Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА СКАНИРОВАНИЯ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 12
1.1. Методологические основы учебного физического эксперимента 12
1.1.1. Методология учебного физического эксперимента.
1.1.2. Средства, методы и формы учебного физического эксперимента.
1.1.3. Компьютерные технологии в учебном эксперименте.
1.2. Методы теоретического и экспериментального изучения физических полей в современной системе физического образования 34
1.2.1. Теоретическое изучение полей физических величин.
1.2.2. Экспериментальное изучение физических полей.
1.2.3. Датчики для исследования полей физических величин.
1.3. Метод сканирования и его применение в учебном физическом эксперименте 46
1.3.1. Сканирование в компьютерных технологиях, радиологии, радиолокации, физике.
1.3.2. Сканирование в учебном физическом эксперименте.
1.3.3. Формирование понятия метода сканирования.
1.3.4. Принципы использования метода сканирования в учебном процессе.
1.3.5. Концепция метода сканирования в учебном физическом эксперименте.
Глава 2. СОВРЕМЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА СКАНИРОВАНИЯ В УЧЕБНОМ ФИЗИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ 60
2.1. Компьютерные технологии реализации метода сканирования 61
2.1.1. Компьютерная установка для сканирования полей физических величин.
2.1.2. Компьютерная мышь в качестве датчика координаты.
2.1.3. Компьютерный сканер для волновых полей.
2.1.4. Экспериментальная установка для сканирования волновых полей с датчиком координаты. 2.1.5. Экспериментальная установка для сканирования волновых полей без датчика координаты.
2.2. Программное обеспечение и градуировка сканера 74
2.2.1. Компьютерная программа для работы со сканером.
2.2.2. Текст программы.
2.2.3. Градуировка компьютерного сканера.
2.3. Применение метода сканирования в учебном физическом эксперименте 86
2.3.1. Система учебных экспериментов, обеспечивающих изучение волновых полей.
2.3.2. Демонстрационный эксперимент по изучению звуковых полей.
2.3.3. Сканирование звуковых полей в индивидуальном эксперименте.
2.3.4. Учебные исследования звуковых полей методом компьютерного сканирования.
Глава 3. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И ЕГО РЕЗУЛЬТАТЫ 144
3.1. Планирование педагогического эксперимента 144
3.1.1. Гипотеза педагогического эксперимента.
3.1.2. Цели и задачи педагогического эксперимента.
3.1.3. Математические методы обработки результатов педагогического эксперимента.
3.2. Доступность учебных установок для сканирования волновых полей 153
3.2.1. Интеллектуальная, временная и материальная доступность компьютерного сканера волновых полей.
3.2.2. Экспертная оценка возможности постановки учебных экспериментов по компьютерному сканированию волновых полей.
3.2.3. Проверка экспериментов с компьютерным сканером на соответствие традиционным дидактическим требованиям к учебному эксперименту.
3.2.4. Оценка учебности метода компьютерного сканирования волновых полей.
3.3. Проведение и итоги обучающего педагогического эксперимента 174
3.3.1. Апробация учебного эксперимента по компьютерному сканированию волновых полей. 3.3.2. Анализ результатов обучающего педагогического эксперимента.
Заключение 182
- Методологические основы учебного физического эксперимента
- Компьютерные технологии реализации метода сканирования
- Планирование педагогического эксперимента
Введение к работе
В настоящее время система образования претерпевает существенные изменения [60, 61, 79,]. Возрастает роль информации в жизни общества, что приводит к повышению требований, предъявляемых к уровню образования [128]. Хорошее образование предполагает, что выпускник школы овладел методологией научного поиска [2, 14, 15, 44, 45, 59, 70, 127]. В федеральном компоненте государственного стандарта общего образования (обязательный минимум содержания основных общеобразовательных программ) [167] указывается, что изучение физики направлено на достижение следующих целей: овладение учащимися умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели, устанавливать границы их применимости, анализировать результаты собственных действий и т. д. Физические знания нужны для общего образования. Усиливается их влияние на развитие учащихся и подготовку их к практической деятельности [26, 37, 46, 66, 67, 80, 103]. В связи с этим процесс модернизации структуры и содержания учебной физики нуждается в научном обеспечении. Значительный вклад в развитие основных направлений дидактики физики внесли А. И. Бугаев [33], В.С.Данюшенков [57], Ю.И.Дик [61], С. Е. Каменецкий [107], А. А. Пинский [133], И. Г. Пустильник [138], В.Г.Разумовский [139, 140], Ю.А.Сауров [146], А. В.Усова [108, 165, 166].
