Педагогічні аспекти використання комп’ютерного моделювання при вивченні розділу "Хвильової оптики"

86

Вінницький державний педагогічний університет

Імені Михайла Коцюбинського

Кафедра методики фізики та інформатики

Дипломна робота

на тему:

«ПЕДАГОГІЧНІ АСПЕКТИ ВИКОРИСТАННЯ КОМП'ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ПРИ ВИВЧЕННІ РОЗДІЛУ «ХВИЛЬОВОЇ ОПТИКИ»»

студента V курсу

Інституту перспективних технологій,

економіки та фундаментальних наук

спеціальності «фізика та основи інформатики» групи А

Кравченка Віталія Васильовича

Науковий керівник

канд. ф.-м. наук, доцент

Заболотний В.Ф.

Вінниця 2007р.

ЗМІСТ

ВСТУП

І. ПРЕДМЕТ ТА ТЕОРЕТИЧНІ АСПЕКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ

1.1 Сучасний навчально-методичний комплекс для навчання фізиці

1.2 Проблеми вивчення хвильової оптики в сучасному поглибленому курсі.

1.3. Сучасний підхід до розв'язання проблеми наочності при вивченні фізики

ІІ. МЕТОДИЧНІ АСПЕКТИ ПОЄДНАННЯ ТРАДИЦІЙНИХ ТА НІТН ПРИ ВИВЧЕННІ ХВИЛЬОВОЇ ОПТИКИ

2.1 Психолого-педагогічні аспекти впровадження НІТ у навчальний процес

2.2 Організація навчального процесу при поєднанні традиційних та НІТН

2.3 Організація та проведення педагогічного експерименту

ВИСНОВКИ

ЛІТЕРАТУРА

ВСТУП

Пріоритетом розвитку освіти є впровадження сучасних інформаційно-комунікаційних технологій, що забезпечують подальше удосконалення навчально-виховного процесу, доступність та ефективність освіти, підготовку молодого покоління до життєдіяльності в інформаційному суспільстві.

Це досягається шляхом забезпечення поступової інформатизації системи освіти, спрямованої на задоволення освітніх інформаційних і комунікаційних потреб учасників навчально-виховного процесу; запровадження дистанційного навчання із застосуванням у навчальному процесі та бібліотечній справі інформаційно-комунікаційних технологій поряд з традиційними засобами;

розроблення індивідуальних модульних навчальних програми різних рівнів складності залежно від конкретних потреб, а також випуску електронних підручників;

створення індустрії сучасних засобів навчання, що відповідають світовому науково-технічному рівню і є важливою передумовою реалізації ефективних стратегій досягнення цілей освіти.

Держава підтримує процес інформатизації освіти, застосування інформаційно-комунікаційних технологій у системі освіти; сприяє забезпеченню навчальних закладів комп'ютерами, сучасними засобами навчання, створенню глобальних інформаційно-освітніх мереж; забезпечує розвиток всеохоплюючої системи моніторингу якості освіти всіх рівнів.[1]

Швидкий розвиток комп'ютерної техніки і розширення її функціональних можливостей дозволяє широко використовувати комп'ютери на всіх етапах навчального процесу. Великі можливості є у використанні комп'ютерів при навчанні фізики. Ефективність застосування комп'ютерів у навчальному процесі залежить від багатьох факторів, це і від "заліза", і від якості використовуваних навчальних програм, і від методики навчання, застосовуваної вчителем. Фізика - наука експериментальна, її вивчення, супроводжується демонстраційним експериментом. Використання комп'ютерів у навчанні фізики покращує методику її викладання, підвищуючи ефективність навчання, полегшує роботу вчителів.

Мультимедійні програми з інтерактивним інтерфейсом, обладнані графічним, відео і звуковим супроводом, перетворюють роботу учня у творчу працю, що приносить задоволення. Це почуття особливе важливе в процесі пізнання. Дослід на екрані монітора є досить наочним, ним легко керувати, він не вимагає великих затрат часу й зусиль на його підготовку, успішно концентрує увагу на найбільш важливих, для розуміння суті явищ, деталях. Використання комп'ютерних моделей є найбільш обґрунтованим при вивченні тих розділів фізики, в яких можливості шкільного та вузівського фізичного експерименту, в силу різних причин, дуже обмежена. До таких розділів і належить квантова фізика.[2]

Ідея використання персонального комп'ютера для моделювання різних фізичних явищ, демонстрації будови і принципу дії фізичних приладів виникла кілька років тому, як тільки обчислювальна техніка з'явилася в школі.

Як показує досвід, [3] учні середніх шкіл, не володіють необхідними розумовими навичками для глибокого розуміння явищ, процесів, описаних у даному розділі. У таких ситуаціях на допомогу викладачеві приходять сучасні технічні засоби навчання і, у першу чергу, - персональний комп'ютер.

Комп'ютерні уроки вимагають особливої підготовки. До таких уроків потрібно розробляти сценарії, органічно "вплітаючи" у них і дійсний експеримент, і віртуальний (тобто реалізований на екрані монітора ).

Важливо відзначити, що моделювання різних явищ ні в якому разі не заміняє дійсних, "живих" досвідів, але в поєднанні з ними дозволяє на більш високому рівні пояснити зміст того, що відбувається. Такі уроки викликають в учнів дійсний інтерес, змушують працювати всіх. Якість знань при цьому помітно зростає.

Використання досягнень нових інформаційних технологій для формування знань, умінь та навичок при вивченні квантової фізики засобами комп'ютерного моделювання з урахуванням психолого-педагогічних особливостей учня, його темпера метру та базової підготовки, є актуальним питанням методики викладання фізики.

Метою даної дипломної роботи є розробка системи уроків вивчення квантової фізики використовуючи засоби комп'ютерного моделювання, обґрунтування необхідності використання комп'ютерних моделей при вивченні фізики.

Об'єкт дослідження: Впровадження в навчальний процес фізики уроків з використанням засобів комп'ютерного моделювання.

Предмет дослідження: Форми, методи і засоби реалізації вивчення хвильвої оптики за допомогою комп'ютерного моделювання.

Гіпотеза дослідження

Використання комп'ютерного моделювання при викладанні хвильової оптики повинно підвищити ефективність і якість засвоєння знань (понять, законів, величин, тощо), формування відповідних умінь та навичок.

Відповідно до предмету і гіпотези дослідження були визначенні його конкретні завдання:

1. Провести аналіз літературних джерел, наукових праць, статей з питання використання комп'ютерних моделей при викладанні фізики.

