Створення сучасного спектрального приладу для навчальних цілей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уманський державний педагогічний університет імені Павла Тичини

Компанія «Data Art»

ПАТ «НВП «Радій»

СТВОРЕННЯ СУЧАСНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО ПРИЛАДУ ДЛЯ НАВЧАЛЬНИХ ЦІЛЕЙ

Величко Степан Петрович доктор педагогічних наук, професор, професор кафедри фізики та інтегративних технологій навчання природничих наук,

Величко Ігор Степанович інженер-програміст

Ковальов Сергій Григорович кандидат педагогічних наук

м. Умань, м. Київ, м. Кропивницький

Анотація

На основі результатів науково-теоретичного аналізу освітнього процесу показано, що навчальний експеримент відноситься до невід'ємної складової і досить важливої компоненти методичної системи навчання курсу фізики у педагогічних закладах вищої освіти (ЗВО). Така система проектується викладачами відповідних кафедр під час підготовки майбутніх учителів з природничих дисциплін для формування у них високого рівня навчальних досягнень, предметних та професійних компетентностей майбутнього фахівця.

За цих обставин враховується, що студенти педагогічних ЗВО вже мають певний обсяг теоретичних знань та методичних уявлень з фізики. Однак, уже з першого курсу вони, вивчаючи основи природничих дисциплін, знайомляться з методами, прийомами і засобами навчання, самостійно виконують спостереження, експериментальні дослідження, котрі розширюють їхні знання і формують готовність до професійної діяльності.

Значний потенціал і можливості у формуванні фахових компетентностей майбутнього вчителя фізики містить спектральний аналіз як метод наукового дослідження природних явищ, основи якого вивчаються у курсі фізики.

Для розкриття основ спектрального аналізу нами запропонований універсальний спектральний прилад, який працює на основі голографічної дифракційної гратки, а методом блочної заміни окремих елементів до базової основи перетворює його у шість різних модифікацій спектральних приладів і з кожною модифікацією дозволяє виконувати серію навчальних дослідів.

За сучасних умов широкого упровадження інформаційно-комунікаційних технологій в освітній процес з фізики створилася можливість поєднання засобів ІКТ і спектрального приладу та перетворення його в ефективний «Спектрометр-01» для навчальних цілей з природничих наук у ЗВО для виконання вагомих і науково обґрунтованих навчальних досліджень. спектральний аналіз фізика навчальний

Ключові слова: навчальний процес, природничі науки, спектрометр для навчальних цілей, засоби інформаційно-комунікаційних технологій, навчальні дослідження.

Annotation

Velychko Stepan Petrovych Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Honored Worker of Science and Technology of Ukraine, Professor at the Department of Physics and Integrative Technologies of Teaching Natural Sciences, Pavlo Tychyna Uman State Pedagogical University, Uman,

Velychko Ihor Stepanovych Software engineer, DataArt Solutions, Inc., Kyiv

Kovalev Serhiy Hryhorovych Ph.D. of Pedagogic Sciences, software engineer, PJSC "RPC Radiy", Kropyvnytskyi

CREATION OF MODERN SPECTRAL DEVICE FOR EDUCATIONAL PURPOSES

Based on the results of the scientific and theoretical analysis of the educational process, it is shown that the educational experiment is an integral part and quite an important component of the methodological system of teaching the physics course in pedagogical institutions of higher education. Such a system is designed by the teachers of the corresponding departments during the training of future teachers in natural sciences in order to instill in them a high level of educational achievements, subject-related and professional competences of the future specialist.

Under these circumstances, it is taken into account that students of pedagogical higher education institutions already have a certain amount of theoretical knowledge and methodological concepts in physics. However, from their very first year studying the basics of natural sciences, they get acquainted with methods, techniques and means of learning, independently carry out observations and experimental studies, which expand their knowledge and form readiness for professional activity.

Spectral analysis as a method of scientific research of natural phenomena, the basics of which are studied in the course of physics, has significant potential and opportunities in the formation of professional competences of the future physics teacher.

