Использование компьютерных технологий на уроках физики дает возможность развития практических умений и навыков, так как виртуальная среда компьютеров дает возможность незамедлительно изменить постановку опытов, что гарантирует существенную вариативность его итогов, а это значительно обогащает практику исполнения учениками последовательных действий рассмотрения и формулировки заключений итогов опыта [1-4]. Помимо этого, возможно неоднократное осуществление эксперимента с изменяющимися параметрами, а также сохранять результаты и возвращаться к исследованиям в любое удобное время. При помощи компьютерных моделей можно провести существенно больше экспериментов, нежели на реальных лабораторных установках. Работая с электронными лабораторными работами, учащиеся открывают в себе весьма внушительные познавательные способности. Ученики становятся не только наблюдателями, но и непосредственными участниками выполнения лабораторных работ [5-7].
Еще один положительный момент заключается в том, то, что компьютер дает редкую, не всегда реализуемую в настоящем физическом эксперименте, визуализацию явления или объекта в природе. Значительные методические преимущества могут быть получены благодаря интеграции различных инструментов информационно-коммуникационных технологий, обычно используемых в преподавании дисциплин естественнонаучного цикла, в частности путем комплексного использования «реальной» и «виртуальной» лабораторной деятельности [9-10]. Материальные лаборатории включают стендовые эксперименты с использованием систем сбора данных, в то время как «виртуальные» лаборатории подразумевают интерактивное моделирование и анимацию.
Разработанный программный комплекс содержит девять электронных лабораторных работ по изучению законов постоянного тока. Полученные программные продукты могут быть экспортированы в большое число форматов и легко интегрируются в интернет ресурсы и в дальнейшем могут быть доступны широкому кругу пользователей при электронном образовании.
Виртуальная интерактивная установка по определению удельного сопротивления металлов без учета сопротивлений электроизмерительных приборов (рис. 1) состоит из источника постоянного тока, ключа, проводника изменяемой длины и диаметра и измерительных приборов: вольтметра и микроамперметра. Установка позволяет изменять напряжение на источнике питания с шагом в одну десятую вольта. Для замыкания электрической цепи используется однополярный ключ с перемещающимся включателем. Для изменения силы тока в электрической цепи используется интерактивный реостат с большим активным сопротивлением, бегунок которого также может перемещаться. Показания вольтметра и микроамперметра могут выводиться как в аналоговом, так и цифровом виде. Для определения показаний вольтметра и микроамперметра первоначально требуется определить их цену деления. Для определения удельного сопротивления металлов с помощью данной установки используется закон Ома для участка цепи и формула зависимости сопротивления проводника от материала проводника и его геометрических размеров. При создании электронной лабораторной работы использовалась технология «Drag-and-Drop» или, в переводе на русский язык, «перетащи и положи», задуманная для придания большего удобства и ускорения работы с пользовательским интерфейсом. Эргономика технологии заключается в том, что кроме традиционных средств с буфером обмена, который используется для передачи данных от одной программы в другую, задействуются функции управления приложениями при помощи манипулятора мышь.
На рис. 2 и рис. 3 представлены электронные лабораторные работы по определению удельного сопротивления проводников. Отличительной особенностью данных работ друг от друга является использование различных физических моделей и электрических схем. В первой работе учитывается сопротивление амперметра, а во второй работе учитывается сопротивление вольтметра. В обоих работах длину проводника можно изменять двумя способами: 1) с помощью инструмента NumericStepper на панели инструментов; 2) с помощью интерактивного бегунка.
На рис. 4, рис. 5 и рис. 6 представлены созданные электронные лабораторные работы по определению сопротивления резистора тремя способами соответственно: 1) методом амперметра и вольтметра; 2) методом двух амперметров; 3) методом двух вольтметров. Лабораторные работы состоят из электрических цепей содержащих интерактивные электроизмерительные амперметры и вольтметры, а также дополнительное оборудование: реостат и ключ.
На рис. 7 и рис. 8 представлены разработанные электронные лабораторные работы по изучению последовательного и параллельного соединения резисторов. С помощью этих установок можно убедиться с справедливости законов последовательного и параллельного соединения проводников. Лабораторные работы содержат интерактивные электроизмерительные приборы, а также дополнительное оборудование: реостат и ключ.
«Изучение параллельного соединения проводников»
И, наконец, на рис. 9. представлена электронная лабораторная работа по определению электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока. Для определения искомых параметров используется закон Ома для полной цепи записанный дважды для двух положений бегунка реостата, при которых изменяются показания интерактивных вольтметра и амперметра. Работа является многовариантной, предоставляется возможность выбрать один из представленных пяти источников тока.
Представленные электронные установки лабораторного комплекса созданы в программе Macromedia Flash Professional, которая имеет возможности, как графического редактора, так и встроенного объектно-ориентированного программирования Action Script 2.0. Полученные программные продукты могут быть экспортированы в большое число форматов и легко интегрируются в интернет ресурсы и в дальнейшем могут быть доступны широкому кругу пользователей при очном или заочном обучении [11].