою полегшення розуміння учнями процесів випромінювання, поширення та поглинання світла, механізму виникнення індукованого випромінювання, принципу дії квантових генераторів, створення голографічних зображень тощо нами розроблено методику використання динамічних моделей названих явищ та процесів. Сучасні комп’ютерні технології навчання дають змогу учителю і учням обирати відповідний режим роботи, в тій чи іншій послідовності змінювати параметри досліджуваного об’єкта
(частоту або довжину хвилі падаючого випромінювання, вид та розміри перешкод, напругу на електродах фотоелемента тощо), а також у разі потреби повторювати елементи комп’ютерної демонстрації, одночасно спілкуючись з учнями.
Можливість зміни параметрів досліджуваних об’єктів допомагала учителю підвести учнів до самостійного “відкриття” законів перебігу світлових явищ, наприклад, встановлення існування роботи виходу, затримуючої напруги тощо. Вивчення в такий спосіб нового навчального матеріалу сприяло стимулюванню розвитку розумових здібностей учнів, підвищенню інтересу до вивчення фізики.
Висновки. У даній статті ми звернули увагу на проблему місця, ролі і значення комп’ютерних засобів в організації та проведенні навчальної

9 діяльності учнів з фізики, зокрема, хвильової і квантової оптики. Залучення комп’ютерних технологій до процесу навчання надає можливість: поліпшити зручність та комфортність навчальної діяльності; впливати на візуальні та вербальні інформаційні канали учнів; обирати необхідний темп та глибину засвоєння навчальної інформації; демонструвати та моделювати явища
інтерференції та дифракції світла, явище фотоефекту, змінювати відповідні параметри (довжину світлової хвилі, розміри, кількість, вид перешкод, тощо); використовувати широкий спектр ілюстративного матеріалу; здійснювати розгорнуту систему контролю та самоконтролю тощо. Грамотно організована робота допоможе розв’язати низку завдань, поставлених перед фізичною освітою, і, взагалі, перед школою в даних умовах.
ЛІТЕРАТУРА
1. Бугайов О.І. Комп’ютерна підтримка курсу фізики в середній школі: реальність і перспективи / Олександр Бугайов, Володимир Коваль // Фізика та астрономія в школі. – 2001. - № 3. С. 16–20.
2. Будний Б. Є. Теоретичні основи формування в учнів системи фундаментальних фізичних понять : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д.пед.наук : спец. 13.00.02 “Теорія та методика навчання фізики” /
Б.Є.Будний. – К. , 1997. – 51 с.
3. Головко М.В. Становлення та напрями вдосконалення методики використання педагогічних програмних засобів з фізики / Головко М.В. //
Наукові записки. – Кіровоград : КДПУ, 2006. – Ч. 1. – С. 46-52.
4. Головко М.В. Особливості та перспективи розвитку системи засобів комп’ютерної підтримки шкільного курсу фізики / Головко М. В. //
Комп’ютер у школі та сім’ї. – 2006. - № 5 (53). – С. 22-26.
5. Ляшенко О. І. Формування фізичного знання в учнів середньої школи : логіко-дидактичні основи / О. І. Ляшенко. – К. : Генеза, 1996. – 128 с.
6.
Коджаспирова Г. М. Технические средства обучения и методика их использования / Г. М. Коджаспирова, К. В. Петров. – М. :
Академія, 2003. – 256 с.


Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©chito.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал