Рис. 1. Структурна схема вивчення розділу 3

Рис. 1. Структурна схема вивчення розділу 3

У змістовому модулі “Явище ЕМІ. ЕМП” розкриваємо навчальний матеріал у такій послідовності [3, с. 131-146; 9]: 1. Відкриття явища електромагнітної індукції. Актуалізуємо знання учнів про електричне та магнітне поля, їх взаємозв’язок, відносність і початкові уявлення про ЕМП. Пропонуємо питання проблемного характеру: Чи може магнітне поле породити електричне поле ? (зазвичай говорять тільки про електричний струм). Надаємо історичні відомості, що першим ствердно відповів на аналогічне питання М. Фарадей. Враховуємо сучасні досягнення фізики електромагнітних явищ і надаємо визначення: явище наведення електричного поля (електричних зарядів, електричного струму) магнітним полем називають явищем ЕМІ.

Відмітимо, що традиційно на початковому етапі вивчення явища ЕМІ враховують наведення в магнітному полі тільки електричного струму. Ми ж одразу націлюємо учнів на розуміння польового трактування ЕМІ, оскільки саме воно дозволяє розкрити фізичну суть явища. На перше місце ставимо наведення магнітним полем електричного поля, а вже потім – електричного струму. Зазначаємо про існування двох типів ефектів явища ЕМІ.

2. Перший тип ефектів явища ЕМІ. Вихрове електричне поле. Проводимо ряд традиційних дослідів (аналогічних до тих, котрі проводив М. Фарадей) з наведенням індукованого електричного струму в котушці, замкнутій на гальванометр, під час взаємного руху магніту й котушки. Аналізуємо як змінюється кількість ліній магнітного поля та величина магнітного поля, що пронизують контур, утворений замкнутим провідником, і робимо висновок: за будь-якої зміни величини магнітного поля та кількості ліній магнітного поля, що пронизують контур, утворений замкнутим провідником, у цьому провідникові виникає індукований електричний струм, який існує тільки під час цієї зміни. Надаємо поняття змінного магнітного поля як такого, що змінюється з плином часу. На конкретних прикладах і на основі аналізу проведених дослідів, з використанням відповідних рисунків, індуктивним шляхом розкриваємо правило Ленца: індукований (індукційний) електричний струм виникає такого напряму, щоб протидіяти причині, яка його породжує (скорочене формулювання); індукований електричний струм у замкнутому провідникові виникає такого напряму, що магнітне поле індукованого струму протидіє зміні кількості ліній магнітного поля чи зміні величини магнітного поля, котре спричинило цей індукований струм (розширене формулювання). Актуалізуємо знання учнів, що електричний струм по провідникові протікає тільки за наявності електричного поля всередині провідника, а напрям електричного струму відповідає напряму ліній електричного поля. Наявність індукованого електричного струму свідчить про наявність відповідного індукованого електричного поля. Зображуємо картину ліній індукованого електричного поля та звертаємо увагу на їх замкнутість. Надаємо поняття вихрового поля. Підкреслюємо вихровий характер магнітного й електричного індукованого полів. Порівнюємо вихрове індуковане електричне поле й електричне поле електрично зарядженої частинки. Наводимо історичну довідку про Д. Максвелла.

Формулюємо висновок: суть першого типу ефектів явища електромагнітної індукції полягає у породженні вихрового індукованого електричного поля змінним магнітним полем; лінії вихрового індукованого електричного поля замкнуті; індукований електричний струм у замкнутому провідникові протікає внаслідок виникнення вихрового індукованого електричного поля. Отже, під час вивчення явища ЕМІ ми не обмежуємося емпіричним рівнем і традиційним аналізом виникнення тільки індукованого електричного струму, а одразу з’ясовуємо, що причиною цього електричного струму є наявність вихрового електричного поля, індукованого змінним магнітним полем. Цим самим ми розкриваємо цілісні відомості про ЕМІ.