2. Розглянути психолого-педагогічні аспекти ефективного використання комп'ютерного моделювання при викладанні фізики.

3. Розробка методичних рекомендацій, щодо використання комп'ютерного моделювання.

4. Розробка системи уроків з використанням комп'ютерного моделювання під час вивчення геометричної оптики в школі.

І. ПРЕДМЕТ ТА ТЕОРЕТИЧНІ АСПЕКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ

1.1 СУЧАСНИЙ НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ НАВЧАННЯ ФІЗИЦІ

Методика викладання фізики в основній школі повинна будуватися з урахуванням вікових особливостей учнів. У зв'язку з тим, що в хлопців 12-15 років здатність до абстрактного мислення розвинена слабко, майже всі досліджувані явища повинні розкриватися на емпіричному рівні: від спостереження явища в конкретній ситуації до висування гіпотез і до експериментальної перевірки. Тому навчальний фізичний експеримент (демонстраційний, лабораторний у класі й вдома) повинен бути основним засобом навчання. При цьому вчителеві необхідно враховувати, що демонстраційний експеримент насамперед впливає на органи почуттів учнів, створюючи певний емоційний тонус їхньої пізнавальної діяльності. Тому він повинен бути не тільки виразним і переконливим, але й гарним, привабливим по зовнішньому вигляді. Досвід повинен характеризуватися глибоким змістом, логічної завершеністю, красою виконання.

Однак варто звернути увагу на те, що емпіричний шлях пізнання веде до розвитку лише індуктивного методу мислення, що недостатньо для вивчення фізичних теорій у старших класах. Теорія, як відомо, пояснює результати багатьох конкретних досвідів, виходячи із загальної для даного класу моделі об'єктів або явищ і основних положень (постулатів). Одержання висновків приватного характеру із загальних посилок - дедуктивний метод мислення. Дедуктивно виводять і теоретичні наслідки, що пророкують нові явища, процеси, об'єкти і їхні властивості. От чому формування в школярів основної школи дедуктивного методу мислення - одне з найважливіших завдань учителя. Елементи фізичних теорій, введені в нього, створюють для цього всі необхідні умови. Важливо, щоб учитель уміло їх використав: навчив учнів правильній побудові пояснення фізичних явищ, теоретичним міркуванням, теоретичному одержанню наслідків. При цьому варто пам'ятати, що справедливість умовиводів, отриманих дедуктивно, повинна обов'язково перевірятися експериментом.

У цей час одним з головних вимог до уроку є організація самостійної діяльності учнів. Без її неможливо не засвоїти знання, не зберегти їх, не придбати нові вміння і якості особистості. При організації самостійної діяльності учнів необхідно дотримувати певні правила:

1. Формулювати мету цієї діяльності так, щоб з її ставало ясно, який кінцевий результат потрібно отримати. Приклади правильного формулювання цілей:

з'ясувати, з яких приладів повинна складатися експериментальна установка для проведення даного досвіду;

установити, як змінюється сила струму на даній ділянці ланцюга при зміні напруги на ньому. (Приклади неправильних формулювань цілей: 'прочитати параграф, подивитися досвід, відеофільм і т.п.)

2. Перш ніж сформулювати мета діяльності учнів, учитель повинен сам чітко визначити, що саме повинне бути засвоєне учнями в ході цієї діяльності. Варто пам'ятати, що людина усвідомлює лише те, що становить мету його діяльності. Самостійна робота школярів може бути спрямована на витяг певної інформації з підручника, відеофільму або інших джерел; на засвоєння понять, законів, залежностей між фізичними величинами; на засвоєння методів мислення, загальних і часток методів пізнання, інших інтелектуальних і практичних дій. Зрозуміло, що в кожному конкретному випадку й меті й зміст самостійної діяльності учнів можуть бути різними.

При виборі форм і методів проведення навчальних занять варто мати на увазі, що школярі цього віку рухливі, люблять брати участь у змаганнях, не соромляться висловлювати свої думки вголос. Тому основним методом ведення уроку повинна бути пошукова бесіда. При навчанні рішенню завдань доцільно використати групову форму роботи; частіше практикувати урок-змагання, конференції, уроки з ігровими ситуаціями, більше вирішувати експериментальних і якісних завдань, завдань по малюнках. Варто різноманітити й форми контролю знань і вмінь учнів.

Отже, в основі навчання лежить фізичний експеримент, моделі, включаючи моделі на ЕОМ, облік розвитку учнів і їхніх знань особливо по математиці, міжпредметні зв'язки фізики й хімії, різні ілюстрації, лабораторні роботи. Все це є базою, основою методики навчання фізиці в базовому курсі фізики.

Персональний комп'ютер і відповідні ППС навчання фізиці не заміняють традиційні засоби навчання, а доповнюють їх і разом з ними утворять систему засобів навчання, орієнтовану на використання нових інформаційних технологій, застосування яких створює умови навчання фізиці в учбово-інформаційному середовищі.

Така система засобів навчання разом з учбово-методичною літературою, програмним забезпеченням навчального курсу фізики й засобами наукової організації праці педагога і його учнів становить учбово-методичний комплекс (УМК), що використає СНІТ

Вся сукупність компонентів УМК розбита на три складові:

навчальні й методичні посібники для вчителя й учнів;

система засобів навчання, у тому числі включаэ засоби нових інформаційних технологій навчання фізиці;

система засобів наукової організації праці вчителі й учнів.

Сучасне навчання фізиці немислимо без використання підручників, довідників, дидактичних матеріалів, задачників, тематичних методичних посібників, конспектів уроків, наукової й методичної літератури, технічної літератури, літератури по історії фізики й методиці її викладання й т.п. Все це може бути записане як на сучасних носіях інформації (магнітні диски, оптичні (лазерні) диски, відеоплівки, аудитивні носії й т.п.), так і на традиційні (друковані матеріали). Це становить перший модуль - модуль навчальних і методичних посібників.

Другий модуль - систему засобів навчання становлять посібники для підтримки вивчення теоретичного матеріалу шкільного курсу фізики й засоби, призначені для проведення фізичного експерименту.

Засоби, призначені для підтримки вивчення теоретичного діафільми; діапозитиви; кінофільми; транспаранти для графо- і эпіпроекторів; звукові записи навчального призначення. До сучасного відносять навчальні відеофільми; мультимедійні матеріали по фізиці; комп'ютерні програмні засоби. Комп'ютерні програмні засоби, що навчають і контролюють учнів, залежно від мети їхнього застосування можна вважати електронним роздавальним матеріалом.