To make the basics of spectral analysis comprehensible, we have proposed a universal spectral device that works on the basis of a holographic diffraction grating, and by the method of block replacement of individual elements to the basic base, it turns it into six different modifications of spectral devices, in which each modification allows you to perform a series of educational experiments.

Under the modern conditions of widespread introduction of information and communication technologies in the educational process in physics, it has become possible to combine ICT tools with a spectral device, and transform it into an effective "Spectrometer-01" for educational purposes in natural sciences in higher education institutions to perform significant and scientifically based educational research.

Keywords: educational process, natural sciences, spectrometer for educational purposes, means of information and communication technologies, educational research.

Постановка проблеми

До вагомих сучасних чинників розвитку освіти в Україні слід віднести запровадження педагогічних технологій, що дають можливість надавати освітні послуги високої якості і високого рівня, внаслідок чого результати навчання поєднуються з планами на майбутнє і можливостями та з потребами і побажаннями школярів. Зазначене суттєво підвищує інтерес учнів до вивчення природничих дисциплін, зокрема і фізики. Запроваджувані сучасні педагогічні технології за цих умов націлені в освітньому процесі не просто на формування міцних знань і переконань та дієвих умінь і навичок, а спрямовуються на всебічний і гармонійних розвиток особистості випускника закладу освіти, на формування у нього творчого мислення й ініціативи та компетентності у вирішенні важливих практичних завдань, а також націлені на всебічний розвиток і пошук нових ефективних пізнавальних дій. Значна роль у цьому процесі належить дисциплінам природничого циклу, серед яких курс фізики посідає провідне місце.

У відповідності до «Національної стратегії розвитку освіти в Україні на період до 2021 року» з урахуванням широкого впровадження інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ) у процесі навчання фізики, на сьогодні виокремилися певні напрямки реформування та розвитку національної системи освіти, а також продовжується її модернізація у контексті європейських вимог на основі ІКТ. Разом з тим ще існують проблемні питання, котрі вимагають свого вирішення. Зокрема, вагомих змін у подальшому розвитку системи освіти України потребує природничо-математична освіта, значних змін має зазнати її матеріально-технічна база, щоб кожний суб'єкт навчання (як учитель, так і студент та школяр) мав би вільний доступ до освітньої відкритої інтернет-мережі та до засобів ІКТ і хмарних технологій, щоб кожний старшокласник чи студент міг би використовувати надані йому можливості для успішного розв'язання проблем самореалізації і самоосвіти та будувати власну траєкторію навчання.

Одночасно виокремимо і той аспект, що початок ХХІ століття характерний досить широким упровадженням ІКТ у навчально-виховний процес. З одного боку, вагомими і значущими при цьому проявляють себе саме інноваційні педагогічні технології, бо їхній розвиток переконливо ілюструє інтенсивне впровадження в освітній процес комп'ютерно орієнтованих засобів навчання (КОЗН), комп'ютерно орієнтованих систем навчання (КОСН), хмарних технологій тощо. Практика ж переконує, що ще недостатньо забезпеченою є матеріально-технічна база для природничих дисциплін та немає необхідного якісного програмно-педагогічного забезпечення (ППЗ) для створення сучасного й ефективного навчального середовища на основі відповідних важливих і необхідних КОЗН та методики їх упровадження.

З іншого боку, досягнення фізичної галузі науки на даному етапі дістали такого рівня, коли основи квантової теорії стали предметом вивчення у шкільному курсі фізики, а, наприклад, оптичний квантовий генератор (лазер, який працює на основі цієї теорії) вже давно розроблений і використовується як навчальний прилад і в ЗЗСО, і в закладах вищої освіти (ЗВО), він входить до переліку обов'язкового навчального обладнання у шкільному кабінеті фізики і достатньо ефективно запроваджується як для вивчення його будови і роботи, так і з метою виконання серії навчальних експериментів з оптики, особливо під час демонстрацій та лабораторних робіт і фізичного практикуму з оптики, зокрема з інтерференції, дифракції, дисперсії світла. Треба підкреслити та виокремити, що вагомість такої реалізації навчальної моделі лазера обумовлена завдяки оригінальним властивостям пучка світла, який випромінює навчальна модель лазера, а саме: монохроматичності; когерентності; поляризації, вузького спрямування. Тому оптичне випромінювання, його закономірності, основні явища і закони можна вивчати поєднано, завдяки реальному та віртуальному навчальному експерименту і тут доцільно поєднати навчальний лазер і створений нами «Спектрометр-01».