3. Явище самоіндукції. Явище самоіндукції є достатньо складним для значної частини учнів навіть у старшій школі. Виникає питання доцільності його вивчення в основній школі. У зв’язку з цим можна зазначити наступне. Якщо мати на меті побудову відносно завершеного базового курсу фізики основної школи, то напрошується висвітлення таких тем як електромагнітні коливання та електромагнітні хвилі, зокрема механізм виникнення електромагнітних коливань у коливальному LС-контурі. А для цього необхідно посилатися на явище самоіндукції. Окрім того, вивчення явища самоіндукції дозволяє на більш високому науковому рівні розкрити принцип дії трансформатора. Саме такий підхід запроваджено у підручнику за редакцією О. Бугайова [1, с. 127–130]. Спочатку проводимо традиційні демонстраційні експерименти, в яких розжарення лампочок чітко свідчить про плавне наростання чи спадання електричного струму. Пояснюємо явище на основі знань учнів про явище ЕМІ та змінне магнітне поле. На завершення надаємо визначення: виникнення індукованого вихрового електричного поля і відповідного індукованого електричного струму в провідникові внаслідок протікання по ньому електричного струму, що змінюється з плином часу, називається явищем самоіндукції (зазвичай говорять тільки про струм).

4. Індукування електричного поля під час руху провідника в постійному магнітному полі – другий тип ефектів явища електромагнітної індукції. Пояснюємо, що коли провідник рухається в магнітному полі, “перетинаючи лінії поля”, то у провіднику відбувається розподіл електрично заряджених частинок, внаслідок чого на кінцях провідника накопичуються, індукуються позитивно та негативно електрично заряджені частинки, з якими пов’язане індуковане (індукційне) електричне поле, лінії якого починаються на позитивно та закінчуються на негативно заряджених частинках. Якщо ж провідник рухається “вздовж ліній магнітного поля”, то розділення заряджених частинок не відбувається. Підкреслюємо, що індукований електричний струм у провіднику, який рухається прямолінійно й рівномірно, “перетинаючи лінії однорідного магнітного поля”, існує тільки протягом короткого часу перерозподілу електричних зарядів у провіднику. Після цього величина індукованих зарядів не змінюється, тобто струм зникає. Оскільки індукований електричний струм існує не завжди, то основну увагу (на відміну від традиційної методики) звертаємо на індуковані електрично заряджені частинки й пов’язане з ними індуковане електричне поле. Водночас, на досліді легше спостерігати наявність саме індукованого струму. Тому ми використовуємо традиційну демонстрацію виникнення індукованого електричного струму в замкнутому на гальванометр провіднику, що рухається в магнітному полі, “перетинаючи лінії магнітного поля”. Пояснюємо, що аналогічні явища відбуваються у випадку нерухомого провідника, відносно якого рухається магнітне поле (магнітна система). Суттєвим є відносний рух провідника й магнітного поля. Доходимо спільного висновку: індукування електричного поля (електрично заряджених частинок, електричного струму) під час взаємного руху провідника й магнітного поля – це і є другий тип ефектів явища ЕМІ. Порівнюємо спільні та відмінні риси двох типів ефектів явища ЕМІ. Таким чином, під час вивчення явища ЕМІ ми послідовно розкриваємо учням фізичну суть обох типів ефектів ЕМІ на основі їх польового трактування. Аналізуємо відповідні картини ліній індукованого електричного поля, зокрема вихрового електричного поля, але на пропедевтичному рівні. В основній школі не ставиться за мету розуміння деталей картини ліній електричних полів, індукованих магнітними полями. Достатньо розуміння фізичної суті явища ЕМІ. Використання картин ліній індукованого електричного поля сприяє формуванню у свідомості учнів певного образу про це поле і допомагає краще зрозуміти природу ЕМІ.

