автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Создание и использование комплекса учебного оборудования для опытов с оптическим излучением в классах с углубленным изучением физики

Автореферат диссертации по теме "Создание и использование комплекса учебного оборудования для опытов с оптическим излучением в классах с углубленным изучением физики"

РГ6 ОД

_ ^ ^ академия образования

(л шли тут средств обучения

л п На правах рукопжо«

РГ6 ОД

/1 ,\ПР '-35'» • '

1

ПУГАЧ Светлана Ивановна

создание и нспоиьэовшв комшшсса учебного оборудования до ОПЫТОВ С опшчвскиы излучением в ж1асса1 с шубшшш ИЗУЧЕНИЕМ физики

13.00.02 - натодака преподавали /ссэдапвв я мспажьзованм средств овучвяВД/

Автореферат даоовртацм в» совеканм ученой отепеш хаядиата ввдагопчвеккх наук

Н о в. к а а 1994

Работа выполнена в Инотитуте оредохв обучены Российской аупдодв образовали

Научный руководитель:

доктор хкинчеспи наук, професоор,

лауреат Государотвшшой преиза Д.М. ИВАВДОВ

(И ищ йлиы о сопок епты:

доктор педагогических наук, профессор А.А. ШШСКПИ

кандидат педагогических паук, доцент Н.С. ЕШШМ

Бздуцее учракденае:

Уооковаиай пздагогаческай укаБерсдгет ей. В.К.КруЕзкой

Г'гдяга ооогоитог *_"_ 1994 г. в_часов

ка заседаяда спецг.йлязяроЕашюго совета Д 018.16.01 по »шаге даосертавлй па согск&ане ученой степени доктора педагсгичосках наук пра Цистатуте средств обучения Российской академии образована но адресу: 119308, г. Кооява, ул. Ьогоданская, д. 8.

С диссертацией можно ознакомиться в байляотеке анс^тута.

Автореферат разослан "_

Ученый секретарь опецвалжзарованного совета кандидат педагогически; наук

_1994 Г. "

К.И.ТИХОМИРОВА

СЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования обусловлена современной потребностью общества в кор-нном обновлении системы образования в налей стране. Сегодня необходимо формирование человека с новым уровнем самосознания, способного концептуально мыслить и творчески действовать. Целенаправленное развитие индивидуальных способностей и склонностей учащихся к определенному виду учебной деятельности, становление творческой индивидуальности возможно в условиях углубленного изучения отдельных школьных предметов.

Сказанное в значительной мере относится к курсу школьной ' физики, как основному компоненту естественнонаучного образования. Процесс обучения физике в школах /классах/ с углубленным изучением предполагает не только тщательный и обоснованный отбор содержания .учебного материала, но и такой же продуманный подход к разработке и созданию средств обучения.

Включение в школьный курс физики вопросов, посвященных излучению и его спектрам, обусловлено важностью оптического излучения для жизни нашей планеты и других космических объектов. Само существование жизни на Земле предопределено посылаешм сюда потоком энергии Солнца. Оптическое излучение является важнейшие источником информации, позволяющим людям изучать строение и структуру Вселенной, процессы, протекающие на космических телах. Благополучие людей во многом зависит от того, насколько эффективно и рационально используются для народного хозяйства видимое и невидимое оптическое излучение земша источников, благоприятные особенности их спектрального состава. Земные методы спектрального анализа дают возможность оптимизировать ход металлургических и других производств. Не менее эффективно применение спектрального анализа в процессе поисков и установлении состава .рудных тел и минералов, получения особо чистых веществ и т.д.

Переходя к изучению раздела, посвященного оптическому излуче ¡гао и его спектрам, учащиеся впервые обращаются к внутриатомном процессам: поглощения и излучения энергии наиболее удален- ■ .нйми от ядер электронами. Учадаеся убеждаются в том, что классическая модель строения и структуры атома не позволяет объяснить характерные для указанных процессов экспериментальные факты. Они ¿олучают представление об элементах новой - квш овой физики, дающих возможность привести в согласие экспериментальные факты и

теорию атомов.

