Мал. 2.1.6.
При вивченні законів відбивання світла зі школярами розбирають наступні питання: «У якій площині лежить відбитий промінь?», «У якому напрямку треба шукати відбитий промінь у цій площині?», «Як співвідносяться між собою кути падіння й відбивання?» - і на основі аналізу результатів експерименту із оптичною шайбою роблять висновок.
Урок по вивченню закону відбивання можна побудувати й таким чином, що основний висновок (рівність кутів падіння й відбивання) учні одержують повністю самостійно, у процесі виконання лабораторного експерименту.
Після встановлення закону відбивання з'ясовують відмінність дзеркального й розсіяного відбивання світла. Зробити це можна в процесі самостійної роботи з підручником. На початку уроку показують наступні демонстрації: направивши кілька паралельних пучків світла на плоске дзеркало, укріплене на оптичній шайбі, з'ясовують, що вони залишаються паралельними й після відбивання. Далі в добре затемненому класі перед проекційним апаратом встановлюють плоске дзеркало так, щоб світло після відбивання потрапить на стелю або на стіну класу. На стелі одержують різко обкреслену світлу пляму. Інша частина стелі залишається темною, у класі світліше не стає. Звернувши на цю увагу учнів, задають питання: «Чи відбивається світло від вати?» Замінивши дзеркало ватою, спостерігають, що значна частина стелі освітлена й у класі стало світліше. Після цього учням пропонують розглянути малюнки на екрані ЕОМ, де показаний що паралельний світловий пучок відбивається від дзеркальної поверхні у вигляді паралельного ж пучка, так само строго спрямованого (мал. 2.1.7, а), а шорсткувата поверхня відбиває падаючий на неї світло в усіх напрямках (мал. 2.1.7, б). У процесі колективного обговорення з'ясовують різницю між дзеркальним і розсіяним відбиттям і яке значення має розсіяне відбиття в нашому житті. Навколишні нас предмети видні тому, що вони розсіюють світло, що йде від Сонця й штучних джерел світла.
При вивченні дзеркального відбивання показують, що плоске дзеркало тільки змінює напрямок ходу променів світла, але не може перетворювати пучки світла. У даному місці курсу фіксують увага школярів саме на цьому, а плоскі дзеркала розглядають як пристосування, що служать для зміни напрямку світлового пучка світла. Цей матеріал закріплюють системою вправ по конкретній зміні напрямку променя дзеркалом (паралельний пучок світла піднімають або опускають на яку-небудь задану висоту, змінюють горизонтальний напрямок пучка світла на вертикальне й т. п.). Показують, що зображення в плоскому дзеркалі перебуває за дзеркалом і на тій же відстані (мал. 2.1.2.).
Вивчення явища переломлення світла починають за допомогою ЕОМ із повторення досвідів по одночасному відбиттю й заломленню світла на границі двох прозорих середовищ. Нагадують, який промінь називається падаючим, а який - заломленим, показують і позначають відповідні кути, повторюють закони відбивання. Потім експериментально з оптичною шайбою (заломлення світла при проходженні через скляний напівциліндр) показують, що заломлений промінь лежить у тій же площині, що й падаючий промінь. Звертають увагу на те, що кут заломлення світла в склі змінюється при зміні кута падіння, зв'язок між цими кутами більш складний, чим при відбиванні світла.
Використовуючи більш складну установку (мал. 2.1.6, а), на якій можна спостерігати заломлення світлового пучка як при переході з повітря у воду, так і з води в повітря, звертають увагу школярів на наступну закономірність: при переході світла з повітря у воду кут заломлення менше кута падіння. При переході світла з води в повітря кут заломлення більше кута падіння. Креслення на дошці (мал. 2.1.6, б) допомагає зрозуміти спостережуване (KN - границя повітря й води, АO - падаючий промінь, OB - заломлений промінь у воді (він же падає на дзеркало, що лежить у воді), ВК - відбитий промінь від дзеркала (він падає на границю води й повітря), KD - заломлений промінь при виході в повітря; ? - кут падіння при переході з повітря у воду, ? - кут заломлення; ?1 і ?1 відповідно кути падіння й заломлення при переході променя з води в повітря).
Спостереження повторюють для середовищ повітря - скло на досвіді з оптичною шайбою. Зробивши відповідні креслення й порівнявши для різних середовищ кути заломлення при рівних кутах падіння, вводять поняття про середовища оптично більш (менш) щільних.
У цьому місці шкільного курсу, використовуючи ці ж установки розповідають школярам і про оборотність світлових променів.