5. Електромагнітне поле. Актуалізуємо знання учнів про електричне поле, магнітне поле, ЕМП, явище ЕМІ. Підкреслюємо, що відкриття явища ЕМІ стало поворотним моментом у розумінні взаємозв’язку і спільної природи електричного та магнітного полів. Обґрунтовуємо узагальнення Д. Максвелла: не тільки змінне магнітне поле породжує вихрове електричне поле, але й, навпаки, змінне електричне поле породжує магнітне поле. Отже, змінні електричне поле та магнітне поле взаємно породжують одне одного. На основі аналізу взаємозв’язку електричного й магнітного полів Д. Максвелл першим передбачив, що електричне й магнітне поля не просто тісно пов’язані між собою, а утворюють спільне ціле – “єдине” ЕМП. Систематизуємо й узагальнюємо уявлення учнів про електромагнітну взаємодію та ЕМП, про “джерела” електричного та магнітного полів і формулюємо висновок. Існує ЕМП – вид матерії, завдяки якому здійснюється електромагнітна взаємодія, що поширюється у вакуумі зі швидкістю 3∙10⁸ м/с; ЕМП має енергію. Електричне поле й магнітне поле – це два види (прояви) ЕМП; наявність електричного поля чи магнітного поля залежить від вибору системи відліку. Електричне поле має подвійну природу: 1) електричне поле електрично заряджених частинок (лінії якого починаються на позитивно та закінчуються на негативно заряджених частинках); 2) вихрове електричне поле, породжене змінним магнітним полем (лінії вихрового поля замкнуті). Магнітне поле завжди вихрове і має потрійну природу: 1) магнітне поле рухомих електрично заряджених частинок, зокрема провідників зі струмом та орбітальна складова магнітного поля речовини; 2) магнітне поле, породжене змінним електричним полем; 3) спінова складова магнітного поля речовини. Зазначимо, що подібна узагальнена характеристика ЕМП та деталізація електричного й магнітного полів як проявів ЕМП використовується нами також під час вивчення електромагнетизму в старших класах і вищій школі.

У змістовому модулі “Практичне використання явища ЕМІ” вивчаємо навчальний матеріал у такій послідовності [3, с. 147-159; 10]: 6. Генератор змінного електричного струму. 7. Індукований електричний струм у масивних провідниках. 8. Принцип дії та будова трансформатора. 9. Виробництво, передавання на відстань і споживання електроенергії. 10. Електрифікація та охорона природи. Ми не обмежуємося емпіричним рівнем вивченням цих тем, що характерно для традиційної методики, а розкриваємо їх на доступному теоретичному рівні, поєднуючи індуктивний і дедуктивний методи навчання.

Розкрита вище методика в повній мірі стосується класів з поглибленим вивченням фізики в умовах допрофільної диференціації навчання. Для класів, які працюють за типовою програмою, спрощуємо вивчення навчального матеріалу, орієнтуватися в більшій мірі на емпіричний рівень його опанування, а частину матеріалу взагалі переносимо в старшу школу. У процесі висвітлення першого типу ефектів явища ЕМІ (пункт 2) обмежуємося тільки основним висновком стосовно природи вихрового електричного поля та замкнутості його ліній; аналіз же напряму ліній переносимо в старшу школу. Ознайомлення з явищем самоіндукції (пункт 3) скорочуємо й переносимо у розряд додаткового матеріалу. У процесі розкриття другого типу ефектів явища ЕМІ (пункт 4) обмежуємося емпіричним рівнем, а картину ліній електричного поля індукованих електрично заряджених частинок і пояснення причини їх розподілу переносимо в старшу школу. Під час вивчення практичного використання явища ЕМІ (пункти 6-8) рухаємось в основному індуктивним шляхом: починаємо з емпіричного рівня та доповнюємо його якісним теоретичним обґрунтуванням. Загальні підходи стосовно принципів побудови змісту, структури й методики навчання електромагнетизму в непрофільних класах та у класах з поглибленим вивченням фізики в цілому залишаються єдиними завдяки упровадженій генералізації навчального матеріалу. Відмінність полягає у рівні генералізації, у рівні формування цілісних відомостей, у співвідношенні між індуктивним і дедуктивним методами навчання та між різними формами мислення. Проведений педагогічний експеримент підтвердив високу ефективність пропонованої методики.

1. Бугайов О. І. Фізика. Астрономія : пробн. підручник для 9 кл. середн. загальноосвіт. шк. – 2-ге вид. / О. І. Бугайов, І. А. Климишин, Є. В. Коршак та ін.; за ред. проф. О. І. Бугайова. – К. : Освіта, 1999. – 367 с.

2. Бурак В. І. Генералізація електромагнетизму в основній школі / В. І. Бурак // Зб. наук. праць Кам’янець-Подільського держ. ун-ту. Серія педагог. : Дидактики дисциплін фізико-математичної та технологічної освітніх галузей. – Кам’янець-Подільський : Інформ.-видавн. відділ К-ПДУ, 2004. – Вип. 10. – С. 140-143.