Вместе с тем условия для углубленного изучения оптического' излучения и его спектров на школьном уровне нельзя признать благоприятными. Нет пока учебника физики, составленного в соответствии с особенностями школ /класс лъ/ с углубленным изучение!. Программа эксперимент&чьной части рассматриваемого раздела учебного материала вынужденно рассчитана на учебное оборудование и аудиовизуальные средства, предназначенные доя средних общеобразовательных школ. Средства обучения, учитывающие специфику углубленного изучения физики, не выпускаются и почти не разрабатываются. '

Создавшееся положение значительно снижает образовательные возможности раздела, посвященного изучению оптического излучения и его спектров, а следовательно - общий уровень подготовки уча-пихся, углубленна изучавдих физику.

Все вигесказанное дает, на наш взгляд, достаточное основание для того, чтобы отнести тему настоящего диссертационного исследования' к числу актуальных.

Цчдг-п исследование является разработка комплекса опытов граций/ и комплекса необходимых для его воспроизведения сргл' --ос-учения, полностью обеспечивающих потребности школ . /кль-^'з/ ъ углубленном изучении оптического излучения и его г.пэгг-оь.

гЛъул- исследования - учебный физический эксперимент.

' ГЬегчет исп.-еттовакия - тематика, .одерхание, роль и место • б учебном процесса опытов с излучением и спектрами и соотьет- . • ствугкцих демонстраций; сродства обучения, необходимые для во. -прсизьздекая указанных опытов и демонстраций.

Гипотеза ислте.чованкя

Переход к средствам обучения, учитывавшим особенности углубленного изучения физики, позволит:

- обогатить тематику и содержание учебных экспериментов с оптическим излучением и его спектра'.;:!; • .

- повысить уровень воспроизведения учебных экспериментов и качество процесса изучения учащимися учебного материала, пссня- , ценного оптическому излучению я его спектрам. *

Для проверки гипотезы б пни сфорцучированы следующие задачи:.

- проанализировать в историческом аспекте Полезный опыт фор- '

мироваайя и использования в учебной процессе экспериментальное части раздела школьной физики "Излучение я спектры";

- обосновать я выбрать рекомендуемую тематику экспериментов я демонстраций с излучением я спектрам?., яг содержание, роль я место в учебном процессе, методику воспроизведения в школах /классах/ с углубленным изучением физики;

' - выбрать и, в ряде случаев, разработать необходимые для воо-'*произведения рекомендуемых опытов и демонстраций средства обучения.

Под разработкой 'следует понимать: • - ' .

- выбор вида средства обучения, предназначенного для воспроизведения того юга иного из рекомендуемых экспериментов я демонстраций;

- выбор назначения разрабатываемых объектов, оптимального ■ , принципа их действия, их функциональных и иных возможностей;

- обоснованна и составление требований /научно-педагогических, технических, экономических, требований техники безопасности/ к каждому из объектов разработки;

- макетирование объектов разработки*;

- испытание'макетов в лабораторных условиях я в учебной процессе;

- на основе разработанной программы провести испытания созданных средств обучения я проанализировать их результата.

Шганируя диссертационное исследование, т считали важным выявить, какие из рекомендуемых, в том числе разработанных, средств обучения могут представлять интерес для других видов учебных заведений и, в том числе, для средней сбщэобразсватаи— ной школа я высших учебных заведений. В последнем случав имэвт-сй в виду потребности обшего физического практикума высших учебных заведений и практикумов по методике и технике учебного эксперимента педагогических институтов и институтов повышенот квалификации учителей.

Методология исследования

Формирование методология исследования в'о многом спс^обство-

«В случая, если это позволяли условия выполнения диссертационного исследования.

вало изучение трудов философов /И.В.Блауберга, Л.фон Берталанфн, Э.Г.Юдина, В.Н.Садовского и др./ по вопросам системного анализа, учиния А.А.Ухтомсхого и его школы о доминанте, работ психологов /В.В.Давыдова, Д.А.Леонтьева, З.И.Калмыковой, А.П.Лурия, Н.Ф.Талызиной и др./, методологии ссздания и использования сисюм материальных средств обучения /С.Г.Шаповаленко, Л.П.Прессман, 'Т.С.Назарова, Е.С.Полат, Л.С.Зазнобиыа, Л.М.Зельманова и др./, фундаментальных работ физиков /Й.Бор, С.И.Вавилов, Г.С.Ландс-берг и др./, трудов известных методистов физиков /Е.Н.Горячкин! А.А.Покровский, П.А.Знаменский, Б.С.Зворыкин, А.А.Пинский, Л.И.Резников^ Н.М.Шахмаев и др./.