Програмне забезпечення курсу фізики орієнтований, по-перше, на підтримку вивчення курсу (вивчення теоретичних питань, вироблення вмінь рішення фізичних завдань і т.п.), по-друге, на забезпечення керування навчальним процесом, автоматизацію контролю, по-третє, на підтримку навчального фізичного експерименту (обробка інформації, що надходить від датчиків фізичних величин, забезпечення роботи керуючих елементів), по-четверте, на роботу з інформаційно-пошуковими системами.

До засобів, що підтримують фізичний експеримент, відносять також комп'ютерні моделі, що демонструють фізичні явища. Це полегшує учням вивчення явищ, реалізація яких в умовах школи утруднена або неможлива (наприклад, експерименти по ядерній або квантовій фізиці).

Необхідність використання так званих традиційних засобів навчання обумовлена їхніми специфічними функціями, які передати комп'ютеру або неможливо, або недоцільно з педагогічної або гігієнічної точки зору. Наприклад, демонстрацію статичної інформації, що представляє учнем для запам'ятовування теоретичних положень, а також систематизовані відомості, довідкові дані, які учень повинен запам'ятати, варто пред'являти у вигляді навчальних таблиць, схем, плакатів, які є друкованими посібниками. Систематично, з уроку в урок спостерігаючи табличний матеріал, учень мимоволі заучує його, не витрачаючи на це спеціального часу. Природно, що комп'ютер у цьому випадку неприйнятний. Якщо ж довідковий матеріал не підлягає тривалому запам'ятовуванню й потрібний для короткочасного використання, його доцільно викликати на екран за допомогою спеціальної програми або користуватися інформаційно-пошуковою системою. Інший приклад: у досвідчених, що давно працюють у школі педагогів-фізиків накопичений практично незамінний, оригінальний навчальний матеріал - діапозитиви, діафільми, кінофільми й т.п. Ці матеріали переходять до більше молодих їхніх спадкоємців. Передавати цей матеріал комп'ютеру найчастіше буває нерозумно.

Готовлячи програмне забезпечення й засоби навчання для кожного уроку або теми, необхідно прагнути до того, щоб ЕОМ виконувала ту роботу, що за допомогою інших засобів навчання виконувати недоцільно. На уроках фізики поки не обійтися без традиційних учбово-наочних посібників - демонстрационніх таблиць, плакатів (наприклад, демонстраційні папки й плакати по розділі «Фізика атомного ядра» ), діапозитивів, діафільмів (наприклад, діафільм «Види розрядів у газах»), транспарантів (наприклад, набір транспарантів «Механічні коливання й хвилі»).

Перспективним напрямком у поступовій заміні цих традиційних засобів є впровадження систем мультимедіа. Інтегруючи можливості комп'ютера й різних сучасних засобів передачі аудіовізуальної інформації, ці системи збагачують навчальний процес по фізиці наступними можливостями:

- забезпеченням різноманітних шляхів доступу до бібліотеки що рухаються й нерухомих зображень зі звуковим супроводом або без нього;

- вибором у будь-якій послідовності з бази даних необхідної на даному етапі аудіовізуальної інформації;

- контамінацією (змішання, перестановка) інформації, включаючі текстові, графічні, рухливі діаграми, мультиплікації зі звуковим супроводом і без нього.

Природно, що використання систем мультимедіа припускає принципово новий рівень організації навчального процесу по фізиці в навчальному середовищі, що забезпечує застосування широкого спектра засобів нових інформаційних технологій. Іти до досягнення цього рівня треба поступово, тому в УМК збережуться традиційні засоби подачі навчальної інформації.

Засоби навчання для проведення фізичного експерименту діляться на навчальне встаткування й, як уже було показано вище, на програмні засоби, що моделюють або обслуговують фізичний експеримент. Навчальне встаткування ділиться по видах експерименту: демонстраційне, лабораторне для практикуму й лабораторне для фронтальних робіт. До навчального ставиться й різне допоміжне устаткування, що допомагає в проведенні навчального фізичного експерименту: струбцини, екрани тла, штативи, піднімальні столики й т.п. Із сучасних засобів нових інформаційних технологій до допоміжного навчального встаткування по фізиці ставляться датчики фізичних величин і відеотехнічна апаратури.

Застосування сучасного допоміжного устаткування дозволяє учням створювати моделі досліджуваних процесів, програвати поводження, розвиток моделі при різних умовах; прогнозувати розвиток процесів і здійснювати за допомогою комп'ютера перевірку вірогідності прогнозу. Стає можлива автоматизація шкільного фізичного експерименту; проведення на дослідницькому рівні лабораторних і демонстраційних експериментів; вивчення розвитку процесів, що протікають у природі.

Специфіка шкільного фізичного експерименту вимагає реалізації можливостей збільшення мікропроекцій. Для цих цілей зручно використати ЕОМ у комплекті з допоміжними відеотехнічними апаратурами (раніше для цих цілей використалася фонарно-оптична лава (ФОС)). Для демонстрації цих мікропроекцій всьому класу зручно використати відеопроектор. Його застосовують для пред'явлення комп'ютерної й відеоінформації великої аудиторії.

Таким чином, за допомогою НІТ виявляється реальним введення в процес навчання фізиці принципово нового навчального експерименту, що надає вчителеві й учням такі можливості: управляти за допомогою ЕОМ об'єктами реальної дійсності; візуалізувати фізичні закономірності на екрані ЕОМ, використовуючи датчики фізичних величин, що підключають до ЕОМ; демонструвати великої аудиторії комп'ютерну інформацію й мікропроекції, використовуючи для цього відеопроекційні апаратури.

Сам по собі процес впровадження НІТ немислимий без засобів телекомунікацій на рівні синтезу комп'ютерних мереж і засобів телефонного, телевізійного, супутникового зв'язку. Такі комплекси утворять системи передачі й прийому навчальної інформації в регіональних масштабах.

Телекомунікаційні зв'язки можуть? здійснюватися як у реальному часі, по телефонній мережі (так називаний синхронний телекомунікаційний зв'язок), так і із затримкою за часом за допомогою електронної пошти (асинхронний телекомунікаційний зв'язок).