Тому що при розгляді явища заломлення вводять показник заломлення, то вправи проводять не тільки якісно. Велику увагу повинно бути приділене поясненню явищ, відомих учням з життєвого досвіду, наприклад, чому предмети, частково занурені у воду, здаються зламаними в поверхні води, чому дно ріки, предмети у воді здаються вище, ніж це є в дійсності, і т. п.
Використовуючи прості устаткування (склянка з водою, олівець, колба з водою), можна організувати фронтальні лабораторні спостереження учнями уявного підняття предмета при його зануренні у воду.
Лінзи в базовій школі розглядають не тільки експериментально, як наслідок явища заломлення. Учнів на досвіді знайомлять із властивостями лінз перетворювати пучки світла й давати дійсне зображення предметів. Вводять поняття про фокусні відстані F оптичній силі лінз 1/F. Формулу лінзи вивчають тільки із сильними учнями.
Фронтальну лабораторну роботу «Одержання зображення за допомогою лінзи» проводять у сполученні з демонстраційним експериментом, що дозволяє ввести поняття «фокусна відстань» і «оптична сила».
У центрі уваги повинні бути дві демонстрації: 1) паралельний пучок променів (мал. 2.1.8.) збирається в одній точці (фокусі лінзи) і 2) промені, що йдуть через фокус, після заломлення йдуть паралельно оптичної осі (мал. 2.1.9.). Знання ходу цих двох променів дає можливість показати принцип побудови зображення в лінзах і переконати школярів у залежності характеру зображення від відстані предмета до лінзи і її фокусної відстані. Необхідно розглянути основні випадки одержання дійсних зображень предметів при різних положеннях предмета щодо лінзи (мал. 2.1.10., а, б, в) На малюнку з екрана ЕОМ, при побудові зображення стрілки, один із променів проведений паралельно головної оптичної осі, інший - через її оптичний центр.
Мал. 2.1.8. Мал. 2.1.9.
Далі розглядають будову ока й фотоапарата, за допомогою комп'ютера. Цей матеріал відіграє істотну роль як у здійсненні зв'язку викладання з життям і розширення політехнічного кругозору учнів, так і в узагальненні й систематизації їхніх знань по всьому вивченому матеріалі.
Око надзвичайно складна оптична система, по принципу дії нагадує фотоапарат. Тому після порівняння ходу променів (мал. 2.1.11. і 2.1.12.) корисно запропонувати, учням скласти 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 обмеженість часу, що відводить на вивчення теми «Світлові явища», різні випадки більш складних побудов зображень (за допомогою побічних осей), а також визначення області бачення зображень і т. п., можна розглянути тільки в гуртковій роботі або на факультативних заняттях.
Програма базової школи припускає вивчення ще наступних питань:
- короткозорість і далекозорість;
- окуляри;
- кут зору і його збільшення;
- 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 підкреслюємо важливість вивчення оптики.
Мал. 2.1.11. Мал. 2.1.12.
На завершення варто розповісти учням про значення оптичних приладів у промисловості, у наукових дослідженнях, у побуті. Важливо показати роль оптичних приладів у пізнанні світу. Наприклад, фотографування зворотної сторони Місяця, невидимої із Землі, і т. п. Матеріал, досліджуваний у класі, дає основу для проведення багатьох цікавих позакласних занять за наступними темами: «Історія техніки освітлення», «Сонячне випромінювання - джерело життя на Землі» і т.д.
По матеріалу теми можна з учнями провести екскурсію. [13]
2.2 Організація навчального процесу при поєднанні традиційних та НІТН
Засоби навчання відіграють в педагогічній діяльності таку ж саму роль, як і знаряддя праці в будь-якому виробничому процесі. Від рівня їх розвитку і раціональної організації застосування в значній мірі залежить ефективність та кінцевий результат навчання. Не випадково деякі фахівці вважають, що впровадження техніки в практику навчання - подія така ж важлива, як у свій час було створення перших шкільних підручників.
Широке проникнення в навчальний процес сучасних технічних засобів навчання і електронних обчислювальних машин є характерним фактором розвитку вищої освіти. Технічне оснащення вузівського навчального процесу - це не дань моді, а об'єктивна необхідність, яка обумовлена всім ходом суспільно-історичного розвитку.
Певна річ, що сучасні ТЗН - це не панацея, яка покликана допомогти школі загалом вирішити всі поставлені перед нею завдання. Але те, що ми вже знаємо про дидактичні можливості ТЗН, дає нам право стверджувати, що вони можуть зробити суттєвий внесок у вдосконалення навчально-виховного процесу у вищій школі.