, При проведении исследования использованы:

- метода, позволившие вести сравнительный анализ, обобщение, классификацию, систематизацию информации, почерпнутой из литературных источников; . *

- методы, способствовавшие выбору круга рекомендуемых экспериментов /демонстраций/, разработке необходимых для их воспроизведения средств обучения;

- методы, необходимые для организации и проведения испытаний предлагаемых нами средств обучения.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

- обоснована необходимость создания комплекса опытов /демонстраций/ по излучению и спектрам и комплекса средств обучения, предназначенного для их воспроизведения на занятиях в школах /классах/ с углубленным изучением фиьлки;

- ..первые разработаны комплексы опытов и демонстраций в соответствующих средств обучения, позволившие привести эксперимоН-

• тальную часть учебного материала, характеризующую равновесное оптическое излучение и его спектры, в согласие с современными требованиями к углубленному изучению физики в школе."

Практическая значимость:

- более широкий, по сравнению с требуемым, круг рекомендуомых опытов и демонстраций, возможность их альтернативного выбора в соответствии о преимуществами принципа индивидуализации процесса обучения, вида зацяткй и т.д.; ~

* г использование в ряде случаев универсального-учебного оборудования, обеспечивающего быстрый переход к очередному опыту щи демонстрации; °

- преимущественное использование демонстрацийг рассчитанных на

предъявление учащимся с помощью графопроектора;

- возможность избирательного использования комплексов в интересах средней общеобразовательной школы и других видов средних учебных заведений;

- возможность адаптации ряда компонентов, обоих комплексов применительно к тематике, содержанию и требованиям общего физического практикума и практикума по методике преподавания физики 'Педагогических высших учебных заведений.

Внедрение и апробация результатов исследование

Основные положения диссертационного исследования обсуждав лись и были одобрены на заседании лаборатории средств обучения естествознанию ИСО РАО, конференциях молодых ученых института, заседаниях кафедры методики преподавания физики и информатики физического факультета Белорусского государственного педагогического университета, кафедры предметов естественно-математического цикла Северо-Осетинского ИШКРО. Результаты исследования внедрены в практику работы учителей физики сг. Владикавказа, За-славля, Минска.

На занятт выносятся:

- разработанный и научно обоснованный комплекс опытов я демонстраций с оптическим излучением и его спектрами, предназначенный для учащихся, углубленно изучающих физику в школе;

- комплекс средств обучения, рекомендуемый для воспроизведо-ния указанных опытов и демонстраций.

Структура диссертации. Рабе га состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения.

( ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

I В главе 1 диссертации обобщена по литературным источн.ткам информация о совершенствовании во времени эксперимептшгьноЗ части раздела курса физики для средних учебных заведений, хлрак- -теризующего оптическое излучение и его спектры. Глава включает четыре параграфа.

"I Материал параграфа 1.1. охватывает отрезок времени от И.Ньютона до появления в учебниках квантовых представлений /№.Планк, Н.Бор/ об атомах и молекулах. Наибольшее внимание уделено здесь учебникам физики, созданным в XIX - начале XX века'для средних учебных заведений /А.Гано, Э.Варбург, Н. и Н.Володкевичи, Г.Аб-рагам, К.Д.Краевич, А.Киселев, Г.Григорьев, А.И.Бачинский,

о

А.В.Цингер/.

Параграф 1.2. диссертации характеризует школьные учебники физики, написанные .ча основе не только классических, но и квантовых представлений об атомах и молекулах /А.В.Перышкин, Г.И.Фалеев; И.И.Соколов; Г.С.Ландсбврг; Ъ.Б.Буховцев и Г.Я.Мякишев; Н.М.Шахмаев, С.Н.Шахмаев и Д.В.Шодиев/.

Сопоставление охарактеризованных в параграфах 1.1. и 1.2. литературных источников позволяет утверждать, что'в результате развития физической оптики и атомной физики учение об оптическом излучении и его спектрах ужо в XIX веке обоснованно стало неотъемлемой частью.школьных учебников. Примерно в конце первой трети XX столетия определился, в оснобном, массив наиболее значимой Аля учащихся информации об излучении и спектрах. Вместе с тем экспериментальная часть раздела характеризуется большой степенью варьирования в учебниках разных авторов как количества рекомендуемых опытов, так и качества их воспроизведения. Так, если Г.Абрагам предлагает перенести в учебный процесс 14 демонстрационных и лабораторных опытов, то Н. и Н.Володкевичи - всого лишь две лабораторные работы с излучением и.спектрами.