Физика является экспериментальной наукой, поэтому особое внимание при ее изучении необходимо уделять эксперименту [4, 10, 13, 72, 106, 125, 154, 175]. Такой подход в обучении соответствует специфике физики: исследователи наблюдают природные процессы непосредственно, либо производят эксперимент в искусственно созданных условиях. Развитию экспериментальных методов изучения физики, разработке и совершенствованию систем учебных опытов посвящены тру ды таких ученых, как Л.И.Анциферов [16-19], Б.С.Зворыкин [34, 35, 65], О.Ф.Кабардин [71], В.В.Майер [102], Н. Я. Молотков [109, 110], А.А.Покровский [34, 35], С. А.Хорошавин [178-182], Т.Н. Шамало [185-189], Н.М.Шахмаев [190, 191] и др. Работы этих исследователей дают возможность констатировать непрерывное совершенствование теории и методики учебного физического эксперимента.
Повышение эффективности обучения невозможно без применения новейших технических средств обучения [159]. В последнее время в учебном эксперименте наблюдается тенденция создания комплектов нового оборудования на базе компьютерной техники, позволяющих автоматизировать управление экспериментом, и методик применения этих комплектов при обучении физике [8, 9, 29, 43, 50-56, 85, 86]. Этому направлению развития учебного эксперимента посвящены работы Ю.А.Воронина [40, 41], В. А. Извозчикова [69], В.В.Лаптева [84] и др. Как правило, компьютерные измерения осуществляются с помощью датчиков физических величин. Перемещая датчик в пространстве, можно визуализировать распределение измеряемой физической величины с помощью показывающего устройства [36], функции которого может выполнять компьютер [8, 11].
В результате изучения физики у учащихся должны быть сформированы такие важные понятия, как физическая величина и физическое поле [167]. Изучение содержания современных учебных программ по физике [49, 73, 74, 136, 137] и школьных учебников [47, 48, 75, 115, 117-120, 131, 169-173] показывает, что значительная часть учебного материала отводится на изучение волновых, полей (Приложение, табл. 1, 2, 3).
В диссертационном исследовании Е. С.Агафоновой [1] показано, что из существующих методов визуализации волновых полей наибольшей универсальностью обладает метод сканирования. Поэтому совер шенствование учебного физического эксперимента по волновой физике, позволяющего визуализировать физические закономерности посредством компьютерной техники, используя метод сканирования, является актуальным. К сожалению, в настоящее время учителя физики испытывают существенные трудности при постановке опытов с компьютером и применяют их чаще всего бессистемно и эпизодически.
Анализ новых государственных стандартов школьного образования [122], обязательного минимума содержания основных общеобразовательных программ [167], научно-методической литературы [126, 138-140, 160, 161, 165, 166], практики работы общеобразовательных и высших учебных заведений позволяет сделать вывод о наличии следующих противоречий: 1) между необходимостью введения в учебный процесс по физике нового учебного эксперимента со сканированием на базе современных компьютерных технологий и неподготовленностью школьного учителя физики к использованию этого эксперимента; 2) между возможностями автоматизации учебного физического эксперимента по волновой физике посредством использования компьютерного сканирования и недостаточной разработанностью теории и методики его применения в процессе обучения физике.
Актуальность данного исследования обусловлена требованиями Государственного стандарта образования по физике [ 122] по развитию интеллектуальных и творческих способностей учащихся при выполнении экспериментальных исследований с использованием информационных технологий; возрастанием роли компьютерных технологий при обучении и необходимостью совершенствования методов и средств обучения на основе этих технологий; необходимостью применения метода компьютерного сканирования в учебном физическом эксперименте, разработки теории и методики его применения; совершенствованием средств обучения, направленных на формирование у учащихся наглядных образов распределений амплитуды и интенсивности волны и знаний о современных научных методах исследования физических полей на примере изучения волновых полей методом компьютерного сканирования.
Объект исследования — учебный физический эксперимент в современной системе физического образования.
Предмет исследования — содержание и методы учебного физического эксперимента для изучения волновых полей в курсах физики общеобразовательной и высшей педагогической школы.
Цель исследования — совершенствование учебного физріческо-го эксперимента для изучения волновых полей путем применения метода сканирования, реализованного посредством компьютерной техники.