Зміни в структурі навчального процесу не слід розглядати як самоціль: з'явився технічний засіб - міняй схему навчання, що склалася, щоб цей засіб вписався в нову схему. Однак модернізація дидактичної системи вищої школи з урахуванням нових завдань підготовки спеціалістів і проникнення новітніх ТЗН в ВНЗ - це єдиний об'єктивний процес, викликаний усім ходом розвитку суспільства.
Академік В.М. Глушков писав, що»… навіть в майбутньому ЕОМ не зможуть повністю замінити вчителя». Що стосується часткової комп'ютеризації навчального процесу, то ця можливість в силу наявності великої наукової, матеріально-технічної, а також морально-психологічної бази не потребує корінної перебудови умов, що склалися, а отже стала реальною і конкретною. Більше того, впровадження ЕОМ в навчання стало необхідністю, оскільки метою його є не оголошувати відому і однакову для всіх схему знань, а розвивати різноманітність, своєрідність, індивідуальну неповторність особистості.
Т.В. Колесник [14] зазначає, що навчання за допомогою ЕОМ - це принципово новий тип навчального процесу, що вимагає нових форм і методів навчальної та навчаючої діяльності. Використання ЕОМ змінює фукції викладача: він повинен заздалегідь визначити шляхи та розробити алгоритми оптимального керівництва всім навчальним процесом й окремим заняттям у тому числі. Істотною дидактичною особливістю навчання за допомогою ЕОМ є встановлення безпосередніх діалогів між студентом і машиною або діалогічного трикутника - студент-комп'ютер-викладач.
Такі діалоги допомагають розібратися у всіх труднощах, що виникають у процесі вивчення предмета при самостійному розв'язанні завдань, а викладачеві - спостерігати та контролювати якісний стан навчання.
Чи може техніка замінити викладача? 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 педагогічного впливу, одна із найважливіших функцій якого - керувати пізнавальною діяльністю того, хто навчається, у взаємо-опосередкованому процесі викладання - навчання. Але технічний пристрій, виступаючи засобом навчання в руках педагога, може виконувати низку його функцій, передаючи навчальну інформацію або контролюючи її засвоєння. Час, що звільнився, викладач витрачає на здійснення таких функцій педагогічної діяльності, які не під силу електроніці.
Існує й інший погляд щодо марності й навіть «хибності» застосування нових засобів навчання без відчутних змін в адміністративній структурі навчальних закладів. Це твердження підкріплювалося навіть намаганнями деяких навчальних закладів в США ввести безперервний процес навчання, при якому кожен учень просувається вперед згідно зі своїм індивідуальним планом, закінчуючи курс у зручний для нього час.
Дійсно, досить розповсюджений серед неспеціалістів погляд про витіснення людини-викладача з навчального процесу і повної заміни його обчислювальною машиною може мати місце в конкретних специфічних умовах [5], наприклад: а) там, де немає чи не вистачає викладачів (малорозвинені країни); б) де учні розкидані географічно і не можуть бути забезпечені штатом викладачів; в) де економічно незручно створення організованого навчання (якщо підприємство невелике і учні працюють за плаваючим графіком). Низка дослідників стоять на позиціях застосування ЕОМ для дистанційного домашнього навчання [3; 4], для спеціалізованого навчання глухих, сліпих, німих, розумово відсталих, «важких», «вразливих» та деяких інших особливих категорій учнів [16; 24; 3], а також для навчання в системі відкритих університетів [23].
Багато зарубіжних педагогів віддають перевагу ідеї так званого «перемежаючого» навчання, яке поєднує традиційні і нові прийоми та засоби [22], при цьому більшість дослідників схильні вважати ЕОМ засобом розширення можливостей людини, хоч і не заперечують того, що роль останньої суттєво зміниться [3].
Дослідження, проведені в США педагогічними лабораторіями на кошти Фонду Форда, стверджують, що в недалекому майбутньому електроніка та телебачення дозволять «одному професорові проводити лекції для великих аудиторій». В «новому педагогічному світі» майже не потрібні будуть педагоги (особливо, у вузах). Нові технічні засоби навчання немовби роблять застарілою ту точку зору, що краща освіта досягається малими групами та за допомогою висококваліфікованих вчителів.
За даними ООН, людина запам'ятовує лише 10% прочитаного, 20% - почутого, 30% - побаченого. Якщо людина чує та бачить, рівень запам'ятовування підвищується до 50%, а якщо чує, бачить, а потім обговорює, то і до 70%. Використання аудіовізуальних засобів до того ж скорочує на 40% необхідний для навчання час і на 20% збільшує об'єм засвоєної інформації [10, 21].