Використання телекомунікаційних мереж дозволяє в найкоротший термін тиражувати передові педагогічні технології, тому в УМК з'явився модуль засобів наукової організації педагогічної праці. У цей модуль включені різноманітні засоби сучасної техніки, що допомагають учителеві виконувати «рутинну» роботу. Оргтехніка служить для виконання друкованих праць, розмноження роздавального навчального матеріалу, зберігання учбово-довідкового матеріалу і його оперативного пошуку й т.п.

1.2 ПРОБЛЕМИ ВИВЧЕННЯ ХВИЛЬОВОЇ ОПТИКИ В СУЧАСНОМУ ПОГЛИБЛЕНОМУ КУРСІ

Доказ хвильового характеру досліджуваного процесу - наявність для цього процесу явищ інтерференції й дифракції. Так само ы у випадку світла явища інтерференції й дифракції, характерні для нього, говорять про те, що світло має хвильові властивості.

Найбільш докладно в середній школі розглядають явище інтерференції світла, причому викладають даний матеріал, опираючись на вже знайомі учнем явища інтерференції механічних (звукових) і електромагнітних хвиль. Дифракцію світлових хвиль вивчають менш докладно, тому що основне завдання - довести хвильові властивості світла, а для цього необхідно добре розібратися у явищі інтерференції. Але розуміння дифракції світлових хвиль важливо для показу того, що геометрична оптика - випадок хвильової оптики. Учні вже знають, що стійку інтерференційну картину одержують тільки для так званих когерентних джерел, які характеризуються в першу чергу рівністю частот коливань. Тут підкреслюють, що для хвиль від цих джерел характерно й збереження в часі різниці фаз коливань. Просторову когерентність у шкільному курсі фізики не розглядають.

Одержати когерентні звукові хвилі й хвилі радіодіапазону, як знають учні, порівняно нескладно. Звичайно для цього використають два незалежних джерела коливань (два настроєних в унісон камертона: два генератори, настроєних на ту саму частоту, і т.п.). Досвіди по інтерференції світла більше складні, для їхнього виконання й спостереження, власне кажучи, необхідно забезпечити додавання хвиль одного цугу, випущених яким-небудь атомом. Однак на практиці завжди мають справу із джерелами світла, які складаються з величезного числа атомів, що хаотично випускає цуги хвиль із різними частотами, амплітудами, початковими фазами й усілякими напрямками площини поляризації. Якщо виділити (наприклад, світлофільтром) хвилі однакової частоти (монохроматичні), то різниця фаз між окремими цугами буде хаотично змінюватися; такі хвилі є некогерентними, а отже, не дають стійкої інтерференційної картини. Довгий час вважали неможливим одержати стійку (спостережувану) інтерференційну картину, використовуючи світло від двох незалежних джерел (наприклад, від двох зірок або різних точок світного тіла). У цей час когерентні світлові хвилі одержують і від незалежних джерел - лазерів. Виникає питання: як користуючись звичайними (некогерентними) випромінювачами світла, створити когерентні джерела й одержати стійку інтерференційну картину? Її можна одержати поділом світлового пучка від звичайного джерела світла на два, які потім зводять разом, і вони інтерферують. Інакше кажучи, випромінювання кожного окремого атома розділяють на дві частини й тим самим змушують хвилю, випроменену окремим атомом, інтерферувати саму із собою. При цьому варто враховувати, що цуг хвиль, що випускає окремим атомом, має кінцеву довжину уздовж променя. При тривалості випущення порядку 10^-8 - 10^-9 з і швидкості світла 3 ? 10⁸ м/с ця довжина близько 0,3 - 3 м. Таким чином, інтерференція хвилі самої із собою можлива лише при невеликій різниці ходу (l 3 м).

Мал. 1.2.1. Мал. 1.2.2.

Існує кілька способів поділу світлового пучка на дві частини: а) метод Юнга (світло проходить через два близько розташованих малих отвори): б) дзеркало Ллойда (прямій пучок світла интерферирует з пучком, відбитим від дзеркала); в) зеркала й біпризма Френеля (світло, потрапляючи на дзеркала, розташовані під кутом, близьким до 180°. або проходячи через біпризму, розділяється на два пучки, які потім зустрічаються й накладають один на одного (мал. 1.2.1); г) досвіди з тонкими плівками й кільцями Ньютона (мал. 1.2.4.).

Природно виникає питання, який спосіб методично доцільно використати в середній школі при вивченні явища інтерференції, який досвід показати. Здавалося б, природно починати пояснення з досвіду Юнга. Цей досвід був першим, у якому спеціально спостерігали й досліджували явище інтерференції світла. До того ж ідея досвіду найбільш наочна й проста (мал. 1.2.3.). Але він важкий і не придатний для демонстрації в класі. Варто мати на увазі, що в досвіді Юнга інтерферуючі пучки світла виходять за допомогою дифракції, що ускладнює застосування й пояснення даного досвіду в цьому місці курсу.

Можна було б починати з розгляду досвіду Ллойда або дзеркал Френеля й тим самим продовжити аналогію з розглядом

Мал. 1.2.3. властивостей електромагнітних хвиль радіодіапазону, де застосовують подібні досліди. Але виявляється, ці досліди зі світловими хвилями показати в аудиторії важко, і в середній школі їх застосовувати не слід.

У навчальній і методичній літературі явище інтерференції часто починають розглядати з опису досліду з тонкими плівками. Перевага цьому досліду віддають тому, що інтерференція в тонких плівках дуже ефектне явище, що часто зустрічається в навколишнім житті й порівняно легко спостережуване й відтворене в демонстраційному експерименті. Але інтерференція в тонких плівках (або шарах) більш складна для пояснення, чим інтерференція в дзеркалах і біпризмі; це пов'язане з тим, що при відбитті хвиль від оптично більш щільного середовища відбувається втрата напівхвилі, а довжина хвилі залежить від швидкості поширення світла в даному середовищі.

Практика викладання дає підставу зробити висновок: - у середній школі основним дослідомпо інтерференції світла повинен бути дослідз біпризмою Френеля. У ньому інтерференцію світлових хвиль одержують у результаті створення різниці шляхів, що пройшли когерентними хвилями в одній і тім же однорідному й ізотропному середовищі - повітрі. Треба, однак, врахувати, що досліди по інтерференції (а також по дифракції світла) вимагають якысного затемнення класу, тому що яскравість інтерференційної картини, що виходить, дуже мала. Крім того, для її спостереження очы повинні звикати до темряви 5-10 хв. Через недостатню видимість явища учні проводять спостереження окремими групами, підходячи до екрану, що створює на уроці додаткові незручності.