В параграфе 1.3. рассматривается в историческом аспекте со-стоянгв учебноЛ» оборудования, необходимого для школьных опытов с излучением и сгектрами и некоторых иных средств обучения для соответствующих демонстраций.

Исследования показали, что из трех, чще других применяемых учеными приемов пространственного разделен»« излучения по длинам водн, ^.солой освоян лишь один, в основе которого лежит явление дисперсий показателя преломления. Полноценные школьные дифраьди-онные решетки выпущены лишь несколько лет тому назад. Школьные спектральные приборы всегда были и остаются призменными.

Наблюдавшийся в первой половине XX столетия стремительный прогресс в области научной и прикладной спектроскопии был во многом предопределен появлением стабильных надежных источников излучения с регулируемыми параметрами. Однако школы до сих пор не полностью обеспечены источниками для опытов с излучением и спектрами. То же - и с приемникалга излучения. Первые научные и учебные спектральное приборы быта злгуальными. Фотоэлемент, фотопластинка, термоэлемент появились гораздо позже, найдя применение при создании новых спектральных приборов. Школьные же спектральные приборы остгтись визуальными я цотому но позвечялт изучать

спектры невидимого оптического излучения, не рассчитаны на документацию результатов опыта.

Значительны успехи -колы, достигнутые в процессе создания, обновления, совершенствования, внедрения аудиовизуальных средств обучения. Они связаны, прежде всего, с именами академика С.Г.Ша-поваленко, профессора Л.П.Прессмана, а также ведущих ученых ИСО РАО. Созданы и тиражируются, в частности, экранно-ззугсовыо средства в помощь изучению учащимися оптического излучения и спектров.

Параграф 1.4. посвящен анализу "Типовой программы для школ /классов/'с углубленным изучением физики" /М."Просвещение", 1990 г./.

Программой отведено 50$ учебного времени на практические форш занятий, подчеркнута важность самостоятельного выполнения учащимися лабораторных учебных экспериментов. Вместе с тем, рекомендуемый программой перечень демонстрационных и лабораторных экспериментов неоправданно обеден, по-видимому, вследствие недостаточной оснащенности школ /классов/ данного типа учебным оборудованием и рядом других средств обучения.

В главе 2'диссертации обсуждается разработанный нами перечень опытов и демонстраций, характеризующих равновесное оптическое излучение и спектры на уровне углубленного их изучения.

Под учебным физическим опытом /эксперименте«/ мы подразумевали действия учителя или учащихся с целью получения объективное информации о воспроизводимом ими физическом явлении. Демонстрацией считали процесс одновременной передачи группе учащихся как получаемой во время опыта, так и иной невербальной информации.

.В параграфе 2.1. рассматриваются принципы создания перечня опытов и демонстраций с излучением и спектрами. В основу выбора тематики отдельных его компонентов положен системно-комплексный подход и содержание учебного материала определенного Програм-мой-90. Приоритет отдавался тематике опытов и демонстраций, обогащающих не только знания учащихся, но и способствующих раскрытию их творческих способностей, приобретению экспериментальных навыков и умений повышенной сложности, прикосновению к научным открытиям, которые пока не находят отражения в школьных учебниках. Прорабатывались и сопоставлялись альтернати: гае варианта отдельного опыта /демонстрации/, содержание, методика воспроизведения, возможности обеспечения необходимыми средствами обуче-

/

ния. Определялись требования, обеспечивающие допустимость использования эксперимента /демонстрации/ на занятиях по физике. В отношении каждого из опытов /демонстраций/ рекомендован вид занятий, для которого они предназначены. Перечень включает прямые к модельные демонстрационные о гиты, фронтальные лабораторное работы и работы физического практикума, большую группу демонстраций.

Часть компонентов перечня является традиционной и давно освоена школами. Часть компонентов известна по литературным источникам, но в школьном учебном процессе не используется. Оце часть компонентов перечня разработана нами или при нашем участии. По кавдой из позицуй перечня дана информация о возможности' их использования не только в школах /классах/ с углубленным изучением физики, но и в общеобразовательных школах, их предназначении для классных шш внеклассных занятий. Бея приведенная в перечне информация носит рекомендательный характер. Решение принимает учитель.

Более детально знакомит с перечнем параграф 2.2. Тематика школьных опытов и демонстраций с излучением и спектрами, а также рекомендуемый вид занятий отражены в таблице 1.