Гипотеза исследования: Если разработать простой и доступный для воспроизведения в школьных условиях компьютерный сканер волновых полей, то будет обеспечена возможность совершенствования учебного эксперимента по изучению волн разной природы, что позволит организовать более эффективную деятельность учителя и ученика по изучению волновых явлений, в результате которой:
1) будущий учитель физики приобретет умения сборки компьютерного сканера, разработки программного обеспечения, выполнения количественных экспериментов по исследованию волновых полей и освоит учебную теорию, объясняющую результаты учебных опытов;
2) учитель физики в демонстрационных экспериментах познакомит учащихся с физическими явлениями, изучавшимися ранее лишь на умозрительном уровне;
3) учащиеся при выполнении лабораторных работ физического практикума повысят уровень познавательной мотивации, приобретут исследовательские умения и новые физические знания.
Основные задачи исследования состоят в следующем:
1. Изучить методологические основы учебного физического-эксперимента и определить основные тенденции его развития.
2. Провести анализ теоретического и экспериментального изучения физических полей в современной системе физического образования.
3. Изучить и проанализировать использование метода сканирования в учебном физическом эксперименте при обучении физике в общеобразовательной и высшей школе.
4. Разработать и изготовить учебную экспериментальную установку для компьютерного сканирования волновых полей, обеспечивающую постановку демонстрационных и лабораторных экспериментов, удовлетворяющую дидактическим требованиям к учебной экспериментальной технике.
5. Разработать дидактические принципы и на их основе создать программный продукт, обеспечивающий выполнение учебных экспериментов посредством компьютерного сканера.
6. Разработать методику и технику постановки учебных экспериментов по исследованию волновых полей, реализующие метод компьютерного сканирования.
7. Провести педагогический эксперимент с целью обоснования справедливости гипотезы исследования.
В настоящей работе применялись следующие методы исследования. Теоретические: изучение и анализ научной, методической и специальной литературы по рассматриваемой проблеме; анализ обязательного минимума содержания физического образования, примерных программ курсов физики, требований к уровню подготовки выпускников школ; изучение и анализ практики работы общеобразовательных школ и педагогических вузов по исследуемой проблеме. Эмпирические: практическое моделирование процесса формирования наглядных обра зов распределений физических величин при изучении волновых полей в школе и педагогическом вузе; опытно-конструкторская работа по созданию новых учебных приборов и экспериментальных установок; педагогический эксперимент с учащимися школы, школьными учителями физики, студентами педагогического вуза, вузовскими преподавателями физических дисциплин (наблюдение, беседа, анкетирование, метод экспертных оценок экспериментальных установок и опытов); статистические методы обработки и качественный анализ результатов исследования.
Научная новизна исследования заключается в том, что теоретически и экспериментально обоснована необходимость и возможность совершенствования учебного физического эксперимента в общеобразовательной и высшей школе посредством использования метода компьютерного сканирования волновых полей, изучаемых в курсе физики.
Теоретическая значимость.
1. Предложена общая концепция метода сканирования в учебном физическом эксперименте, включающая содержательный, методический и процессуальный блоки. Указаны проблемы, решение которых откроет новые возможности совершенствования учебного эксперимента по термодинамике, электродинамике и оптике.
2. Определены дидактические принципы построения и конструктивные особенности компьютерного сканера для изучения волновых полей, дидактические принципы соответствующего базового программного обеспечения.
Практическая значимость.
1. Создан комплект приборов для компьютерного сканирования звуковых и электромагнитных полей сантиметрового диапазона для проведения учебных опытов по распространению, отражению, интерференции и дифракции волн.
2. Разработаны содержание и методика применения учебных исследовательских заданий при изучении волновых полей на основе метода компьютерного сканирования в школьном курсе физики и курсе общей физики педагогического вуза. Выявлены оптимальные условия проведения учебных экспериментальных исследований звуковых полей методом компьютерного сканирования.
3. Предложены опыты, расширяющие содержание учебного физического эксперимента по волновой физике, разработана методика и техника их постановки.
4. Разработано открытое программное обеспечение компьютерного сканера на алгоритмическом языке, широко распространенном в системе образования.
Методология и теория исследования базируются на концепциях формирования физических понятий (А. В. Усова [ 165, 166 ], Т. Н. Шамало [188]), научного познания при обучении физике (В.Г.Разумовский [ 139], И. Г. Пустильник [ 138]), описания и проектирования практики обучения физике (Ю. А. Сауров [ 146]), учебной физики и научного познания в дидактике физики (В. В. Майер [93, 102]), формирования системы эмпирических знаний по физике (Р. В. Майер [105]).