Для вдосконалювання цього експерименту багато робиться, але вирішити складні проблеми шкільного демонстраційного експерименту по оптиці радикальним образом можна, лише застосувавши принципово нове джерело світла - лазер. Застосування лазера дозволяє гранично спростити підготовку багатьох досвідів і різко підвищити якість спостережуваних картин.

Як показує досвід, учні середніх шкіл, а особливо учні гуманітарних шкіл, не володіють необхідними розумовими навичками для глибокого розуміння явищ, процесів, описаних у даних розділах. У таких ситуаціях на допомогу приходять сучасні технічні засоби навчання й у першу чергу - персональний комп'ютер.

Ідея використання персонального комп'ютера для моделювання різних фізичних явищ, демонстрації пристрою й принципу дії фізичних приладів виникла, як тільки обчислювальна техніка з'явилася в школі. Уже перші уроки з використанням комп'ютера показали, що з їхньою допомогою можна вирішити ряд проблем, що завжди існували у викладанні шкільної фізики, в тому числі й полегшити демонстраційний експеримент.

На уроці при вивченні інтерференції світла корисно розповісти про ролі О.Френеля у вивченні явищ інтерференції й дифракції світла, в історії встановлення природи світла. Важливо відзначити, що саме Френелю належить ідея поділу світлового пучка на дві частини, які потім інтерферують. Дослід з біпризмою Френеля в якості основного , включений і в навчальний кінофільм «Хвильові властивості світла» (і у відповідний відеофільм).

Після показу й пояснення досліду(або перегляду відеофільму) доцільно обговорити з учнями наступні питання: як здійснюється поділ біпризмою Френеля світлового пучка на два когерентних? Яка умова утворення в інтерференційній картині максимуму (мінімуму) коливань? Як залежить розташування інтерференційних смуг від довжини світлової хвилі? Де застосовується інтерференція?

Умови виникнення максимумів і мінімумів в інтерференційній картині можна записати в загальному виді:

максимум коливань:

Мінімум коливань:

де l - різниця ходу, k - ціле число, рівне 0, 1, 2, …, - довжина хвилі.

Варто обов'язково рішити ряд задаx на застосування цих формул.

Для пояснення інтерференційної картини використовують енергетичне трактування й роз'ясняють, що при інтерференції немає втрати або збільшення енергії світла, а відбувається тільки перерозподіл цієї енергії в інтерференційному полі відповідно до закону збереження енергії. При проведенні дослідів по інтерференції без світлофільтрів (висвітлюючи установку білим світлом) спостерігають спектральне розкладання немонохроматичної світлової хвилі на складові (інтерференційний спектр). Інтерференційні максимуми й мінімуми для променів різних кольорів виявляються просторово розділеними залежно від довжини хвилі. Саме в цьому місці курсу фізики вперше більш докладно знайомлять школярів зі спектральним розкладанням і з'ясовують, з якими фізичними характеристиками світлової хвилі зв'язані розходження в кольорі.

Завершують вивчення інтерференції світла розглядом її проявів у природі й прикладами практичного використання в техніку (інтерференційний спосіб перевірки якості обробки поверхонь, інтерферометри й т.п.). Доцільно запропонувати учням різні цікаві практичні завдання із простим устаткуванням: спостереження й пояснення райдужного фарбування мильних плівок, краплі масла або гасу на поверхні води, квітів мінливості на металевих предметах. Ці завдання можна виконувати вдома.

Далі переходять до вивчення дифракції світла, причому починають із твердження: «Якщо світло - це хвилі (а інтерференція світла підтверджує це), то повинна спостерігатися й дифракція світла». Учнем нагадують те. що вони довідалися при розгляді дифракції механічних і електромагнітних хвиль. У першу чергу нагадують основна умова, при виконанні якого можливе спостереження дифракції хвиль (розміри перешкод повинні бути порівнянні з довжиною хвилі). Потім, після короткої розповіді про історію відкриття дифракції світла, переходять до спостереження дифракції світла від щілини й тонкого дроту. Далі повідомляють, що якщо хвиля (довжина хвилі ) проходить через отвір або обгинає перешкоду (ширина щілини, розміри перешкоди D) від якого спостерігач віддалений на відстань L, то дифракцію спостерігають не тільки за умови D ~ л, але й при більше загальній умові D² Lл.

Саме цей випадок характерний для оптики, де розміри предметів, що викликають дифракцію, у тисячі й мільйони разів більше довжини світлової хвилі й для спостереження дифракційної картини потрібно лише розташувати місце спостереження далеко від отвору (або перешкоди). Цей важливий випадок добре ілюструється в навчальному відеофільмі «Хвильові властивості світла», де розповідається про досвіди В.К.Аркадьєва.

На додаток до зазначених демонстраційних досвідів бажано провести лабораторну роботу зі спостереження інтерференції й дифракції світла. Цікаві спостереження дифракції світла можна виконувати й у домашніх умовах (дивитися на віддалене джерело світла крізь тонку тканину або часту дротяну сітку й т.п.).

Велика увага при вивченні явища дифракції приділяють розгляду дифракційної решітки (мал. 1.2.4.) - приладу, дія якого заснована на цьому явищі, і демонстрації дослідів. Спочатку розглядають дифракцію від подвійної щілини. У підсумку одержують умову для дифракційних максимумів:

де d- постійна (період) решітки, ц - кут, під яким розташовується на екрані максимум щодо центрального променя, що проходить через решітку перпендикулярно її площинs, л - довжина світлової хвилі, а k = 0, 1, 2, ... - порядок дифракційного максимуму.

Дифракційна решітка дає можливість експериментально визначити довжину світлової хвилі. Дійсно, якщо період

решітки d відомий, то визначення довжини хвилі зводиться до виміру кута ц, відповідному напрямку на черговий максимум. Школярі повинні навчитися користуватися дифракційною решіткою й визначати для світлових хвиль довжину хвилі

Дифракційна решітка розкладає біле світло в спектр. Це пов'язане з тим, що положення максимумів (крім центрального, відповідного k = 0) залежить від довжини хвилі. Але дифракційний спектр відмінний від дисперсійного, про яке мова йтиме нижче.