Л Таблица 1

1 . Рекомендуемые опыты и демонстрации,

характеризующие излучение и спектры.

ш!

Тематика опытов и демонстраций

Средняя общеобразовательная школа

классные

внеклассные

Школа с углубленным изучением физик..

классные

внеклассные

2

Тепловое излучение

Зависимость энергии "монохроматического" излучения лампы накаливания от мощности ее электропитания Аналог оп'~-а 1 для длинно-г волнового и коротковолнового компонентов излучения в сопоставлении

ЛР ЛР

ЛР0 ЛР

1

4

3. Зависимость энергии суммарного излучения лампы накаливания от мощное: I ее электропитания

Атомные спектры испускания и поглощения

4. Сериальная с груктура атомного спектра водорода

5. Атомный спектр испускания ртути в проекции на экран

6. Аналог опыта 5

7. Видимые линии натрия и калия в-атомных спектрах поглощения и ..спускания

8. Видимые пинии поглощения ■г спектра Солнца

9. Видимые линии поглощения в спектре Солнца

10. Атомные спектры испускрчия группы- зле: ктов

11. Атомные спектры излучения уличных источников света

• Молекулярные спектры

12. Йолекулярный спектр теплового излучение на примере вольфрамовой лампы накаливания

13» Длина волны и цвет излучения

14. молекулярные спектры поглощения растворов солеи металлов, хлорофилла и т.д.

15. Рост оптической плотности полос поглощения по мере растворения кристаллика

■ КМпО^ в ^оде

16. Сериальная структура спектра циана

Монохроматизания излучения

17. Монохроматизация излучения светофильтрам

18. Область пропускания свето-

ДР

19..Йонохроматизация излучени призменним спектральным прибором

Визуализация невидимого излучения

20. Визуализация невидимого инфракрасного и ультрафиолетового излучения с помощью люминофоров

Д

ДО ФЛР

ЛР

д д э

до

ФЛР ЛР

ЛР

д

ДО ФЛР

ЛР ЛР

д д э

до

СДР ЛР

до5

до

до до

'ЛР

ЛР

ЛР

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

'29.

30.

31.

32.

33.

1 3 1 4 I 5 I 6

Визуализация инфракрасного и ультрафиолетового излучения путем фотографирования спектров

Визуализация инфракрасного и ультрафиолетового излучения

Распределение энергии источника по длинам волн Распределение энергии П(. спектральным линиям голубого триплета цинка

'етоды спектрального анализа 'ачест ченный анализ по атомным спектрам исг^скания Качественный анализ по атомным спектрам испускания Принцип количественного анализа по атомным спектраи испускания

Элементч натчяой спетгро--скопии

монохроматичность спектральных линий

Заселе; лость спектра линиям в зависимости от энергии возбупдающих атомы электронов Эффект Допплера

юктпальные приборы )адуировка призменного спектроскопа

Градуировка дифракционного спектроскопа

Диспергииищее действие 60-градуснои стеклянной призмы и дифракционной , Jшeтки Ручной признанный спектроскоп

Ш

1ра

Д

ЛР Д

ЛР

ЛР

д

ЛР ЛР Д

ЛР

и»

д

д

д д

СОб

Примечание: ЛР - лабораторная работа; Д - демонстрация;

ДО - демонстрационный опыт; ФЛР - фронтальная лабораторная работа; Э - экскурсия; СОб - самодельное оборудование.

В глаьа 3 диссертация рассматриваются а характеризуются рекомендуемые средства обучения, необходимые для воспроизведения опытов л демонстраций, воведших в Перечень 2.1.

Параграф 3.1. является вводным I констатирует необходимость^ разработки такого компонента учебно-методического комплекса как средства обучаю х я методика рекомендуемых для воспроизведения опытов И демонстраций с излучением я спектрами. .

Д

и

Параграф 3.2. посвящал средсзаы - базовым и специализиро-. ванным - обучения, рекомендуемым нами для воспроизведения опытов я демонстраций, вошедших в Перечень 2.1. В результате исследования составлен Перечень 3.1. учебного оборудования. учебное оборудование.

1. Источники света - газовые шгамена, лампы накаливания, спектральные лампы*.

2. Оборудование, необходимое для эксплуатации базовых источников излучения - малолитражные переносные баллоны, заполненные пропаном; устройство для сжигания твердого топлива; устройства для установки истотчшэв излучения в рабочее положение; свето- и теплозащитн*'в устройства; устройства але-тропитания ламп; осветители;. оптические скамьи.

