автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Модельный компьютерный эксперимент в лабораторном практикуме по волновой оптике в вузе

Автореферат диссертации по теме "Модельный компьютерный эксперимент в лабораторном практикуме по волновой оптике в вузе"

/5~

На правах рукописи □□3163844

ЕРМАКОВ Антон Владимирович

модельный компьютерный эксперимент в лабораторном практикуме по волновой оптике в вузе

Специальность 13 00 02 - теория и методика обучения и воспитания (физика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

О 7 Я Н В 2008

Москва - 2008

003163844

Работа выполнена на кафедрах физики и теоретической механики Тамбовского государственного технического университета

Научный руководитель:

доктор педагогических наук, профессор МОЛОТКОВ Николай Яковлевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор ИЛЬИН Вадим Алексеевич

Кандидат педагогических наук СЕЛИВЕРСТОВ Алексей Валентинович

Ведущая организация:

Костромская государственная сельскохозяйственная академия

Защита диссертации состоится « // » 2008 года в/У'"часов на

заседании диссертационного совета Д^й 12 454.05 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 119435, г Москва, ул. Малая Пироговская, д 29, ауд 49

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета по адресу 119991, г. Москва, ул. Малая Пироговская, д.1

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета / Л А ПРОЯНЕНКОВА

Общая характеристика работы

Оптика как учение о свете занимает одно из важнейших мест в преподавании общего курса физики вузов. Теоретической базой изложения волновой оптики является теория электромагнитного поля и его взаимодействие с веществом. В связи с этим в процессе обучения ставится важнейшая задача- связать изучение оптических явлений с электромагнитной теорией Максвелла и утвердить взгляд обучаемых на оптические волновые явления как на электромагнитные, вскрыть глубокое физическое единство их и природы. Выполнению поставленной задачи в значительной степени может способствовать современный лабораторный практикум, в котором различные оптические явления экспериментально исследуются не только в области узкого оптического диапазона, но и в радиодиапазоне электромагнитных волн Применение только одного оптического диапазона в качестве демонстрационного и лабораторного эксперимента является, по мнению многих методистов, недостаточным Значительное распространение в физическом эксперименте по волновой оптике получило применение радиофизического диапазона электромагнитных волн (X = 3,2 см). Применению сантиметровых электромагнитных волн как экспериментальной базы в процессе обучения волновой оптики посвящены работы Н Н Малова, Н.И Калитиевского, Б Ш.Перкальскиса, Н.М.Шахмаева, С Е Каменецкого, НЛ.Молоткова, Л П Стрелковой и др. Использование в эксперименте двух диапазонов волн (оптического и радиофизического) позволяет выяснить то общее, что есть между электромагнитными и световыми волнами, показать, как знание одних может способствовать пониманию других. Следует также отметить, что радиофизический диапазон волн позволяет доступными средствами расширить круг оптических явлений, исследуемых экспериментально, что способствует глубокому пониманию студентами многих сложных оптических явлений. Эксперимент в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн позволяет исследовать «механизмы» многих волновых процессов на отрезках сравнимых и меньших, чем длина волны

Натурный лабораторный практикум по волновой оптике в СВЧ диапазоне электромагнитных волн, разработанный профессором НЛ.Молотковым, совершенствовался на протяжении 10 лет и успешно внедрён в учебный процесс Тамбовского государственного технического университета. Трудности в его широком распространении состоят в том, что промышленность выпускает лишь источники и приемники сантиметровых электромагнитных волн, что недостаточно для постановки лабораторного практикума для студентов. Кроме того, ввиду ограниченности учебного времени и сложности изучаемых явлений студенты на базе натурного эксперимента успевают исследовать явление не в полной мере, например, получить две, три интерференционные картины и несколько полярных диаграмм

Результаты проведённого нами констатирующего этапа педагогического эксперимента показали следующее

1. Подавляющее большинство студентов обладает репродуктивным знанием. Результаты входного тестирования показали, что раздел физики «Волновая оптика» усвоен студентами «посредственно».

2 Преподаватели, проводившие лабораторные работы по волновой опта-

ке, считали необходимым расширение арсенала технических средств исследования волновых явлений

3. Анализ мнений преподавателей кафедр физик ТГТУ, Воронежского государственного педагогического университета, Волжского инженерно-педагогического института позволил сделать вывод о том, что применение современных информационных технологий в лабораторном практикуме по волновой оптике является целесообразным и важным элементов компьютерной подготовки студентов в условиях информатизации практически всех сфер деятельности

Действительно, в настоящее время благодаря модельному компьютерному эксперименту и в целом широчайшим возможностям современных персональных компьютеров стало возможным как повторять на качественно новом уровне учебные эксперименты, по праву считающиеся классическими, так и разрабатывать принципиально новые демонстрации н лабораторные работы Кроме того, компьютерная программа может быть легко размножена, выложена в сети Интернет, что делает её общедоступной

Обоснование необходимости и целесообразности внедрения компьютерной и микропроцессорной техники в учебную практику содержит два основных, тесно связанных между собой слагаемых.

Во-первых, огромные технико-операционные возможности компьютера несут в себе несравнимый с ранее применявшимися техническими средствами обучения дидактический материал, который может и должен быть реализован в учебном процессе.

Во-вторых, подлинная действенность научно-технического прогресса (а широкое применение компьютеров - одно из ярчайших его проявлений) в решающей степени зависит от подготовки кадров на уровне современных требований Изучение и использование компьютерной техники в учебном процессе -важнейший компонент подготовки студентов к дальнейшей трудовой жизни Нельзя не учитывать того, что для большинства выпускников высших учебных заведений будущая профессия так или иначе будет связана с компьютерами.

Важно отметить следующее. Физическая теория остается одним из наиболее трудных для усвоения студентами элементов содержания курса волновой оптики вследствие наличия в ней большого объема абстрактного материала Изучение теоретических моделей без применения компьютерной реализации, которое практикуется при традиционном преподавании физики, сопряжено с рядом трудностей, связанных с абстрактным характером моделей. Не каждый студент за математическим аппаратом, описывающим физическую модель, может увидеть физическое явление Даже если математический аппарат хорошо освоен обучаемыми, часто возникают трудности с переносом результатов исследования на физические (пусть даже идеализированные) объекты. Программная реализация модели (компьютерная модель), сопровождающаяся ее визуализацией, позволяет представить, как бы вел себя реальный объект, если бы действительно подчинялся законам, описанным в теории Компьютерная модель позволяет воспроизвести поведение модели с той же долей идеализации и абстрагирования, которая заложена в физической теории и лучше понять её

Вопросу разработай современного лабораторного практикума по волновой оптике посвящены работы И.А Осиповой, А.Ю Канаевой, В.А.Илыша, А А.Егорова, А.В.Селиверстова, В.В Сперангова. Тем не менее, вопросы модернизации методики обучения студентов волновой оптике в СВЧ диапазоне с использованием компьютерной программы поддержки на современном этапе не нашли еще должного отражения в педагогической науке и практике и требуют дополнительного исследования

На основе анализа научной, методической литературы и диссертационных исследований, а также результатов констатирующего этапа эксперимента выявлены протнворечия между:

• необходимостью комплексного исследования волновых процессов и нехваткой учебного времени для проведения сложного эксперимента,

• возможностями компьютерной поддет>зкки обучения студентов вуза

— * ****** *** ***** * * *I • V ± V а/ ' ' ✓

волновой оптике в СВЧ диапазоне и недостатком методически проработанных компьютерных средств поддержки.

Эти противоречия определили актуальность исследования и выбор его темы «Модельный компьютерный эксперимент в лабораторном практикуме по волновой оптике в вузе»

Объектом исследования является процесс обучения студентов вуза волновой оптике в условиях информатизации образования

Предмет исследования - модельный компьютерный эксперимент в лабораторном практикуме по волновой оптике в вузе

Целью исследования является теоретическое обоснование и разработка методики обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы поддержки в рамках существующего натурного лабораторного практикума

Гипотеза исследования заключается в том, что если разработать и внедрить в учебный процесс компьютерную программу поддержки лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне электромагнитных волн, дополняющую натурный эксперимент, то это приведет не только к интенсификации процесса обучения, повышению заинтересованности студентов в использовании компьютерных средств поддержки в будущей профессиональной деятельности, но и позволит добиться повышения их уровня знаний

Задачи исследования:

1. Проанализировать современное состояние лабораторных практикумов по волновой оптике.

2. Рассмотреть теоретические основы использования компьютерных обучающих программ в профессиональном образовании.

3. Установить образовательные задачи, которые должны решаться при обучении студентов волновой оптике с применением компьютерной программы поддержки.

4 Сформулировать и обосновал, требования к компьютерной программе поддержки используемой в процессе обучения студентов волновой оптике.

5. В соответствии с требованиями и образовательными задачами разработать компьютерную программу поддержки существующего натурного лабораторного практикума

6. Разработать методику обучения студентов волновой оптике в диапазоне СВЧ с использованием разработанной компьютерной программы

7. Экспериментально проверить гипотезу исследования.

Методологической и теоретической базой исследования являются результаты психолого-педагогических исследований в области теории развития мышления (П Я Гальперин, А Н.Леонтьев Л.С Выготский, Н Ф.Талызина и др); фундаментальные работы по дидактике (Ю К Бабанский, В.П.Беспалько и др), работы в области моделирования (В А.Веников, Ю.А Воронин, Я.Г.Неуймин, А.И Уемов, Р М Чудинский, В.А Штофф и др), результаты исследований по использованию современного учетного физического эксперимента в обучении студентов физике (В А Буров, ЮИ.Дик, Б.С.Зворыкин, В.ВМайер, А А Пинский, А А Червова, Н Л Молотков, Н М.Шахмаев и др).

В ходе исследования применялись следующие методы исследования п виды деятельности

- анализ методической, научно-технической и учебной литературы по проблеме исследования, компьютерных учебных программ, в том числе доступных через сеть Интернет;

- обобщение и систематизация личного опыта и опыта коллег в области создания и использования компьютерных средств поддержки обучения;

- проектирование и написание компьютерной программы поддержки лабораторного практикума,

- разработка методики обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы поддержки;

- проведение педагогического эксперимента и анализ его результатов,

- обобщение и распространение результатов работы посредством публикаций, проведения занятий и ассистирования на лабораторных занятиях, участия в научно-методических конференциях

Научная новизна исследования состоит в том, что:

1 Обоснована необходимость дополнения натурного лабораторного практикума по волновой оптике компьютерной программой поддержки

2 Разработана компьютерная программа поддержки натурного лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне электромагнитных волн, в которой представлен ряд опытов, не получивших широкого распространения в учебном процессе, интерференция двух когерентных волн с эллиптическими или круговыми поляризациями, опыт Aparo и Френеля по интерференции поляризованных волн, интерференция двух когерентных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации.

3. Разработана методика обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы поддержки лабораторного практикума, дополняющей натурный эксперимент.

Теоретическая значимость исследования.

1 Предложен подход к построению компьютерной программы поддержки лабораторного практикума по волновой оптике, который предполагает создание не отдельных учебных фрагментов (компьютерных программ-модулей), а цельных программных комплексов, обеспечивающих полноценную проработку учебного материала и включающих теоретический раздел, раздел модельного компьютерного эксперимента, раздел компьютерного тестирования, разработанные в соответствии с определенными требованиями и образовательными задачами

2 Получили дальнейшее развитие теоретические основы методики обучения студентов волновой оптике с использованием новых информационных технологий. Обоснована необходимость и определено место использования компьютерного модельного эксперимента в учебном процессе при обучении вол-човой оптике

Практическая значимость исследования

1 Разработано 9 компьютерных лабораторных работ по волновой оптике в СВЧ диапазоне, доступных из общей программы-оболочки.

2. Разработаны учебные материалы по подготовке к компьютерным лабораторным работам

3. Разработаны задания репродуктивного, проблемного и исследовательского типа с использованием разработанной компьютерной программы поддержки

4. Разработаны тесты для проверки уровня знаний студентов по волновой оптике

5. Разработаны рекомендации для преподавателей, ведущих занятия лабораторного практикума с применением компьютерных лабораторных работ по волновой оптике

Применение разработанных в ходе исследования учебно-методических материалов повышает уровень знаний и умений студентов по волновой оптике, а также интерес студентов к изучению волновой оптики и применению компьютерных средств в познавательной деятельности

На защит}' выносятся:

1. Подход к построению компьютерной программы поддержки лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне

2 Компьютерная программа поддержки лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне.

3 Методика обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы поддержки лабораторного практикума, дополняющей натурный эксперимент.