Програма середньої школи велика увага приділяє вивченню поляризації світла. Розгляд цього питання необхідно тому, що без встановлення поперечного характеру світлових хвиль доказ електромагнітної природи світла не буде досить переконливим. Учням відомо, що електромагнітні хвилі поперечні, тим часом після вивчення інтерференції й дифракції питання про характер світлових хвиль залишається відкритим. Цей пробіл може бути заповнений тільки розглядом поляризації світла. Спочатку, опираючись на досліди з механічними хвилями (на пружному шнурі), а потім і на досліди з поляризацією електромагнітних хвиль, необхідно повторити й підкреслити, що поляризація характерна тільки для поперечних хвиль. Пояснюють, що природне світло не поляризоване. У пучку хвиль, що випускають звичайним джерелом, присутні коливання різних напрямків, перпендикулярні напрямку

Мал. 1.2.5.

поширення хвилі (мал. 1.2.5. а). Треба із цього природного світла виділити хвилі, коливання вектора в яких відбуваються в одній площині, тобто поляризоване світло. Такою властивістю стосовно світла володіють анізотропні кристали й ряд інших речовин, називаних поляризаторами.

Звичайне світло, пройшовши через поляризатор (наприклад, кристал турмаліну або поляроїд), стає поляризованим (мал. 1.2.5., б). Виявити цю поляризацію світла допомагають тіж кристали або пластини, які тепер виконують роль аналізатора світла; їх називають аналізаторами. Потім учням демонструють поляризацію світла за допомогою турмаліну (або поляроїдів з набору по поляризації світла), роблять висновок про поперечності світлових хвиль і розглядають приклади застосування поляризованого світла. Доцільно на уроці навчальний відеофільм «Поляризація світла».

На закінчення розглядають питання про дисперсії світла. Спочатку учнів знайомлять із новими для них понять, насамперед з поняттями «монохроматичне випромінювання» і «дисперсія хвиль».

Монохроматичне випромінювання - ідеалізація, зручна для пояснення оптичних явищ. Це поняття буквально означає одноколірне випромінювання, а у фізичному змісті - випромінювання з нескінченно триваючими світловими коливаннями однієї якої-небудь частоти. Строго монохроматичного випромінювання не існує, тому що всяке реальне випромінювання обмежене в часі й охоплює деякий інтервал частот . За умови ‹‹ 1 електромагнітне випромінювання називають квазімонохроматичним. Із всіх джерел електромагнітних випромінювань найбільш близьке до монохроматичного випромінювання дають лазери.

Звичайно в середній школі учнів зі спектральним розкладанням світла вперше знайомили при вивченні спектрального розкладання світла в призмах, тобто розглядаючи просторовий поділ хвиль по їхніх частотах через дисперсію (мал. 1.2.6.).

Помітимо, що такий підхід міг приводити до ототожнення в поняття, що вивчається, «спектральне розкладання» з поняттям «дисперсія», а поняття «спектр» тільки з кольоровою картиною, що виникає при проходженні білого світла через призму.

мал. 1.2.6.

Тим часом дисперсія хвиль - це явище, що полягає в тому, що швидкість поширення світла в речовині є функцією частоти світлових коливань. Саме таке подання про дисперсію світла повинні одержати учні.

Мірою зміни швидкості при переході світла з одного середовища в іншу служить відносний показник заломлення цих середовищ, тому можна говорити, що показник заломлення є функцією частоти: п =f().

Дисперсія відсутня тільки у вакуумі; у речовині ж вона має місце завжди, у той час як розкладання світла в спектр спостерігають далеко не у всіх випадках. Наприклад, біле світло падає на границю двох середовищ нормально до площини розділу, при цьому просторове розкладання не спостерігають. Але дисперсія хвиль і в цьому випадку має місце. Вона проявляється в тому, що хвилі, що відповідають червоним кольорам, обганяють хвилі, що відповідають фіолетовому (мається на увазі випадок, коли показник заломлення другого середовища більше першого). Відставання фіолетового світла (навіть якщо світло проходить у речовині величезні відстані) виражається мільярдними частками секунди, тому не фіксується оком спостерігача.

Таким чином, уже при першому знайомстві зі спектральним розкладанням світла (при вивченні інтерференції світла) звертають увагу учнів на те, що частота світлових коливань цілком однозначно визначає кольори світлового пучка. При вивченні дисперсії світла й спектрального розкладання в призмах привертають увагу до того, що при переході монохроматичного світла з одного середовища в іншу частота світлової хвилі не змінюється. Але швидкість світла в речовині є функцією частоти. У немонохроматичному світлі виникає спектральне розкладання. Спектральне розкладання світла виникає й у випадку інтерференції й дифракції. Однак призматичний (дисперсійний) і дифракційний спектри відрізняються один від одного.

Дифракційний спектр - рівномірний (тому його називають нормальним), а дисперсійний спектр - нерівномірний (він стислий у довгохвильовій частині й розтягнуть у короткохвильовій). Порядок розташування кольорів (відхилення по кутах) у дифракційному спектрі зворотний тому, що є в дисперсійному (призматичному спектрі). Пояснюють це в такий спосіб:

1)Показник заломлення для випромінювання червоних кольорів

менше, ніж для випромінювання фіолетових кольорів

.

тому що швидкості поширення відповідних хвиль різні (х_до › х_ф). Тому довгохвильова частина спектра відхиляється в дисперсійному середовищі на менший кут, чим короткохвильова.

2) Кут відхилення світла при дифракції

де k - Порядок дифракційного максимуму. л - довжина хвилі, d ( постійна решітки, тому довгохвильова частина спектра відхиляється на більший кут.)

1.3 СУЧАСНИЙ ПІДХІД ДО РОЗВЯЗАННЯ ПРОБЛЕМИ НАОЧНОСТІ ПРИ ВИВЧЕННІ ФІЗИКИ

Створення персонального комп'ютера породило нові інформаційні технології, помітно підвищена якість засвоєння інформації, що прискорює доступ до неї, що дозволяють застосовувати обчислювальну техніку в самих різних областях діяльності людини

Мультимедійні програми з інтерактивним інтерфейсом, оснащені графічним, відео- і звуковим супроводом, перетворюють роботу користувача у творчу працю, що приносить задоволення. Це почуття особливо цінне в процесі пізнання. Настав час революційних перетворень у кропіткій праці школяра й учителя, на зміну традиційним технічним засобам навчання ( епі - і діа -проекції, кінофрагментам, магнітофонним аудио- і відео- записам), приходити інструмент, що здатний замінити усі вище перераховані ТЗН, перевершивши їх по якості. Скептики заперечують, що сьогодні персональний мультимедійний комп'ютер занадто дорогий, щоб їм укомплектувати середні навчальні заклади. Однак, персональний комп'ютер - дитя прогресу, а прогрес, як відомо, тимчасові економічні труднощі зупинити не можуть (загальмувати - так, зупинити - ніколи). Щоб не відстати від сучасного рівня світової цивілізації, варто впроваджувати його по можливості й у наших, українських школах.