3. Приемники излучения - фотоэлементы с в. лпним и внутренним фотоэффектом, тегчозлемент**

4. Оборудование для эксплуатации приемнике^ излучения.

5. Диспергирующие устройства - стеклянные призмы, л '^фракционные решетки.

6. Оборудование, необходимое для эксплуатации диспергирующих устройств - столики для призм и решеток, светозащитные устройства.

7. Спектральные п-иборы - цветные абсорбционные светофильтры, спектроскоп.школьный призменный, спектроскоп ручной призмешшй, спектроскоп дифракционный, универсальный учебный прибор.

В параграфе 3.3". рассматривается ре омендуемое нами специализированное учебное оборудование и аудиовизуальные средства обучения, необходимые для воспроизведения отобранных опытов и демонстраций. Специализированное учебное оборудование и аудиовизуальные средства обучения оформлены и вида Перечня 3.2. Каждый ип компонентов перечня рассмотрен и обсужден на предмет ого назначения и решения. Если это учебное оборудование, то ьо внимание принимались принцип его действия, функциональные и митрологичвекие возможности, оптическая /или электрическая/ схема, схема электропитания, принцип конструктивного решения и 'т.д. Применителыю к любому, из включенных в Перечень 3.2., транспарантов рассмотрено

х Кроме указанных источников света дня онпгон используются также.Солнце и небо.

** Кроме указанных приемников используется тагам глаа.

его назначение я обсуждена заложенная в него информация.

Часть компонентов Перечня 3.2. выпускается для нужд обще» образовательной школы, часть известна по литературным источникам, но не выпускается серийно, остальные разработаны нами или при нашем участии. В последних двух случаях либо изготовлялись действующие макеты средств обучения, либо изыскивались возможности заимствования авторских макетов.

Таблица 2 Учебное оборудование и транспаранты, необходимые для воспроизведения рекомендуемых опытов и демонстраций с .излучением и спектрами

Опыты и демонстрации Учебное оборудование и транспаранты .

1 2

Тепловое рзлтчение АТ°МНН9 СП0КТРЙ ЖГСШ- Лабораторный двухканалышй ф.э. одно-лучевой спектрофотометр

кания и поглощения

4

. 5

5 .

7, 8 9

Ю : И

Молек^ятэные спектш

14-15 16

Мопохроматизщри ДМГШ1И 177 18

19

Визуализация невидимого истечения

Серия Бальмара - транспарант Демонстрационная установка на базе лампы ДРШ-250

Устройство на базе лампы дневного ово-та и комплекта диспергирующих призмо-чек г 1 числу учащихся Лабораторная установка на базе шкального спектроскопа

Участок спектра Солнца - транспарант Спектры группы химических элементов -транспарант

Диспергирующие призмочки

Демонстрационная установка на базе диспергирующей призмы Лабораторная установка на базе школьного спектроскопа

Сериальная структура участка спектра циана - транспарант

Набор школьных цветных абсорбционных светофильтров

Установка 12 со щольв ж экраном на выходе

Установка 12 с люминофором на выходе Универсальный спектральный прибор с принадлежностями

22

Распределение энергии исто чни. i по длинам волн 23

Методы спектрального 25

26

Элементы научной спектроскопии

28

29

СПЗПТР^

ъныа приборы

31

Ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная области спектра кадмия - транспарант, соответствующий работе 20

Универсальный спектральный прибор с принадлежностями

Лабораторная установка на базе школьного спектроскопа Качественный спрктралышй анализ по атомным спекирам испускания -транспарант

Количественный анализ по атомным спе. "рам испускания - транспарант

Монохроматичность' спектральных линий испускания - транспарант Участок види эго атомного спектра испускания меди при побуждении пламенем / 2700 К/ и дуговым разрядом / 5500 К/ - транспарант Допплеровское смещение трех спектральных линий поглощения кальция - транспарант

Лабораторная установка на базе школьного спектроскопа Лабораторная установка на базе дифракционного спектроскопа диспергирующее действие 60-гра-дуснои стеклянной призмы и дифракционной решетки - транспараду

В параграфе 3.4. рассмотрены и обобщены программа и результаты испытаний, которым подвергались действующие макеты учебного оборудования в условиях творческой лаборатории и в условиях учебного процесса.