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечиваются соответствием полученных результатов теоретическим положениям дидактики физики и подтверждаются статистически значимыми результатами педагогического эксперимента. Результаты диссертационного исследования были представлены в докладах и материалах III, IX, X Всероссийских научно-практических конференций "Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения" (Глазов, 1998, 2004, 2005), научно-практической конференции "Практика обучения физике как творчество" (Киров, 1998), Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные про блемы прикладной физики и методики преподавания физики в вузе и школе" (Борисоглебск, 2005) и Международной научно-практической конференции " Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики" (Екатеринбург, 2005). Основные результаты исследования представлены в 12 публикациях автора.
Апробация, внедрение и обсуждение результатов исследования осуществлялись в общеобразовательных школах МОУ СОШ №8 и МОУ СОШ № 15 г. Глазова, на семинарах методического объединения учителей физики г. Глазова, на физическом факультете ГОУ ВПО "Глазовский государственный педагогический институт имени В.Г.Короленко" и в рамках X научно-практической конференции "Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения".
На защиту выносятся следующие положения:
1. Метод сканирования применяется в современной учебной физике и может выступать как общий метод экспериментального исследования физических полей различной природы.
2. Разработанная и изготовленная учебная экспериментальная установка для компьютерного сканирования волновых полей обеспечивает постановку демонстрационных и лабораторных экспериментов и удовлетворяет дидактическим требованиям к учебной экспериментальной технике.
3. Предлагаемые дидактические принципы позволяют на их основе создать программный продукт, обеспечивающий выполнение учебных экспериментов посредством компьютерного сканера.
4. Разработанные методика и техника постановки учебных экспериментов по исследованию волновых полей позволяют реализовать метод компьютерного сканирования в учебном процессе по физике.
Методологические основы учебного физического эксперимента
Решению методологических проблем физического образования посвящены работы таких известных ученых, как А.И.Бугаев [33], В.С.Данюшенков [57], Ю.И.Дик [61], С. Е. Каменецкий [160, 161], А. С. Кондратьев [ 78], В. Н. Мощанский [ 113], В. В. Мултановский [114], И. И. Нурминский [123], А. А. Пинский [132], В.Г.Разумовский [ 140], Ю. А. Сауров [ 144-146], Н. М. Шахмаев [191], которые фактически определили содержание современного курса физики. Важная роль в методологии учебной физики отводится направлению, развивающему теорию и методику учебного физического эксперимента. Существенный вклад в это направление внесли исследователи-экспериментаторы Л.И.Анциферов [19], В.В.Майер [102], Н. Я. Молотков [109, 110], А.А.Покровский [35], С. А. Хорошавин [182], Т.Н. Шамало [185].
Рассмотрим методологические вопросы физического образования, связанные с учебным физическим экспериментом. Частнонаучная методология изучает и формирует правила, методы и методики научного познания, которые включают в себя правила построения предмета методологии, приемы экспериментирования, способы получения знаний, образцы деятельности и т. д. Для классической методологии характерны детерминизм, вера в существование законов природы вне человека, редукционизм (сведение сложного к более простому), механицизм, экспериментальное изучение природы, непрерывность движения и мышления и т.д. Ю. А. Сауров выделяет основание, основные положения (ядро) и технологии, следствия, выводы теории учебного физического эксперимента [ 146, с. 14]. Основание теории учебного эксперимента включает его парадигму и методологию, а также историю развития, классификацию экспериментов, знания о практике использования учебного физического эксперимента. Ядро теории составляют определение учебного физического эксперимента как дидактической системы, его функции, принципы и закономерности, фундаментальные понятия, структура и содержание учебной деятельности, методики экспериментального исследования, связи с другими методическими системами. Под следствиями, выводами теории учебного физического
эксперимента подразумеваются техника и технология использования учебного эксперимента, методики постановки демонстрационных опытов и проведения лабораторных работ, физико-техническое конструирование, система учебного оборудования, сам эксперимент в системе методов обучения.
Важным понятием методики обучения физике является понятие методической системы как модели объекта изучения. Изменение состояния этой системы происходит в результате познавательной деятельности. Изменение одного элемента приводит к изменению состояния других элементов. В настоящее время методические системы претерпевают в некоторых случаях принципиальные изменения. Конкретным воплощением методической системы с целью конструирования педагогической действительности является методический проект, представляющий совокупность знаний об организации учебной деятельности. Реализуется проект с помощью технологии обучения — конкретных рекомендаций, доступных для исполнения учителем, а также системного и последовательного воплощения на практике спроектированного процесса.
