Хомутенко Максим

Науковий керівник – О.М. Трифонова

Кіровоградський державний педагогічний університет ім. В. Винниченка

Анотація. Стаття присвячена використанню моделювання фізичного експерименту в програмному середовищі Adobe Flash Professional. При цьому визначено ряд переваг зазначеної програми в порівнянні з іншими. У статті подано розроблені досліди модельного характеру, ці демонстрації виконуються в динамічному режимі.

Ключові слова: моделювання, фізичний експеримент, методика навчання фізики, програма Adobe Flash Professional, рівновага.

Актуальність теми. Початок ХХІ століття характеризується стрімким розвитком науково-технічного процесу. Тому перед загальноосвітніми навчальними закладами постають складні, багатогранні та широкомасштабні завдання. Актуальною задачею освітньої галузі є підвищення рівня навчально-виховного процесу, створення нових та вдосконалення існуючих засобів навчання, високий рівень викладання теорії та практики. Відповідно до Закону України «Про освіту», метою освіти є «збагачення … інтелектуального, творчого, культурного потенціалу народу, підвищення освітнього рівня народу» [2]. За таких вимог важливим фактором інтенсифікації процесу навчальної діяльності, формування високоосвіченої особистості суб’єкта навчання є використання у навчальному процесі сучасних інформаційних технічних засобів навчання. Провідне місце серед них належить новітнім комп’ютерним технологіям.

На сучасному етапі розвитку комп’ютерної техніки, неможливо залишити без уваги моделювання реальних та віртуальних фізичних процесів під час вивчення фізики у загальноосвітніх навчальних закладах. Нами встановлено [6; 8], що сучасні освітні інформаційні засоби навчання здатні доповнити та удосконалити зміст навчального матеріалу за рахунок більш доступного розкриття суті фізичних процесів. Першим розділом фізики, який закладає в учнів основи наукового світогляду, є механіка. Одним з фундаментальних понять фізики, яке вивчається у всьому курсі фізики є поняття рівноваги. Ми розглянули шляхи удосконалення методики вивчення даного поняття зазначеного розділу з використанням сучасних комп’ютерних технологій.

Мета даного дослідження полягає в розробці методики навчання школярів елементам статики із застосуванням комп’ютерних технологій.

Виходячи з мети, ми поставили декілька завдань:

1. Здійснити аналіз методичної та спеціальної літератури.
2. Вибрати програмне забезпечення, за допомогою якого буде здійснено моделювання процесів, проаналізувавши його ефективність у використанні.
3. Розробка моделей з даної теми.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Проблеми застосування комп’ютерного моделювання при вивченні фізики вивчалися та відображені у роботахО.І. Бугайова, С.П. Величка, О.І. Іваницького, М.І. Жалдака, О.М. Желюка, Ю.О. Жука, В.В. Завіші, Л.І. Калапуші, С.В. Каплуна, Л.Л. Коношевського, М.І. Садового, В.І. Сумського, І.О. Теплицького та багатьох інших [1; 4; 6; 7; 8].

Виклад основного матеріалу. Матеріальна база більшості фізичних кабінетів дозволяє забезпечити постановку експериментів зі статики. Але з розвитком технологій і впровадженням їх у життя суспільства та навчальний процес, на нашу думку, потрібно виконувати не лише реальний експеримент, а й віртуальний.

Під час вибору програми, в якій можна було б створити рухомі графічні зображення, ми зупинились на програмі Adobe Flash Professional CC. Ця програма зручна в використані та надає велику кількість можливостей при розробці контенту. Програма надає користувачеві можливість створення анімації, векторної графіки, ігор і насичених інтернет-застосунків.

Стандартним розширенням для скомпільованих flash-файлів є «.SWF» (SmallWebFormat). Відеоролики в форматі Flash представляють собою файли з розширенням «.FLV», при цьому в даному випадку Flash використовується як контейнер для відеозапису.

До переваг програми можна віднести те, що Adobe Flash використовує три види графіки: растрову, векторну та тривимірну, що в свою чергу забезпечує широкі можливості створення графічних об’єктів, а також підтримка двонапрямленого потоку транслювання аудіо та відео. Значною перевагою є невелика кількість пам’яті, яка потрібна для збереження вихідних фалів.

