Реферат на тему:
Використання засобів нових інформаційних технологій для графічного
репрезентування
У практиці шкільного курсу фізики, зокрема у процесі проведення
фізичного експерименту, широко використовуються методи вивчення деяких
параметрів фізичних процесів із застосуванням таких приладів, як,
наприклад, осцилограф та осцилоскоп. Ці прилади надають можливість
вимірювати параметри та спостерігати функціональні залежності між
параметрами досліджуваного процесу, тобто перетворюють “сховану” від
безпосереднього спостереження інформацію у напрямку її візуалізації. При
цьому оптична інформація, що подається у вигляді графічного образу та
спостерігається учнем на екрані осцилоскопа (екранний образ, екранна
подія), створюється як результат специфічних перетворень параметрів, що
досліджуються, використанням внутрішніх властивостей приладу.
Свідоме відношення спостерігача до екранної події залежить від його
можливості розкодувати подану оптичну інформацію. Саме питання
інтерпретації графічного образу, вміння вилучити з нього корисну
інформацію та включити її у подальшу навчальну діяльність є найбільш
важливим питанням використання графічної репрезентації фізичних процесів
у процесі навчання.
У випадку використання апаратних засобів, основна дія яких полягає у
перетворенні параметрів процесу в напрямку візуалізації, екранний образ
визначається саме фізичним процесом, але залежить від способу обробки
приладом параметрів цього процесу (наприклад, осцилограф, спектрограф і
характеріограф при визначенні одного й того самого коливального процесу
створюють різні екранні образи). Аналіз екранного образу, тобто його
трактування, ототожнення з об’єктом спостереження залежить від розуміння
суб’єктом спостереження методики експерименту.
При використанні засобів нових інформаційних технологій (НІТ) графічне
репрезентування функціональної залежності між параметрами досліджуваного
фізичного процесу відтворюється на екрані ПЕОМ і сприймається суб’єктом
навчання як екранна подія. Але у цьому разі екранний образ завжди
відповідає функції, що задана математичним виразом, і тому є
ідеалізованим відображенням властивостей і відношень конкретних,
сприйнятих почуттєво та різноякісних явищ дійсності (у даному випадку
фізичних процесів). Як будь-який математичний об’єкт, функція, що
управляє екранним образом, створюється (конструюється) в результаті
складного багатоступеневого абстрагування та ідеалізації, її властивості
вивчаються більше методами математики, аніж фізики.
Крім того, у процесі використання інформації, яку несе у собі графічний
образ, відтворений на екрані ПЕОМ, тобто у процесі опрацювання
навчальної інформації у діалоговому режимі із засобом НІТ, учень оперує
не безпосередньо екранним образом (як візуалізацією математичної моделі,
що описує фізичний процес), але управляє деяким середовищем, яке штучно
побудовано відповідним програмним засобом. При цьому процес навчання
проходить у контексті безпосередньої діяльності, результати якої
відображуються на екрані комп’ютера, але обмежені програмними й
апаратними засобами, що використовуються.
?акон Кулона і т. ін.).
У випадку використання засобів НІТ екранний образ визначається
математичним виразом і залежить від способу його математичної обробки
програмою, що вкладена у комп’ютер. Суттєва відміна розглядуваних
методів вивчення фізичних процесів полягає у тому, що осцилографування
належить до експериментальних методів, а використання засобів НІТ — до
методів математичного моделювання. Це не взаємовиключні, а
взаємодоповняльні методи вивчення фізичної реальності як у методичному,
так і в методологічному плані. Можливість вивчення одного і того самого
фізичного Процесу різними методами (способами, засобами) розширюють
знання учнів про методи дослідження природних явищ.
Екранний образ, що створюється на екрані комп’ютера при використанні
засобів НІТ, завжди вторинний у тому розумінні, що математична модель
фізичного явища, на підставі якого будується цей образ, має бути відома
заздалегідь (за виключенням випадків математичного опрацювання
експериментальних даних). Попередня визначеність математичної моделі
(вигляду, форми функціональної залежності) визначає дедуктивний підхід
до побудови навчального процесу при використанні засобів НІТ. Але це не
можна вважати як недолік використання цих засобів, тому що метод
математичного моделювання є одним з поширених у науці методом фізичної
реальності, має свої переваги і тому знаходить своє місце у навчальному
процесі поряд з індуктивним підходом, що реалізується використанням
вимірювальних засобів у натурному експерименті.
Якщо осцилографування, наприклад, ізотермічного процесу є принципово
можливим, але досить складним в умовах шкільного кабінету фізики, тс
представлення цього процесу у вигляді екранного образу завдяки вже
відомій математичній моделі цього процесу безпосередньо доступно учню,
якай використовує можливості інформаційних технологій. Таким чином,
використання засобів НІТ поширює множину фізичних явищ, що можуть бути
досліджені безпосередньо на уроці без залучення громіздкого
експериментального обладнання.
Зміна екранного образу при осцилографуванні залежить від зміни реальних
параметрів процесу, що вивчається. Зміна екранного образу при
використанні засобу НІТ залежить від зміни параметрів математичної
моделі. Можливість дослідження зміни характеру протікання фізичного
процесу залежно від зміни параметрів математичної моделі надає
можливості більш детально вивчати фізичний процес (у заданих областях
визначення даної функції). Набір чисельних методів обробки, притаманних
обчислювальній техніці, на базі якої побудова» засоби НІТ, надають, у
свою чергу, можливості математичної обробки математичної моделі, що
використовується.
Сучасні вимірювальні пристрої, побудовані на базі мікропроцесорної
техніки, надають можливості провести математичну! обробку результатів
експерименту безпосередньо в процесі експерименту. Використання
інформаційних технологій у даному випадку є опосередкованою діяльністю,
рознесеною у часі: формальний вираз фізичної теорії у вигляді
математичної функції, отриманої як теоретичне узагальнення результатів
експериментальної діяльності, що проведена поза межами навчального
процесу, підлягає математичному опрацюванню безпосередньо у ході
навчального процесу. Учень бере співучасть у дослідницькій діяльності не
на етапі натурного експерименту, а на етапі обробки результатів
експерименту. Саме для етапу обробки результатів експерименту характерна
необхідність аналізу результатів, їх розуміння, трактування.
Використання засобів НІТ надають можливості учню у широких межах
модифікувати “екранний” експеримент (змінюючи параметри математичної
моделі), встановлювати числові значення меж використання тієї чи іншої
математичної моделі та, відповідно, фізичного явища, що досліджується.
Усе це допомагає глибше зрозуміти фізичний процес, його протікання за
різних умов, за різних значень вихідних параметрів і т. ін.
PAGE
PAGE 2
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