3. Бурак В. І. Електромагнітні явища і електромагнітне поле : навч. посібн. для класів основної школи з поглибленим вивченням фізики / В. І. Бурак. – Кривий Ріг : Видавничий дім, 2008. – 164 с.

4. Бурак В. І. Засади генералізації змісту, структури і навчального матеріалу з електромагнетизму в основній школі / В. І. Бурак // Науковий часопис НПУ імені М. П. Драгоманова. Серія № 5. Педагог. науки: реалії та перспективи. – Вип. 12 : зб. наук. праць. – К. : Вид-во НПУ імені М. П. Драгоманова, 2008. – С. 54-59.

5. Бурак В. І. Зміст і методика вивчення явища електромагнітної індукції у восьмому класі / В. І. Бурак // Фізика та астрономія в школі. – 2003. – № 6. – С. 8-10.

6. Бурак В. І. Методика навчання електромагнетизму в основній школі в умовах диференціації навчання : автореф. дис. ... к. пед. н. : 13.00.02 – теорія та методика навчання (фізика) / В. І. Бурак; НПУ імені М. П. Драгоманова. – К., 2009. – 20 с.

7. Бурак В. І. Методика навчання розділу “Явище електромагнітної індукції і електромагнітне поле” в основній школі / В. І. Бурак, Ю. С. Мамедова // Зб. наук. праць : Вип. 6 : в 3-х томах. – Кривий Ріг : Видавн. відділ НМетАУ, 2006. – Т. 2 : Теорія та методика навчання фізики. – С. 169-174.

8. Бурак В. І. Методика розвитку початкових уявлень учнів про електромагнітну взаємодію і електромагнітне поле в основній школі / В. І. Бурак // Вісник Чернігівського державного педагогічного ун-ту імені Т. Г. Шевченка. Серія : педагогічні науки : зб. наук. пр. – Вип. 30. – Чернігів : ЧДПУ, 2005. – С. 40-45.

9. Програми для загальноосвітніх навчальних закладів. Фізика. Астрономія. 7-12 кл. – К. : Ірпінь : Перун, 2007. – 80 с.

10. Пьоришкін О. В. Фізика : підручник для 8 кл. серед. шк. – 12-те вид. / О. В. Пьоришкін, Н. О. Родіна. – К. : Рад. шк., 1992. – 192 с.

Дата надходження статті: 05.10.2009 року.

Дата прийняття статті до друку: 11.02.2010 року.

УДК 378:004

Т. С. Хачіров,

аспірант

університет імені Г. Сковороди)

У ракурсі нашого дослідження важливим є те, що формування ключових компетентностей підростаючого покоління розглядається як місія системи загальної освіти у суспільстві знань і сталого суспільства, до яких прямує розвиток інформаційного суспільства. Водночас ці ключові компетентності є передумовою самореалізації особистості у суспільстві та її спроможності ефективно набувати знань упродовж життя. Звідси випливає суспільна й особистісна значущість забезпечення належного рівня сформованості ІКТ-компетентності, яку схарактеризовано вище як ключову. На її сутність в європейському контексті можна спиратися у процесі аналізу змісту навчання основ комунікаційних технологій у системі загальної інформатичної освіти та визначення напрямків і пріоритетів його модифікації.

Зростання ролі комунікаційної складової у загальноосвітній інформатичній підготовці випускника школи, з одного боку; незупинний розвиток глобальної мережі – з іншого, спричинюють необхідність модифікації та вдосконалення змісту навчання школярів інформатики, зокрема тих її розділів, що стосуються основ комунікаційних технологій. Це актуалізує дослідження нових концепцій у галузі мережних технологій та їх наслідків, “побічних явищ”, які слід мати на увазі, розширюючи межі шкільного курсу інформатики.

Метою і завданням статті є висвітлення сучасних сервісів Інтернет та особливостей їх застосування, що мають бути враховані у процесі розробки методичної системи навчання школярів основ комунікаційних технологій у межах загальноосвітнього курсу інформатики.