Апробация исследования

Материалы исследования обсуждались на Международной научно-практической конференции: «Прогрессивные технологии развития» (Тамбов, 2004), VI Международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2005» (Санкт-Петербург, 2005), Одиннадцатой всероссийской конференции «Учебный физический эксперимент: актуальные проблемы, современные решения» (Глазов, 2006), XIV и XVII Международной электронной научной конференции «Новые технологии в образовании» (Воронеж, 2006,

2007), 2-й Международной конференции «Составляющие научно-технического прогресса» ТГТУ (Тамбов, 2006), Ш Межвузовской научно-практической конференции «Проблемы профессиональной направленности естественнонаучного и технического образования» (Нижний Новгород, 2006), Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы естественных наук и их преподавания» (Липецк, 2006), Двенадцатой всероссийской конференции «Учебный физический эксперимент, актуальные проблемы, современные решения» (Глазов, 2007), Девятой международной конференции «Физика в системе современного образования» (Санкт-Петербург, 2007), заседаниях кафедр «Теоретическая механика» и «Физика» ТГТУ (Тамбов)

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы (149 наименований) и 4 приложений Диссертация содержит 223 страницы основного текста (вссго 235 страницы), 5 таблиц, 59 рисунков

Основное содержание диссертации Во Введении обосновывается актуальность темы исследования, формулируются гипотеза и тема исследования, его цель, задачи, методы исследования, выявляются новизна, теоретическая и практическая значимость исследования; формулируются положения, выносимые на защиту, приводятся сведения о публикациях, отражающих основные идеи и результаты исследования.

В первой главе «Состояние проблемы обучения студентов волновой оптике в условиях информатизации образования» рассматривается возможность и необходимость использования модельного компьютерного эксперимента в дополнение к натурному эксперименту в лабораторном практикуме по волновой оптике в СВЧ диапазоне

Анализируется современное состояние практикумов по волновой оптике, требования к ним, тенденция развития учебного физического эксперимента. Изучение и анализ научно-методической литературы, результатов диссертационных исследований показали, что современный лабораторный практикум по физике это, прежде всего, практикум, в котором при проведении физического эксперимента используется современное оборудование, основанное на новейших достижениях науки и техники Современному лабораторному практикуму должны соответствовать высокий научный и методический уровень Анализ тенденции развития учебного физического эксперимента показывает приближение учебных экспериментов к научным Важной тенденцией в развитии и совершенствовании физического эксперимента является моделирование различных физических явлений. Большое распространение получает моделирование физических явлений на персональных компьютерах. Персональные компьютеры принципиальным образом изменили саму постановку эксперимента, позволив многократно сократить сроки проведения циклов измерений и обработки результатов Благодаря широким возможностям компьютерного моделирования, компьютер из сверхбыстрого калькулятора превращается в интеллектуальный инструмент, универсальную экспериментальную установку, в которой обеспечен полный контроль за всеми параметрами системы Компьютерный

эксперимент дешев и безопасен, с помощью компьютера удается ставить "принципиально невозможные" эксперименты.

Являясь мощным методом научного познания, компьютерное моделирование с не меньшим успехом может применяться и как средство учебного познания. Сейчас компьютер по своим возможностям представляет практически «идеальное» средство обучения, которое может воздействовать на все органы восприятия информации человеком и позволяет существенно активизировать образно-ассоциативный канал восприятия информации. Компьютер предоставляет учителю большой резерв технической и технологической поддержки, высвобождающей значительную часть его времени для живого общения с учениками.

Компьютеризация имеет огромный гуманистический потенциал, обеспечивающий одновременно и облегчение, и обогащение труда Уменьшение количества рутинных операций позволяет сосредоточиться на творческом решении проблемных вопросов Компьютеризация образования позволит в конечном итоге эффективно использовать следующие важнейшие преимущества новых информационных технологий

• возможность построения открытой системы образования, обеспечивающей каждому индивиду собственную траекторию обучения;

• коренное изменение организации процесса познания путем смещения его в сторону системного мышления;

• создание эффективной системы управления информационно-методическим обеспечением образования,

• эффективную организацию познавательной деятельности обучаемых в ходе учебного процесса,

• использование специфических свойств компьютера (например, возможность организации процесса познания, поддерживающего деятельностный подход к учебному процессу),

• индивидуализацию и дифференциацию учебного процесса, возможность использования принципиально новых познавательных средств

Кроме того, новые информационные технологии позволяют решать в образовательном процессе ряд принципиально новых дидактических задач

• изучать явления и процессы в микро- и макромире, внутри сложных технических и биологических систем на основе использования средств компьютерной графики и компьютерного моделирования,

• представлять в удобном для изучения масштабе времени различные процессы, реально протекающие с очень большой или очень малой скоростью

С учетом требований к современному лабораторному практикуму по физике и тенденций развития учебного физического эксперимента в диссертации сделан вывод о необходимости дополнения натурного лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне компьютерной программой поддержки, что позволит изучать волновые процессы более разносторонне, глубоко и системно, сочетая натурный и компьютерный эксперимент. Работа на персональном компьютере с соответствующим программным обеспечением не заменит реальный эксперимент, но она дополняет круг методик обучения физике.

Поэтому в работе предлагается не заменить натурный эксперимент компьютерным, а дополнить его последним Именно комплексное исследование явления или процесса позволит наиболее полно изучить и понять его.

Во второй главе «Методика обучения студентов волновой оптике с использованием разработанной компьютерной программы поддержки лабораторного практикума» рассматриваются разработанная компьютерная программа поддержки лабораторного практикума и методика обучения студентов волновой оптике с её использованием

В натурном лабораторном практикуме по волновой оптике определены следующие образовательные задачи.

1 Студенты должны утвердить взгляд на оптические явления как на электромагнитные и вскрыть глубокое единство их природы

2 Студенты должны четко понять особенности распространения электромагнитных волн и их свойства.

3 В процессе изучения практикума студенты должны усвоить основные идеи волновой оптики, понимать их методологическое значение, знать и понимать, на каких физических принципах основываются конкретные применения оптических явлений.

Опираясь на теоретически обоснованное положение о возможности использования компьютерного моделирования в познавательном процессе, отметим, что внедрение в существующий лабораторный практикум компьютерной программы поддержки вносит дополнительные образовательные задачи.

1 Студенты должны овладеть основными принципами проведения компьютерного модельного эксперимента, понимать его методологическое значение и специфические особенности.

2 Студенты должны приобрести навыки работы с компьютерной программой поддержки и осознать роль ЭВМ в современной науке

Предлагаемый в диссертационном исследовании подхсЬ к построению компьютерных программ поддержки лабораторного практикума заключается в создании не отдельных учебных фрагментов (компьютерных программ-модулей), а цельных программных комплексов обеспечивающих полноценную проработку учебного материала и включающих теоретический раздел, раздел модельного компьютерного эксперимента, раздел компьютерного тестирования, разработанные в соответствии с определёнными требованиями и образовательными задачами.

Разрабатываемая компьютерная программа поддержки лабораторного практикума должна отвечать следующим требованиям'.

1. Дидактические требования: научности; систематичности и последовательности; доступности материала и изложения; наглядности; сознательности и активности усвоения знаний, индивидуализации обучения; прочности усвоения результатов обучения; реальность предъявляемого учебного материала, информационная упорядоченность теоретического материала, обеспечение возможности проблемности обучения, обеспечение адаптивности компьютерной программы поддержки, создание условий для самообучения, самообразования, са-

моразвития; возможности активизации познавательной деятельности, связи практических задач с теоретическим материалом;

2. Дополнительные требования: эстетичность, гибкость и безопасность в использовании; экономическая эффективность.

На базе натурного лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне волн, в соответствии с выдвинутыми требованиями и подходом, разработана компьютерная программа поддержки, включающая 9 лабораторно-практических работ, посвященных изучению волновых процессов в СВЧ диапазоне. 1) экспериментальная проверка закона Малюса, 2) исследование двухлу-чевой интерференции; 3) исследование многолучевой интерференции, 4) исследование свойств фазовых двоякопреломляющих пластинок; 5) исследование дифракции Фраунгофера на щели, б) исследование суперпозиции электромагнитных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации, 7) исследование суперпозиции электромагнитных волн с взаимно перпендикулярными линиями поляризации на примере опыта Aparo и Френеля; 8) исследование суперпозиции электромагнитных волн с круговыми, линейными или эллиптическими поляризациями; 9) исследование суперпозиции электромагнитных волн с линейной и эллиптической поляризациями

Заданная последовательность лабораторных работ направлена на выполнение принципа систематичности и последовательности в овладении знаниями по волновой оптике, основана на постепенном нарастании сложности изучаемого материала

Разработанная компьютерная программа поддержки лабораторного практикума, в отличие от отдельных учебных компьютерных программ-модулей, представляет собой логически законченный учебно-педагогический комплекс, имеющий единый дружественный интерфейс, делающий ненужным поиск необходимых для работы файлов (файлы теоретического материала, компьютерного тестирования, модельного эксперимента), содержит единую информационную базу лабораторных работ, доступную для редактирования (возможность адаптировать лабораторные работы под конкретные задачи).

Структура компьютерной программы поддержки построена таким образом, что каждая лабораторно-пракгаческая работа представлена тремя разделами: теоретический раздел, раздел компьютерного модельного эксперимента и раздел компьютерного тестирования

Теоретический раздел включает название темы лабораторно-практической работы, цель работы, описание учебного оборудования, теоретические сведения об изучаемом явлении, порядок выполнения работы, дополнительные вопросы и задания для самоконтроля, список литературы Теоретический раздел выполнен в виде html документа, к которому можно обращаться из общей программы-оболочки на любом этапе выполнения лабораторной работы Html документ в отличие от статического текста предоставляет возможность студенту быстро перемещаться по разделам, оперативно получать подсказки.

Раздел модельного компьютерного эксперимента в зависимости от типа лабораторной работы может включать следующие элементы (окна): трёхмерное изображение лабораторной установки; элементы управления и настройки пара-

метров эксперимента, позволяющих проводить опыты при различных условиях; окно «Ход работы», таблицу численных результатов эксперимента, графическое представление интерференционной картины и полярной диаграммы результирующей волны.

Модельный компьютерный эксперимент даёт возможность студенту наблюдать результаты эксперимента, как в числовом виде, так и в виде масштабируемых диаграмм, позволяет сохранять полученные результаты в виде отчетов на диске в формате html или распечатывать их на принтере. Параметры эксперимента настраиваются в соответствии с требованиями проводимого исследования. Кроме того, в программе имеется возможность задавать погрешность в вычислениях, позволяющих получать не «идеальный» результат, а несколько отличный от расчетной теоретической формулы, имитируя «помехи» имеющие место в натурном эксперименте Результаты модельного компьютерного эксперимента хорошо согласуются с натурным экспериментом.

Раздел компьютерного тестирования позволяет провести проверку знаний студента по выбранной теме и сформировать итоговый отчёт контроля знаний, который может быть записан в виде файла на диск и в дальнейшем проанализирован преподавателем или самим студентом. База вопросов формируется преподавателем и может быть дополнена или изменена в любой момент

В качестве примера рассмотрим лабораторную работу №8 - «Исследование суперпозиции электромагнитных волн с круговыми, линейными или эллиптическими поляризациями»

В работе даётся теория сложения двух когерентных волн с эллиптическими поляризациями и теория их интерференции при наличии анализатора Как следствие рассматривается суперпозиция волн с круговыми или линейными поляризациями. Результат суперпозиции двух когерентных волн с круговыми поляризациями существенно зависит от направления вращения в них электрических векторов- противоположное и одинаковое направления вращения

Выведена общая формула интенсивности результирующей волны полученной от интерференции двух волн равных амплитуд с круговыми поляризациями при противоположном направлении вращения их электрических векторов Показано, что интерференция указанных волн с круговыми поляризациями может наблюдаться только при наличии анализатора, при этом положение интерференционных максимумов и минимумов зависит от ориентации главной линии анализатора. Интерференционная картина становится всегда дополнительной при повороте главной линии анализатора на угол 90° из любого исходного положения.

Приводится формула интенсивности результирующей волны полученной от интерференции двух волн равных амплитуд с круговыми поляризациями при одинаковом направлении вращения их электрических векторов Показано, что интерференция указанных волн с круговыми поляризациями может наблюдаться и без наличия анализатора, при этом интерференционные максимумы и минимумы имеют строго определенное пространственное положение

Экспериментальная установка в диапазоне СВЧ представляет собой интерференционную схему (рис.1), где щели экрана перекрываются искусствен-

ними фазовыми двоякопреломляющими четвертьволновыми пластинками, что позволяет получить когерентные волны, как с эллиптическими, так и с круговыми или линейными поляризациями. Роль поляризатора и анализатора выполняет источник и приемник радиоволн.

'1 1»* ; в*

" /г

' /

¿А

|'"] От*»

|' . 316й

Ьа<4 " см.

ЛрЭГИМЯМЙПОД И^ф^.'згк-»»)« __1_

Г Одаискс» Ий-чиглгдам» Е* рСО а - [в

10 15.«

ю 1<М»

» ям

19.53

50 1?.35

ео 15*6

70

й> 13,«

90 10,СО

МО 6,5$

110 и?