Зате запровадження ІКТ у створеному спектрометрі, який слугує одночасно і спектрофотометром, має свої переваги, бо надає студентові можливості складні навчальні дослідження виконувати в автоматичному варіанті поетапно, поділяючи його на простіші дії, а згодом інтегрувати їх у єдине повне дослідне завдання і таким чином розвивати методику виконання дослідницьких завдань та методику навчання фізики в цілому.

Таким чином, розвиток сучасних педагогічних технологій створює значний вплив на проведення різних видів навчального експерименту та сучасне обладнання і зараз вже важко уявити поліпшення природничої освіти без використання ІКТ з широким упровадженням програмного забезпечення різного призначення, але й достатньо високого рівня розробки.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Науково-педагогічні уявлення про навчальний процес як про складну педагогічну систему та структуру пізнавального процесу на основі аналізу праць С. Гончаренка, Й. Йорданова, В. Разумовського, А. Усової, дидактів В. Монахова, В. Онищука, О. Пишкало та психологів П. Гальперіна, В. Давидова, Н. Менчинської, Н. Тализіної та ін. достатньо проаналізовані у дослідженні [1, с.14-38]. Запровадження діяльнісного і системно-структурного підходів до проблеми розвитку методики навчання природничих наук дають можливість виокремити як вагому педагогічну систему «навчальний фізичний експеримент» (НФЕ) як багатофункціональну ефективно діючу і динамічну педагогічну систему, до складу якої входить: 1 - діяльність викладача, що спрямована на формування у студентів знань, умінь і навичок засобами експериментування та організацію пошуково-пізнавальної їхньої діяльності і навчально-виховного процесу взагалі; 2 - діяльність студентів, пов'язану із опануванням передбаченою програмами системи знань, умінь і навичок та з розвитком мислення й уявлень про навколишній світ і місце в ньому людини, 3- розвитком творчих здібностей і набуттям досвіду самостійної пошукової діяльності; 3 - об'єкт дослідження, що тісно пов'язаний зі змістом, методами і прийомами дослідження та висновками, що випливають із фізичних теорій; 4 - методика і техніка експерименту, що поєднують матеріально-технічне, психолого-педагогічне забезпечення навчального експерименту та комплекс вимог до нього [1, с. 162].

За цих обставин вагомим стає той аспект, що до цієї педагогічної системи входять такі обов'язкові компоненти, які є досить дієвими у вирішенні подальшого її стану та розвитку, а саме: рівень підготовки викладача і студента, котрі є рівноправними суб'єктами освітнього процесу, а від усвідомленості їхньої дії залежить стан і кінцевий результат навчальної діяльності та самореалізація, саморозвиток і навіть самокоригування системи. Тому характер розвитку навчального процесу залежить і від викладача, і від студента, кожний з яких проявляє свою діяльність відповідно до педагогічної дії (зовнішніх умов та навчального середовища), а також одночасно від проявів внутрішніх характеристик і системи, і від особистостей які є її складовими.

За наявності у педагогічній системі засобів інформаційно-комунікаційних технологій, комп'ютерно орієнтованих засобів навчання, відповідних програмно-педагогічних засобів, комп'ютерно орієнтованих систем навчання, які здатні впливати і керувати пізнавальною діяльністю студента [2; 3], його роль зростає і стає визначальною. Тому в освітньому процесі, де особливого значення набуває роль студента і як активного учасника цього процесу, і одночасно як дієвої компоненти цієї педагогічної системи, вагомою і значущою проблемою постає ідея запровадження основних положень педагогічної синергетики до цієї системи в сучасному навчальному середовищі, насиченому комп'ютеризованими ресурсами.