Аналіз досліджень і публікацій. На початку утворення всесвітньої мережі Інтернет для уможливлення глобального інформаційного обміну, її було задекларовано як систему, що існує на засадах добровільної кооперативної асоціації; передбачає розвиток нових компаній і надання ними послуг на конкурентній основі, що мало сприяти розширенню вибору послуг, пропонованих користувачеві за справедливу ціну; спирається на гнучке регулювання як основу забезпечення стабільності та свободи; надає відкритий доступ до ресурсів мережі (за законом Метклафа, потужність комп’ютерної мережі пов’язана з кількістю користувачів мережі квадратичною залежністю); забезпечує загальнодоступність послуг.

Сервіси Internet, доступні кожному повноправному користувачеві Internet, можна умовно поділити на такі види [2]: інтерактивні (on-line) – потрібна негайна реакція користувача на отриману інформацію (іншими словами, одержувана інформація виступає в ролі запита користувачеві з боку системи); прямі – інформація на запит клієнта надається негайно, однак від одержувача інформації не очікується негайної реакції на отриману відповідь; відкладеного читання (off-line) – запит i одержання інформації розділені у часі. До загальновідомих сервісів глобальної комп’ютерної мережі, що стабільно ввійшли у зміст шкільної інформатичної освіти, відносяться Всесвітня Павутина (World Wіde Web) як приклад прямого сервісу і електронна пошта (E-Maіl) як приклад сервісу відкладеного читання. Зазначені сервіси дають можливість мільйонам користувачів отримувати інформацію та обмінюватися інформацією.

В останні роки з’явилися і набули поширення багато інших послуг, що ґрунтуються на службі WWW, – так звані onlіne-послуги. До них можна віднести Інтернет-конференції, потокове аудіо та відео, wіkі-енциклопедії, блоги (мережні щоденники) тощо.

Сучасна концепція Web 2.0, запропонована Тімом О’Рейлі наприкінці 2005 року [3], спирається на методику проектування комп’ютерних систем, за якою процес доопрацювання та покращення вихідного проекту спирається на колективну участь користувачів у його вдосконаленні, розширенні, розвитку. Відповідно до такої концепції, чим більша кількість людей користуються комп’ютерною системою, тим кращою вона стає. Урахування мережних взаємодій, залучення користувачів до наповнення і багатократного вивіряння контенту, їх заохочення і підтримка, довіра до “колективного розуму” і “колективного знання” є вихідними і ключовими позиціями соціалізації технології Web 2.0. Уявлення про соціалізацію сайту звичайно включає можливість індивідуальних настроювань сайту й створення особистої зони для користувача (особисті файли, зображення, відео, блоги) для того, щоб користувач міг відчути та виявити свою унікальність.

Великою популярністю, зокрема серед молоді, користуються сервіси компаній Google, Yandex, LifeJournal і BBC, які дозволяють будь-якій особі розміщати на своїх серверах інформацію різного змісту, що, безсумнівно, дає широкі можливості для самонавчання, самореалізації, для прояву певних індивідуальних здібностей та унікальних якостей особистості, її культурного розвитку й інтелектуального зростання.

У технічному аспекті концепція Web 2 є сукупністю Інтернет-технологій, яка містить: XML и JSON – мови розмітки тексту; AJAX – технологія побудови інтерактивних користувальницьких інтерфейсів веб-додатків, що полягає в "фоновому" обміні даними браузера з веб-сервером; Mash-up – технологія інтеграції інформації, одержуваної з різних джерел; Теги – ознака, що зберігається разом з інформацією і допомагає швидко ідентифікувати інформацію; SVG – мова розмітки масштабованої векторної графіки (створена Консорціумом Всесвітньої Павутини (W3C)). Будучи підмножиною розширюваної мови розмітки XML, використовується для опису двовимірної векторної й змішаної векторно/растрової графіки у форматі XML; RSS – сімейство XML-форматів, призначених для опису стрічок новин, анонсів статей, змін у блогах тощо; XPath – мова запитів до елементів XML-документа; Canvas – елемент HTML5, призначений для створення bіtmap зображення за допомогою JavaScrіpt. Нижче в таблиці 1 надано порівняльні приклади служб, використовуваних у різних версіях Web для виконання різноманітних функцій.