120

1Ю 0.15

<«> 0,1}

150 1.'*4

1<М> М?

* «

ф X«« рзСЧЧЪ*

1) Ознзком&теа» с пзбсратсуя-кй уетлнодой. Обраякте ек'мэн.* нз|* обозначения, еоед^мные ^тяы и паразлатя ^ отсчёта. 5- ЭИТПЛГуДЗ ЭПЖТрОМЗГЖТМОЙ излучаемой. УСТО'МЛКСМ;

а- угол между главной ш«й пояг$кзэтсра (югточмкка) и гориземтаяьнгй осмо X;

Рис.1 - Раздел модельного компьютерного эксперимента лабораторной работы №8.

-30 .26 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 X 35 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

(С

в) ^90°. Г) Р=135°.

Рис. 2 - Интерференционные картины двух когерентных волн с круговыми поляризациями при противоположном направлении вращения электрических

векторов (а=45°).

Результаты модельного компьютерного эксперимента представлены в числовом виде, в виде интерференционных картин при различной ориентации линии поляризации (рис. 2) и полярных диаграмм в различных точках волнового фронта (рис.3).

Рис. 3 - Полярные диаграммы результирующих волн в разных точках волнового поля при противоположном направлении вращения электрических векторов (а=45°).

Изучение студентами на лабораторных занятиях волновых явлений протекает в форме самостоятельной познавательной деятельности. Управление процессом обучения со стороны преподавателя сводится, прежде всего, к организации, регулированию (стимулированию), контролю и аналитической оценке результатов самостоятельной познавательной деятельности студентов.

Организация познавательной деятельности обучающихся на каждом конкретном занятии включает в себя постановку перед ними познавательной задачи или проблемы (в данном случае цели - лабораторно-практической работы) с опорой на стимулирование учебной деятельности посредством мотивирования. Постановка познавательных задач — дифференцированных по уровню сложности — с опорой на логико-алгоритмическую структуру познавательной деятельности при модельном компьютерном эксперименте позволяет вооружить обучающихся необходимыми способами познавательной деятельности, постепенно двигаясь от работы под непосредственным руководством преподавателя к самостоятельным индивидуальным действиям студента. При развитии данного явления возможно частичное (в идеальном случае полное) делегирование обучаемым функции управления своей познавательной деятельностью на занятии.

Прослушав соответствующий лекционный материал, используя традиционные средства обучения, теоретический материал, заложенный в компьютерную программу поддержки лабораторного практикума, в процессе самостоятельной внеаудиторной подготовки студенты приобретают необходимую теоретическую подготовку для выполнения лабораторной работы, при этом они могут выделять для себя те моменты, которые вызывают трудности в понимании. Затем на лабораторно-практических занятиях студенты проводят натурные эксперименты при изучении соответствующих тематических разделов, и лишь после этого, в связи с дополнительными возможностями разработанной компьютерной программы поддержки, они проводят свои исследования на основе компьютерного эксперимента.

Сложный натурный эксперимент, ограниченный, как правило, построением одной полярной диаграммы и интерференционной картины, студенты проводят на первом часу пары, после чего переходят в лабораторию компьютерного моделирования, расположенной на кафедре, где выполняют обширное исследование компьютерной модели волнового явления при различных её параметрах

Подобная последовательность в проведении работы позволяет успешно и эффективно сочетать положительные качества натурного эксперимента и модельного компьютерного эксперимента, дает возможность изучать волновые процессы более разносторонне, глубоко и системно, повышая тем самым уровень знаний студентов.

В первой лабораторной работе «Экспериментальная проверка закона Ма-люса» студенты, изучая явление поляризации света, получают единственную полярную диаграмму в виде восьмерки с талией равной нулю Данная работа включена в компьютерную программу поддержки с тем, чтобы студенты на ее основе осваивали технологию работы с разработанной компьютерной программой, получили необходимые навыки проведения компьютерного модельного эксперимента при различных параметрах системы, пусть даже потратив при этом некоторое количество времени Преподаватель лишь вначале посредством демонстрационного эксперимента и указаний раскрывает основные принципы работы компьютерной программы поддержки. Он ставит перед студентами задания для их самостоятельного и более полного овладения компьютерной программой поддержки и предоставляет им свободу в её изучении.

Заложенный по умолчанию в компьютерную программу поддержки теоретический материал позволяет студентам самостоятельно выполнять все 9 лабораторных работ репродуктивным методом Репродуктивный метод обучения с применением средств вычислительной техники предусматривает усвоение знаний, сообщаемых студенту персональным компьютером, и организацию деятельности обучаемого по воспроизведению изученного материала и его применению в аналогичных ситуациях Мыслительные и практические операции в ходе выполнения действий интеллектуального и практического характера осуществляются здесь не на основе самостоятельных умений, но по предложенным описаниям, выполнить эксперимент с компьютерной моделью, провести анализ результатов моделирования и сделать соответствующие выводы Последовательность действий студента в данном случае приведена в окне программы «Ход работы» раздела «Модельный компьютерный эксперимент» Самостоятельная познавательная деятельность студентов при выполнении таких лабораторных работ проявляется в узнавании, осмысливании, запоминании и подведении новой задачи под уже освоенную ими технологию работы с компьютерной программой поддержки В этом случае происходит накопление студентом способов экспериментирования с моделью и анализа результатов моделирования, их прочного закрепления Таким образом, при выполнении самостоятельных работ воспроизводящего типа познавательная деятельность студентов протекает на уровне репродуцирования на базе собственной практической деятельности Основной характеристикой самостоятельных работ этого типа является то, что процесс выполнения задания представлен в виде определенной последо-

вательности действий студента, т.е своего рода алгоритма Эти работы создают необходимую базу знаний, умений и навыков, формируют определенные условия для перехода студентов к выполнению заданий более высокого уровня самостоятельности Репродуктивный метод обучения позволяет обучающимся овладеть алгоритмом исследования компьютерной модели за сравнительно небольшой срок, в то же время он не обеспечивает достаточного обогащения их опытом познавательно-поисковой, творческой деятельности. В этом плане более оправданным является применение проблемного и исследовательского методов.

Проблемный метод обучения использует возможности персонального компьютера для организации учебного процесса как постановки и поисков способов разрешения некоторой проблемы. Главной целью является максимальное содействие активизации познсшагельной деятельности обучаемых. В процессе обучения предполагается извлечение и анализ ряда дополнительных знаний, необходимых для разрешения поставленной проблемы В таких работах перед обучающимися возникает необходимость преобразований, реконструкций, обобщений, привлечения ранее приобретенных знаний, умений и навыков экспериментирования с моделью, анализа полученных результатов моделирования. Выполнение самостоятельных работ проблемного типа заставляет обучающихся не только воспроизводить отдельные действия, но и осуществлять процесс самостоятельного экспериментирования с моделируемой системой, анализировать полученные результаты и формулировать выводы. Задания проблемного типа ставились при выполнении следующих лабораторно-практических работ: исследование суперпозиции электромагнитных волн с взаимно перпендикулярными линиями поляризации ка примере опыта Aparo и Френеля; исследование двухлучевой интерференции.

При выполнении самостоятельных работ исследовательского типа студенты самостоятельно овладевают теорией и практикой проведения модельного компьютерного эксперимента. Студентам необходимо решить комплекс проблемных задач, например, самостоятельно ознакомиться с проблемным заданием, приведенным в методических указаниях, и сформулировать для себя основные этапы его решения. На основании предварительного изучения теории, знакомства с необходимыми функциональными возможностями компьютерной программы поддержки для выполнения задания и его описанием студентам следует самостоятельно сформулировать цель и задачи эксперимента и предложить порядок его проведения Эта задача непростая, так как она включает в себя линейную цепочку мыслительных операций, необходимых для приобретения опыта дальнейшей творческой деятельности в будущем. В процессе решения подобных задач студенты приобретают опыт решения заданий с недостающим количеством данных, частично известными условиями, допускающими различные вариации при выполнении учебных заданий. Так, например, в методических указаниях приводятся не все необходимые данные для использования модели при проведении эксперимента, а также анализа полученных при исследовании данных; у студентов возникает необходимость самостоятельного, без участия преподавателя их поиска или, например, студентам могут раздаваться

изображения интерференционных картин или полярных диаграмм некоего волнового процесса, по которым студент должен определить характеристики процесса, параметры установки, значение физических величин в определенной точке интерференционной картины (например разность фаз интерферирующих волн в указанной на интерференционной картине точке) Необходимо обращать внимание на то, чтобы в процессе выполнения лабораторных работ студенты проходили все этапы научного исследования. Задания исследовательского типа ставились во всех работах за исключением первой работы «Экспериментальная проверка закона Малюса»

После проведения лабораторно-практических работ студентам предлагается составлять конечные отчеты по итогам работы с последующей их защитой При составлении итогового отчета студентам следует опираться на промежуточные отчеты, которые спи сохраняют, используя средства разработанной компьютерной программы поддержки, в процессе проведения компьютерного модельного эксперимента

Между традиционной (основанной на натурном эксперименте) и экспериментальной (разработанной нами) методиками обучения студентов волновой оптике в СВЧ диапазоне выделяется ряд ключевых различий

Во-первых, при традиционной методике обучения студенты проводят исследования только с использованием натурного эксперимента на реальных устройствах или системах Ввиду ограниченности времени и сложности изучаемых явлений студенты на базе натурного эксперимента успевают исследовать явление не в полной мере, например, получить две, три интерференционные картины и несколько полярных диаграмм. Модельный компьютерный эксперимент позволяет при малых затратах времени исследовать явление всесторонне- например, получить интерференционные картины при любом положении анализатора и наблюдать полярные диаграммы в любой точке волнового фронта

Во-вторых, проведение лабораторно-практических работ с использованием компьютерной программы поддержки, предполагается после выполнения студентами ограниченного натурного эксперимента

В-третьих, модельный компьютерный эксперимент позволяет организовать индивидуальный подход к исследованию явления

Важным моментом предложенной методики обучения является ее направленность на самостоятельную работу студентов, что позволяет реализовывать дифференциацию и индивидуализацию обучения

Использование разработанной компьютерной программы не ограничивается возможностью ее применения только для поддержки лабораторно-практических работ по рассмотренной выше методике. Оно имеет более широкие возможности для организации процесса обучения студентов волновой оптике в СВЧ диапазоне В связи с этим, можно выделить такие значимые направления дополнительного использования разработанной компьютерной программы, как применение в качестве демонстрационного эксперимента на лекционных занятиях, организация самостоятельной работы обучаемых во время самоподготовки, применение его в рамках программы дистанционного обучения

В третьей главе «Описание педагогического эксперимента и его результаты» дана общая характеристика педагогического эксперимента, приводится описание организации, содержания и результатов констатирующего, поискового и обучающего этапов педагогического эксперимента.

Проверка эффективности разработанной методики осуществлялась в три этапа в период с 2004 по 2007 гг. со студентами конструкторско-технологического факультета специальности «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» Тамбовского государственного технического университета. Экспериментом было охвачено более 200 студентов.

Таблица 1

Общая характеристика экспериментального исследования_

База Цели и методы

Констатирующий (2004-2005 гг)

ТТТУ, ВГПУ, ВИПИ (75 студентов, 13 преподавателей) Цель - выявление целесообразности разработки и внедрения в учебный процесс компьютерной программы поддержки лабораторного практикума по волновой оптике Методы - беселы с преподавателями, входной тестовый контроль студентов по волновой оптике

Поисковый (2005-2006 гг)

ТТТУ, ВГПУ, (76 студентов, 11 преподавателей) Цель - разработка компьютерной программы поддержки лабораторного практикума и методики обучения студентов волновой оптике с её использованием Методы - обобщение и систематизация личного опыта и опыта коллег в области создания и использования компьютерных средств поддержки обучения; проектирование и написание компьютерной программы поддержки; разработка методики обучения студентов волновой оптике с использованием разработанной компьютерной программы поддержки; экспериментальное преподавание; беседы с преподавателями, студентами

Обучающий (2006-2007 гг)

ТГТУ, ВГПУ, ВИПИ, (152 студента; 10 преподавателей) Цель - проверка гипотезы исследования Методы - экспериментальное преподавание: беседы с преподавателями, студентами, тестирование студентов; анкетирование студентов; экспертные оценки.