Adobe Flash має дві головні особливості. Flash надає можливості векторного морфінгу, тобто плавного «перетікання» одного ключового кадру в інший. Це дозволяє робити досить складні мультиплікаційні сцени, задаючи лише кілька ключових кадрів для кожного об’єкта.

Другою головною особливістю Flash’а є повна програмовість. Flash використовує мову програмування ActionScript. Остання версія цієї мови є повноцінною об’єктно-орієнтованою мовою. Ця мова програмування додає інтерактивність, обробку даних і багато іншого в зміст Flash-застосунків. ActionScript використовується віртуальною машиною, котра є складовою Flash Player. ActionScript компілюється в байт-код, котрий включається в SWF-файл.

Попри велику кількість переваг цієї програми вона має й недоліки, хоча і незначні. Перш за все потрібно мати досвід роботи з графічними редакторами та знання відповідної мови програмування.

Для удосконалення методики навчання статики та доповнення навчального фізичного експерименту нами у програмі Adobe Flash Professional CC були створені демонстрації, що відображають основні види рівноваги.

Рис. 1. Модельне зображення байдужої рівноваги

Отже, під час вивчення статики в загальноосвітніх навчальних закладах формулювання та пояснення суті явища рівноваги та її видів ми пропонуємо доповнити рядом динамічних демонстрацій, які повністю відображають суть досліджуваного явища. Зокрема, пояснюючи явище байдужої рівноваги учням наголошують, що це така рівновага, коли за будь-якого відхилення тіло перебуває у стані рівноваги [3, с. 155]. Програма Adobe Flash Professional CC дає змогу змоделювати зазначене явище в динамічному представленні, див. рис. 1, та показати як м’яч перебуваючи на горизонтальній поверхні знаходиться в стані рівноваги. Прикладена до нього сила змушує його переміщуватися в нове положення, в якому він теж перебуває в стані рівноваги.

Рис. 2. Модельне зображення нестійкої рівноваги

При вивченні нестійкої рівноваги учням слід наголосити, що рівновага називається нестійкою, якщо за малого відхилення від положення рівноваги виникають сили чи моменти сил, які віддаляють тіло від положення рівноваги [3, с. 155]. Щоб унаочнити вивчення цього виду рівноваги ми пропонуємо використовувати динамічну модель створену у відповідному програмному середовищі, див. рис. 2, яка демонструє, як м’яч, що перебував на поверхні сфери в стані рівноваги, скочується вниз, коли його вивести з цього положення рівноваги. Учням варто наголосити, що м’яч не повернеться до вихідного положення, в якому він перебував у стан рівноваги.

Рис. 3. Модельне зображення стійкої рівноваги

Під час вивчення стійкої рівноваги учням пропонується наступне означення «рівновага називається стійкою, якщо за малого відхилення тіла від цього положення рівноваги виникають сили чи моменти сил, які повертають його у стан рівноваги» [3, с. 155]. Ми ж пропонуємо доповнити навчальний процес розглядом відповідної динамічної моделі, див. рис. 3. При цьому на екрані зображується м’яч, який знаходячись на ввігнутій поверхні перебуває в стані рівноваги, якщо ж вивести його з цього положення, то він намагається повернутись в нього.

У поєднанні з традиційними методами навчання фізики розробка комп’ютерних моделей дозволяє вчителю створити умови для активізації пізнавальної діяльності учнів з фізики, а учням зацікавитись розробкою моделей та оволодіванням мовою програмування. Розроблення комп’ютерних моделей з фізики підштовхує до: вивчення більш широкого кола фізичних явищ; повторення фізичних законів, понять та означень; сприяє узагальненню та систематизації знань.

Однією з найважливіших вимог освіти, незалежно від її форми, є всебічний розвиток особистості. Оскільки більшу частину інформації людина сприймає візуально, то наочні демонстрації будуть слугувати кращому сприйняттю та засвоєнню інформації. Такими демонстраціями можуть бути не тільки фізичні моделі об’єктів навчання, а і віртуальні моделі, що виконані так, щоб бути максимально близькими за візуальним сприйняттям до реального фізичного об’єкту. Використання віртуальних моделей сприяє покращенню засвоєння навчального матеріалу з фізики. Для їх використання не потрібне устаткування, а із засобів навчання слід мати лише комп’ютер. У цифровому вигляді вони можуть бути доступними з будь-якої точки планети при наявності доступу до Інтернету та ресурсу з моделлю.