Полью лабораторных испытрчий учебного оборудования являлось установление его соответствия содержанию рекомендуемых опытов, обеспечения им высококачественного воспроизведения физических щ)-лений, их изучения на уровне наблюдений, сопоставлений, измерений. Дня достижения данной цели было необходимо:

- ынести суждение о приемлемости выбранной методики воспроизведения опытов;

- выяснить, насколько удачно решение макетов, оцениваемое с

позиций принципа наглядности, эргоно&аиси, техники безопасности;

- получить экспериментальные данные о затратах времени на сборку макета из узлов и подготовку к действию, на выполнение опыта и проведение наблюдений. на переход к очередному опыту. .

Сходна : цель ставилась я при лабораторных испытаниях транспарантов. В данном случае было важно: • •

- установить наличие соответствия между рекомендуемым содержанием демонстрации и ивфор. лцией, заложенной в Транспарант;

' - выяснить, достаточно ли ясное представление об изучаемом явлении /приборе, схема в т.д./ способен вызвать транспарант;

- оцешпь потери, обусловленные заменой прямого /»дельного/ опыта демонстрацией .оответствующего транспаранта;

- определить целесообразность использования опыта в совокуп- • * нооти о демонстрацией транспаранта; ,

- установить затраты времени на демонстрацию транспаранта, включая сопроводительный текст учителя к его обсуждение оуча-цимися. ■ '.

Испытания макетов в условиях учебного процесса проводились на основе мформашш, получаемой во время наблюдений за использованием макетов на классных и внеклассных занятиях. Такой подход давал возможность перепроверить значительную часть результа- < тов лабораторных испытаний макетов* В атом была необходимость, поскольку:

- на классных занятиях каждый из учащихся работает в окружении, а часто и во взаимодействии /случайном или стимулированном учителем/ с классом р целом, что может иметь следствием как ухудшение, так и активизацию условий восприятия учебного материала;

- существенно различны и условия работы учителя в творческой лаборатории, где они наиболее комфортны, и. во врем,., проведения школьного занятия.

Сам факт существования макетов правомерно рассматривать как црямоо доказательство ах практическое ценности при условии, tro результаты их лабораторных испытаний удовлетворительны. Поэтому пр0Е0,)'.пть б данном случае классический пвдагогическжЙ эксперимент нелогично - учащиеся контрольного класса автоматически ставятся ~ в неблагоприятные условия. ' ■ _

Каждая из характеристик макета, внесенных в программу его

испытаний, оценивалась по пятиба; ькой сжало. Так п.-пц-лмор, ш-различали полное, хорошее, допустимое, частичное соответствие макета содержании опыта, не говоря уже о его полном несоответствии. Нижняя допустимая градация устанавливалась для каждой из харак-теркстик макета индивидуально. Мажет не вносили в число рекомендуемых, если устанавливали, что это соответствие требованиям техники безопасности ниже установлешюго уровня.

При оценке качества транспаранта, каждая из его характеристик оценивалась также по пятибалльной скале. Транспарант относили к числу рекомендуемых, если заложенная в него информация:

- полностью соответствует содержанию демонстрации, для воспроизведен?"' которой он предназначен;

- вызывает у учащегося предстц ление об изучаемом явлении /процессе, приборе, схеме и т.д./ на уров..е не ниже допустимого;

• - удовлетвогтат требова .«м принципа наглядности на уровне, . как минимум, градации "хорошо";

' - не вносит недопустимых потерь, если демонстрацией заменяют прямой /модельный/ опыт того же содержания;

- была оставлена в силе обязательность полного соответствия демонстрации транспаранта требованиям техники безопасности.

К испытанию "екетов на классных и внеклассных занятиях привлекались учителя и учащиеся классов с углубленным изучением физики: школ й 116 /учитель В.П. Алехова/ и № 79 /учитель Д.И.Живица/ г.Ми зка, И 1 /учитель Г.М. Богданов г/ г. Заславля. В экспериментальной проверке принимала участие учителя скол /классов/ с углубленным .^учением физики, взаимодействующие с физическими факультетами Северо-Осетинского государственного университета и Белорусского государственного педагогического университета. По сформулированной нами и согласованной о университетами и школами программе, требуемую ин$ормац:гю собирали студенты-физики во время педагогической практики в названных школах под руководством сотрудников университетов.

В результате проведенных испытаний макетов или транспаранто;*' составлялись заключения, на основе которых был утвс^вден окончательный ариант Перечня 3.2. Тексты заключений .пр'лвидинц и про— комг- -чтированы в тексте диссертации.