На констатирующем этапе педагогического эксперимента анализировалось текущее состояние лабораторных практикумов по волновой оптике, проводился входной тестовый контроль по волновой оптике для выявления распределения знаний студентов по трём уровням сложности: репродуктивный, продуктивный, творческий, характеризующиеся коэффициентом

ЛДЛГ,

где АН - число правильных ответов по 1-му уровню сложности, 14, - число вопросов ПО 1-му уровню сложности, к - число студентов

Наибольшее число правильных ответов дается на вопросы первого уровня сложности, то есть вопросы, проверяющие знание конкретных понятий, положений теории, терминов, законов, правил, знание систем единиц Наименьшее число ответов дается на задания третьего уровня сложности, то есть задания, проверяющие умение применять известные положения теории, законы и формулы для конкретных практических расчетов, умение использовать физические законы д ля объяснения различных примеров из техники и жизни Это свидетельствует о том, что подавляющее большинство студентов обладает репродуктивным знанием Данные о результатах теста представлены в таблице 1, из которой следует, что раздел физики «волновая оптика» усвоен студентами «посредственно»

Таблица 2

Результаты входного тестового контроля

Раздел физики Репродуктивный уровень Продуктивный уровень Творческий уровень

Волновая оптика 0,72 0,41 0,22

Результаты констатирующего этапа эксперимента подтвердили актуальность исследования Определены цель и задачи исследования, сформулирована гипотеза.

На поисковом этапе установлены требования к компьютерной программе поддержки; определены образовательные задачи, решаемые при обучении студентов волновой оптике; предложен подход к построению компьютерной программы поддержки лабораторного практикума, разработана компьютерная программа поддержки лабораторного практикума по волновой оптике; разработана методика обучения студентов волновой оптике в рамках рассматриваемого лабораторного практикума

На данном этапе проводилось экспериментальное внедрение разработанной компьютерной программы поддержки лабораторного практикума, отрабатывалась методика обучения студентов волновой оптике с её использованием В результате наблюдения за деятельностью студентов, опроса студентов, бесед с преподавателями вносились коррективы в разработанную компьютерную программу и методику обучения

На обучающем этапе проводился анализ результатов внедрения в учебный процесс разработанной компьютерной программы поддержки, выявлялось подтверждение ее влияния на уровень знаний студентов в ходе их тестирования и анкетирования. Поток студентов разбивался на две группы: экспериментальную и контрольную. Далее обучение происходило следующим образом в контрольной группе занятия проводились по традиционной методике с использованием только натурного эксперимента, в контрольной группе занятия проводились по предложенной нами методике.

После изучения волновой оптики было проведено тестирование студентов контрольной и экспериментальной групп, направленное на выяснение уровня ус-

воения студентами понятий поляризации света, сложения и интерференции поляризованных волн. Вопросы этого теста требовали как глубоких знаний и понимания сущности изученных физических явлений, так и умения творчески мыслить и применять полученные знания при решении конкретных физических задач.

Таблица3

Уровни сложности Экспериментальная группа Контрольная группа

Репродуктивный 0,92 0,75

Продуктивный 0,85 0,63

Творческий 0,57 0,26

Результаты тестирования указывают на превышение уровня знаний студентов экспериментальной группы над контрольной по всем трём уровням сложности.

Согласно статистической оценке проведённой с использованием двухстороннего критерия у? (хи-квадрат) по двум заданиям теста, предложенная методика обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы поддержки оказывает существенное влияние на способность студентов самостоятельно анализировать сложные оптические явления.

Проведенное анкетирование студентов показало их значительную заинтересованность в использовании компьютерных программ поддержки.

Проведенная опытно-экспериментальная проверка и оценка эффективности разработанной методики обучения позволила установить следующую положительную динамику:

• повышение продуктивности работы студентов на лабораторно-практических занятиях с использованием компьютерной программы поддержки, проявляющееся в резком увеличении числа проводимых опытов в течение занятия

• повышение уровня знаний учащихся при развитии заинтересованности к ним;

• повышение мотивации учения за счет снижения количества времени затрачиваемого на механическое сопровождение учебных экспериментов, что также приводит к снижению утомляемости.

Было отмечено повышение качества итоговых отчетов по проделанной работе, правильность и глубина ответов на контрольные вопросы. С помощью компьютерной программы поддержки студенты научились получать интерференционные картины и полярные диаграммы волн при различных параметрах системы.

Целесообразность внедрения в учебный процесс компьютерной программы поддержки, дополняющей натурный эксперимент, проверялась в форме экспертной оценки. В оценке принимали участие 10 экспертов - преподавателей вузов (ТГТУ, ВГПУ, ВИПИ и др), которые в целом положительно оценили разработанную компьютерную программу поддержки и рекомендовали опубликовать учебно-методическое пособие по компьютерному лабораторному практикуму

Результаты проведенного эксперимента подтверждают гипотезу исследования.

В заключении сформулированы итоги проведенного исследования и обозначены пути дальнейшего исследования.

В приложениях приведены тестовые задания для оценки уровня знаний студентов, результаты анкетирования.

Основные результаты исследования:

1. На основании результатов констатирующего этапа педагогического эксперимента, анализа требований к современному лабораторному практикуму по волновой оптике и тенденций развития учебного физического эксперимента в диссертации сделан вывод о необходимости дополнения натурного лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне компьютерной программой поддержки, что позволит изучать волновые процессы более разносторонне, глубоко и системно, сочетая натурный и компьютерный модельный эксперимент.

2 Анализ методической, учебной литературы и диссертационных исследований, показал, что компьютеризация имеет огромный гуманистический потенциал, обеспечивающий одновременно и облегчение, и обогащение труда Компьютеризация образования дает возможность эффективно использовать важнейшие преимущества новых информационных технологий, например, интенсификацию, индивидуализацию и дифференциацию учебного процесса.

3 Предложен подход к построению компьютерной программы поддержки лабораторного практикума по волновой оптике.

4 Установлены требования к компьютерной программе поддержки лабораторного практикума и образовательные задачи, которые должны решаться при обучении студентов волновой оптике с применением компьютерной программы поддержки.

5 Разработана компьютерная программа поддержки лабораторного практикума по волновой оптике, включающая в себя 9 лабораторных работ

6 Разработана методика обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы под держки

7. Экспериментальная часть исследования подтвердила гипотезу исследования, показала положительное влияние предлагаемой методики обучения студентов волновой оптике с использованием разработанной компьютерной программы поддержки на уровень знаний студентов.

Основные идеи и результаты исследования отражены в следующих публикациях:

1 Ермаков, A.B., Молотков, НЛ. Компьютерное моделирование взаимодействия электромагнитных волн с произвольной ориентацией их линии поляризации [Текст] / A.B. Ермаков, НЛ. Молотков // Физическое образование в ВУЗах; под ред. профессора НЛ. Молоткова. - Издательский дом Московского физического общества. - 2007. - Том 13, №2. - с. 112-117; 0,38 пл. (авторских 50%).

2. Ермаков, A.B. , Молотков, НЛ. Компьютерное моделирование взаимодействия электромагнитных волн с эллиптическими, круговыми

или линейными поляризациями [Текст] / A.B. Ермаков, HJL Молотков // Вестник Тамбовского государственного технического университета; под ред. профессора HJL Молоткова. Тамбов: ТГТУ, 2006. - Том 12, №4(А). - с. 1097-1102; 0,44 пл. (авторских 60%).

3 Ермаков, AB., Молотков, Н.Я Натурный и компьютерный эксперимент в лабораторном практикуме по оптике в СВЧ диапазоне [Текст] / A.B. Ермаков, Н.Я. Молотков // Физика в системе современного образования (ФССО-07): Материалы девятой международной конференции; под ред профессора Н.Я. Молоткова. - С -Петербург, 4-8 июня 2007 г. - СПб Изд-во РГПУ им А И. Герцена, 2007. - Т 2 - С 247-249. (0,13 пл.) (авторских 60%).

4. Ермаков, A.B., Молотков, НЛ Компьютерное моделирование опыта Френеля и Aparo [Текст] / А В. Ермаков, Н Я. Молотков // Проблемы профессиональной направленности естественнонаучною и хехнического образования сборник трудов Ш Межвузовской научно-практической конференции; под ред. профессора НЛ. Молоткова. - Нижний Новгород- Волжский государственный

инженерно-педагогический университет, 2006 - с. 56-60,0,24 п л (авторских 60 %)

5 Ермаков, А В , Молотков, Н Я , Дивак, С В. Компьютерное моделирование опыта Юнга с учётом дифракции [Текст] / A.B. Ермаков, НЛ. Молотков, С В Дивак // Проблемы учебного физического эксперимента Сборник научных трудов. Выпуск 23. - М.: ИСМО РАО, 2006 Материалы XI Всероссийской конференции «Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения», под ред профессора НЛ. Молоткова - с.109-110; 0,13 пл (авторских 50%).

6 Ермаков, А.В , Молотков, Н Я Изучение многолучевой интерференции с применением программных средств компьютерного моделирования [Текст] / А.В Ермаков, НЛ. Молотков // Учебная физика. Научно-практический журнал. - №1. - М. ИСМО РАО, 2007. Материалы ХП Всероссийской конференции «Учебный физический эксперимент. Актуальные проблемы. Современные решения»; под ред. профессора НЛ. Молоткова - с 142-146, 0,31 п л (авторских 60%)

7 Ермаков, А.В , Молотков, Н Я. Компьютерное моделирование в лабораторном практикуме по волновой оптике [Текст] / А В Ермаков, НЛ Молотков // Актуальные проблемы естественных наук и их преподавания- Материалы Всероссийской научной конференции; под ред профессора Н Я. Молоткова -Липецк ЛГПУ, 2007. -Т 2. -с. 32-34; 0,2 пл (авторских 60%).

8. Ермаков, A.B., Молотков, НЛ. Дмитриев, О С Компьютерное моделирование взаимодействия электромагнитных волн с линейной и эллиптической поляризациями [Текст] / А В Ермаков, Н Я Молотков, О.С Дмитриев // Новые технологии в образовании: Научно-технический журнал, под ред профессора НЛ Молоткова. - №4, 2006 - Воронежский государственный педагогический университет: Изд-во Научная книга, с 28-30; 0,27 п,л (авторских 50%).

9 Ермаков, А В , Молотков, Н Я Дмитриев, О С. Применение компьютерных технологий в профессиональном обучении студентов технического вуза [Текст] / А.В Ермаков, НЛ Молотков, О С. Дмитриев // Составляющие науч-

но-технического прогресса Сборник материалов 2-й Международной научно-практической конференции, под ред. профессора Н.Я Молоткова- Тамбов Першина, 2006 - с 427-429,0,19 п.л (авторских 50%).

10 Ермаков, А В , Молотков, Н.Я Компьютерное сопровождение лабораторного практикума по физике в профессиональном образовании студентов технического вуза [Текст] / А В. Ермаков, Н.Я Молотков // Новые технологии в образовании: Научно-технический журнал, под ред профессора Н.Я Молоткова - Воронежский государственный педагогический университет' Изд-во «Научная книга», 2006.- №1.- с 61-62,0,17 п л (авторских 60%)

11 Ермаков, А В., Молотков, Н Я Дмитриев, О С Электронный вариант лабораторной работы по исследованию свойств анизотропных пластинок [Текст] / А В. Ермаков, Н Я Молотков, О С. Дмитриев // Компьютерное моделирование 2005 Труды VI Международной научно-технической конференции, под ред профессора Н Я. Молоткова - СПб/ Издательство Политехнического университета, 2005 - с 584-585,0,13 п л (авторских 50%).

12.Ермаков, А В , Молотков, НЯ. Дмитриев, ОС Компьютерное моделирование физических процессов в профессиональной подготовке студентов технического вуза [Текст] / А.В. Ермаков, Н Я Молотков, О С Дмитриев // Прогрессивные технологии развития Сборник научных статей по материалам международной научно-практической конференции, под ред профессора Н Я Молоткова -Тамбов ПБОЮЛ Бирюкова М А., 2004 - с 207-208, 0,12 п л (авторских 50%).

Подл к печ 14 01 2008 Объем 1.25 п л Заказ № 15 ТирЮОэкз

Типография МПГУ

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Ермаков, Антон Владимирович, 2008 год

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I Состояние проблемы обучения студентов волновой оптике в условиях информатизации образования.

1.1. Анализ современного состояния лабораторных практикумов по волновой оптике.

1.2. Компьютерное моделирование как метод познания.

1.3. Теоретические основы использования новых информационных технологий в профессиональном образовании.

Выводы.

ГЛАВА II Методика обучения студентов волновой оптике с использованием разработанной компьютерной программы поддержки лабораторного практикума.

2.1. Теоретические основы создания компьютерной программы поддержки лабораторного практикума по волновой оптике и её содержание.

2.2. Экспериментальная проверка закона Малюса.

2.3. Исследование двухлучевой интерференции.

2.4. Исследование многолучевой интерференции.

2.5. Исследование свойств фазовых двоякопреломляющих пластинок.

2.6. Исследование дифракции Фраунгофера на щели.

2.7. Исследование суперпозиции электромагнитных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации.

2.8. Исследование суперпозиции электромагнитных волн с взаимно перпендикулярными линиями поляризации на примере опыта Араго и Френеля.

