Психолого-педагогiчнi аспекти комптАЩютерного моделювання при вивченнi роздiлу "ГеометричноСЧ оптики"
Дипломная работа - Педагогика
Другие дипломы по предмету Педагогика
, якi вже виконувались в лабораторних умовах, якщо СЧх важко повторити з причини тривалостi в часi, а також складного чи дорогого обладнання.
Останнiй тип занять заняття в режимi тренажер дозволяють вiдтворювати реальну обстановку, що виникла, наприклад, в кабiнi пiлота, в космiчному кораблi тощо. Цей режим вимагаСФ використання особливих термiналiв, якi iмiтують специфiчне обладнання. Крiм того, заняття в цьому режимi багато в чому перегукуються з лабораторними i тому спецiальний розгляд СЧх не доцiльний.
Закiнчуючи розгляд рiзних форм заняття, потрiбно зауважити щодо неповноти СЧх представлення. Зокрема, ми спецiально не надавали уваги екскурсiям, конференцiям, заняттям-дискусiям i багатьом iншим органiзацiйним формам, що входять до навчального процесу. Будь-яка з цих форм потенцiйно може бути автоматизована. Однак СЧх автоматизацiя не завжди доречна. Краще зберегти цi форми як колективнi для активiзацiСЧ навчального процесу. Тому СЧх аналiз не такий важливий в рамках даного дослiдження.
Геометрична оптика граничний випадки хвильовоСЧ оптики. Пiдставою для такого твердження СФ те, що в процесi розвитку класичноСЧ електродинамiки було показано, що формули геометричноСЧ оптики можуть бути отриманi з рiвнянь Максвелла, як граничний випадок, що вiдповiдаСФ переходу до зникаюче малоСЧ довжини хвилi. Геометрична оптика вивчаСФ закони поширення оптичного випромiнювання на основi подання про свiтловi променi. А свiтловий промiнь це лiнiя, уздовж якого поширюСФться свiтлова енергiя, свiтловий промiнь перпендикулярний фронту свiтловоСЧ хвилi. Користуватися поняттям променя можна лише в тих випадках, коли не треба враховувати дифракцiйних явищ, тобто коли довжина свiтловоСЧ хвилi ?, багато менше розмiрiв перешкод, рiзних неоднорiдностей на шляху поширення свiтла.
Мал. 2.2.1.
Якщо в базовому курсi фiзики явища вiдбиванняя й заломлення свiтла розглядали тiльки як експериментальний факт.
То в старших класах цього ж явища розглядають як прояв хвильових властивостей свiтла при взаСФмодiСЧ з речовиною. Теоретичний висновок законiв вiдбивання й заломлення свiтла здiйснюють iз залученням принципу Гюйгенса на пiдставi вихiдного положення: свiтло електромагнiтна хвиля.
Мал. 2.2.2.
Це в бiльш наглядному виглядi можна продемонструвати за допомогою компютерних програм.
Принцип Гюйгенса вводять саме в цьому мiii курсу як правило, що дозволяСФ, виходячи з положення хвильового фронту в який-небудь момент часу, знайти положення хвильового фронту для найближчого моменту часу (мал. 2.2.1.). Необхiднiсть залучення цього додаткового принципу обумовлена недостатньою математичною пiдготовкою учнiв. Але за допомогою компютера цей процес можна спростити i прискорити.
У навчальнiй i методичнiй лiтературi звичайно приводять доказу законiв вiдбиття й переломлення свiтла, що майже цiлком вiдтворюють докази самого X. Гюйгенса. З розгляду трикутникiв АCВ i ADВ (мал. 2.2.2.) знаходять спiввiдношення мiж кутами (закон вiдбивання). З розгляду трикутникiв АDВ i АСВ (мал. 2.2.3.) визначають спiввiдношення мiж кутами ? i ? (закон заломлення).
Мал. 2.2.3.
Дiйсно, ВР = ?1? = AВ Sin ? = ?2? = А В Sin ?
(де ?1 швидкiсть свiтла в першому середовищi, ?2 швидкiсть свiтла в другому середовищi), звiдки
Якщо позначити вiдношення через п 2.1, то одержують закон заломлення в звичайнiй формi
Величина п 2.1 (постiйна для даних двох середовищ) не залежить вiд кутiв ? i ?; СЧСЧ називають вiдносним показником заломлення другого середовища вiдносно першого.
Важливо показати, що, користуючись принципом Гюйгенса, ми не тiльки знаходимо закон заломлення, який можна перевiрити експериментально, але й одержуСФмо можливiсть пояснити фiзичний змiст показника заломлення п: показник заломлення дорiвнюСФ вiдношенню швидкостi свiтловоСЧ хвилi в першому середовищi до швидкостi СЧСЧ в другому середовищi. А також показати приклади, якi б довели важливiсть введених понять.
Пiсля розгляду законiв вiдбивання й заломлення свiтла вивчають явище повного вiдбивання свiтла (мал. 2.2.4.). Учнi повиннi засвоСЧти, що повне вiдбивання спостерiгають при переходi свiтла з оптично бiльш щiльного середовища в оптично менш щiльне (вiзьмемо для простоти випадок переходу свiтла зi скла в повiтря), нагляднiше це продемонструвати за допомогою ЕОМ. Для цього випадку граничний кут повного вiдбивання ?0 визначають iз формули
де п показник заломленняскла щодо повiтря. При вивченнi повного вiдбивання свiтла цiкаво й важливо розглянути його технiчнi застосування волоконну оптику, свiтловоди й т.п.
Доцiльно вирiшувати завдання, за допомогою яких насамперед заглиблюСФться поняття про фiзичну сутнiсть показника заломлення, а також закон заломлення свiтла.
Можливо тут виконання фронтальноСЧ лабораторноСЧ роботи з вимiрювання показника
Мал. 2.2.4. заломлення скла й додатково цiкавi спостереження й дослiди, виконанi за допомогою компютера.
2.3 Органiзацiя та проведення педагогiчного експерименту (Методика викладання геометричноСЧ оптики за допомогою компютерного моделювання)
Педагогiчний експеримент полягаСФ у планомiрнiй змiнi умов педагогiчного процесу i реСФстрацiСЧ вiдповiдних наслiдкiв. Умову, яку експериментатор спецiально i планомiрно змiнюСФ, щоб оцiнити СЧСЧ вплив на той чи iнший