Как следует из экспериментальной части исследования, испытанные макеты могли представлять интерес дин высших учебных завоняй, "отовяпгнх учителей. Этой же точки зрешш придерживались

мотодисты Белорусского и Северо-Осетинского университетов. Были организованы и проведены соответствующие испытания макетов.

В результате школьных и университетских испытаний установлено, что предложенные средства обучения:

- позволяет успешно воспроизводить эксперименты и демонстрация согласно Перечню 2.1. на занятиях по физика в школах /классах/ о углубленным ее изучением;

- представляют интерес ял т. высших учебных заведений, 1 ловящих учителей физики; часть этих средств мог.ет .'бить воспроизведена силами учащихся старших классов под руководством учителей и, тем более, силами студентов-физиков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе диссертационного исследования подучены следующие результат •.

1. Выявлен и принят во внимание полезный риторический опыт формирование экспериментальной часта раздела курса физики для средних учебных заведений, характеризующего оптическое излучение и спектры, 1 тшзчая тематику и содержание учебных экспериментов /демонстраций/, а такжо средства обучения, необходимые для их воспроизведения. Изучено развитие во времени методики воспроизво-дашиг опытов /демонстраций/.

2. Разработан комплекс учебных экспериментов /демонстраций/» полностью охватывающий потребности углубленного изучения оптического излучения и его спектров на классных и внеклассных занятиях. При этом учтены преимущества альтернативного выбора экспериментов /демонстраций/, соответствующие дифференциации и индиви- ' дуализации процесса обу^ ния, При разработке опытов /демонстра-, ций/ приняты во внимание требования, вытекающие из принципа наглядности, обеспечивающие безопасность работы учащихся в учителя

Я Т.д. '

!

3. Разработан комплекс учебного оборудования и аудиовизуаль-№1х средств, рассчитанных на воспроизведение опытов /демонстраций/, указанных выше. Предпочтение отдавалось универсальный средствам обучения, которым соответствуют минимальные затраты . времени ва подготовку к действии, на переход к очередному опыту, па демонтаж и подготовку к хранению использованного средства обучения. Разработка средств обучения завершалась их макетированием к испытаниями в творческой лаборатория ж в учебном процессе.

4. Испытания показали, что заработанный ко-илеко /опыты,1 демонстрации, средства и методика их воспроизведения/ может быть успешно использован в интересах углубленного изучения экспериментальной части учебного материала, характеризующего оптическое излучение и спектры.

4.1. Установлено, что часть компонентов комплекса представляет интерес не только для скол /классов/ о углубленны.'.: изучением физижп. В пэрпуп очередь ишяатся в виду орсдяло общеобраг.сва-толькыо свсшь

4.2. Па многая участвовшяях в сспнтанпях уэтодватов аао.;лсс учебных' занодегтй, еовподязжвиу с иатсм мкепкем, часть коглганен-тов розрабсташюго комплекса яопвт- бить ".сполтлсглиа /по-и.з наоб-годиь.оЗ адглтацяк/ в обдом физото кои щзахтзку^с и ирахтд^'глз по цетодико преподавания фкзикп вцошях учобн^х яаводоипЛ, готозядах учятолой.

•1,3. Часть компонентов кскплгекеа мо® бзть воспроизводи < сагами учащихся под руконодствоа учятзяя или студвьтат.Нппиш'л под руководство!.; кэтодиста.

Основные положения и результата '.'.ссладовадкя от^изл^ы в ате-дующах. публикациях:

1. К вопросу о моделирования спектров равновесного оптического излучения //Новые средства обучшгея - в практику пкали, - М., НИИ СОяУК АПН СССР, 1991.-С.43-46.

2. вольные эксперименты с равновесный оцтачосккм излученном я.ого спектра«! //Новые средства обучения - ъ практику школы.-И., НШ СОлУК АГН СССР, 1991.-0.47-49.

3. Комплекс школьных средств обучения, необходима для изучения равновесного оптического излучения и ого спектров //Новый средства обучения - в практику школы. - П., 1Ш СОлУТ: АПН СССР,' 19Э1.-С.50-52.

4. Излучение и спектры - учебные эксперименты и срадетка обучения для школ /классов/ с клубленным изучением физики к средней общеобразовательной школы //Учебный физический »кснери-мент и средства обучения - новые возможности. - М., ИСО РАО, 1993.-С.105-129.

/