Разом з тим, необхідно зазначити про негативний вплив соціальних мереж, що використовують технології WEB 2.0 [4]. Спілкування молоді через віртуальні соціальні мережі призводить до виникнення проблем як психологічного, так і медичного характеру. Породження психологічних проблем зумовлено тим, що учні не просто віддають перевагу спілкуванню за допомогою мережі, а уникають безпосереднього спілкування один з одним, і відсутність досвіду такого спілкування призводить до розладів психічного характеру.

Щодо медичних проблем, то помічено, що “віртуальна” молодь відстає у фізичному розвитку від своїх однолітків, які проводять не так багато часу за комп’ютером. Крім того, учні вдома не дотримуються санітарних норм, які не тільки регламентують час роботи за комп’ютером, а й встановлюють вимоги до обладнання робочого місця, його освітленості та багатьох інших параметрів. Таке ігнорування санітарних норм негативно позначається на здоров’ї учнів. Зазначимо, що саме сервіси Інтернет є тим привабливим фактором, який найдовше утримує школяра за комп’ютером. Результати численних досліджень у галузі застосувань Інтернет-технологій, що проводяться в нашій країні, а також у зарубіжжі (наприклад, [6]), переконливо свідчать, що, на жаль, учні використовують глобальну мережу переважно для розваг і найчастіше залишаються навіть не обізнаними з тими її сервісами, що можуть дати їм доступ до корисної й цікавої інформації або задовольнити їх власні індивідуальні потреби щодо особистісної самореалізації.

Важливим моментом, який слід з необхідністю враховувати у процесі навчання учнів основ комунікаційних технологій, є те, що розміщення школярами матеріалів особистого характеру в мережі, яке відбувається без належного контролю з боку дорослих, може призвести до небажаних наслідків. Необхідно сформувати в учня переконаність у неприпустимості протиправних дій або порушень законів моралі й етики. Він має усвідомити необхідність неухильно дотримуватися цих законів навіть в умовах анонімного використання комп'ютерної мережі, хоч така анонімність сприяє створенню в уяві учня враження про начебто безкарність таких дій і порушень. Варто наголосити, що вихід за межі правового поля або за межі моральності й толерантності може позначитися на життєвому шляху учня, відбитися на його подальшій навчальній або трудовій діяльності за межами загальноосвітнього навчального закладу, призвести до втрати шансів на успішну кар’єру.

Зазначимо, що заборона учневі самостійно виходити в Інтернет і використовувати мережні сервіси не є ані виправданою, ані доцільною. “Відсутність” учня в мережі, ігнорування ним загальновідомих мережних ресурсів можуть спричинити те, що в майбутньому він не зможе отримати доступ до привілейованих розділів цих ресурсів, оскільки доступ до таких розділів всі частіше визначається за репутацією користувача в мережі, що поступово “наробляється” ним у процесі використання її сервісів. Варто підкреслити, що в умовах реалізації задекларованих принципів функціонування мережі такий підхід у наданні доступу до її сервісів є основою для саморегулювання Інтернет-співтовариства і водночас дає привід для постановки додаткових цілей щодо залучення користувачів до присутності на Інтернет-ресурсі. Сьогодні в Україні, незважаючи на глобальну фінансову кризу, триває комп’ютеризація загальноосвітніх шкіл і продовжуються роботи з підключення шкільних комп’ютерних кабінетів до мережі Інтернет [1]. Водночас відбувається і розвиток сучасних портативних пристроїв, таких як нетбуки, смартфони, комунікатори та кишенькові комп’ютери. Такі портативні пристрої дозволяють одержувати доступ до всесвітньої мережі практично з будь-якого місцезнаходження. Це дозволяє учням використовувати їх як на користь, наприклад, для читання електронних книг, так і на шкоду – для списування на іспиті, для розміщення неприпустимих матеріалів на онлайнових відеосервісах, що може завдати шкоди репутації авторів таких матеріалів.

Отже, глибокий аналіз сучасних сервісів Інтернет, комплексне вивчення різних аспектів їх впливу на учня, його особистість, на формування його інформаційної культури й системи цінностей виступають необхідною передумовою проектування й розробки адекватної сучасним вимогам методичної системи навчання основ комунікаційних технологій у рамках шкільного курсу інформатики. Розширюючи зміст загальноосвітньої підготовки учнів з основ комунікаційних технологій, потрібно ретельно проаналізувати й ті особливі моменти, які тягнуть за собою ці зміни.