Актуальные проблемы преподавания физики в школе и вузе

1. Измерение с помощью сенсоров и датчиков. 
Измерительная часть комплекса представлена панелью CMA Coach Lab вер-
сий 1, 2, 2+. Рассмотрим панель CMA Coach Lab 2+ (рис. 2). К панели прилагаются 
сенсоры и датчики, которые соединяются с ней через разъемы 1. Разъемы 2 пред-
ставляют собой четыре пары двунаправленных разъемов для вывода сигналов из 
панели. В частности, они могут быть использованы для программирования. LED 
индикаторы 3 указывают состояние. Разъемы 4, 5, 6 используются как самостоя-
тельные измерительные датчики (например, датчик напряжения). Разъем 7 исполь-
зуется как заземление для некоторых видов лабораторных работ. Весь процесс ис-
пользования измерительной панели максимально прост и доступен для учащихся. 
Рис. 2 
Рассмотрим работу с сенсорами на примере простой задачи. Целью данного 
эксперимента является экспериментально продемонстрировать закон Бойля-
Мариотта. В качестве оборудования будем использовать медицинский шприц 
объемом 20 мл, панель CMA Coach Lab 2+ и датчик давления. После обнаружения 
датчика системой начинаем измерения. Вытянем шприц на максимальную длину 
и соединим с датчиком давления. Создадим новую задачу в COACH. Выберем 
датчик давления и отметим в настройках «построить график зависимости давле-
ния от объема». Давление будет измеряться датчиком, объем будем задавать 
вручную, исходя из текущего объема шприца. Исходя из данных, система COACH 
строит график. Далее с помощью опции «Анализ» и «Улучшение» приложение 
проанализирует данный график на предмет соответствия с известными в матема-
тике функциями и выберет подходящее, в нашем случае гиперболу, что соответ-
ствует изотерме и наглядно демонстрирует закон Бойля-Мариотта (рис. 3). 
Основным преимуществом измерения с помощью сенсоров является точ-
ность, мгновенное получение результатов, работа с графиками и таблицами, 
относительно проведенных измерений. 

---

96 
Рис. 3 
2. Измерение по видео. 
Другая опция, доступная в системе COACH, – это измерение по видео. Для 
измерения нам потребуется снять или использовать видео изучаемой задачи, 
указав в настройках программы количество кадров за секунду. Далее в системе 
указываем известный нам из оригинальных данных параметр размера и указы-
ваем направление оси перемещения. Следующий этап – это измерение. 
Рис. 4 
Рассмотрим детально на примере задачи «Трение» (рис. 4). По условию зада-
чи требуется определить коэффициент трения между подошвой ботинок и льдом. 
В задаче для программного анализа указан размер плиты дома. Выбираем точку 
для измерения положения ребенка со временем. Отмечая расположение данной 
точки на видео, приложение с учетом заданных параметров размера и параметров 
съемки видео (частоты кадров за секунду) построит график зависимости пути от 
времени. После анализа функции системой выберем опцию «Вторая производ-
ная», и система автоматически построит график зависимости ускорения от време-
ни. Зная ускорение, определим коэффициент трения. 

---

97 
Измерение с помощью видео открывает действительно широкие возмож-
ности для учителя физики в плане постановки демонстрационного физического 
эксперимента и обработки его результатов, не требует датчиков и иного обору-
дования, информативно и доступно для понимания учениками. 
3. Моделирование. 
Моделирование является самой сложной из всех возможностей, предлагае-
мых комплексом COACH. Благодаря данной системе появляется возможность 
строить реальные физические модели без использования дифференциальных 
уравнений, например, бросок тела вертикально вверх с учетом силы сопротивле-
ния воздуха. Моделирование представлено в двух вариантах. Первый – это среда, 
использующая основы логики программирования и математический аппарат, так 
называемый Equation mode, режим уравнений. Вторая – это построение моделей
с помощью блок схем. Результатом обоих методов является построение графика
и таблицы зависимости любых заданных параметров друг от друга. 
Рассмотрим моделирование на примере задания «Прыжок парашютиста», 
выполненном с помощью блок-схем (рис. 5). На парашютиста массой 
m
дей-
ствует сила тяжести 
Fg
и сила сопротивления воздуха 
Fr
, зависящая от диамет-
ра парашюта 
d
и скорости движения парашютиста 
v
. Результирующая сила бу-
дет записана как 
F=g*m – 6d
2
v
2
. Исходя из заданных уравнений и параметров, 
система может строить графики и таблицы. 
Рис. 5 
Посредством использования ИКТ в странах Европы преследуется очень важ-
ная задача для современной педагогики – развитие у учащихся научной компетен-
ции и навыков XXI века, что подразумевает под собой образовательные, инфор-
мационные и карьерные умения и качества будущего выпускника. На примере не-
которых заданий мы рассмотрели, как комплекс COACH используется в образова-
тельном процессе в Словакии. В завершение хотелось бы отметить, что комплекс 
COACH может быть реализован в преподавании физики в России и странах СНГ. 
Он достаточно прост в использовании, но требует некоторой языковой (на данный 
момент доступен на английском языке) и технической подготовки – качеств, не-
обходимых для современного преподавателя физики.