Роль эксперимента в современном научном познании. Вопросы, связанные с развитием естественных наук, рассматриваются в работах Л. Б. Баженова [24], В.В.Быкова [38], А. Н.Елсукова [62, 158], И. В. Кузнецова [81], В. С. Степина [ 157, 158], В. С. Швырева [ 192].
В. С. Степин [157] относит к компонентам естественнонаучного познания объекты опыта, эмпирические объекты, теоретическую схему и математические уравнения. Под объектами опыта понимаются части реальности. Эмпирические объекты — это абстракции, схематизации реального мира. Теоретическая схема является моделью изучаемых взаимодействий и представляет систему идеализации и логических конструкций.
Компьютерные технологии реализации метода сканирования
Компьютер не опрашивает мышь непрерывно. Сигналы с нее поступают через определенные интервалы времени и содержат фактически значение скорости и направление движения мыши. Следовательно, "координаты" мыши представляют собой смещение относительно некоторой точки, условно выбранной за начальную, и их необходимо переводить в единицы длины, умножая на некоторый коэффициент, подобранный опытным путем. Быстрые изменения в скорости движения мыши вызывают большие погрешности при определении координаты.
При медленном смещении мыши на определенное расстояние в направлении оси Оу, а затем с большей скоростью в начальную точку, указатель в виде стрелки в операционной системе Windows на экране не возвращается в исходное положение. Это несовпадение существенно и связано с баллистическим эффектом [3, с. 287-297]. При обычной работе с мышью баллистический эффект желателен, однако при измерении координаты он является существенным недостатком. Для его устранения можно искусственно уменьшить чувствительность мыши и при сканировании перемещать мышь только в одном направлении. Некоторые мыши подключаются к последовательному порту компьютера. Сигналы с них обрабатывает специальная программа — драйвер со стандартным программным интерфейсом. Прикладная программа должна обращаться к драйверу и считывать координаты мыши.
Диаметр валика мыши Inel (модель 1303, Тайвань, драйвер ато use.com версии 7.00) корпорации ULTIMA Electronics равен d = 3 мм, а на диске N = 27 прорезей. Замазывая прорези пластилином, можно уменьшить их количество до п — 7. При этом шаг мыши становится равным I = ird/n « 1,34 мм. Параметры драйвера мыши: минимальная позиция по вертикали 0, максимальная — 6800 (это число взято с большим запасом), отношение шага мыши к пикселю равно 5, порог двойной скорости равен 240, то есть фактически выключен. Они подобраны так, что перемещению мыши на 48 см соответствует изменение координаты у от 0 до 320. Неравномерность движения мыши при сканировании и другие побочные эффекты приводят к тому, что координата у может изменяться "скачком" на несколько единиц. Это следует иметь в виду при составлении программ.
Настроенная таким образом мышь позволяет определять координаты датчика вдоль направляющих с погрешностью 5-7%. Существенное ограничение на использование мыши в качестве датчика положения, как уже указывалось ранее, оказывает баллистический эффект. Несмотря на это, заложенный в мыши принцип определения положения точки на прямой и на плоскости представляется достаточно оптимальным для датчиков положения в учебном физическом эксперименте.
Компьютерный сканер для волновых полей. Метод компьютерного сканирования в принципе может быть использован при изучении любых полей физических величин. Однако в настоящем исследовании рассмотрено сканирование в основном полей звуковых волн. Такое ограничение обусловлено с одной стороны тем, что сканирование, например, полей электромагнитных волн практически не отличается от сканирования акустических полей. С другой стороны, техника и методика учебного физического эксперимента по акустике тщательно разрабатывались в течение десятилетий и в настоящее время надежно отработаны [8, 12, 64, 99-100]. Кроме того, оборудование для акустических экспериментов весьма доступно, входит в состав стандартного оборудования кабинета физики и сохранилось во многих школах. Этого нельзя сказать об источниках электромагнитного поля — генераторах сантиметровых волн, налаженное производство которых прекращено и до настоящего времени в должной мере не восстановлено.
