Павленко А.І. [anatolypavlenko@ukr.net]
Хортицька національна навчально-реабілітаційна академія, Україна
Download in PDF: http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua//journals/2018-v1-15/2018_1-15-Pavlenko_Scientific_journal_FMO.pdf

МЕТОД ВІЗУАЛІЗАЦІЇ ГРАФІЧНИХ ЛІНІЙ У ГЕОМЕТРИЧНІЙ ОПТИЦІ ЯК ІННОВАЦІЙНА СКЛАДОВА  ОСВІТНІХ МОЖЛИВОСТЕЙ ПІДГОТОВКИ ФАХІВЦІВ У ВИЩІЙ ШКОЛІ

Анотація. У статті проведений аналіз і узагальнення різних підходів у визначенні основних ознак експериментальної візуалізації у фізиці. Розглянуті і проаналізовані традиційні методи дослідження ходу променів в геометричній оптиці. Визначається відношення традиційних методів до експериментальної візуалізації у фізиці.
Обґрунтовано і описано новий метод експериментальної візуалізації ходу світлових променів в оптичних деталях для вивчення геометричної оптики. Розроблений метод графічної візуалізації ліній в геометричній оптиці полягає в уведенні до поля зору вже нанесених графічних ліній на площину плоскої паперової поверхні для спостереження (візуалізації) у оптичних деталях. Метод передбачає експериментальне позначення (фіксацію) на папері та дослідження продовження зображень графічних ліній (ходу променів) у прозорих пластинах, призмах, фрагментах циліндричних дзеркал, циліндричних лінз та їх системах. Визначено прототип методу та його історія розробки і застосування на ілюстрованих прикладах. Моделями світлових променів виступають графічні прямі лінії, які наносяться на папері. Оптичні деталі і графічні прямі лінії на аркуші паперу розташовуються на горизонтальній поверхні. Обґрунтовано нові можливості методу у експериментальному дослідженні. А саме: отримання нової метричної інформації, розширення застосування для різних оптичних елементів, спостереження відразу кількох променів, поетапна візуалізація для складних моделей оптичних приладів (редукція побудови).
Розглянуті нові освітні можливості постановки фронтального фізичного експерименту з геометричної оптики на базі розглянутого методу візуалізації у процесі фахової підготовки студентів фізичних, фізико-технічних і інженерних спеціальностей у вищій школі. Зокрема: експериментальне визначення ходу променів і видимого збільшення у моделях лупи, мікроскопа та телескопа, графічна візуалізація ходу променів гомоцентричного пучка у плоско-паралельній пластинці, оборотності ходу променя, аберацій та інші.
Ключові слова: метод візуалізації, графічні лінії, вища школа, геометрична оптика, освіта, фізичний експеримент.

METHOD OF VISUALIZATION OF GRAPHICAL LINES IN GEOMETRICAL OPTICS AS AN INNOVATIVE COMPONENT OF IMPLEMENTATION OF EDUCATIONAL POTENTIAL FOR VOCATIONAL TRAINING
IN THE HIGHER SCHOOL

Аnatoliі Pavlenko

Khortytsia National Educational Rehabilitation Academy, Ukraine

Abstract. In the article the analysis and generalization of different approaches in defining the main features of the experimental visualization in physics. Reviewed and analyzed the traditional methods of study of the rays in geometrical optics. The ratio is determined by traditional methods to experimental visualization in physics.
Reasonable and describes a new experimental method of visualizing the stroke of light rays in optical components for the study of geometrical optics. Developed a method of graphical visualization of lines in geometrical optics is the introduction of the field of view is already done graphic lines on the plane of the flat paper surface surveillance (imaging) in the optical parts. Method involves experimental designation (fixation) on paper and study is a continuation of the pictures of graphical lines (of the rays) in transparent plates, prisms, fragments of cylindrical mirrors, cylindrical lenses and their systems. Determined the prototype of the method and its history of development and application to illustrated examples. Models of the light rays are a graphical straight lines, are applied to the paper. Optical parts and graphic straight lines on a sheet of paper placed on a horizontal surface. Proved the new capabilities of the method in a pilot study. Namely, obtaining a new metric of information, the expansion of the application for different optical elements, the observation of multiple beams, phase visualization for complex models of optical devices (reduction of construction).
Considered the new educational opportunities of setting front physical experiment of geometrical optics on the basis of the method of visualization in the process of professional training of students of physical, physical-technical and engineering courses in high school. In particular: experimental determination of the rays and the visible increase in models of magnifier, microscope and telescope, graphical visualization of the rays homocentric beam in a plane-parallel plate, the turnover of the beam, aberration and others.
Key words: method of visualization, graphical lines, the HigherSchool, geometrical optics, education, physical experiment.

Список використаних джерел

1. Безуглий Д. Візуалізація як сучасна стратегія навчання. Фізико-математична освіта. 2014. № 1 (2). С. 5-11.
2. Житєньова Н.В. Сутність візуалізації в навчальному процесі. Збірник наукових праць Кам'янець-Подільського національного університету ім. Івана Огієнка. Сер. : Педагогічна. 2013. Вип. 19. С. 18-21.
3. Павленко А.І. Графічна візуалізація ходу променів гомоцентричного пучка у плоско-паралельній пластинці. Зб. наук. праць. Уманський ДПУ ім. Павла Тичини. Київ: Науковий світ. 2001. С.147-151.
4. Павленко А.І. Інноваційні технології навчального фізичного експерименту: геометрична оптика. Запоріжжя: Прем’єр, 2004. 120 с.
5. Семенихина Елена. Формирование у будущих учителей математики навыков динамической визуализации инструментами СКМ MAPLE. European Journal of Contemporary Education. 2014. Vol.(10), № 4, p. 265-272.
6. Философский словарь / Андрущенко И.В. и др.. Київ: А.С.К. 2006. 1056 с.
7. Покровский А.А. Оборудование физического кабинета. М.: ГУП МП РСФСР, 1958. 423 с.
8. Trifonova Olena. Studying of lenses and their properties. Наукові записки. Серія: Проблеми методики фізико-математичної і технологічної освіти. Кіровоград. 2014. Вип. 5, Ч. 1. С. 174-179.
9. Покровский А.А., Зворыкин Б.С. Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе (руководство для преподавателей). М.: Изд-во АПН РСФСР, 1951. 171 с.
10. Абрагам Г. Сборник элементарных опытов по физике, составленный при участии многих физиков /Перевод с франц. под ред. проф. Б.П.Вайнберга. Ч.ІІ. Акустика. Оптика. Электричество и магнетизм. Одесса: Mathesis, 1905. 434 c.
11. Павленко А.И. Построение изображения точки в стеклянной пластинке. Физика в школе. 2006. №1. С.64-65.
12. Павленко А.І. Експериментальне визначення ходу променів і видимого збільшення у моделях лупи, мікроскопа та телескопа. Наукові записки. Випуск 51. Ч.2. Серія: Педагогічні науки. Кіровоград: РВЦ КДПУ ім. В.Винниченка. 2003. С.112-117.
13. Геометрична оптика. Терміни, визначення та літерні позначення основних величин: ДСТУ 2756-94. Чинний від 01.01.1996. К.: Держстандарт України, 1994. 44 с.
14. Загальна фізика у прикладах, запитаннях і відповідях. Оптика: навчальний посібник / В. Ф. Коваленко та ін.. К. : ВПЦ «Київський університет», 2012. 447 с.
15. Федосов И.В. Геометрическая оптика. Саратов: Сателлит, 2008. 92 с.