Мета статті полягає у визначенні ролі і функцій засобів ІКТ та програмних продуктів, котрі у поєднанні з конструктивними особливостями створеного спектрального приладу дають можливість використовувати його як спектрометр і спектрофотометр, який може працювати як в автономному (ручному) варіанті, так і в режимі комп'ютерного керування завдяки створеній програмі і комп'ютера (ноутбука) та забезпечує ефективні результати у дослідницьких навчальних експериментах.

Виклад основного матеріалу

Свої пошуки ми пов'язуємо із широким упровадженням інноваційних технологій навчання та засобів ІКТ і комп'ютерних технологій у виконанні спектрального аналізу у ЗВО. Цей вибір обумовлений тим, що: по-перше, інтенсивний розвиток засобів ІКТ і комп'ютерних технологій привів до широкого впровадження їх в освітянську галузь, а отже і в процес навчання природничих дисциплін (фізики, хімії, біології, БЖД, технологій і т.п.), де спектральний аналіз розглядається як один із найвагоміших наукових методів дослідницької діяльності. До того ж засоби ІКТ та комп'ютерна техніка дають позитивні і відчутні результати для вирішення різних дидактичних цілей та у формуванні професійних компетентностей: наприклад, у ході пояснення нового матеріалу та виконання лабораторного практикуму чи організації самостійних досліджень студентів, виконання проектів [2; 3] тощо. По-друге, аналізуючи систему НФЕ як спільну діяльність викладача і студента у підготовці майбутнього вчителя в сучасних умовах матеріально-технічного та інформаційного і методичного забезпечення, за допомогою засобів ІКТ може бути створене таке комп'ютеризоване навчальне середовище, яке з урахуванням педагогічної синергетики виокремлює умови розвитку і самоорганізації будь-якої педагогічної системи, бо така система передбачає: відкритість її, здатність до обміну енергією та інформацією із навколишнім середовищем, котре є саме навчальним середовищем; нестійкість системи, тобто є не лише можливість зміни, а й потреба у цьому; педагогічні явища у такій системі можуть не завжди відповідати алгоритму керування з боку вчителя навчальним процесом; система завжди зберігає свою ієрархічність і в своєму наступному варіанті може бути представлена новою ієрархічною структурою. За цих обставин реально можливими стають такі умови: 1 - запровадження навчального обладнання (приладів і відповідних комплектів у поєднанні із засобами ІКТ), що розкривають різні варіанти виконання дослідів й одночасно не заперечують самоорганізації пізнавальної навчальної діяльності викладача та студентів в ході виконання навчального експерименту; 2 - можливість і реалістичність розробки такої методики і техніки навчальних дослідів (демонстрацій, лабораторних робіт та практикумів, індивідуальних проектів, спостережень і дослідів), що передбачають варіативне їх виконання на основі цілеспрямованої, самоорганізуючої пізнавальної діяльності викладача (або студента) у зв'язку із спеціально створеними алгоритмами, методичними рекомендаціями та вказівками і пропонованими програмно-педагогічними засобами (ППЗ) [3]; 3 - створення ефективної і всебічної системи оцінювання результатів експериментування, а також самооцінки, самоконтролю, самокоригування досягнень майбутніх учителів [4].

Серед створених і запропонованих нами навчально-методичних комплексів і ППЗ для навчальних цілей виокремлюємо універсальний спектральний прилад [1, с. 227-242] та «Спектрометр-01», які є навчальними комплектами для вивчення основ спектрального аналізу й виконання на їх базі спектроскопічних досліджень і цікавих спостережень, що ілюструють оптичні закономірності.

