Організація навчального процесу при поєднанні традиційних та НІТН

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

Використання ЕОМ у навчальному процесі дещо змінює функції викладача, оскільки здійснюється їх перерозподіл між викладачем і ЕОМ. При цьому машині передаються лише ті функції, з якими вона може справитися ефективніше за викладача. Програма і технічна система ЕОМ допомагають автору програми компонувати інформацію, планувати її зміни, видавати креслення, таблиці, графіки на екран дисплея. Подання інформації може здійснюватися в будь-якому тимчасовому режимі, а наявність дидактичних засобів виділенням інформації (наочність, підкреслювання, штрифування, кольорове зображення тощо) значно підвищує реалізацію інформаційної функції ЕОМ. Особливої уваги при цьому заслуговує структурування матеріалу, який при навчанні краще сприймається з екрана дисплея.

Сприйняття матеріалу при використанні ЕОМ поліпшується за рахунок різних дидактичних можливостей ЕОМ: наочності, підкреслювання, обертання, кольорового зображення тощо. Особливість процесу навчання за допомогою ЕОМ викликає інтерес до навчання і сприяє активізації та зосередженню уваги студентів на предметі. Цьому сприяють також діалогова форма роботи, безперервний контроль і негайне підкріплення відповіді.

Умови роботи на ЕОМ спонукають студентів до активної і напруженої діяльності, оскільки вони усвідомлюють можливість контролю викладачем, а також самоконтролю завдяки порівнянню та узагальненню матеріалу, що вивчається. Проведення самоконтролю допомагає студентам не лише корегувати свою відповідь, але й виправити зроблені ними помилки та значно розширити пам'ять завдяки перегляду матеріалу на екрані дисплея.

Процес навчання в інститутах нерозривно пов'язаний з використанням креслень, графіків, діаграм, формул, що дозволяє подавати інформацію в ущільненому вигляді. Це сприяє розвиткові високого рівня абстракції у студентів. Дидактичні можливості сучасних ЕОМ щодо зображення графічної інформації дозволяють демонстрацію конкретних предметів замінити схематичними або символічними зображеннями, використовувати наочність як спосіб абстрагування та формування проблемних ситуацій. Крім того, ЕОМ створює умови для переходу на більш високий рівень інтелектуальної праці, бо чим більше автоматизується в машинних процесах діяльність людини, тим більше підвищується її психологічний рівень і вона може краще проявити свої творчі здібності.

При традиційних формах навчання викладач не може враховувати всі індивідуальні особливості студентів і орієнтує навчальний процес на середнього студента з точки зору не лише його успішності, але й рівня психологічних характеристик.

Значну допомогу викладачеві може надати використання ЕОМ для психодіагностичного тестування студентів, наприклад, визначення об'єму пам'яті, концетрації уваги, репродуктивності розумових процесів, оригінальності мислення та ін.

Безперечна ефективність використання ЕОМ також при здійсненні поточного і проміжного контролю знань студентів, оскільки вона значно спрощує розробку алгоритму навчання та допомагає викладачеві проводити ці форми контролю. ЕОМ може оцінити знання студентів більш об'єктивно та обгрунтовано, хоча її виховні функції менші, ніж при традиційних формах навчання [31].

Навчальний процес, як і кожний інший, пов'язаний з управлінською діяльністю людини, може бути описаний сукупністю компонентів, які відображають:

– структуру процесу, тобто основні й складові частини, що в традиційній технології навчання можуть бути подані як лекція, консультація, практичне заняття, лабораторна робота, завдання на проектування, цільовий контроль (залік, іспит, захист, колоквіум);

– технологію процесу, тобто взаємний зв'язок структурних частин навчального процесу в часі й домовленості про послідовність операцій, спрямованих на формування певних знань, умінь і навичок;

– інформаційні потоки, утотожнені в навчальному процесі зі змістом і обсягом навчальної інформації, яку згідно з навчальним планом регламентовано одержує студент;

– керовані потоки, які можна розглядати як послідовність керованих дій щодо обліку, аналізу, нормування, планування, розподілу, контролю, звітності, організації та інформування відносно кадрового, фінансового, матеріально-технічного, енергетичного, інформаційного та іншого ресурсного забезпечення навчального процесу.