2.9. Исследование суперпозиции электромагнитных волн с круговыми, линейными или эллиптическими поляризациями.

2.10. Исследование суперпозиции электромагнитных волн с линейной и эллиптической поляризациями.

2.11. Организация и проведение лабораторного практикума по волной оптике с использованием разработанной компьютерной программы поддержки.

Выводы.

ГЛАВА III Описание педагогического эксперимента и его результаты.

Выводы.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Модельный компьютерный эксперимент в лабораторном практикуме по волновой оптике в вузе"

Качество профессионального образования определяется тем, насколько оно соответствует текущим и перспективным задачам социально-экономического развития общества.

Образовательной политикой России на современном этапе (о модернизации образования)» определено, что высшие учебные заведения должны обеспечивать высокий уровень усвоения совокупности фундаментальных и специальных знаний и умений, гарантирующий формирование готовности студентов к будущей профессиональной деятельности.

Необходимость приоритетного развития образования в настоящее время обусловлена научно-техническим прогрессом и глобальной технологизацией передовых стран мира. Уровень современного производства, науки и техники, а также социальные преобразования определяют заинтересованность общества в подготовке конкурентоспособного, высококвалифицированного, интеллектуального и инициативного специалиста с развитым творческим мышлением.

Современное образование находится в стадии динамичного обновления, на пороге смены парадигм, причем, в соответствии с прогнозом развития и общества, и образования, наступивший век будет характеризоваться двумя основными тенденциями: гуманистичностью и технологичностью. Необходимость гуманизации как основной тенденции в модернизации образования точно сформулирована Д.Лихачевым: «Двадцать первый век должен стать веком гуманитарного мышления или его не будет совсем».

Однако гуманитаризация не означает уменьшение числа часов, отводимых на изучение естественных дисциплин по сравнению с гуманитарными. Тем не менее, образовательная практика очень часто идет именно по такому пути. К примеру, объем курса физики в технических вузах с конца 50-х и до начала 90-х гг. сократился в среднем вдвое, в 90-е гг. дальнейшее его сокращение продолжилось. Такой подход - абсолютно неправомерен, поскольку физика обладает громадным потенциалом для общего образования и интеллектуального развития будущих специалистов. Кроме того, физика - дисциплина базовая, необходимая для формирования адекватного информационного образа мира в сознании человека. Возрастает актуальность повышения не только качества подготовки специалистов и уровня образованности людей, но и формирования нового типа интеллекта, иного образа и способа мышления, приспособленного к весьма быстро меняющимся экономическим, технологическим, социальным и информационным реалиям окружающего мира.

Для формирования современного специалиста способного осваивать и новое производство, и перспективные технологии, аккумулирующих передовые достижения научно-технической мысли, в первую очередь, следует обеспечить качественное изменение подготовки студентов, ориентируя ее на современные достижения науки и техники, углубленное изучение и понимание базовых дисциплин, развитие творческих и организационных навыков будущих специалистов. Так же важно воспитать потребность самостоятельно приобретать знание не только в вузе, но и в течение всей жизни.

Оптика как учение о свете занимает одно из важнейших мест в преподавании общего курса физики вузов. Теоретической базой изложения волновой оптики является теория электромагнитного поля и его взаимодействие с веществом. В связи с этим в процессе обучения ставится важнейшая задача: связать изучение оптических явлений с электромагнитной теорией Максвелла и утвердить взгляд обучаемых на оптические волновые явления как на электромагнитные, вскрыть глубокое физическое единство их и природы. Выполнению поставленной задачи в значительной степени может способствовать современный лабораторный практикум, в котором различные оптические явления экспериментально исследуются не только в области узкого оптического диапазона, но и в радиодиапазоне электромагнитных волн. Применение только одного оптического диапазона в качестве демонстрационного и лабораторного эксперимента является, по мнению многих методистов, недостаточным. Значительное распространение в физическом эксперименте по волновой оптике получило применение радиофизического диапазона электромагнитных волн (А, = 3,2 см). Применению сантиметровых электромагнитных волн как экспериментальной базы в процессе обучения волновой оптики посвящены работы Н.И.Калитиевского, Н.Н.Малова, В.В.Майера, Н.Я.Молоткова, Б.ШПеркальскиса, Н.М.Шахма-ева, С.Е.Каменецкого и др. Одна из первых исследовательских работ, посвященных разработке физического практикума по электромагнитным волнам, выполнена в МГУ в 1967 году Л.П.Стрелковой. В этих работах показано, что радиофизический диапазон в преподавании оптики позволяет повысить наглядность изучаемых процессов. Исследования Р.Арнхейм, Е.Ю.Артемьевой, В.В.Славина, С.Е.Каменецкого, Г.Г.Громыко, В.И.Евдокимова, Н.Я.Молоткова, В.П.Зинченко, Е.Н.Кабановой-Меллер, Н.С.Пурышевой, И.СЯкиманской, А.А.Червовой и др. показывают, что наглядность не только способствует более успешному восприятию и запоминанию учебного материала, но и позволяет активизировать мыслительную деятельность, глубже проникать в сущность изучаемых явлений.

Использование в эксперименте двух диапазонов волн (оптического и радиофизического) позволяет выяснить то общее, что есть между электромагнитными и световыми волнами, показать, как знание одних может способствовать пониманию других. Следует также отметить, что радиофизический диапазон волн позволяет доступными средствами расширить круг оптических явлений, исследуемых экспериментально, что способствует глубокому пониманию студентами многих сложных оптических явлений. Эксперимент в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн позволяет исследовать «механизмы» многих волновых процессов на отрезках сравнимых и меньших, чем длина волны.

Натурный лабораторный практикум по волновой оптике в СВЧ диапазоне электромагнитных волн, разработанный профессором Н.Я.Молотковым [78], совершенствовался на протяжении 10 лет и успешно внедрён в учебный процесс Тамбовского государственного технического университета. Трудности в его широком распространении состоят в том, что промышленность выпускает лишь источники и приёмники сантиметровых электромагнитных волн, что недостаточно для постановки лабораторного практикума для студентов. Кроме того, ввиду ограниченности учебного времени и сложности изучаемых явлений студенты на базе натурного эксперимента успевают исследовать явление не в полной мере, например, получить две, три интерференционные картины и несколько полярных диаграмм.

Результаты проведённого нами констатирующего этапа педагогического эксперимента показали следующее:

1. Подавляющее большинство студентов обладает репродуктивным знанием. Результаты входного тестирования показали, что раздел физики «Волновая оптика» усвоен студентами «посредственно».

2. Преподаватели, проводившие лабораторные работы по волновой оптике, считали необходимым расширение арсенала технических средств исследования волновых явлений.

3. Анализ мнений преподавателей кафедр физик ТГТУ, ВПГУ, Волжского инженерно-педагогического института позволил сделать вывод о том, что применение современных информационных технологий в лабораторном практикуме по волновой оптике является целесообразным и важным элементов компьютерной подготовки студентов в условиях информатизации практически всех сфер деятельности.

Действительно, в настоящее время благодаря компьютерному моделированию и в целом широчайшим возможностям современных персональных компьютеров стало возможным как повторять на качественно новом уровне учебные эксперименты, по праву считающиеся классическими, так и разрабатывать принципиально новые демонстрации и лабораторные работы. Кроме того, компьютерная программа может быть легко размножена, выложена в сети Интернет, что делает её общедоступной.

Проблема моделирования - одна из важнейших методологических проблем, выдвинутых на передний план развитием ряда естественных наук XX в., в особенности физики, химии, кибернетики. В настоящее время интерес к моделям и моделированию стал всеобщим, и теперь нет, пожалуй, ни одной науки, ни одной отрасли знания, где не пытались бы говорить о моделях, заниматься моделированием [20]. Естественно, что моделирование и модельный компьютерный эксперимент не обошел вниманием и процесс образования.

Проблемы компьютеризации обучения рассматриваются в работах Ю.А.Воронина, Б.С.Гершунского, В.А.Ефимова, Л.А.Растригина, И.В.Роберт, Л.Н.Бахтияровой и А.А.Червовой [20, 23, 29, 40, 105, 106, 134] и др. Методы обучения с использованием компьютерной техники и программных средств компьютерного моделирования при изучении технологических дисциплин стали объектом исследования в работах В.И.Андреева, Ю.А.Воронина, Ю.А.Грушевского и В.А.Каторгина, И.И.Дрига и Г.И.Раха, Д.М.Клеймана, Н.А.Клещеевой, Г.М.Коджаспировой и К.В.Петрова, М.Ф.Посновой, О.К.Филатова [3, 22, 33, 37,57,58,59, 124] и др.

Сегодня персональный компьютер является необходимым и неотъемлемым элементом процесса подготовки студентов. Персональный компьютер всерьез и надолго нашел свое применение в качестве инструментального средства в процессе подготовки студентов, особенно при выполнении учебного эксперимента. Однако компьютерное обучение должно и может быть взаимосвязано с классическими методами обучения.

Обоснование необходимости и целесообразности внедрения компьютерной и микропроцессорной техники в учебную практику содержит два основных, тесно связанных между собой слагаемых.

Во-первых, огромные технико-операционные возможности компьютера несут в себе несравнимый с ранее применявшимися техническими средствами обучения дидактический материал, который может и должен быть реализован в учебном процессе.

Во-вторых, подлинная действенность научно-технического прогресса (а широкое применение компьютеров - одно из ярчайших его проявлений) в ретающей степени зависит от подготовки кадров на уровне современных требований. Изучение и использование компьютерной техники в учебном процессе -важнейший компонент подготовки студентов к дальнейшей трудовой жизни. Нельзя не учитывать того, что для большинства выпускников высших учебных заведений будущая профессия так или иначе будет связана с компьютерами.

Важно отметить следующее. Физическая теория остается одним из наиболее трудных для усвоения студентами элементов содержания курса волновой оптики вследствие наличия в ней большого объема абстрактного материала. Изучение теоретических моделей без применения компьютерной реализации, которое практикуется при традиционном преподавании физики, сопряжено с рядом трудностей, связанных с абстрактным характером моделей. Не каждый студент за математическим аппаратом, описывающим физическую модель, может увидеть физическое явление. Даже если математический аппарат хорошо освоен обучаемыми, часто возникают трудности с переносом результатов исследования на физические (пусть даже идеализированные) объекты. Программная реализация модели (компьютерная модель), сопровождающаяся ее визуализацией, позволяет представить, как бы вел себя реальный объект, если бы действительно подчинялся законам, описанным в теории. Компьютерная модель позволяет воспроизвести поведение модели с той же долей идеализации и абстрагирования, которая заложена в физической теории и лучше понять её.

Вопросу разработки современного лабораторного практикума по волновой оптике посвящены работы, И.А.Осиповой, А.Ю.Канаевой, В.А.Ильина, А.А.Егорова, А.В.Селиверстова, В.В.Сперантова и др. Тем не менее, вопросы модернизации методики обучения студентов волновой оптике в СВЧ диапазоне с использованием компьютерной программы поддержки на современном этапе не нашли ещё должного отражения в педагогической науке и практике и требуют дополнительного исследования.

На основе анализа научной, методической литературы и диссертационных исследований, а также результатов констатирующего этапа эксперимента выявлены противоречия между:

• необходимостью комплексного исследования волновых процессов и нехваткой учебного времени для проведения сложного эксперимента;

• возможностями компьютерной поддержки обучения студентов вуза волновой оптике в СВЧ диапазоне и недостатком методически проработанных компьютерных средств поддержки;

Эти противоречия определили актуальность исследования и выбор его темы: «Модельный компьютерный эксперимент в лабораторном практикуме по волновой оптике в вузе».

Объектом исследования является процесс обучения студентов вуза волновой оптике в условиях информатизации образования.

Предмет исследования - модельный компьютерный эксперимент в лабораторном практикуме по волновой оптике в вузе.

Целью исследования является теоретическое обоснование и разработка методики обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы поддержки в рамках существующего натурного лабораторного практикума.

Гипотеза исследования заключается в том, что если разработать и внедрить в учебный процесс компьютерную программу поддержки лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне электромагнитных волн, дополняющую натурный эксперимент, то это приведёт не только к интенсификации процесса обучения, повышению заинтересованности студентов в использовании компьютерных средств поддержки в будущей профессиональной деятельности, но и позволит добиться повышения их уровня знаний.

Задачи исследования:

1. Проанализировать современное состояние лабораторных практикумов по волновой оптике.

2. Рассмотреть теоретические основы использования компьютерных обучающих программ в профессиональном образовании.

3. Установить образовательные задачи, которые должны решаться при обучении студентов волновой оптике с применением компьютерной программы поддержки.

4. Сформулировать и обосновать требования к компьютерной программе поддержки используемой в процессе обучения студентов волновой оптике.

5. В соответствии с требованиями и образовательными задачами разработать компьютерную программу поддержки существующего натурного лабораторного практикума.