Для вивчення оптичного випромінювання у загальному курсі фізики в ЗВО ми запропонували спектрометр, що характерний запровадженням сучасних підходів у створенні навчального обладнання, зокрема: 1 - диспергуючим елементом слугує якісна голографічна дифракційна гратка, що має 1000 лін/мм і працює у спектрі першого порядку; 2 - лінза коліматора має фокусну віддаль 170 мм, а об'єктив камери з фокусною віддаллю - 640 мм, що дозволяє одержувати 3,5-кратне збільшення; 3 - з метою зменшення габаритних розмірів спектрометра використано поворотне дзеркало, яке забезпечує виведення на вихідну щілину спектрофотометра весь діапазон оптичного випромінювання від 350 нм до 750 нм з роздільною здатністю не менше 0,5 нм; 4 - для забезпечення успішної роботи спектрометра в автоматичному режимі використовується комп'ютер (ноутбук) і ППЗ, структура якого має блочну архітектуру, яка на інформаційному рівні об'єднана в єдину мережу на основі інтерфейсу фізичного рівня - RS485 [5].

Структурна схема спектрометра показана на рис. 1, а загальний вигляд комплекту - на рис. 2.

У спектральному приладі передбачені такі конструктивні системи для його керування: 1 - система регулювання вхідною щілиною; 2 - система сканування спектра та виведення будь-якого інтервалу АХ на екран; 3 - система реєстрування інтенсивності ліній спектра на вході спектрофотометра та фіксування коефіцієнта підсилення, які працюють в автоматичному та в ручному режимі.

Рис. 1 Структурна схема спектрометра

Рис. 2 Загальний вигляд навчального комплекту: 1 - «Спектрометр-01», 2 - принтер, 3 - персональний комп'ютер

Будова приладу забезпечує можливість керування спектрометром за допомогою персонального комп'ютера, який фіксує досліджувані спектральні закономірності на екрані монітора і забезпечує окреме керування кожною системою. Поєднання навчального комплекту і комп'ютера дозволяє: 1 - розширити можливості навчального обладнання та ефективно використовувати його у ЗВО для дослідження усіх явищ і закономірностей оптичного випромінювання в обсязі програми з курсу загальної фізики та виконання спектрального аналізу; 2 - забезпечити самостійне вивчення студентами матеріалу з розділів «Оптика» і «Атомна фізика» та виконання дослідницьких експериментальних завдань; 3 - виконувати роботи фізичного практикуму у зв'язку з вибором студентом власного варіанту ходу такого дослідження, оскільки наявність комп'ютерної техніки і ППЗ дає можливість реалізовувати дослідження від ручного до автоматичного режиму.

Спектрометр має один основний керуючий блок і три керовані, що опитуються циклічно основним блоком і в разі необхідності отримують від нього команди. До керованих блоків входять: а) блок високої напруги, який формує живлення фотоелемента в залежності від команд від основної плати; б) блок вихідної щілини, що автоматично фокусує вихідну щілину з метою усунення ефекту хроматичної аберації в) блок детектора, який реєструє випромінювання і передає отримані дані на запит основного блоку спектрометра. Основний керуючий блок отримує команди від оператора (студента), який виконує дослідження в ручному режимі роботи із спектрометром або від комп'ютерної програми у випадку під'єднання спектрометра до ноутбука. Такий підхід до створення навчального обладнання окреслює простоту роботи кожного окремого блока, а їх поєднання утворює високотехнологічне обладнання з широким спектром дослідницьких функцій. Вигляд вікна комп'ютерної програми для керування спектрометром показано на рис. 3, а керування спектрометром із панелями для окремих блоків показано на рис. 4.

Рис. 3 Вигляд головного вікна комп'ютерної програми керування спектрометром

Рис. 4 Вигляд вікна програми з панелями керування окремими блоками

Кожний блок спектрометра (крім детектора) працює на мікроконтролерах типу STM32F030. Це сучасні мікроконтролери, що виготовлені на базі тридцятидвохбітного ARM cortex M0 ядра, яке працює на частоті 48 МГц. Блок детектора реалізовано на контролері STM32F205 і працює на частоті 120 МГц, він забезпечує підрахунок імпульсів тривалістю до 8 нс і є достатнім для вимірювання фотоструму «ФЭУ-130», який працює в імпульсному режимі.