Якщо вказані компоненти структуровані й пов'язані з деталізованими цільовими функціями, то морфологію навчального процесу можна розглядати як його інфологічну модель. Запровадження в навчальний процес обчислювальної техніки може вплинути на зміст моделі і залишити її у первісному вигляді.

Саме процес набуття знань, умінь і навичок, спираючись на теорію поетапного формування знань як на теоретичну основу його побудови, за своїм характером може бути індуктивним чи дедуктивним. Відповідно до обраного методу викладання матеріалу формується й технологічний цикл заняття, де головним регулюючим ресурсом є інформація, що відображає у той чи інший спосіб поняття курсу.

Процедура інформування, яка у традиційній технології навчання має форму лекційного викладання, як правило, через машинну форму навчання носить тривіальний характер, набуває вигляду послідовного пробігу (тобто листання) матеріалу курсу за допомогою екрана комп'ютера. Теоретичні та практичні проблеми у цьому випадку належать сфері дидактики і психології й пов'язані з визначенням оптимального обсягу однієї навчальної дози, послідовності таких доз, формою зображення (текстова, графічна, звукова). Частково процедури оптимізації структури навчального курсу можуть бути автоматизовані. Так, враховуючи прагматичну вагу поданої студентові інформації, а також ергономічні та психологічні характеристики, що відображають індивідуальні можливості того, кого навчають, сприймати і запам'ятовувати інформацію, є можливість встановити межі й обсяг окремих навчальних доз, обсяг конкретного заняття, розробити індивідуальний план засвоєння студентом дисциплін [20; 28].

Проте інформування студентів як базова процедура навчального процесу все-таки потребує участі людини (викладача) і певною мірою не формалізується, як не формалізується і процес відтворення знань. Розвиток пакетів прикладних програм загального призначення дозволив дещо ширше розглядати можливості діалогу тих, кого навчають, із системою, що супроводжує машинний навчальний курс.

Інші процедури навчального процесу (консультація, контроль тощо), які за логікою застосування підпорядковані базовій навчальній процедурі – інформуванню, можуть бути формалізовані більшою мірою.

Підсумовуючи викладені міркування, можна констатувати, що успішність впровадження обчислювальної техніки з метою безпосередньої реалізації навчальних процедур передусім пов'язана з рівнем та якістю інформаційно-методичного забезпечення.

Контроль знань є складовою частиною практично всіх видів і форм занять, а його результати використовують як основу для корекції роботи тих, кого навчають, а також для зміни методики викладання і змісту навчальних курсів, оптимізації структури навчальних процедур. Тому, автоматизуючи контрольні процедури, необхідно не тільки намагатися позбутися недоліків, які має традиційний контроль знань (тривалість процесу, локальність результату, суб’єктивність при оцінці знань тощо), але й докласти зусиль щодо побудови умов, за яких можливі реалізація в ході машинного навчання творчих операцій викладача, розширення можливостей діагностики знань великих груп тих, кого навчають, зменшення часу контролю із збереженням чи навіть розширенням його обсягу і підвищенням точності результатів.

Виключне значення для машинного навчання має консультація, тому що на цю процедуру покладається завдання не тільки корекції неправильно засвоєних знань, але й побудова інформаційних повідомлень, які є реакцією на запити студентів до системи. Розвиток машинного навчання пов'язаний з ростом можливостей системи, інтерпретації базового інформаційно-методичного забезпечення, що потребує, на наш погляд, розробки засобів, які автоматизують процес формування пояснень і консультативних повідомлень. Таким чином, у режимі машинної консультації на автоматизовану навчальну систему покладено функцію генерації повідомлень інформації. Процедуру консультації можна розглянути як базову функцію навчальної довідкової системи, яку дозволяється використовувати як самостійний компонент машинного навчального середовища, значення якого для навчальної роботи постійно зростає. Дійсно, саме довідники з різних напрямків знань, що містять у стислому вигляді основні поняття, їх характеристики й особливості об’єктів спостереження завжди користуються попитом, бо вони є одним з найважливіших засобів для забезпечення постійної творчої діяльності, а щодо навчального процесу – необхідні, перш за все, в курсовому та дипломному проектуванні.