Інформаційні технології займають вагоме місце у навчальному процесі й їх роль надалі буде зростати та набувати ефективного впливу на діяльність учасників навчально-виховного процесу. Вагомим чинником, який впливає на підвищення якості засвоєння матеріалу з фізики є розробка комп’ютерних моделей фізичних процесів, вивчення яких передбачене навчальною програмою. Важливим є те, що під час розгляду цього методу формуються міжпредметні зв’язки фізики та інформатики, оскільки на межі цих навчальних дисциплін можлива поява нових прийомів і методів у викладанні фізики. За такого підходу комп’ютерні моделі допоможе учням закріпити знання отримані на уроках фізики, а також навчитися користуватися програмним засобом Flash з вивченням мови програмування сценаріїв ActionScript. Це сприяє формуванню елементів компетеннісного підходу до навчання.

Висновки. Отже, використання комп’ютерних програм типу Adobe Flash Professional CC сприяє розвитку і створенню новітніх методів забезпечення та організації навчально-виховного процесу, які забезпечать інформаційно-комунікаційну компетентність у навчанні за допомогою моделей динамічних демонстрацій. Також неможна забувати, що такі підходи створюють умови для підвищення педагогічних компетенцій вчителя до роботи в школі.

На нашу думку, в описаному програмному середовищі можна створити й інші демонстрації з даної теми та багатьох інших тем, що значно доповнить та унаочнить навчальний матеріал. З цим пов'язані перспективи подальших розвідок у даному напрямі.

 Список літератури

1. Бугайов О.І. Деякі концептуальні положення розробки засобів комп’ютерної підтримки навчання фізики / О.І. Бугайов, М.В. Головко, В.С. Коваль // Вісник Чернігівського державного педагогічного університету; редкол. О.Ф. Явоненко (гол. ред.) та ін. – Чернігів, 2005. – Вип. 30. – С. 36-39. – (Серія: Педагогічні науки).
2. Закон України «Про освіту» від 23.05.1991 р. – № 1060-XII, редакція 01.01.2015.
3. Засєкіна Т.М. Фізика. 10 клас (профільний рівень): підручн. для загальноосвіт. навч. закл. / Т.М. Засєкіна, М.В. Головко. – К.: Педагогічна думка, 2010. – 328 с.
4. КалапушаЛ.Р. Комп’ютерне моделювання фізичних явищ і процесів: [навч. посіб.] / Л.Р. Калапуша, В.П. Муляр, А.А. Федонюк. – Луцьк: Вежа, 2007. – 190 с.
5. Переверзев С. Анимация в Macromedia Flash MX / С. Переверзев. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005. – 374с.
6. Садовий М.І., Хомутенко М.В., Трифонова О.М. Застосування ІКТ для дослідження систем з найменшою енергією // Зб. наук. пр. Кам’янець-Подільського національного ун-ту імені Івана Огієнка / [редкол.: П.С. Атаманчук (голова, наук. ред.) та ін.]. – Кам’янець-Подільський, 2013. – Вип. 19: Інноваційні технології управління якістю підготовки майбутніх учителів фізико-технологічного профілю. – С. 234-237. – (Серія педагогічна).
7. Теплицький І.О. «Віртуальний фізичний лабораторний практикум» як актуальна проблема сучасної дидактики / І.О. Теплицький, С.О. Семеріков // Теорія та методика навчання математики, фізики, інформатики: [зб. наук. пр.: в 3-х томах]. – Кривий Ріг, 2004. – Вип. 4. – Т. 2: Теорія та методика навчання фізики. – С. 414-421.
8. Хомутенко М.В., Садовий М.І., Трифонова О.М. Комп’ютерне моделювання процесів в атомному ядрі // Інформаційні технології і засоби навчання. – 2015. – Том 45, №1. – C. 78-92. – Режим доступу: http://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/view/1191#.VPM03Cz4TGh; ISSN Online: 2076-8184.

Відомості про авторів:

Хомутенко Максим Володимирович – студент V курсу фізико-математичного факультету Кіровоградського державного педагогічного університету імені Володимира Винниченка

Трифонова Олена Михайлівна – кандидат педагогічних наук, доцент кафедри фізики та методики її викладання Кіровоградського державного педагогічного університету імені Володимира Винниченка.