Білімді ақпараттандыру жағдайында «Оптика» пəнін оқыту үдерісінде болашақ физика мұғалімдерінің шығармашылығын қалыптастыру

Қaзaқcтaн Pecпубликacы Үкiмeтi eл экoнoмикacын дaмытудың бacым бaғыттapының бipi peтiндe бiлiм мeн ғылымғa бaca көңiл бөлудe. Өйткeнi XXI ғacыpдa өpкeниeттi дaмушы eлдep мeн бəceкeлecтiк apқылы eл экoнoмикacын дaмытудa бүгiнгi қoғaм жacтapының бiлiктiлiгi мeн бiлiм дeңгeйлepi caй бoлуы Қазақстан Республикасының бiлiм бepудi дaмытудың 2011–2020 жылдapғa apнaлғaн мeмлeкeттiк бaғдapлaмacындa aтaп көpceтiлгeн [1].

Қоғам мен білім беру жүйесіндегі жаңа жағдайлар өзгермелі қоғамда жұмыс жасай алатын мұғалімдерді даярлауды талап етеді. Қазіргі таңда мұғалім жалпы мəдениеттің жоғары деңгейінде, психологиялық-педагогикалық құзыретті болумен ғана шектелмей, түрлі бағыттағы мəселелерді шеше білуге, шығармашылықты негізге ала отырып, өз қызметін ұйымдастыра алуы қажет.

Ақпарат ағыны, бір жеке тұлғаға алып қарағанда, күн өткен сайын артып келеді. Үлкен көлемдегі ақпаратты игеру қазіргі заман мұғалімі үшін жеткіліксіз талап болып табылады. Барлық көкейкестілік жаңа нəрсені жасай алуға бағытталған. Кез келген бағытта ақпараттық-креативтілік бағыт өте тез қарқынмен дамуда: ғылыми, өндірістік, əсіресе педагогикалық бағыттарда.

Қоғам талабына сай əлеуметтік бейімділігі жоғары, мəдениетті, ұлттық тəлім-тəрбие алған, білімі мен біліктерін өмірде пайдалана алатын, жан-жақты дамыған болашақ мұғалімді қалыптастыру мəселесі тұр. Білім беру жеке тұлғаға бағытталып, педагогикалық үрдісте шəкіртті үнемі даму үстіндегі əрекет иесі — субъект ретіндегі орынға қойып отырғаны белгілі. Осындай мəселелердің шешімін табуда болашақ мұғалімдердің креативтілігін дамыту мəселесінің өзектілігі айқындалады [2].

Жаңа ақпараттық оқыту технологиялары пайда болмай тұрып, көптеген эксперименттер жүргізген ғалымдар, берілген материалды меңгеру əдістері мен алған білімді біраз уақыт өткен соң еске түсіре алу қабілеттілігі арасындағы байланысты тапқан болатын. Егер материал дыбысты түрде берілсе, онда адам оның төрттен бір бөлігін ғана меңгере алған. Егер ақпарат көрнекті (визуалды) түрде баяндалса, үштен бір бөлігі ғана меңгеріледі. Егер ақпаратты көзбен көріп жəне ести отырып қабылданса, онда ақпараттың жартысына дейін меңгеруге болады. Егер адам оқу үдерісіне белсене араласса, материалды меңгеру 75%-ға дейін жоғарылайды.

Физика курсының «Оптика» пəнін оқыту үдерісінде болашақ физика мұғалімдерінің креативтілігін қалыптастыруда электрондық оқыту құралдарын қолданудың ролі өте зор. Оқыту үдерісінде кеңінен қолданыс тауып жүрген электрондық оқулықтар, мультимедиалық бағдарламалар мен автоматтандырылған оқыту жүйелері оқу материалын беру, ақпаратқа талдау жасау, білімді бекіту жəне бақылау сияқты бірнеше қызметті қатар атқарады. Физиканы оқыту үдерісінде электрондық оқу басылымдарының студенттерге өздігінен білім алу мен өзіндік бақылау жасауда маңызы зор.

Электрондық басылым — бағдарламалық басқару құралдары мен құжаттамалары бар жəне кез келген электрондық ақпарат тасымалдаушысында орналасқан немесе компьютерлік желілерде жарық көрген сандық, мəтіндік, графикалық, аудио-, видео- жəне басқа ақпараттар жиынтығы. Электрондық оқу басылымы — оқытуды жəне білімді бақылауды автоматтандыруға арналған жəне оқу курсына немесе оның жеке бөлімдеріне сəйкестендірілген, сонымен қатар оқыту траекториясын анықтауға мүмкіндік беретін жəне əр түрлі оқу жұмыстарымен қамтамасыз ететін электрондық басылым [3].