Отже, комп'ютер з екзотичної машини перетворюється в ще один технічний засіб навчання, мабуть, саме потужне й найефективніше із всіх існуючих дотепер технічних засобів, які мав учитель.

Добре відомо, що курс фізики середньої школи містить у собі розділи, вивчення й розуміння яких вимагає розвиненого образного мислення, уміння аналізувати, порівнювати. У першу чергу мова йде про такі розділи, як «Молекулярна фізика», деякого глави «Електродинаміки», «Ядерна фізика», «Оптика» і ін. Взагалі, у будь-якому розділі курсу фізики можна знайти глави, важкі для розуміння.

Як показує багаторічний досвід роботи, учні середніх шкіл, а особливо учні гуманітарних шкіл, не володіють необхідними розумовими навичками для глибокого розуміння явищ, процесів, описаних у даних розділах. У таких ситуаціях на допомогу приходять сучасні технічні засоби навчання й у першу чергу - персональний комп'ютер.

Ідея використання персонального комп'ютера для моделювання різних фізичних явищ, демонстрації явищ й принципу дії фізичних приладів, виникла як тільки обчислювальна техніка з'явилася в школі. Уже перші уроки з використанням комп'ютера показали, що з їхньою допомогою можна вирішити ряд проблем, що завжди існували у викладанні шкільної фізики.

Перелічимо деякі з них. Багато явищ в умовах шкільного фізичного кабінету не можуть бути продемонстровані. Приміром, це явища мікросвіту, або процеси, що швидко протікають, або досліди із приладами, відсутніми в кабінеті. У результаті учні зазнають труднощів у їхньому вивченні, тому що не в змозі їх уявити. Комп'ютер може не тільки створити модель таких явищ, але також дозволяє змінювати умови протікання процесу, «прокрутити» з оптимальною для засвоєння швидкістю.

Фізика - наука експериментальна. Вивчення фізики важко представити без лабораторних робіт. На жаль, оснащення фізичного кабінету не завжди дозволяє провести програмні лабораторні роботи, не дозволяє зовсім ввести нові роботи, що вимагають більше складного устаткування. На допомогу прийшов персональний комп'ютер, що дозволяє проводити досить складні лабораторні роботи. У них учень може за своїм розсудом змінювати вихідні параметри дослідів, спостерігати, як змінюється в результаті саме явище, аналізувати побачене, робити відповідні висновки. Вивчення явищ й принципу дії різних фізичних приладів - невід'ємна частина уроків фізики. Звичайно, вивчаючи той або інший прилад, учитель демонструє його, розповідає принцип дії, використовуючи при цьому модель або схему. Але часто учні зазнають труднощів , намагаючись представити весь ланцюг фізичних процесів, що забезпечують роботу даного приладу. Спеціальні комп'ютерні програми дозволяють «зібрати» прилад з окремих деталей, відтворити в динаміку з оптимальною швидкістю процеси, що лежать в основі принципу його дії. При цьому можливо багаторазове «прокручування» мультиплікації.

Безумовно, комп'ютер можна застосовувати й на уроках інших типів: при самостійному вивченні нового матеріалу, при рішенні задач, контрольних робіт.

Необхідно також відзначити, що використання комп'ютерів на уроках фізики перетворює їх у дійсний творчий процес, дозволяє здійснити принципи розвиваючого навчання.

Кілька слів потрібно сказати про розробку комп'ютерних уроків.

Комп'ютерні уроки вимагають особливої підготовки. До таких уроків потрібно писати сценарії, органічно «вплітаючи» у них і дійсний експеримент, і віртуальний ( тобто реалізований на екрані монітора ). Особливо хочеться відзначити, що моделювання різних явищ у жодному разі не заміняє дійсних, «живих» досвілів, але в сполученні з ними дозволяє на більше високому рівні пояснити зміст що відбувається. Досвід нашої роботи показує, що такі уроки викликають в учнів дійсний інтерес, змушують працювати всіх, навіть слабких учнів. Якість знань при цьому помітно зростає.

Проведений мною методичний аналіз використання засобів інформаційних технологій в організації учбово-пізнавальної діяльності учнів у процесі вивчення зазначеного курсу, дозволив мені зробити висновок про те, що критерієм якості підготовки учнів на основі використання засобів інформаційних технологій є їхнє розуміння особливостей рішення професійних завдань у сучасному інформаційному середовищі й сформованій потребі в досягненні поставлених цілей за допомогою інформаційних технологій.

Особливістю даного курсу є те, що учням пропонується для обговорення не формалізована, а реальне завдання, що вони повинні самі формалізувати, зробити постановку в реальних умовах, організувати й провести дослідно-експериментальну роботу з вивчення заданого об'єкта або явища за допомогою інформаційних технологій. При цьому вони повинні проаналізувати всю отриману за допомогою комп'ютерних "експериментів" інформацію, структурувати її, виділити істотне для встановлення закону зміни фізичної величини, проаналізувати результати й, якщо необхідно, провести нову серію "комп'ютерних дослідів".

У міру освоєння зазначеного в дипломній роботі курсу в учнів формується вміння працювати з інформацією з наступного технологічного ланцюжка:

ознайомлення з темою;

побудова моделі;

постановка завдання в математичних об'єктах;

визначення й структурування даних;

визначення алгоритму рішення, що включає використання відомого програмного забезпечення;

аналіз результатів.

Інформаційна технологія в навчально-виховному процесі це поєднання традиційних технологій навчання і технології інформатики. За проведеними дослідженнями й оцінками експертів у області комп'ютерного навчання, використання інформаційних технологій у навчально-виховному процесі фізики може підвищити ефективність практичних і лабораторних робіт до 30 %, а об'єктивність контролю знань учнів -- на 20-25% [18, 19].

