Знакомьтесь: "Физика в картинках"

Представлены результаты тестирования компьютерного курса физики для средней школы "Физика в картинках". Обсуждаются общие вопросы построения компьютерного курса, модельные физические демонстрации, пользовательский интерфейс программы. Отмечены как сильные стороны курса, так и некоторые недостатки. Статья может быть полезной для преподавателей физики и пользователей программы "Физика в картинках".

Нельзя сказать, что существующий ныне рынок отечественных программных средств изобилует обучающими программами. В особенности это касается программ, предназначенных для старших школьников. Просмотрите подшивки компьютерных журналов, и вы обнаружите, что они содержат описания множества программ, относящихся ко всем сферам человеческой деятельности, от бизнеса и научных исследований до развлечений и прикладного искусства, и лишь сфера обучения практически не представлена в публикациях. Думается, что причины такого положения вполне объяснимы. Оставив в стороне проблему коммерческого успеха обучающих программ, заметим, что их создание является весьма нетривиальной задачей, ибо требует от автора не только разносторонних и глубоких знаний предмета обучения, техники программирования, но и понимания запросов пользователя и психологии его восприятия. Только так можно создать программу, которая будет умным собеседником, помогающим без лишнего занудства сконцентрировать внимание не просто на обретении знаний, но и на тонкостях изучаемого предмета.

Очень удачный образец обучающей программы был любезно предоставлен Независимой Тестовой Лаборатории научным центром "Физикон" из города Долгопрудный. Прорамма, о которой пойдет речь, называется "Физика в картинках" (загрузочный модуль BOOKS.ЕХЕ). Однако, обо всем по порядку!

Установка
Процедура установки не вызвала у нас каких-либо затруднений. После установки дискеты #1 в дисковод достаточно вызвать программу INSTALL и на ее запрос указать имя дискового устройства и путь к каталогу, в который следует поместить программу и относящиеся к ней файлы. Далее необходимо лишь в ответ на запрос программы INSTALL поместить дискету с указанным номером в дисковод и нажать <ENTER>. В результате установки в выбранный каталог в нашем случае были перенесены файлы общим объемом немного превышающим 2,1 Мб.

Управляющая система
Итак, "Физика в картинках" на жесткий диск переписана. Чтобы оценить "дружественность" пользовательского интерфейса мы отказались от изучения "Руководства пользователя", рассчитывая исключительно на собственные представления о предмете и опыт в работе с программами.

Запускаем программу. На экране появляется красочная заставка. Присмотритесь к рисунку в заголовке статьи. Не правда ли, заставка нарядна и рисунки хороши!

Загрузка закончена! Появляется основной управляющий экран "Физики в картинках".

Даже беглый взгляд на него дает возможность оценить многообразие доступной информации.

Верхняя часть экрана содержит две пиктограммы-книги, одна из которых открыта, другая, с надписью "Термодинамика", закрыта. В левой части центрального окна экрана приводится оглавление материалов по курсу механики, в правой - перечень компьютерных демонстраций. Достаточно с помощью "мыши" выбрать книгу "Термодинамика", и в центральном окне экрана появляется оглавление курса "Молекулярная физика и термодинамика".

Слева на экране сверху вниз расположены пиктограммы: "Счет" - вызов калькулятора; "Формулы" - справки по формулам из курсов физики и математики;

"Таблицы" - доступ к таблицам физических величин;
"Единицы" - справки о единицах измерения физических величин;
" A - Z" - именной и предметный указатель;
"Печать" - процедура распечатки экрана; 
"Выход" - завершение работы.

Отметим, что во всех случаях, когда в ходе тестирования требовалась соответствующая информация или помощь калькулятора, мы всегда могли получить их, используя эти пиктограммы.

Совершенно очевидно, что примененный авторами "Физики в картинках" пользовательский интерфейс является не просто "дружественным", но и удачно решенным с эстетической точки зрения.