Электрондық оқулықтың тиімділігі зор. Электрондық оқу құралы — бұл оқу курсының ең маңызды бөлімдерін, сонымен бірге есептер жинағы, анықтамалар, энциклопедиялар, карталар, атластар, оқу эксперименттерін жүргізу нұсқаулары, практикумға, курстық жəне дипломдық жобаларға нұсқау жəне т.б. білім беруді басқаратын мемлекеттік органдар тағайындаған арнайы статусы бар берілген түрдегі баспаларды қамтитын электрондық оқу басылымы.

Мультимедиа дегеніміз — ақпаратты берудің бірнеше тəсілін біріктіретін — мəтін, қозғалмайтын кескіндер (суреттер мен фотолар), қозғалатын кескіндер (мультипликация жəне видео) жəне дыбыс (сандық жəне MIDI) — интерактивті өнім.

Мультимедиалық технологиялар — бейнелік жəне аудиоэффектілік ақпаратты жасау, өңдеу, сақтау, тасымалдаудың амал, тəсіл жəне əдістерінің жиынтығы жəне əр түрлі мультибағдарламалық мүмкіндіктерді интерактивті программалық жабдықтардың басқаруымен орындай алатын электрондық құжаттарды дайындау тəсілі. Ол — мəтін, графика, бейне жəне аудиоақпараттарды біртұтас кешенге біріктіруге мүмкіндік беретін технология. Бұл технология аудиториялық сабақтар мен СӨЖ-де студенттің оқу материалын көрнекі түрде түсінуіне жəне оқу уақытын тиімділеуге жағдай жасайды.

Мультимедиалық оқыту бағдарламасы — мультимедиатехнологиясына негізделіп жасалынған электрондық оқу басылымы. Ол гипертекст түріндегі, нақты құрылымдалған, кез келген сілтеменің объектісіне (текст, графика, анимация, аудиофрагмент, бейнефрагмент, орындалатын бағдарлама) қатынау мүмкіндігі бар оқу материалынан жəне теориялық материалды бекіту, практикалық біліктері мен дағдыларын дамыту үшін берілетін сұрақтардан, жаттығулардан, тесттерден, сөздіктерден, анықтамалардан тұрады [4].

Мультимедиалық бағдарлама жасау мемлекеттік жалпыға міндетті білім беру стандартына жəне оны типтік бағдарламаға нақты сəйкестендіру, көлемін шамалау, мазмұндылығын арттыру, қажетті мəліметтерді іріктеп алу, арнайы тəжірибелерден өткізіп, қазіргі кезеңмен ұтымды байланыстыру — бəсекелестікке барынша қабілетті білім негіздерін беруге, қарқынды оқытуға ықпалын арттырады [5].

Бүгінгі таңда оқу пəндері бойынша қазақ тіліндегі оқу əдебиеттеріне, электрондық басылымдарға деген сұраныс өте жоғары. Негізгі білім мазмұны оқулықта берілетіндіктен, электрондық басылымды жасауға оқытушы аса жауапкершілікпен қарап, оны жасаудың технологиясы мен əдістемесін білу керек. Осы мақсатта авторлық ұжыммен «Оптика» пəні бойынша электрондық оқу құралы жасалынып, оған мемлекеттік меншік құқығы алынды (Авторлық құқық объектісіне құқықтарды мемлекеттік тіркеу туралы куəлік № 2041, 2014 ж. 26 қараша) [6].

Физикалық процестер мен құбылыстарды модельдеу оқу процесін дамыту мен жетілдірудің болашағы болып табылады, əсіресе білімгерлердің кəсіби құзыреттілігін қалыптастыруда, шығармашылық белсенділігін арттыруда, зерттеу жұмыстарын дамытудағы маңызы ерекше. Физикалық эксперименттерді модельдеу — оқытушыға сабақта физикалық ұғымдардың мағынасын тереңірек ашуға, оқушыларды физиканың қазіргі эксперименттік базасымен таныстыруға, физикалық құбылыстармен зерттеу əдістерін толық түсіндіруге мүмкіндік береді [4].

«Оптика» пəнін оқыту үдерісінде электрондық оқыту құралдарының тиімділігі:

• студенттің өз бетімен жұмысы;
• аз уақытта көп білім алып, уақытты үнемдеу;
• білім-білік дағдыларын тест тапсырмалары арқылы тексеру;
• шығармашылық есептер шығару кезінде физикалық құбылыстарды түсіндіру арқылы жүзеге асыру;
• қашықтықтан білім алу мүмкіндігінің туындауы;
• қажетті ақпаратты жедел түрде алу мүмкіндігі;
• экономикалық тиімділігі;
• іс-əрекет, қимылды қажет ететін пəндер мен тапсырмаларды оқып-үйрену;
• қарапайым көзбен көріп, қолмен ұстап сезіну немесе құлақ пен есту мүмкіндіктері болмайтын табиғаттың таңғажайып процестерімен əр түрлі тəжірибе нəтижелерін көріп, сезіну мүмкіндігі;
• студенттің ой-өрісін, креативті ойлау қабілетін дамытуға ықпалы зор [5].