Найбільш ефективно консультація може бути реалізована на розширеній базі навчальної інформації за рахунок розподілу навчального курсу на дози чи структурування його якимось іншим чином, також побудови моделі відношень між поняттями курсу й апарату утворення посилань на фрагменти базового навчального посібника.

Перейдемо до розгляду і обговорення конкретних форм організації навчання і спробуємо оцінити роль ЕОМ в кожному з них.

Найбільш стійкою формою організації навчання, що виправдала себе з точки зору ефективності і економічності в застосуванні до масового навчання, є лекція. В основі лекційного навчання лежить спосіб передачі знань у готовому вигляді чи так званий інформаційно-рецептивний метод, згідно з яким викладач проводить попередній відбір інформації, організовує її сприйняття, демонструє зразки діяльності із застосування отриманих знань на практиці.

Об’єднання аудиторної лекції з лабораторним експериментом дозволяє значно підвищити ефективність навчання, органічно сумістити теорію з практикою, а машинна графіка дозволяє студентам наочно «побачити» абстрактне явище і тим самим швидко виробити інтуїтивне уявлення про нього. На звичайній лекції студенти ведуть себе в більшості пасивно. В результаті студенти практично не вникають у матеріал, що вивчається, до того часу, поки не приступають до виконання домашнього завдання. Тим самим роль лекції знецінюється. Викладач же, який має наділену засобами машинної графіки АНС, може вводити новий матеріал, пояснюючи його за допомогою серії мультиплікаційних зображень, після він може запропонувати кожному із студентів самостійно попрацювати з одним і тим же «інтерактивним фільмом». В розвинутих АНС з машинною графікою користувачі можуть вирішувати, які ілюстративні матеріали з даної теми показати, керувати швидкістю кадрів мультиплікаційного фільму, створюючи різноманітні відеоефекти – накладання зображень, стоп-кадр, зворотня зйомка тощо. Можливість

спостерігати багаточисленні динамічні зображення складних процесів становить значний інтерес не тільки для студентів, але й для викладачів.

Доповнені комп'ютерною мультиплікацією, подібні демонстрації повинні суттєво скоротити затрати часу в роботі лектора на громіздкі малюнки і пояснення, покращити розуміння фізичних принципів роботи технічних пристроїв студентами за рахунок покращення наочності матеріалу, що викладається. По-друге, дуже важливим застосування комп'ютерних демонстрацій є ілюстрація ключових для розуміння логіки розвитку фізики експериментів, натурна постановка яких в рамках лекції неможлива.

Моделювання на ЕОМ фізичних процесів, що недоступні для масового спостереження, робить їх наочними і дає можливість демонструвати широкій аудиторії. [26]

Застосування класу ПЕОМ, дозволяє в аудиторії розв'язувати фізичні задачі, які практично неможливо запропонувати студентам в межах звичайних практичних занять (наприклад, задачі, що потребують великої кількості складних розрахунків, або задачі, які не мають аналітичного розв'язку і потребують для розв'язання застосування числових методів).

Комп'ютерні роботи, що не так давно офіційно увійшли до програми курсу фізики, демонструють хороші можливості для створення проблемних ситуацій на практичних заняттях.

Використання ЕОМ на практичних заняттях з фізики поряд з традиційними методиками може дати певні наслідки і буде ефективним з точки зору дидактики.

Розв'язавши задачу, студент набирає за допомогою клавіатури відповідь, перевіряє її на екрані дисплея і, переконавшись, що помилок немає, відправляє її в оперативну пам'ять ЕОМ, яка аналізує відповідь. Якщо задача розв'язана вірно, то студенту видається чергове контрольне завдання або чергова доза навчального матеріалу.

У випадку, якщо у відповіді виявлена помилка, то ЕОМ видає студентові (учневі) на екран пояснення: яка допущена помилка і що потрібно зробити. Цей процес повторюється до того часу, поки студент самостійно не закінчить розв'язок контрольного завдання. Студент може запросити допомогу у ЕОМ або у викладача. Всі дії студента (учня) (кількість зроблених спроб розв'язку, затрачений час тощо) фіксується ЕОМ. Всі статистичні дані про хід навчання передаються викладачеві.