Програмне забезпечення написане мовою програмування «Сі». Обмін інформацією реалізовано на основі протоколу Modbus [https://uk.wikipedia.org/wiki/Modbus], що дозволяє основному блоку адресно звертатися до інших блоків. Кожен блок спектрометра у такій програмній організації являє собою набір з десяти регістрів (комірок пам'яті мікроконтролера). Регістри умовно розділяються на дві групи: перша - може тільки зчитуватись основною платою, а інформацію записує підконтрольний блок на основі діагностики свого стану; друга група регістрів призначена для запису команд від основної плати до конкретного підконтрольного блоку. Така логічна програмна організація блоків спектрометра забезпечує як циклічне отримання інформації від блоків, так і передавання керуючих команд від основної плати до інших вузлів спектрометра.

Для керування спектрофотометром за допомогою комп'ютера нами створено відповідне програмне забезпечення для операційної системи Windows (XP, 7, 8, 10). Програмне забезпечення написане мовою програмування «C#» з використанням технології «WPF». Системні вимоги до програмного забезпечення є мінімальними і програма здатна ефективно функціонувати на комп'ютері з установленою однією із згадуваних операційних систем Windows.

Комп'ютер фізично з'єднується із спектрометром через USB шину, яка присутня у всіх сучасних комп'ютерах. Якщо спектрометр відімкнути від комп'ютера, він працює в автономному режимі, і керувати приладом можна у ручному режимі за допомогою кнопок і символьного табло на передній панелі приладу. При під'єднанні спектрометра до комп'ютера керування приладом автоматично переходить до комп'ютерної програми.

Як видно з рис. 4, користувач програми (студент)може окремо керувати кожним блоком спектрометра, при цьому у вікні програми графічно відображаються як елементи керування, так і дані про реальний стан і параметри усіх вузлів приладу. Керування спектрометром передбачає такі можливі дії користувача: 1 - виконати автоматичне сканування оптичного спектра; 2 - інтерпретувати отримані дані у вигляді спектра чи графіка; 3 - зберігати та відтворювати експериментальні дані у відповідному файлі на жорсткому диску комп'ютера; 4 - керувати напругою живлення фотоелемента; 5 - керувати вихідною щілиною; 6 - використовувати бібліотеку спектрів для швидкої ідентифікації досліджуваних спектрів; 7 - задавати графіки основних конфігураційних кривих для точної якісної та кількісної оцінки спектрограм; 8 - здійснювати візуальне дослідження окремих ділянок спектрограм із максимальним збільшенням їх у вісім разів, налаштовувати детектор реєстрації оптичного випромінювання.

Якість і рівень виконання експериментальних завдань студентами з курсу загальної фізики можна оцінювати за спектрограмами, що отримані за допомогою «Спектрометра-01» фотографічним (рис. 5) та фотоелектричним способами (рис. 6).

Рис. 5 Спектрограми, що одержані фотографічним способом

Рис. 6 Спектрограми, що одержані фотоелектричним способом

Інтерактивне керування спектрометром відкриває широкі можливості для вивчення спектрів та оптичних закономірностей у ЗВО. Прилад дозволяє вивчати абсорбційний та емісійний спектральний аналіз, у поєднанні із іншим обладнанням навчальних кабінетів і лабораторій у ЗВО досліджувати фотоефект, закон Стефана-Больцмана, закон зміщення Вінна, закон Бугера, роботу детекторів оптичних частинок тощо. Тому ми бачимо перспективним напрямком поєднання роботи створеного «Спектрометра-01» із роботою навчальних центрів, що дозволить використовувати його як комплект для навчальних цілей не лише в одному закладі вищої освіти чи в одній лабораторії, а й суттєво розширити можливості його запровадження в освітній процес природничих дисциплін на дистанційній основі завдяки використанню хмарних технологій різними закладами.