6. Разработать методику обучения студентов волновой оптике в диапазоне СВЧ с использованием разработанной компьютерной программы.

7. Экспериментально проверить гипотезу исследования.

Методологической и теоретической базой исследования являются результаты психолого-педагогических исследований в области теории развития мышления (П.Я.Гальперин, А.Н.Леонтьев Л.С.Выготский, Н.Ф.Талызина и др); фундаментальные работы по дидактике (Ю.К.Бабанский, В.П.Беспалько и др.); работы в области моделирования (В.А.Веников, Ю.А.Воронин, Я.Г.Неуймин, А.И.Уемов, Р.М.Чудинский, В.А.Штофф и др.); результаты исследований по использованию современного учебного физического эксперимента в обучении студентов физике (В.А.Буров, Ю.И.Дик, Б.С.Зворыкин, В.В.Майер, А.А.Пинский, А.А.Червова, Н.Я.Молотков, Н.М.Шахмаев и др).

В ходе исследования применялись следующие методы исследования и виды деятельности:

- анализ методической, научно-технической и учебной литературы по проблеме исследования, компьютерных учебных программ, в том числе доступных через сеть Интернет;

- обобщение и систематизация личного опыта и опыта коллег в области создания и использования компьютерных средств поддержки обучения;

- проектирование и написание компьютерной программы поддержки лабораторного практикума;

- разработка методики обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы поддержки;

- проведение педагогического эксперимента и анализ его результатов;

- обобщение и распространение результатов работы посредством публикаций, проведения занятий и ассистирования на лабораторных занятиях, участия в научно-методических конференциях.

Организация и основные этапы исследования:

Исследование проводилось в ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет. Экспериментом было охвачено более 200 студентов кон-структорско-технологического факультета специальности «Проектирование и технология радиоэлектронных средств». Диссертационное исследование, проводившееся в период с 2004 по 2007 гг., проходило в 3 этапа.

На первом этапе (2004-2005 г.г.) была выделена проблема и намечена тема исследования, определены объект, предмет, цель, гипотеза и задачи исследования; изучалось состояние проблемы в педагогической теории и практике, а именно: проводилось изучение и анализ научных исследований по проблеме исследования, изучался опыт передовой педагогической практики по применению моделей в демонстрационном и лабораторном эксперименте по волновой оптике, выявлялась целесообразность разработки и внедрения в учебный процесс компьютерной программы поддержки лабораторного практикума по волновой оптике.

На втором этапе (2005-2006 г.г.) были созданы организационные, материальные и методические условия для экспериментальной работы; установлены требования к компьютерной программе поддержки; определены образовательные задачи, решаемые при обучении студентов волновой оптике; предложена идея построения компьютерной программы поддержки лабораторного практикума; разработана компьютерная программа поддержки лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне электромагнитных волн; разработана и экспериментально апробирована методика обучения студентов волновой оптике с использованием разработанной компьютерной программы в Тамбовском государственном техническом университете.

На третьем этапе (2006-2007 г.г.) анализировались и обобщались результаты опытно-экспериментальной работы по исследованию влияния разработанной методики обучения студентов волновой оптике с использованием созданной компьютерной программы поддержки лабораторного практикума на уровень знаний студентов. Проведена систематизация, обобщение и статистическая обработка результатов педагогического эксперимента. Сформулированы выводы, завершено оформление диссертации.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

1. Обоснована необходимость дополнения натурного лабораторного практикума по волновой оптике компьютерной программой поддержки.

2. Разработана компьютерная программа поддержки натурного лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне электромагнитных волн, в которой представлен ряд опытов, не получивших широкого распространения в учебном процессе: интерференция двух когерентных волн с эллиптическими или круговыми поляризациями; опыт Араго и Френеля по интерференции поляризованных волн; интерференция двух когерентных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации.

3. Разработана методика обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы поддержки лабораторного практикума, дополняющей натурный эксперимент.

Теоретическая значимость исследования:

1. Предложен подход к построению компьютерной программы поддержки лабораторного практикума по волновой оптике, который предполагает создание не отдельных учебных фрагментов (компьютерных программ-модулей), а цельных программных комплексов, обеспечивающих полноценную проработку учебного материала и включающих теоретический раздел, раздел модельного компьютерного эксперимента, раздел компьютерного тестирования, разработанные в соответствии с определёнными требованиями и образовательными задачами.

2. Получили дальнейшее развитие теоретические основы методики обучения студентов волновой оптике с использованием новых информационных технологий. Обоснована необходимость и определено место использования компьютерного модельного эксперимента в учебном процессе при обучении волновой оптике.

Практическая значимость исследования:

1. Разработано 9 компьютерных лабораторных работ по волновой оптике в СВЧ диапазоне, доступных из общей программы-оболочки.

2. Разработаны учебные материалы по подготовке к компьютерным лабораторным работам.

3. Разработаны задания репродуктивного, проблемного и исследовательского типа с использованием разработанной компьютерной программы поддержки.

4. Разработаны тесты для проверки уровня знаний студентов по волновой оптике.

5. Разработаны рекомендации для преподавателей, ведущих занятия лабораторного практикума с применением компьютерных лабораторных работ по волновой оптике.

Применение разработанных в ходе исследования учебно-методических материалов повышает уровень знаний и умений студентов по волновой оптике, а также интерес студентов к изучению волновой оптики и применению компьютерных средств в познавательной деятельности.

На защиту выносятся:

1. Подход к построению компьютерной программы поддержки лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне.

2. Компьютерная программа поддержки лабораторного практикума по волновой оптике в СВЧ диапазоне.

3. Методика обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы поддержки лабораторного практикума, дополняющей натурный эксперимент.

Апробация и внедрение результатов исследования

Методика обучения студентов волновой оптике с использованием разработанной компьютерной программы поддержки натурного лабораторного практикума внедрена в ученый процесс Тамбовского государственного технического университета.

Материалы исследования обсуждались на: Международной научно-практической конференции: «Прогрессивные технологии развития» (Тамбов, 2004), VI Международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2005» (Санкт-Петербург, 2005), Одиннадцатой всероссийской конференции «Учебный физический эксперимент: актуальные проблемы, современные решения» (Глазов, 2006), XIV и XVII Международной электронной научной конференции «Новые технологии в образовании» (Воронеж, 2006, 2007), 2-й Международной конференции «Составляющие научно-технического прогресса» ТГТУ (Тамбов, 2006), III Межвузовской научно-практической конференции «Проблемы профессиональной направленности естественнонаучного и технического образования» (Нижний Новгород, 2006), Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы естественных наук и их преподавания» (Липецк, 2006), Двенадцатой всероссийской конференции «Учебный физический эксперимент: актуальные проблемы, современные решения» (Глазов, 2007), Девятой международной конференции «Физика в системе современного образования» (Санкт-Петербург, 2007), заседаниях кафедр «Теоретическая механика» и «Физика» ТГТУ (Тамбов).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованной литературы (149 наименований) и 5 приложений. Диссертация содержит 219 страниц основного текста (всего 235 страницы), 5 таблиц, 59 рисунков.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

ВЫВОДЫ

Проведенная опытно-экспериментальная проверка и оценка эффективности разработанной методики обучения позволила установить следующую положительную динамику:

• повышение продуктивности работы студентов на лабораторно-практических занятиях с использованием компьютерной программы поддержки, проявляющееся в резком увеличении числа проводимых опытов в течение занятия.

• повышение уровня знаний учащихся при развитии заинтересованности к ним;

• повышение мотивации учения за счет снижения количества времени затрачиваемого на механическое сопровождение учебных экспериментов, что также приводит к снижению утомляемости.

Было отмечено повышение качества итоговых отчетов по проделанной работе, правильность и глубина ответов на контрольные вопросы. С помощью компьютерной программы поддержки студенты научились получать интерференционные картины и полярные диаграммы волн при различных параметрах системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённого исследования:

1. Проанализировано современное состояние лабораторных практикумов по волновой оптике. Установлено, что современный лабораторный практикум по физике это, прежде всего, практикум, в котором при проведении физического эксперимента используется современное оборудование, основанное на новейших достижениях науки и техники. Современному лабораторному практикуму должен соответствовать высокий научный и методический уровень. Анализ тенденции развития учебного физического эксперимента показывает приближение учебных экспериментов к научным.

2. Рассмотрены теоретические основы использования компьютерных обучающих программ в профессиональном образовании. С учетом тенденций развития учебного физического эксперимента и требований к современному лабораторному практикуму принято решение о необходимости использования комплексного подхода в изучении волновой оптики, под которым понимается совместное использование в процессе обучения натурного и компьютерного эксперимента.

3. Предложен подход к построению компьютерной программы поддержки лабораторного практикума по волновой оптике, состоящий в создании не отдельных учебных фрагментов (компьютерных программ-модулей), а цельных программных комплексов обеспечивающих полноценную проработку учебного материала и включающих теоретический раздел, раздел модельного компьютерного эксперимента, раздел компьютерного тестирования, разработанных в соответствии с установленными требованиями и образовательными задачами.

4. Согласно установленным требрваниям, образовательным задачам и подходом разработана и внедрёна в учебный процесс компьютерная программа поддержки натурного лабораторного практикума по волновой оптике в диапазоне СВЧ, включающая в себя 9 лабораторных работ:

1) Экспериментальная проверка закона Малюса.

2) Исследование двухлучевой интерференции.

3) Исследование многолучевой интерференции.

4) Исследование свойств фазовых двоякопреломляющих пластинок.

5) Исследование дифракции Фраунгофера на щели.

6) Исследование суперпозиции электромагнитных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации.

7) Исследование суперпозиции электромагнитных волн с взаимно перпендикулярными линиями поляризации на примере опыта Араго и Френеля.

8) Исследование суперпозиции электромагнитных волн с эллиптическими, круговыми или линейными поляризациями.

9) Исследование суперпозиции электромагнитных волн с линейной и эллиптической поляризациями.

5. Разработана методика обучения студентов волновой оптике с использованием компьютерной программы поддержки натурного лабораторного практикума.

6. Экспериментальная часть исследования подтвердила гипотезу исследования, показала положительное влияние предлагаемой методики обучения студентов волновой оптике с использованием разработанной компьютерной программы поддержки на уровень знаний студентов, на их способность самостоятельно анализировать сложные оптические явления.

7. С учётом результатов проведённого диссертационного исследования дальнейшая работа будет идти в направлении создания компьютерных программ поддержки по другим разделам физики.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Ермаков, Антон Владимирович, Москва

1. Абдеев Р.Ф. Философия информационной цивилизации. М.: Владос,1994.-336 с.

2. Андреев А.А. Средства новых информационных технологий в образовании: систематизация и тенденция развития. В сб. Основы применения информационных технологий в учебном процессе Вузов М.: ВУ, 1995. С. 43-48.

3. Андреев В.И. Педагогика творческого развития: инновационный курс /

4. B.И. Андреев. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1996. - 570 с.

5. Атрощенко В.Н., Казанцев Б.И. Демонстрация дифракции сантиметровых электромагнитных волн на круглом отверстии // Уч. зап. Пермского гос. пед. института. 1974. - Т. 119. - С.73-86.

6. Бабанский Ю.К. Избранные педагогические труды / Ю.К. Бабанский // Сост. М.Ю. Бабанский. М.: «Педагогика», 1989. - 560 с.

7. Баборович В.М. Демонстрация закона Малюса // Известия высших учебных заведений СССР, сер. Физика -1986. №2. - С. 95-96.

8. Байбулатов Ф.Х. Несколько демонстраций по эффекту Доплера и интерференции в сантиметровом диапазоне волн // Успехи физических наук. АН СССР, 1968. - Т.96. вып. 2. - с.370-374.

9. Байков Ю.Г., Витвитцкий В.Г., Лучинйн В.И. Интерферометр СВЧ диапазона // Профессионально-педагогическая подготовка учителя физики. Ростов н/Д, 1979.-С.119-122.

10. Большая Советская Энциклопедия (в 30 томах) / Гл. ред. А.М.Прохоров.-М.: Советская энциклопедия, 1976. 461с.

11. Бир С. Кибернетика и управление производством. М.: Физматгиз, 1963,1. C.26-36.

12. Блинов В.М. Эффективность обучения.- М.: Педагогика, 1976. 191 с.

13. Бокова К.М., Коврижных Ю.Т. Две демонстрации по волновой оптике // Сб.тр. Свердловского гос. пед. института, сб. 277, 1976. С.28-31.

14. Борн М., Вольф Э. Основы оптики, М.: Наука, 1970., 855с.

15. Буров В.А., Зворыкин Б.С., Кузьмин А.П., Покровский А.А., Румянцев И.Н. Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы: Колебания и волны. Оптика, Физика атома, ч. 2. М.: Просвещение, 1979.-288 с.

16. Веников В.А. К вопросу о классификации моделей и методов познания / В.А. Веников //Известия вузов. Энергетика. 1961. -№10. - С. 123-137.