Застосування персональних комп'ютерів у навчальному процесі дозволяє:

1) інтенсифікувати процес навчання і підвищити його ефективність за рахунок можливості опрацювання великого об’єму навчальної інформації;

2) розвивати пізнавальну активність, самостійність, підвищувати інтерес до дисципліни, яка вивчається;

3) встановлювати зворотній зв'язок, необхідний для керування навчальним процесом, систематично контролювати знання і вміння та підвищувати якість перевірки знань;

4) удосконалювати форми і методи організації самостійної роботи студентів;

5) індивідуалізувати процес навчання у масовій аудиторії зі збереженням цілісності, що дозволяє враховувати індивідуальні особливості студента, розвивати їх здібності;

6) здійснювати принцип алгоритмізації навчальної діяльності.

Крім того, застосування ЕОМ у навчальному процесі є не тільки як засіб навчання, але і як предмет вивчення. Засвоюючи за допомогою ЕОМ певний навчальний курс, студент одночасно оволодіває навичками роботи з електронно-обчислювальною технікою, яка відіграє все зростаючу роль у всіх сферах народного господарства [28]. Проте це не значить, що всі завдання удосконалення навчального процесу можна вирішити за допомогою ЕОМ. Основним критерієм тут повинен бути принцип педагогічної доцільності. Форми і методи навчання, які стимулюють пізнавальну активність студентів, повинні вибиратися залежно від конкретного змісту навчального матеріалу і від конкретної дидактичної мети, що ставиться і може бути найбільш ефективно досягнута за допомогою саме таких форм і методів.

Педагогічні задачі комп'ютерізації семінарських занять з методики фізики можна класифікувати, відзначає Гуревич Ю.Л. [27], за трьома основними напрямками:

– формування операційного стилю мислення у всіх студентів;

– підвищення ефективності навчального процесу при вивченні методики викладання фізики із застосуванням ЕОМ;

-           суттєва активізація розумової діяльності студентів за допомогою програм, що оперативно збирають інформацію з робочих студентських місць і аналізують її.

Важливо не забувати, що незалежно від насичення комп'ютерами кабінету методики і техніки фізичного експерименту, все ж основною ланкою на семінарському занятті, яка регулює взаємодію в системі «Студент – ЕОМ», залишається викладач, який володіє методологією і методикою навчального процесу в умовах широкого застосування ЕОМ і загальної комп'ютерної грамотності.

У даному розділі найбільш повна відповідність специфіці ЕОМ має місце у випадках тренування і контролю, що, як правило, є окремими елементами методичної підструктури практичного, лекційного чи семінарського заняття, але час від часу кожному з них (або обом одночасно) присвячуються повні заняття тренувально-контролюючого типу. Ці заняття можуть бути як аудиторними, так і позааудиторними, виконуваними в рамках самостійної роботи.

В застосуванні до автоматизованого навчання поняття «самостійна робота» може практикуватися скоріше як режим чи як компонент дидактичних умов навчання.

В процесі передлабораторного заняття студенти попередньо моделюють лабораторні умови: «збирають» апаратуру, знімають покази приладів, проводять обчислення і інтерпретують результати. На постлабораторних заняттях частина часу витрачається студентами на введення результатів (отриманих в лабораторіях) в ЕОМ для перевірки їх достовірності, а час, що залишився, використовується для обговорення специфічних індивідуальних проблем з викладачем. Заняття, які розширюють рамки лабораторних, присвячуються моделюванню експериментів, які вже виконувались в лабораторних умовах, якщо їх важко повторити з причини тривалості в часі, а також складного чи дорогого обладнання.

Останній тип занять – заняття в режимі «тренажер» – дозволяють відтворювати реальну обстановку, що виникла, наприклад, в кабіні пілота, в космічному кораблі тощо. Цей режим вимагає використання особливих терміналів, які імітують специфічне обладнання. Крім того, заняття в цьому режимі багато в чому перегукуються з лабораторними і тому спеціальний розгляд їх не доцільний.