Впроваджувати НІТ у навчально-виховний процес слід поступово, оскільки потрібні значні кошти на оснащення навчальних закладів апаратними засобами і на розробку й адаптацію педагогічних програмних засобів (ППЗ). Процес такого впровадження вимагає невідкладного розв'язування низки завдань, без чого ефективність використання НІТ буде дуже низькою. У першу чергу треба:

відібрати існуючі і створити нові ППЗ, які відповідали б вимогам шкільної програми з фізики, а також загальним технологічним, ергономічним, психолого-педагогічним вимогам до програмного забезпечення навчального призначення;

розробити апаратний комплекс технічних засобів навчання, які задовольняли б дидактико-психологічні вимоги комплексного використання ППЗ, відеозасобів дидактичного призначення;

3) розробити цілісну методику комплексного використання комп'ютерної та відеотехніки в навчально-виховному процесі, яка включала б різні типи ППЗ - - комп'ютерні моделі явищ, задачі, тести, лабораторні роботи;

4) розробити відеоматеріали (відеофільми) з використанням технологій інформатики.

Розглянемо докладніше ці завдання. Є різні підходи до класифікації ППЗ, наприклад за основною дидактичною метою, за характером їх використання на уроках різних типів. Зауважимо, що реальні ППЗ часто поєднують різні навчальні функції (інформаційну, контролюючу, демонстраційну тощо).

За характером використання на уроках різних типів розрізняють такі ППЗ: адаптивні, демонстраційні програми; комп'ютерні моделі; лабораторні роботи; тренажери для розв'язування задач; контролюючі програми.

Коротко проаналізуємо ППЗ, зазначені у цій класифікації.

Адаптивні навчальні програми - - це ППЗ, за допомогою яких можна змінювати способи викладу навчального матеріалу залежно від пізнавальних можливостей учнів.

Структура, форма викладу матеріалу, кількість і зміст завдань, крок програми, способи контролю, тип тестових завдань в адаптивній навчальній програмі змінюються залежно від результатів поточного тестування знань і умінь учнів (адаптація за пізнавальними можливостями учня), від часу, затраченого на виконання контрольних завдань (адаптація за часом), від змісту і характеру помилок, припущених учнем (адаптація за помилками).

Реалізація адаптивних навчальних програм з курсу фізики забезпечує вищий ступінь індивідуалізації порівняно з традиційною груповою формою навчання, повне використання пізнавальних можливостей кожного учня. Програми цього виду можуть застосовуватися для додаткового ознайомлення учнів з навчальним матеріалом, для формування основних понять, первинного і підсумкового закріплення й повторення навчального матеріалу, відпрацювання основних умінь і навичок, а також для самоконтролю та контролю знань. Крім того, вони мають кілька режимів роботи, наприклад навчання, тренування, закріплення, контроль знань, тематичний залік.

Демонстраційні програми це ППЗ, призначені для відтворення відеозапису фізичних явищ і дослідів або їх імітації. Вони використовуються для повторення навчального матеріалу у випадках, коли дослід не можна відтворити через недостачу приладів або з якихось інших причин, а також для демострування явищ, тривалість яких значно перевищує відведений на це час. Демонстраційні програми відтворюють реальні процеси, цифрова форма їх запису дає змогу акцентувати увагу учнів на найактуальніших її елементах.

Комп'ютерні моделі - це ППЗ, призначені для імітації фізичних дослідів, явищ, процесів шляхом побудови (засобами математичного моделювання) їх ідеалізованих моделей. Комп'ютерні моделі легко вписуються в традиційний урок, дають змогу вчителю моделювати явища, створювати абстрактні моделі, які в процесі вивчення курсу фізики описувалися словесно. Комп'ютерні моделі є ефективним засобом пізнавальної діяльності учнів, що відкриває перед учителем фізики широкі можливості з удосконалення навчально-виховного процесу. Комп'ютерні моделі використовуються на уроках фізики під час вивчення властивостей ідеальних моделей (ідеальний газ, електричне поле, електронний газ тощо), моделювання класичних дослідів з фізики (досліди Йоффе - - Міллікена, Перрена, Кулона, Мандельштама - - Папалексі); моделювання явищ, які не можна відтворити засобами шкільного фізичного кабінету (ядерний магнітний резонанс, стан критичної маси речовини); демонстрування принципу дії машин, приладів і установок (водяний насос, шлюз, парові машина і турбіна, коливальний контур, маятник, електровакуумні та напівпровідникові прилади, плазмотрон, циклотрон, ядерний реактор тощо), закріплення навичок фізичних вимірювань (визначення ціни поділки приладів, маси мікрочастинок тощо).

Лабораторні роботи це ППЗ, які є імітаційними моделями дослідження певних фізичних явищ засобами комп'ютерного моделювання.

Лабораторні роботи відрізняються від комп'ютерних моделей явищ тим, що крім моделі демонстраційної установки вони містять додаткові блоки, а саме: блок зберігання результатів експериментальних досліджень, підпрограми побудови графіків залежності фізичних величин, блок обробки результатів експериментальних досліджень, а також електронний журнал, до якого автоматично заносяться результати діяльності учня.

Тренажери для розв'язування задач сприяють формуванню в учнів умінь і навичок розв'язувати фізичні задачі. Зміст цих програмних засобів становлять задачі, згруповані відповідно до рівня складності. Вони містять також підказки системи (радники), довідкові матеріали. Відповіді до задач можуть вводитись як у числовому, так і в загальному вигляді, причому в останньому випадку учень вводить формули в комп'ютер за допомогою клавіатури, а програма розпізнає відповіді незалежно від способу їх написання.

Контролюючі ППЗ виконують функції поточного і підсумкового контролю знань, умінь учнів, набутих у процесі навчання. Часто це тестові завдання з вибором відповіді. Ці програми дають змогу оперативно оцінити й проаналізувати знання великих груп учнів. Деякі програми ведуть статистичну обробку відповідей учнів, що дає вчителю підстави зробити висновок про якість вивчення того чи іншого розділу програми. Значної актуальності набувають програми тематичного контролю знань.

В Україні відомі й поширені педагогічні програмні продукти фірми «Физикон» під загальною назвою «Открытая физика» та іллюстративно-демонстраційний комплекс «Физика в картинках», розроблені Білоруським державним університетом «Активная физика». Програмні продукти відповідно сертифіковані Міністерствами освіти Росії та Білорусії.

В Україні процес розробки ППЗ перебуває на стадії становлення. На мою думку, інтенсифікувати процес можна залученням бюджетних асигнувань на розробку ППЗ; розробкою і затвердженням державного стандарту України на ППЗ; створенням центру сертифікації ППЗ для доведення існуючих ППЗ до рівня вимог державного стандарту, організацією фонду ППЗ для їх популяризації, тиражування й розповсюдження.