17. Веников В.А. Некоторые методологические вопросы моделирования / В.А. Веников // Вопросы философии. 1964. - №11. - С. 73 - 84.

18. Вербицкий А.А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход. М: Высшая школа, 1991. 208 с.

19. Володин А.А. Компьютерное имитационное моделирование при изучении основ цифровой техники будущими учителями технологии: Дис. канд.пед.наук / Воронеж, 2005 г. 210 с.

20. Воронин Ю.А. Соотношение натурного и модельного экспериментов в физическом практикуме / Ю.А. Воронин, P.M. Чудинский // Физическое образование в вузах. 2003. - Т. 9. - №2. - С. 59 - 75.

21. Воронин Ю.А. Моделирование в технологическом образовании: Монография / Ю.А. Воронин, P.M. Чудинский. Воронеж: Воронежский государственный педагогический университет, 2001. - 226 с.

22. Воронин Ю.А., Чудинский P.M. Современные технические средства учебного физического эксперимента / Совершенствование теории и методики обучения физики в системе непрерывного образования. Тамбов: ТГУ, 1998.-С. 14-17.

23. Воронин Ю.А. Основы теории технологической подготовки учителя технологии: Учебное пособие / Ю.А. Воронин. Воронеж: Воронежский государственный педагогический университет, 2002. - 112 с.

24. Воронин Ю.А. Перспективные средства обучения. Монография. / Ю.А. Воронин. Воронеж: Воронежский государственный педагогический университет, 2000. - 124 с.

25. Вуд Р. Физическая оптика. М.-Л.: ОНТИ, 1936. 895с.

26. Галимов A.M., Гайфулии В.Г., Сафаров Р.Х., Компьютерные экспериментальные модели в проблемном обучении. Учебный физический эксперимент и его совершенствование. Пенза: ПГПУ, 1998. - с. 66.

27. Гальперин П.Я., Решетова З.А., Талызина Н.Ф. Психолого-педагогические проблемы программированного обучения на современном этапе. М.: МГУ, 1966.-39 с.

28. Гальперин П.Я. Основные результаты исследований по проблеме формирования умственных действий и понятий. М.: Изд-во МГУ, 1965.-52 с.

29. Гелашвили Н.И. Педагогические основы управления самостоятельной работой студентов в процессе обучения / Н.И. Гелашвили. — Тбилиси: Ганат-леба, 1988.-202 с.

30. Гершунекий Б.С. Компьютеризация в сфере образования: Проблемы и перспективы / Б.С. Гершунский. М.: «Педагогика», 1987. - 264 с.

31. Глинский Б.А., Грязнов Б.С., Дынин Б.С., Никитин Е.П. Моделирование как метод научного исследования. М.:МГУ, 1965. - 247 с.

32. Грабарь М.И., Краснянский К.А. Применение математической статистики в педагогических исследованиях: непараметрические методы: М.: Педагогика, 1977. - 136 с.

33. Гребенюк О.С., Общая педагогика, курс лекций, Калининград, 1996.

34. Грушевский Ю.А. Методика преподавания электротехники в средней школе: Учебное пособие для студентов индустриально-педагогического факультета пединститута/Ю. А. Грушевский, В.А. Каторгин. Ульяновск: УГПИ им. И.Н. Ульянова, 1993. - 89 с.

35. Давыдов В.В. Виды обобщения в обучении М.: Педагогика, 1972. - 423 с.

36. Данилова Л.М. Организация самостоятельной работы студентов: Метод, рекомендации для преподавателей, слушателей ИПК и студентов пед. фак. / Под ред. Даниловой Л.М. М.: ЦУМК Центросоюза, 1990. - 33 с.

37. Дидактика и практика работы вуза. Учебное пособие / Под ред.

38. В.А.Глуздов. Н. Новгород: ШЛИ, 1991 .- 100 с.

39. Дрига И.И. ТСО в общеобразовательной школе: Учебное пособие для студентов педагогических институтов / И,И. Дрига, Г.И. Pax. М.: «Просвещение», 1985.-271 с.

40. Егоров Г.С., Менсов С.Н. Перенастраиваемая демонстрационная установка по дифракции света // Сборник научно-методических статей по физике, вып. 7. М.: Высшая школа, 1979. - с.72.

41. Елисеев В.А., Фундаментальная естественно-научная подготовка в курсе физики средствами информационных технологий: Монография. -Воронеж-Москва: Исследовательский центр подготовки специалистов, 2004 г. 176 с.

42. Ефимов В.А. Компьютер в педвузе / В.А. Ефимов // Информатика и образование. 1989. - №6.-С. 96 -98.

43. Загвязинский В.И. Дидактика высшей школы: Текст лекций / В.И. Загвя-зинский. Челябинск: ЧПИ, 1990. - 95 с.

44. Занков Л.В. Дидактика и жизнь / Л.В. Занков. М.: «Просвещение», 1968. -175с.

45. Згут М.А. Наглядные пособия по радиотехнике М.: Связь, 1964.-320с.

46. Золотарёв А А. и др. Теория и методика систем интенсивного обучения. Т. 1-4. -М., 2000, с.215-216.

47. Зорэ В А., Яшкин АЛ. Две лекционные демонстрации // Успехи физических наук. АН СССР. -1966. Т.89, вып. 1.

48. Зорэ В А., Малов Н.Н. Физический демонстрационный кабинет Московского государственного педагогического института им. Ленина // Методика и техника лекционных демонстраций по физике. М.: Изд-во МГУ, 1964. - С. 44-46.

49. Иевлев В.М., Елисеев В А., Долгачёв А А, Комплексное компьютерное сопровождение изучения основ теории энергетических зон в курсе физики. // Физическое образование в ВУЗах, т.7, №4, М., 2001 г., с. 120-127.

50. Илюшин СЛ., Собкин Б JI. Персональные ЭВМ в учебном процессе. М., 1992.

51. Ительсон Л.Б. Математическое моделирование в психологии и педагогике. // Вопросы философии. -1965. №3. с.167-169.

52. Каган В.Н. Формирование у школьников аналитико-синтетического подхода к учебной работе с использованием методов моделирования (На материале физики 9-го класса): Автореф. дис. канд. пед. наук. М., 1969.-23 с.

53. Казаков В.А. Самостоятельная работа студентов и ее информационно-методическое обеспечение: Учеб. пособие / В.А. Казаков. Киев: Выща школа, 1990.-248с.

54. Калитиевский Н.И. Волновая оптика. М.: Наука, 1971. - 376 с.

55. Каменецкий С.Е., Солодухин НА. Модели и аналоги в курсе физики средней школы. М.: Просвещение, 1982. - 96 с.

56. Капица ПЛ., Эксперимент, теория, практика, М.: Наука, 1987 г., 496 с.

57. Клейман Д.М. Школа будущего: Компьютер в процессе обучения / Д.М. Клейман. М.: Радио и связь, 1987. - 176 с.

58. Клещева Н.А. Индивидуализация обучения на основе ЭВМ в системе практических занятий по физике в техническом вузе: Дис. . канд. пед. наук / Клещева Нелли Александровна. Владивосток, 1990. - 178 с.

59. Коджаспирова Г.М. Технические средства обучения и методика их использования: Учебное пособие для студ. высш. пед. учеб, заведений / Г.М. Коджаспиррова М.: Издательский центр «Академия», 2002.- 256 с.

60. Козаков В.А. Самостоятельная работа студентов: Учеб. пособие для ФПК вузов по дисциплине «Педагогика и психология высш. шк.» / В.А. Козаков. Киев: УМКВО, 1989. - 250 с.

61. Козлова А.Н., Хворов Ю.А. Две новые физические демонстрации // Успехи физических наук АН СССР. 1966. - Т.90, вып. 3. - С.545-547.

62. Козлова А.Н., Эткин B.C. Лекционные демонстрации волновых явлений в 3-см диапазоне электромагнитных волн // Успехи физических наук АН

63. СССР. 1969. - Т.97, вып. 4. - С.735-737.

64. Конев С.Н. Компьютерные демонстрации / Физическое образование в вузах. 1998. - Т.4. - №2. - с.60.

65. Лактионов А.А. Активизация самостоятельной деятельности студентов при изучении физики в педвузе на основе использования педагогических программных средств: Дис. канд. пед. наук / Лактионов Андрей Александрович.-СПб., 1996.-157 с.

66. Лансберг Г.С, Оптика М.: Наука. 1976., 926с.

67. Леонтьев А.Н. Избранные психологические произведения: в 2-х томах. Т.1.-М.: Педагогика, 1983.-392 с.

68. Лысов В.Ф. Спецпрактикум по физике и его роль в повышении эффективности подготовки учителя физики (на примере спецпрактикума по физике полупроводников и полупроводниковых приборов). Дисс. канд. пед. наук / Ленинград, 1986. 150 с.

69. Майер В.В., Мамаева Е.С., Как школьную физику из мелодраматической сделать экспериментальной // Физика №42, 2000. с. 10-11.

70. Матвеев А.Н. Оптика, М.: Высш. шк„ 1985., 351 с.

71. Миргородский Б.Ю. Учебная радиоэлектронная аппаратура. Киев: Ра-дянська школа, 1976. - 192 с. (на укр. языке).

72. Миргородский Б.Ю., Фролов С.И. Трёхканальный цветной осциллограф // Успехи физических наук АН СССР. 1974 - Т. 113, вып. 3. - С. 181-183.

73. Михелькевич В.Н. Рациональная организация самостоятельной работы студентов: Метод. Пособие / В.Н. Михелькевич, В.Е. Чемоданов. Самара: СТТУ, 1993.-26 с.

74. Молотков Н.Я. и др. Лабораторная работа по углубленному исследованию дифракции Фраунгофера на щели / Н.Я.Молотков, В.Б. Дивак, О.В.Ломакина //Москва: Физическое образование в вузах, т. 8, № 1, 2002 г., с. 57-63.

75. Молоктов Н.Я. и др. Интерференция электромагнитных волн с линейной и эллиптической поляризациями/ Н.Я.Молотков, В.Б.Дивак, В.А.Шишин, В.В.Шальнев, В.П.Плотников // Тамбов: Вестник ТГТУ, том 4, №4,1998 г., с.553-562.

76. Молотков Н.Я. и др. Взаимодействие двух электромагнитных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации / Н.Я.Молотков, В.Б.Дивак // Тамбов: Вестник ТГТУ, том 4, №1,1998 г., с.81-90.

77. Молотков Н.Я. Приближение учебного познания к научному в целях активизации познавательной деятельности студентов по физике. // Качество инженерного образования. Тамбов, ТГТУ, 2001. С.25-26.

78. Молотков Н.Я. Индикатор круговой развёртки для опытов с сантиметровыми волнами // Известия высших учебных заведений, сер. Физика. -1976. №10. - с.142-144.

79. Молотков Н.Я., Лабораторный практикум по оптике в сантиметровом диапазоне радиоволн: Учеб. пособие / Тамбов: ТГТУ, 2005. 96 с.

80. Молотков Н.Я. Педагогически основы создания демонстрационного физического эксперимента при изучении колебательных и волновых процессов. Автореф. . дис. докт. пед. наук, М., 1991. 37 с.

81. Молотков Н.Я. Педагогически основы создания демонстрационного физического эксперимента при изучении колебательных и волновых процессов. Дис. докт. пед. наук, М., 1991. 310 с.

82. Молотков Н.Я. Радиоволны в демонстрационном эксперименте по оптике. Киев: Вища шк., 1981. 104 с.

83. Молотков Н.Я. Интерференция волн с эллиптическими, круговыми и линейными поляризациями. Деп. в ВИНИТИ 1991. Per. №1201-1211

84. Молотков Н.Я. Интерференция электромагнитных волн с эллиптическими, круговыми или линейными поляризациями / Н.Я.Молотков // Тамбов: Вестник ТГТУ, т.З, вып. 2, 1998 г. с. 142-148.

85. Немцев А.А. Компьютерные модели и вычислительный эксперимент вшкольном курсе физики. Дис. канд. пед. наук / Немцев Александр Александрович. СПб., 1992. - 188 с.

86. Неуймин Я.Г. Модели в науке и технике: История, теория, практика / Я.Г. Неуймин // Под ред. Соломенко Н.С. АН СССР. Ин-т истории естествознания и техники. Л.: «Наука», 1984. - 187 с.

87. Новик И.Б., Мамедов Н. Метод моделирования в современной науке: в помощь лектору. М.: Знание, 1981.

88. Оглоблин Г.В. Использование демонстраций по волновым процессам в преподавании физики: дис. . канд. пед. наук. Москва, 1977. - 163 с.

89. Организация самостоятельной работы студентов и новые государственные образовательные стандарты: Тез. докл. науч.-метод, конф., 15 нояб. 1996 г. / Редкол.: В.В. Мелихов (отв. ред.) и Др.- Тюмень: ТюмГНГУ, 1996. 138 с.