Закінчуючи розгляд різних форм заняття, потрібно зауважити щодо неповноти їх представлення. Зокрема, ми спеціально не надавали уваги екскурсіям, конференціям, заняттям-дискусіям і багатьом іншим організаційним формам, що входять до навчального процесу. Будь-яка з цих форм потенційно може бути автоматизована. Однак їх автоматизація не завжди доречна. Краще зберегти ці форми як колективні для активізації навчального процесу. Тому їх аналіз не такий важливий в рамках даного дослідження.

Геометрична оптика – граничний випадки хвильової оптики. Підставою для такого твердження є те, що в процесі розвитку класичної електродинаміки було показано, що формули геометричної оптики можуть бути отримані з рівнянь Максвелла, як граничний випадок, що відповідає переходу до зникаюче малої довжини хвилі. Геометрична оптика вивчає закони поширення оптичного випромінювання на основі подання про світлові промені. А світловий промінь – це лінія, уздовж якого поширюється світлова енергія, світловий промінь перпендикулярний фронту світлової хвилі. Користуватися поняттям променя можна лише в тих випадках, коли не треба враховувати дифракційних явищ, тобто коли довжина світлової хвилі λ, багато менше розмірів перешкод, різних неоднорідностей на шляху поширення світла.

Мал. 2.2.1.

Якщо в базовому курсі фізики явища відбиванняя й заломлення світла розглядали тільки як експериментальний факт.

То в старших класах цього ж явища розглядають як прояв хвильових властивостей світла при взаємодії з речовиною. Теоретичний висновок законів відбивання й заломлення світла здійснюють із залученням принципу Гюйгенса на підставі вихідного положення: світло – електромагнітна хвиля.

 

Мал. 2.2.2.

Це в більш наглядному вигляді можна продемонструвати за допомогою компютерних програм.

Принцип Гюйгенса вводять саме в цьому місці курсу як правило, що дозволяє, виходячи з положення хвильового фронту в який-небудь момент часу, знайти положення хвильового фронту для найближчого моменту часу (мал. 2.2.1.). Необхідність залучення цього додаткового принципу обумовлена недостатньою математичною підготовкою учнів. Але за допомогою комп'ютера цей процес можна спростити і прискорити.

У навчальній і методичній літературі звичайно приводять доказу законів відбиття й переломлення світла, що майже цілком відтворюють докази самого X. Гюйгенса. З розгляду трикутників АCВ і ADВ (мал. 2.2.2.) знаходять співвідношення між кутами (закон відбивання). З розгляду трикутників АDВ і АСВ (мал. 2.2.3.) визначають співвідношення між кутами α і β (закон заломлення).

Мал. 2.2.3.

Дійсно, ВР = υ₁τ = AВ Sin α = υ₂τ = А В Sin β

(де υ₁ – швидкість світла в першому середовищі, υ₂ – швидкість світла в другому середовищі), звідки

Якщо позначити відношення  через п _2.1, то одержують закон заломлення в звичайній формі

Величина п _2.1 (постійна для даних двох середовищ) не залежить від кутів α і β; її називають відносним показником заломлення другого середовища відносно першого.

Важливо показати, що, користуючись принципом Гюйгенса, ми не тільки знаходимо закон заломлення, який можна перевірити експериментально, але й одержуємо можливість пояснити фізичний зміст показника заломлення п: показник заломлення дорівнює відношенню швидкості світлової хвилі в першому середовищі до швидкості її в другому середовищі. А також показати приклади, які б довели важливість введених понять.

Після розгляду законів відбивання й заломлення світла вивчають явище повного відбивання світла (мал. 2.2.4.). Учні повинні засвоїти, що повне відбивання спостерігають при переході світла з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільне (візьмемо для простоти випадок переходу світла зі скла в повітря), наглядніше це продемонструвати за допомогою ЕОМ. Для цього випадку граничний кут повного відбивання α₀ визначають із формули

де п – показник заломленняскла щодо повітря. При вивченні повного відбивання світла цікаво й важливо розглянути його технічні застосування – волоконну оптику, світловоди й т. п.

Доцільно вирішувати завдання, за допомогою яких насамперед заглиблюється поняття про фізичну сутність показника заломлення, а також закон заломлення світла.

Можливо тут виконання фронтальної лабораторної роботи з вимірювання показника

Мал. 2.2.4. заломлення скла й додатково цікаві спостереження й досліди, виконані за допомогою комп'ютера.