Курс физики
Начнем изучение компьютерного курса физики, по традиции выбирая механику. В левой части центрального окна появляется оглавление курса. Прописными буквами выделены названия разделов:"КИНЕМАТИКА", "ДИНАМИКА", "ЭЛЕМЕНТЫ СТАТИКИ" и других. Внутри каждого раздела приведены названия глав: "1. Система отсчета", "2. Прямолинейное движение" и так далее.

С помощью "мыши" пройдемся курсором по оглавлению. Как только он попадает в поле строки с наименованием главы, текст заменяется на инверсный, а стрелкакурсор превращается в руку с указующим перстом . Не надо быть Спинозой, чтобы понять, что мы имеем дело с меню и указующий перст есть пригашение к выбору.

Для примера выберем раздел "Кинематика", главу "2. Прямолинейное движение". В центральном окне появляется текст выбранной главы , а в верхней части экрана - пиктограммы: "Текст", "Задачи", "Содержание". Изучая текст, освежаем свои знания в области кинематики, одновременно рассматриваем оформление текста и отменно выполненные рисунки. Заголовки глав и разделов выделены красным цветом, ключевые понятия - синим. Язык - четок и лаконичен, рисунки - информативны и наглядны. Чтение оставляет чувство проникновения в существо обсуждаемых понятий.

Ряд фрагментов текста выделен зеленым цветом. Перемещаем курсор-стрелку к такому фрагменту и снова видим приглашающий к выбору указующий перст . Нажимаем кнопку "мыши" и попадаем в то место курса, где поясняется выделенный текст. При этом в верхней части экрана появляется пиктограмма "Возврат", выбор которой возобновляет изложение курса с исходной позиции. Конечно, это гипертекст!

Посмотрим теперь, что скрывается за пиктограммой "Задачи", Выбрав ее, наблюдаем за очередным превращением экрана .

В центральном окне экрана - условие задачи, относящейся к выбранной главе курса. Чуть ниже - поле для ввода решения. Завершает центральное окно ряд панелей управления:

"Помощь" - правила ввода ответов на задачи; 
"Условие" - возврат к условию задачи; 
"Проверка" - проверка правильности введенного решения;
"Решение" - получение правильного решения задачи;
"Следующая" - переход к следующей задаче данного раздела;
"Предыдущая" - переход к предыдущей задаче.

Даем ответы на поставленные в задачах вопросы и проверяем их правильность. Если для решения задачи необходимы калькулятор или дополнительная информация, можно воспользоваться выбором соответствующих пиктограмм левой части экрана.

Что касается содержания задач, то их подбор весьма удачен, формулировки понятны, полезность для закрепления знаний несомненна.

Изучение выбранной главы закончено. Можно продолжать работу с текстом либо изучить демонстрации. Отметим, что освоение техники работы с текстом компьютерного учебника не потребовало от нас никаких усилий. Более того, у нас быстро возникло ощущение, что работать с "Физикой в картинках" намного интересней, чем с обычной книгой.

Демонстрации
Физика - наука экспериментальная, и чтобы постичь ее, даже в объеме школьного курса, недостаточно выучить учебник. Нужно хотя бы посмотреть на физический эксперимент, а еще лучше - в нем поучаствовать. С другой стороны, натурный эксперимент - дело непростое, а в условиях средней школы иногда и просто невозможное. Авторы "Физики в картинках" мастерски воспользовались возможностями ЭВМ, заменив натурные демонстрации компьютерными, которые, наверное, даже более наглядны и убедительны.

Каждая демонстрация - это отдельный сюжет, в котором можно не только понаблюдать за тем, что происходит в эксперименте, но и вмешаться в его ход, меняя физическую картину наблюдаемого явления. Стоит ли говорить о качестве усвоения преподанного таким способом материала!

Приведем лишь один пример. Демонстрация - "Изотермы реального газа".