Використовується останнім часом і нова технологія, що дозволяє подолати «тиранію відстаней». Віце-президент австралійського університету професор Ф. Джевонс в зв'язку з цим говорить: «У вік мікрокомп'ютеризації друкованих матеріалів недостатньо». Тому зроблені кроки в новому напрямі. Почалось здійснення програми підготовки комп'ютерних спеціалістів за допомогою «дистанційного навчання» (з використанням персональних комп'ютерів студентів). Вони можуть бути задіяні як «індивідуальні робочі станції», а також під'єднуватися до центральної ЕОМ. Електронна пошта підтримує постійний зв'язок. Тепер справа за тим, щоб створити таку ефективну систему навчання, яка б відповідала можливостям цієї технології» [21, 2].
Аналогічна система навчання існує в США. Тут вона отримала назву «Електронний університет». Вже багато років компанія «Нешнл едьюкейшн корп» експлуатує систему освіти «Еднет» («Мережі освіти»). Бум, який розгорнувся останніми роками навколо «інформаційної технології», сприяв прогресу «педагогічної технології». З'явилась можливість під її егідою з'єднати телевізор з комп'ютером, так би мовити, запрягти цю «пару гнідих» у віз освіти.
Висновок педагогів і студентів на диво одностайний: об'єднання телебачення і комп'ютерів дасть змогу розширити навчальну аудиторію, підвищивши рівень її знань. Усе більша кількість коледжів та університетів пропонують американській аудиторії «електронно-телевізійні види навчання».
Зокрема, Г. Паск бачить майбутнього викладача або як персонального наставника, який повинен приєднуватися до навчання тільки у випадку необхідності, виявленої машиною, або як психіатра, який вступає в гру там, де»… з учнем станеться що-небудь «патологічне» [5]. Цікаве обгрунтування подібного підходу пропонується британськими дослідниками Л. Кенді та Е. Едмондзом у застосуванні його при вивченні рідної мови. Виходячи із традиційної англійської системи навчання, згідно з якою до кожного класу приписано два викладачі (вчитель, який веде групові заняття, 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 педагоги К.А. Томас, Д.К. Девіс, Д. Опеншоу, Д.В. Берд, поділяючи погляд Г. Паска, пропагують використання ЕОМ для»… виконання шаблонної і часто втомлюючої роботи з тренування учнів і вивчання ними фактичного матеріалу…», залишаючи викладачеві «дійсне навчання», побачивши»… істинне поле їх відповідальності у керуванні розвитком особистості».
Про спробу протиставити машину викладачеві, що викликала деяке розчарування учнів в низці навчальних закладів США, пише Н.П. Іванов, на думку якого, ЕОМ ефективна лише в тих випадках, якщо вона доповнює традиційно складені форми і методи навчання принципово новими, а не просто копіює їх [9]. В цілому, не слід допускати, щоб введення нових методів перетворювалося «в самоціль». Вони повинні вписуватись у загальну систему методів і форм роботи з учнями [7, 14].
Висновки, що роблять дослідники в тих країнах, де накопичений величезний досвід комп'ютеризації, перш за все в розвинутих країнах, полягають в тому, що реальні досягнення в цій галузі не дають підстав вважати, що застосування ЕОМ кардинально змінить традиційну систему навчання на кращу. Не можна просто запроваджувати комп'ютер у звичний навчальний процес і сподіватися, що він зробить революцію в освіті. Потрібно змінювати саму концепцію навчального процесу, проектувати принципово іншу технологію навчання, в якій комп'ютер органічно вписався б як новий, потужний засіб. В закордонній літературі відзначається, що засоби впровадження комп'ютера базуються на концепції освіти, основною метою якої є накопичення знань, умінь, навичок, необхідних для виконання професійних функцій в умовах індустріального виробництва. В даний час суспільство знаходиться на етапі переходу до інформаційних технологій виробництва і стара концепція освіти вже не відповідає його вимогам.
Проблеми комп'ютеризації навчання не зводяться до масового виробництва комп'ютерів і впровадження їх в існуючий навчальний процес. Зміна засобів навчання, як, зрештою, зміна в будь-якій ланці дидактичної системи, неминуче призводить до перебудови всієї цієї системи. Використання обчислювальної техніки розширює можливості людини. Проте вона є лише інструментом, знаряддям розв'язання задач, і її застосування не повинне перетворюватись у самоціль, моду або формальний захід.
Необхідно, перш за все, визначити конкретну мету і зміст навчання в комп'ютерному варіанті. І якщо виявиться, 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 і засвоєння якого не може обійтися без ЕОМ