Проведенный в диссертационном исследовании Е. С. Агафоновой [ 1 ] анализ существующих методов визуализации упругих волн показал, что наибольшей универсальностью характеризуется метод сканирования акустических полей. В этой работе также приводится классификация специальных индикаторов, необходимых для применения этого метода в учебном эксперименте: 1) индикатор интенсивности волны в точке; 2) сканирующий индикатор для визуализации распределения интенсивности вдоль траектории движения; 3) сканирующий индикатор для фотографирования распределения интенсивности в волновом поле; 4) сканирующий индикатор для фотографирования линий равных фаз волнового поля.
Планирование педагогического эксперимента
Как уже отмечалось ранее, выделяют следующие важные этапы в освоении нового учебного прибора промышленного производства: приобретение, подготовка его к работе и ввод в эксплуатацию. Очевидно, что не менее важным и актуальным в современных условиях является внедрение приборов, которые учитель физики конструирует самостоятельно, учитывая необходимое для этого время, доступность материалов, свои технические возможности, умения и навыки. Поэтому представляет интерес выяснить степень доступности предлагаемого нами оборудования преподавателю физики, исходя из его интеллектуальных, материальных и временных возможностей.
Не менее важно и доказательство необходимости ввода этого нового оборудования в учебный эксперимент. Для этого нужно провести анализ аналогичного оборудования или приборов, выполняющих те же или похожие функции в учебном эксперименте, которые уже используются, после чего сравнить новую технику с уже существующей и, если она превосходит ее по своим качествам, рекомендовать к эксплуатации, иначе — отказаться от ее использования. При этом мы исходим из того, что кабинет физики или учебная лаборатория данного учебного учреждения полностью укомплектованы стандартным современным оборудованием и не рассматриваем ситуацию недостаточной оснащенности кабинета или лаборатории.
Интеллектуальная, временная и материальная доступность компьютерного сканера волновых полей. Рассмотрим вопрос доступности разработанного нами сканера волновых полей в плане материальных и временных затрат, а также понимания экспериментатором назначения и принципов работы его основных частей. В качестве экспериментатора в данном случае могут выступать как обучающий (преподаватель при постановке демонстрационных опытов), так и обучаемый (учащийся при проведении лабораторного эксперимента). Педагогический эксперимент проводился со студентами ГОУ ВПО "Глазовский государственный педагогический институт имени В. Г. Короленко" (далее ГГПИ). Кратко опишем условия, в которых он осуществлялся. В ГГПИ достаточно давно практикуется привлечение студентов к исследовательской работе в области учебного физического эксперимента. Эта работа зависит от конкретных условий и предполагает следующие этапы: теоретическое изучение проблемы, изучение известных экспериментальных методов исследования данного явления, планирование нового эксперимента, разработку и изготовление экспериментальной установки, проведение эксперимента и обработку его результатов, оформление работы, выступление на семинаре или научно-практической конференции, публикацию работы.
Как показывает наша практика, большинство студентов не в состоянии самостоятельно решить проблему, представляющую научный интерес, поэтому оптимальной является совместная работа студента с преподавателем, в ходе которой получаются новые результаты. В рамках данного диссертационного исследования осуществлялось руководство курсовыми работами по физике и методике преподавания физики студентов 3 и 4 курсов физического факультета ГГПИ, связанными с возможностью применения компьютерного сканера волновых полей в учебном процессе, а также его интеллектуальной, материальной и временной доступностью. На выполнение каждой курсовой работы отводилось 36 академических часов (2.4 астрономических часа).
Для студентов автором были разработаны специальные текстовые формы, помогающие им в работе и включающие краткую информацию по теме исследования студента, проблему этого исследования и список конкретных заданий. Решение поставленной проблемы осуществлялось последовательным выполнением заданий, указанных в форме. Содержание этих форм представлено в виде табл. 6, 7, 8, 9.
Практика показала, что студенты с интересом изучали экспериментальную установку с компьютерным сканером волновых полей. Им понятны назначение.и принципы действия основных узлов этого оборудования. Связано это с тем, что изучение транзистора входит в школьную программу по физике [119, с. 97]. Опираясь на эти знания, студент может на качественном уровне понять простейшие схемы усилительных устройств, даже если эта тема не изучалась им в курсе электротехники и радиоэлектроники. Следовательно, это доступно и учащимся старших классов общеобразовательной школы. Возможность изучения принципов работы АЦП школьниками показана в статье [88], поэтому у студентов также не возникло проблем при знакомстве с работой измерительного прибора, включающего АЦП.
Похожие диссертации на Теория и методика использования метода сканирования в учебном физическом эксперименте