Поряд з цим «Спектрометр-01» інтегрує реальні досліди з віртуальними і реалізовує методику 3-х етапного з'ясування сутності виконання складного дослідження, яке може бути на першому етапі поділеним на елементарніші дії; на другому етапі передбачає апробацію і з'ясування сутності кожної дії; на третьому етапі здійснюється перевірка результатів з наступним об'єднанням окремих дій в єдине дослідницьке завдання. На завершальному етапі виконання завдання можливе коригування кінцевих результатів, а також виявлення неточностей та помилок, які були допущені студентом, а після з'ясування їх сутності студент може повторити і завершити дослідження. Програмне забезпечення у цьому випадку уможливлює студентові роботу в ручному режимі керування приладом з метою з'ясування сутності виокремлених дій і операцій з наступним переходом до роботи зі спектрометром в автоматичному режимі, що реалізуються на основі вимог педагогічної синергетики.

Висновки

1. Результатами нашого дослідження підтверджено ідею розробки і створення універсального спектрального приладу на голографічній дифракційній гратці, що працює у спектрі першого порядку і дозволяє одержувати розподільну здатність спектрометра не меншу0,5 нм, а методом блочної заміни окремих елементів перетворює його в шість різних модифікацій спектральних приладів (спектроскоп, монохроматор, спектрометр, спектрофотометр, спектрограф, змішувач кольорів) та виконувати з кожною із них серію навчальних дослідів. Такий універсальний прилад є перспективним як для закладів загальної середньої освіти у світлі реалізації концептуальних засад реформування середньої школи, так і для педагогічних ЗВО, що готують учителів з природничих дисциплін для нової української школи.

2. Широке запровадження засобів ІКТ і комп'ютерної техніки та відповідних програмних продуктів в освітній процес з природничих дисциплін у педагогічних ЗВО дає можливість суттєво розширити перелік досліджень і підвищити якість результатів у ході виконання спектральних досліджень на основі «Спектрометра-01» і охопити експериментальними завданнями весь матеріал розділів «Оптика» та «Будова атома» і на належному рівні ознайомити майбутніх учителів природничих дисциплін з якісним виконанням абсорбційного та емісійного спектрального аналізу.

3. «Спектрометр-01» і методика його запровадження в освітній процес педагогічного ЗВО значною мірою сприяє організації самостійної навчальнопізнавальної діяльності студентів і формуванню у майбутніх учителів дослідницьких компетентностей.

Перспективним напрямком бачиться поєднання методики запровадження «Спектрометра-01» із ідеєю створення навчальних центрів у ЗВО, що дозволяє використовувати його як ефективний і високотехнологічний навчальний комплект у різних лабораторіях навчального закладу, де реалізується методика навчання різних природничих дисциплін.

Література

1. Величко С. П. Розвиток системи навчального експерименту та обладнання з фізики у середній школі [монографія] / Величко С. П. Кіровоград, 1998. 302 с.

2. Величко С. П., Соменко Д В., Слободяник О. В. Лабораторний практикум «ЕОТ у навчально-виховному процесі з фізики»: Посібн. для студ. фіз.-мат. фак-ту / За ред. С. П. Величка. Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В. Винниченка, 2012. 176 с.

3. Експеримент на екрані комп'ютера [монографія] / Авт. кол.: Ю. О. Жук, С. П. Величко,

4. О. М. Соколюк та ін. За ред. Ю. О. Жука. К.: Педагогічна думка, 2012. 180 с.

5. Величко С. П., Величко І. С., Ковальов С. Г. Модернізація навчального комплекту «Спектрометр-01» в контексті підвищення його роздільної здатності. Наукові записки Серія: Проблеми методики фізико-математичної і технологічної освіти / Голов. ред.: Величко С. П. та ін. Вип. 14. Кропивницький: РВВ ЦДПУ ім. В. Винниченка, 2020. С. 35-42.

6. Інтернет ресурс: 1 https://uk.wikipedia.org/wiki/RS-485

References

1. Velychko, S. P. (1998) Rozvytok systemy navchalnoho eksperymentu ta obladnannia z fizyky u serednii shkoli [Development of the educational experiment system and physics equipment in secondary school]. Kirovohrad [in Ukrainian].