Білімгерлерге бір құбылысты қайта-қайта сөзбен айтып түсіндіргенше, бір немесе бірнеше рет демонстрация түрінде көрсетіп қорытындысын өздеріне жасатқан олардың танымдық құзыреттерін қалыптастыруда өте тиімді болады. Геометриялық оптика заңдылықтарын, интерференция, дифракция, фотоэффект құбылыстарын, Комптон эффектісі тəжірибелерін т.б. демонстрация түрінде көрген соң студенттердің осы заңдар мен құбылыстарды өз бетінше тұжырымдау, нəтижесін талдау кезеңі туады. Осы жерде проблемалық жағдаяттар туындайды. Оқытушы шеберлігі осы жағдаяттардың шешімін əр түрлі сұрақтар мен проблемалар қою арқылы студенттердің өзіне талдата білуінде. Оқу үдерісінде анимациялық эффектілерді қолдану студенттерге физикалық құбылыстар механизмін көзбен көріп, дұрыс түсінуге мүмкіндік береді. Имитациялық модельдер студенттерге көзбен жай көре алмайтын жəне кейбір жағдайларда өмірде, практикада жүзеге асыра алмайтын, ойша қойылатын эксперименттерді түсінуге мүмкіндік береді [6].

Осы мақсатта біз «Оптика» пəні бойынша линзадан кескін алудың компьютерлік модельдерін жасадық. Төменде осы жасалынған модельдерден көріністер келтіреміз.

Линзалар арқылы жарық шоғын жинап жəне шашыратып қана қоймай, заттардың əр түрлі кескінін алуға болады. Осы қасиетіне байланысты линза практикада кең қолданыс тапқан. Алынатын кескіннің сипаты зат пен линзаның өзара орналасуына байланысты екен. Олардың арақашықтығын өзгерту арқылы кескінді ұлғайтуға не кішірейтуге, тура не кері (төңкерілген), нақты не жалған кескін жасауға болады.

Біз кез келген (көрінетін) объектіні жарқырайтын немесе жағылған жарық нүктелерінің жиынтығы ретінде қарастыруымызға болады. Осы нүктелерден шашыраған сəулелер шоғы линзадан сынғаннан кейін өздері немесе созындылары белгілі бір нүктеде жинақталады. Олардың жиынтығы берілген заттың кескінін береді.

Əр нүктенің кескінін салу үшін екі сəуле жеткілікті. Берілген нүктеден шығатын көптеген сəулелердің ішінен жолы ең қарапайым сəулелер таңдалып алынады, сол себепті оларды кескін салу процесінде оңай жаңғыртуға болады. Мұндай сəулелер:

• линзаның орталығы арқылы өтетін сəуле (линзадан өту кезінде бұл сəуле бағытын өзгертпейді);
• линзаның бас оптикалық өсіне параллель өтетін сəуле (линзадан сынғаннан кейін не өзі, егер линза жинағыш болса, созындысы, егер шашыратқыш болса, бас фокусы арқылы өтеді).

Сызықты дененің, мысалы, АВ жебесінің (1-сур.) кескінін салу үшін алдымен А нүктесінің одан кейін В нүктесінің кескінін салады да, A1 жəне В1 нүктелерін қосады, пайда болған А1В1 кесіндісі берілген дененің кескіні болады.

Осы нұсқауды пайдаланып, заттың линзадан үш түрлі қашықтықта тұрған жағдайында жинағыш линзадағы кескін қандай болатынын анықтайық.

1. АВ нəрседен линзаға дейінгі қашықтық оның фокус аралығынан 2 еседен артық болсын (1-сур.).

Алдымен А нүктесінің кескінін салайық. Ол үшін осы нүктеден екі сəуле жүргіземіз, біріншісі бас оптикалық оське параллель (линзадан сынғаннан кейін ол бас фокустан өтеді), ал екіншісі линзаның оптикалық орталығы арқылы өтеді. Осы сəулелер қандай да бір А1 нүктесінде қиылысады. А1 нүктесі А нүктесінің кескіні болады.

Енді В нүктесінің кескінін салайық. Ол үшін алдындағыдай екі сəуле жүргіземіз — бірінші линзаның бас оптикалық осіне параллель, ал екінші оның орталығы арқылы өтеді. Осы сəулелердің қиылысу нүктесі b1, В нүктесінің кескіні болып табылады. АВ затының басқа барлық нүктелердің кескіні A1B1 аралығында болады. Осы нүктелерді қосып, біріншісінен екіншісіне сызық жүргізіп, АВ затының кескіні болатын A1B1 кесіндісін аламыз.