В ее основе лежит моделирование процесса изотермического сжатия. На графике представлена изотерма, по которой движется точка, соответствующая давлению и объему сжимаемого реального газа. Влиять на ход эксперимента можно изменяя температуру с помощью управляющей панели. Наблюдая процесс на экране можно увидеть все стадии сжатия, включая процесс конденсации. Вряд ли возможно столь наглядно продемонстрировать этот процесс даже в натурном эксперименте.

Особого внимания заслуживает верхняя часть экрана , где содержатся пиктограммы:

"Старт" - запуск демонстрации; 
"Физика" - пояснение сущности демонстрации;
"Вы можете" - пояснение возможностей демонстрации;
"Внимание" - акцент на наиболее существенных ее сторонах;
"Вопросы" - связанные по смыслу с данной демонстрацией вопросы;
"Содержание" - возвращение к содержанию курса.

Даже из этого перечня ясно, что предоставленных средств для полного использования компью терных демонстраций в целях обучения предостаточно.

Немного о шероховатостях
Несмотря на все похвальные слова в адрес "Физики в картинках", были обнаружены и некоторые погрешности, которые несколько смазывают общее приятное впечатление.

Конечно, в ходе тестирования было невозможно тщательно проверить весь текст курса, да и вряд ли это наша задача. При беглом же прочтении каких-либо изъянов в нем обнаружено не было.

Неточности и шероховатости были обнаружены при изучении компьютерных демонстраций.

Необходимо коечто уточнить в демонстрации "Соударения шаров". И в ее названии, и в заголовке экранной формы следовало бы писать "Упругое соударение шаров", поскольку моделируется именно этот процесс. Здесь рассматривается не только центральное, но и нецентральное соударение. Было бы полезным предоставить возможность самостоятельного решения задачи о нецентральном ударе и сравнения его с результатом компьютерного эксперимента. К сожалению, это невозможно, так как условия задачи недоопределены.

Отметим, что, возможно, следовало бы пополнить демонстрации по курсу механики экспериментами по темам "Динамика вращательного движения" и "Статика".

Перейдем теперь к демонстрациям по разделу "Термодинамика и молекулярная физика".

В этом разделе лишь демонстрация "Адиабатический процесс" вызвала у нас сомнение.

Дело в том, что несмотря на все утверждения справочных материалов о том, что через каждую точку плоскости pv можно провести адиабату, нам так и не удалось получить адиабату левее изотермы 200К. 0бъяснения этого явления в материалах "Физики в картинках" мы не нашли.

Ну вот,пожалуй, и все! В заключение нашего обсуждения заметим, что найденное нами - всего лишь мелкие помарки, не влияющие на качество программы.

Что же дальше?
Самое очевидное, чего можно и нужно ждать от авторов "Физики в картинках", это завершения работы над разделами физики, которые на сегодняшний день отсутствуют. В связи с этим хотелось бы пожелать авторам успеха в этом отнюдь не легком деле.

По существу, "Физика в картинках" является пока единственным известным примером высокопрофессионального подхода к использованию компьютеров для школьного обучения. Ее использование в школе может принести огромную пользу, помогая пробудить дальнейший интерес к такой замечательной науке, как физика.

К сожалению, пока трудно надеяться, что наша средняя школа сможет воспользоваться этой программой, прежде всего, по причине слабой оснащенности компьютерной техникой. Однако думается, что не за горами времена, когда и в простой школе компьютер перестанет быть диковиной. В этой связи хочется обратиться к отечественным производителям, в особенности к тем, кто всерьез собирается выпускать "семейные" компьютеры: "Господа! Найдите способ поддержать авторов программ, подобных "Физике в картинках". Многие родители захотят приобрести Вашу продукцию для обучения своих детей. В результате, Вы не только получите прибыль, но и обеспечите дальнейшее процветание своего бизнеса, ибо только образованному поколению будут нужны компьютеры и прочие "чудеса техники"".

В. Цепов

Загрузка