90. Педагогика: Учебное пособие для студентов педагогических учебных заведений / Под ред В.А. Сластенина.-З-е изд.-М.: Школа-Пресс, 2000.-512 с.

91. Перкальскис Б.Ш. Использование современных научных средств в физических демонстрациях. М.: Наука, 1971. - 208 с.

92. Перкальскис Б.Ш. Волновые явления и демонстрации по курсу физики.

93. Томск: Из-во Томского гос. Университета, 1984. 280 с.

94. Перкальскис Б.Ш., Ларин В.Л., Михайличенко Ю.П. Демонстрации по курсу физики // Известия высших учебных заведений. Сер. физика. — 1981. 11.-С. 108-109.

95. Перкальсис Б.Ш., Ларин В.Д., Сотириади Г.Н., Соткин В.А., Михайличенко Ю.П. Несколько демонстраций с сантиметровыми радио и звуковыми волнами и телевидением // Известия высших учебных заведений. Сер. физика. 1975. - №2.- С.148-150.

96. Петрова Е.Б., Специальный практикум по физике педагогического вуза:концепция и воплощение, дис. канд. пед. наук /МПГУ, 1995 168 с.

97. Пинский А.А., Дик Ю.И. Изучение поляризации света // Физика в школе.- 1978. №1.- С. 32-40.

98. Плагов И.М. Пути совершенствования самостоятельной работы студентов ввузе: Учеб. пособие / И.М. Плагов, Т.И. Парубочая Челябинск: ЧПИ, 1989.-121 с.

99. Подласый И.П. Педагогика: Учеб. для студентов высших пед. учеб, заведений / И.П. Подласый. М.: «Просвещение»: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1996.-432 с.

100. Попков В.А. Дидактика высшей школы: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб, заведений / В.А. Попков, А.В. Коржуев. М.: Издательский центр «Академия», 2001. - 136 с.

101. Поснова М.Ф. Повышение эффективности учебного процесса в Вузе с помощью ЭВМ (На примере лабораторно-практических занятий): Дис. . канд. пед. наук / Поснова Марина Федоровна. Минск, 1989. - 162 с.

102. Психолого-педагогические основы использования ЭВМ в вузовском обучении / Под ред. А.В.Петровского, Н.Н.Нечаева.-М.: МГУ, 1987.-168 с.

103. Пурышева Н.С., Шаронова Н.В., Исаев Д.А. Фундаментальные эксперименты в физической науке. Учебное пособие. М.: Лаборатория базовых знаний.-2005.-159 с.

104. Пустильник И.Г. Теоретические основы формирования научных понятий у учащихся: Монография. Екатеринбург: Изд-во Уральского ГПУ, 1997-103 с.

105. Растригин Л.А. Компьютерное обучение и самообучение / Л.А. Растригин // Информатика и образование. -1991. №6. - С. 42- 46.

106. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании / И.В. Роберт. М.: «Школа-Пресс», 1994. - 206 с.

107. Самостоятельная работа и контроль знаний студентов в вузе: (Материалы X науч.-метод, конф.).- Курск: Изд-во Курской гос. с.-х. акад., 1998.- 92 с.

108. Самостоятельная работа студента: Учеб. пособие / Сост. И.Г. Абелян и др., Рос. гос. пед. ун-т им. А.И. Герцена.-СПб.: Образование, 1994.-111 с.

109. Самостоятельная работа студентов в техническом вузе: научно-методические основы и практика: Учеб. пособие для слушателей фак. повышения квалификации, преподавателей и студентов / Под ред. В.Г. Кучеров. — Волгоград: Политехник, 1998. 116 с.

110. Самостоятельная работа студентов. Дидактическое и программное обеспечение: Тез. докл. науч.-метод, конф., 28 янв. 1999 г. / Под ред. Н.Н. Чернышева Томск: Том. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 1999.-139 с.

111. Самостоятельная работа студентов: поиски, проблемы, решения / Отв. ред. А. М. Юрков. -Ростов-на-Дону: Изд-во Рост, ун-та, 1991. 174 с.

112. Светозаров В.В., Светозаров Ю.В., Концепция физического практикума для вариативной системы образования // Физическое образование в вузах, 1998, том 4, №4. С. 43-45.

113. Ситаров В.А. Дидактика: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб, заведений / В.А. Ситаров. М.: Издательский центр «Академия», 2002.368 с.

114. Сковородкина И.З. Основы общей дидактики с элементами преподавания естественнонаучных дисциплин: Учеб. пособие / И.З. Сковородкина.

115. Архангельск: Изд-во Помор, междунар. пед. ун-та, 1995. 175 с.

116. Соловов А.В. Об эффективности информационных технологий // Высшее образование в России. 1997. - №4.; Соловов А.В. // Информационные технологии обучения в профессиональном образовании // Информатика и образование. 1996, №1.- с. 13-19.

117. Соловьёв Ю.П. Жолткевич Н.Г. Компьютерный учебно-методический комплекс/Проблемы учебного эксперимента.-Глазов: 1111И, 1999.-Вып.7.-с.91.

118. Стрелкова Л.П. Физический практикум по электромагнитным волнам: Ав-тореф. Дис. канд. пед. наук. М., 1967.- 18 с.

119. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний. М.:МГУ, 1984 — 334с.

120. Талызина Н.Ф. Формирование познавательной деятельности учащихся. -М.: Знание, 1983.-96 с.

121. Тихомиров O.K. Структура мыслительной деятельности человека. -М.: МПУ, 1983.-96 с.

122. Уемов А.И. Логические основы метода моделирования / А.И. Уемов. -М.: Мысль, 1971.-311 с.

123. Феофанов С.А. Натурный и вычислительный эксперимент в курсе физики средней школы: Автореф. дис. канд. пед. наук / Феофанов Сергей Александрович. СПб., 1996. - 18 с.

124. Филатов O.K. Информатизация современных технологий обучения в высшей школе / O.K. Филатов. Ростов-на-Дону: Мираж, 1997. - 213 с.

125. Философский словарь / Под ред. И.Т.Фролова М:Политиздат, 1991559 с.

126. Философский энциклопедический словарь. / Гл. редакция Л.Ф.Ильичёв, П.Н.Федосеев, С.М.Ковалёв, В.Г.Панов М: Советская энциклопедия, 1985.-224 с.

127. Френель О. Избранные труды по оптике. М.: ГТИ, 1955, 604с.

128. Хуторской А.В. Дидактические основы эвристического обучения, Автореф. докт. пед. наук, М.: 1997.

129. Цвелая И.А. Применение новых информационных технологий при изучении общетехнических дисциплин: Дис. канд. пед. наук / Цвелая Ирина Анатольевна. Брянск, 2000. - 201 с.

130. Чавчанидзе В.В., Гельман О.Я. Моделирование в науке и технике. М.,1966. - 198 с.

131. Чванова М. С., Пислобокова М. В. Семибратов А. М., елноло-гия педагогического проектирования дистанционных спецкурсов. Материалы конференции ИГО 98-99.

132. Червова А.А. Педагогические основы совершенствования преподавания физики в высших учебных заведениях // Автореферат, док. дис.1. М. 1995. -24 с.

133. Червова А.А., Бахтиярова JI.H. Компьютерные технологии как средство подготовки студентов к профессиональной деятельности (на примере бизнес-планирования): Монография / Нижний Новгород, 2003. 206 с.

134. Червова А.А. О результатах анализа вступительных эказаме-нов. Информационный бюллетень по обмену передовым опытом учебно-воспитательной и методической работы в военных вузах ПВО. М., 1986. Вып. №6 - с.53-54.

135. Чжао Юань-жень. Модели в лингвистике и модели вообще. -«Математическая логика и её применения». 1965. - 291с.

136. Чудинский P.M., Компьютерный лабораторный практикум по электрорадиотехнике: Учебное пособие / Р.М.Чудинский, А.А.Володин. В 2 ч. Ч.1-Воронеж: ГОУ «ВГПУ», 2002. - 90 с. Ч.И-Воронеж: ГОУ «ВГПУ»,2002. 72 с.

137. Шахмаев Н.М. Демонстрационные опыты по разделу «колебания и волны». М.: Изд-во АПН РСФСР, 1960. - 184 с.

138. Шолохович В.Ф. Информационные технологии обучения: дидактические основы, проблемы разработки и использования. Уральский ГПУ, 1995.

139. Штофф В.А. Проблемы методологии научного познания: Монография. М.: Высшая школа, 1978. - 269 с.

140. Штофф В.А. Моделирование и философия / В.А. Штофф. M.-JL: «Наука», 1966.-295с.

141. Эйгенсон J1.C. Моделирование / J1.C. Эйгенсон. М.: «Советская наука», 1952.-372 с.

142. Юдаков С.Г. Методика формирования готовности учащихся физико-математических школ к профессиональной деятельности в условиях современной информационной среды // Дисс.канд. пед. паук, Тамбов,1998.

143. Apostel L. Towards the Formal Study of Models in the Non-Formal Science. // Synthese, 1960, vol. 12, № 2-3.

144. Arago. Notice sur la polarisaton de la lumiere. Oeuvres. 1824. Т. VII. P. 291428.

145. Hesse M. Models and Analogies in Science. London, 1963.

146. Stachowiak H. Gedanken zu einer allgemeinen Theorie der Modelle. -«Studium Generate», 1965, H7, S. 438.

147. Rosenblueth A., Wiener N. The Role of Models in Science. // Philosophy in Science, 1945, vol. 12, №4.

148. Wustneek K.D. Zur philosophischen Verallgemeinerung und Bestimmung des Modellbegriffs. Deutsche Zeitschrift f. Philosophie, 1963, №12. S.1514.1. Тестдля проверки уровня знаний по волновой оптике

149. Оптический диапазон спектра электромагнитных колебаний соответствует длинам волна) от 1 мм до десятков километровб) от 10 мкм до 20 мкмв) от 0,4 мкм до 0,7 мкм

150. Каждая точка фронта волны является источником вторичных волн, распространяющихся во все стороны со скоростью распространения волн в среде.а) Закон Фарадея.б) Принцип Ферма.в) Принцип Гюйгенса.г) Принцип Френеля.

151. Как называется явление целостности фронта волны, вызванное резкими неоднородностями в среде, проявляющееся в нарушении прямолинейности распространения световых лучей.а) дифракция.б) интерференция.в) двойное лучепреломление.г) поляризация.

152. Две синусоидальные волны с одинаковой поляризацией1. Е0 sinco\t-\ с/пи Е2=Е0sinсоz i п t—+-с 6накладываются друг на друга. Чему равна начальная фаза напряжённости электрического поля результирующей волны?а) 60°; 6)30°; в) 45°; г)0°.

153. Если луч света падает из оптически менее плотной среды (щСпг), то каким будет угол преломления (3 по сравнению с углом падения а?а) (3 < а; б)(3>а; в)(3 = а; г)(3<а;

154. Радиостанция работает на частоте v=100 МГц. Считая, что скорость распространения электромагнитных волн в атмосфере равно скорости света в вакууме, найдите соответствующую длину волны.а) 1,5 м; б)2м;в)3м; г) 6 м;

155. Луч света падает из воздуха в воду под углом 60°. Найдите угол между отражёнными и преломлёнными лучами.а) 101°; б) 90°;в) 132°; г) 30°;

156. В сосуд вначале наливают воду (П.=1,33) до высоты h,=4 см, а поверх неё доверху бензин (п2=1,5) с высотой столба h2=6 см. Чему равна кажущаяся глубина сосуда?а) 5 см; б) 7 см; в) 10 см; г) 13 см;

157. Две синусоидальные волны с одинаковой поляризацией1. Ех = Е0 sinнакладываются друг на друга. Чему равна амплитуда напряжённости электрического поля результирующей волны?а)Ео; б) Ео\/2; в)Ео^З; г)2Ео

158. Разность хода двух интерферирующих лучей монохроматического света A=0,3L Определить разность фаз колебаний:а) 0,4л; б) 0,6л; в) 0,8л; г) л.

159. Условие интерференционного минимума.а) А = (2т +1)|, где т=0; ±1; ±2.б) А = (2т+1)А, где т=0; ±1; ±2.л/2в) А=тХ, где т=0; ±1; ±2.Лг) А = т-^,гдеш=0;±1;±2.1. V2

160. Интенсивность естественного света после прохождения через два николя (поляризатор и анализатор), оптические оси которых составляют угол а, без учёта потерь будет определяться формулой:a)/ = /0cos2a; б) I = ~I0cos2 а; в) / = cos2 а; г) / = -j=/0cos2 а

161. Угол между главными линиями поляризатора и анализатора равен 45°.Во сколько раз уменьшится интенсивность света, выходящего из анализатора, если угол увеличится до 60°?а)3; 6)4; в) 2; г) 1;