Егер зат жинағыш линзаның қос фокус аралығынан ары орналасқанда, кескін: а) нақты; б) кішірейтілген; в) кері (төңкерілген) болатынын көреміз. Мұндай кескін фотоаппаратта қолданылады.

2. АВ нəрсе линзаның фокусы мен қос фокусы аралығында орналассын (2-сур.).

Өткен жағдайдағыдан А нүктесінен екі сəуле жүргіземіз. Олардың қиылысу нүктесі А1, А нүктесінің кескіні болады. Енді В нүктесінен екі сəуле жүргіземіз. Олардың қиылысу нүктесі В1, В кескіні болады. А1 B1 нүктелерін қосып, АВ затының кескіні болатын А1В1 кесіндісін аламыз.

Егер зат жинағыш линзаның фокусы мен қос фокусы аралығында орналасса, онда оның кескіні: а) нақты; б) үлкейтілген; в) кері (төңкерілген) болатынын көреміз. Мұндай кескін проекциялық аппараттардың (диапроектор, кинопроектор жəне т.б.) жұмысында пайдаланады.

3. АВ заты линза мен оның фокусы аралығында орналассын (3-сур.). А нүктесінен линзаға стандартты екі сəуле жібереміз, линзадан сынғаннан кейін олардың шашырап шығатынын көруге болады. А нүктесінің кескіні бұл жағдайда сəулелердің өзінің қиылысуынан емес олардың кері созындыларынан пайда болады. Сонымен A1, А нүктесінің кескіні болады.

Сондай жолмен В нүктесінің жалған кескіні болатын В1 нүктесін аламыз. A1 жəне B1 нүктелерін қосып, АВ затының жорамал кескіні болатын А1В1 кесіндісін аламыз.

Егер зат жинағыш линза мен оның фокусы аралығында болса, онда кескін: а) жорамал; б) үлкейтілген; в) тура ( төңкерілген) болады. Мұндай кескінді лупаны (үлкейткіш шыны) пайдаланғанда аламыз. Ол қандай да бір заттың ұсақ бөліктерін немесе тексті қарағанда қолданылады. Бұл жағдайда үлкейтілген кескін алу қажет болады. Сонымен бірге ол тура болатындықтан, оны қарау (немесе оқу) ыңғайлы болады.

4. Енді шашыратқыш линза беретін кескіндіні қарастырайық (4-сур.). Бұл линза шашырайтын жарық шоғын түзеді. Сол себепті оның көмегімен нақты кескін алу мүмкін емес. Шашыратқыш линза заттың барлық жағдайында да жорамал, кішірейтілген тура кескін береді.

Компьютерде аталған сəулелердің жүру жолын көріп қана қоймай, оны ести отырып, есте сақтау үшін кез келген мезетте оны тоқтататып, қайта бақылай алуға мүмкіндік туады. Əрине, мұндай сызбаны визуалды түрде бірнеше рет көріп, естіген соң есте жақсылап сақтап қалуға болады, əрі линза көмегімен кескіндер алу принципін өз бетімен түсініп алу əлдеқайда оңай болады.

Болашақ физика мұғалімдері білімді ақпараттандыру жағдайында «Оптика» пəнін оқыту үдерісінде электрондық оқу құралдарын, демонстрациялық көрсетілімдерді өздерінің кəсіби іс- əрекеттерінде қолдана отырып, креативті ойлау қабілетін шыңдай түседі деп ойлаймыз.

Əдебиеттер тізімі

1. ҚP Бiлiм бepудi дaмытудың 2011–2020 жылдapғa apнaлғaн мeмлeкeттiк бaғдapлaмacы. — [ЭР]. Қолжетімділік тəртібі: http://kz.government.kz.
2. Орманова Г.К., Беркимбаев К.М., Курбанбеков Б.А., Раманкулов Ш.Ж., Бимаганбетова А.К. Формирование креативного мышления студентов по физике с помощью электронных ресурсов. AWER Procedia Information Technology & Computer Science. — 2013. — № 4. — С. 570–575.
3. Государственный стандарт Республики Казахстан. MS017-2005. «Информационные технологии. E-издание электронных книг». Министерство индустрии и торговли Республики Казахстан Комитета по техническому регулированию и метрологии (стандарт), утвержденный приказом № 39 от 7 февраля 2004 года. — [ЭР]. Режим доступа: online.zakon.kz
4. Беркимбаев К.М., Орманова Г.К. Использование компьютерных моделей в процессе обучение студентов физике //Вестн. Российского университета дружбы народов. — 2012. — № 3. — С. 88–92.
5. Орманова Г.К., Фазилова А. Характеристики современных технологий обучения на уроках физики. — 2011. — №— С. 120–127.
6. Оптика: Электрондық оқулық. Авторлық құқық объектісіне құқықтарды тіркеу туралы куəлік. — № — 2014. — 26 қараша.