Компютърни програми - Ваньо Георгиев

Безплатен софтуер от Internet, подходящ за използване в обучението по физика в средните и висши училища.

Ваньо Цветанов Георгиев
ВСИ - Пловдив

От създаването си до днес Internet търпи непрекъснато лавинообразно развитие, което я превръща в един от най-големите и достъпни средства за комуникация и несравнимо богат източник за информация. В технологично развитите страни преподавателите по физика също използват възможностите на Internet и публикуват в тази мрежа много материали, с което подпомагат работата си и разширяват контактите помежду си. Настоящият доклад има за цел да насочи вниманието на читателите към възможността за използване на Internet в помощ на преподавателската работа по физика. Веднага трябва да подчертая, че изложеното тук не може да претендира за изчерпателност, поради съществуването на огромно количество материали, разглеждането на които изисква много повече време и усилия, отколкото беше възможно да се отдели за подготовката на този доклад.

Прави ми впечатление, че болшинството от материалите, които се публикуват в Internet може да се окачествят повече като "рекламни" послания на различни организации, фирми и отделни хора. Мотивите на повечето от притежателите на страници да ги поддържат в мрежата, може би, се състоят в желанието просто да обявят на света за съществуването си и да разкажат за себе си, като се надяват да намерят "купувачи" за онова, което могат да предложат. Ето защо безплатните програми в повечето случаи са само демонстрационни версии на продавани програми или програми от вида шеруер (sherware), които може да се изтеглят безплатно, но за да се ползват неограничено време трябва да бъдат регистрирани срещу заплащане. Затова трябва да кажа, че нещата, които може да се намерят безплатно и при това наистина да "вършат работа" са малко и се откриват трудно. За щастие имам впечатление, че физиците са активни и щедри в публикуването на качествени материали, но повечето от тях са предназначени за научна работа или за университетското ниво на образование.

Как да търсим подходящи за обучението по физика материяли?
Естествено, както се търси и всякаква друга информация в Internet - с помощта на търсещите машини - yahoo.com, altavista.com, infoseek.com, search.netscape.com и др. Може да се търсят нужните страници или по категориите, в които са подредени, или по ключови думи. Например чрез yahoo.com до категорията страници, посветени на компютърни програми за областта на физиката се стига по следния път:
yahoo.com -> Science -> Physics -> Software.
Аналогичен е и пътят от search.netscape.com:
search.netscape.com -> Science & Technology -> Physics -> Software.
Тук дори има още една подкатегория специално за обучението по физика: Educational. Забелязва се, че в search.netscape.com има много повече страници.

Страници, посветени на софтуер за обучение по физика може да се търсят и по комбинации от ключови думи: physics, software, free, educational и др. Различните търсещи машини откриват различен брой страници. Например, при комбинация от всички посочени думи: physics+software+free+educational резултатите са:

от	yahoo.com	-	11 страници
	altavista.com	-	0
	infoseek.com	-	0
	search.nescape.com	-	28100

Освен в търсещите машини, много адреси на подходящи страници могат да се намерят и на страниците с връзки, които се поддържат на много сайтове, посветени на изучаването и преподаването на физика: сайтове на университети, изследователски центрове, организации на физици или лични страници на отделни ентусиасти. Ето адресите на няколко такива страници:
http://www.dmoz.org/Science/Physics/Software/Educational/
http://www.ph.surrey.ac.uk/cti/catalog/subj_ndx.htm
http://www.physics.usyd.edu.au/teach/weblinks.html
http://science.uniserve.edu.au/disc/phys/
http://www.dctech.com/physics/software.html

След откриване с помощта на търсещите машини на адреси на страници (които може да се окажат и хиляди) следва един дълъг и трудоемък процес на разглеждане на тези страници и откриване сред тях на страница, предлагаща това, което търсим. И така целта, която си поставих беше откриване на страници от които може да се изтеглят безплатни програми за операционна среда Windows, подходящи за онагледяване на уроци по физика. Ето няколко, които успях да изтегля и да разгледам.

Един комплект от няколко програми предлага безплатно R. W. Tarara от Saint Marys's College на адрес: http://www.saintmarys.edu/~rtarara/software3.html. Програмите са добре онагледени с ефектни цветни илюстрации, но поради това, че съдържат обемисти графични файлове са твърде големи (някои над 10MB) и изтеглянето им може да трае и по няколко часа всяка. Авторът е нарекъл този комплект програми "анимирана черна дъска" и ще потвърдя, че наистина оправдават това наименование. "CB2000-E&M" е програма за изучаване на електростатични и магнитни полета, показва силови линии, еквипотенциални линии и др. "WORLD2000" - онагледява проблемите, свързани със световната консумация на енергия. "USENERGY2000" - за перспективите на енергетиката на САЩ. "CB2000-MOTION" и "CB2000-MOT"- демонстрации на въпроси от кинематиката. "CB2000-ENERGY" - оногледява принципните схеми за добив на електроенергия - водни електроцентрали, електрогенератори, делението на урана и др. "CB2000-RELATIVITY" и "CB2000-REL" - демонстрации за изучаване на специалната теория на относителността. "CB2000-OPTICS1", "CB2000-OPTICS2" и "CB2000-OPT" - демонстрира въпроси от оптиката: отражение и пречупване на светлината, формиране на образи при лещи, огледала и оптични прибори и т.н. "CB2000-MISC" - смесена колекция от подбрани от другите програми демонстрации. "DATAFIT2000" - построяване на графики по опитни данни.

Много интересна безплатна програма предлага Vassili Papadoniu на адрес: http://www.physiki.com/. Програмата дори позволява на потребителя да състави собствени модели на механични системи, които иска да онагледи. Авторът предлага потребителите да му изпратят съставените от тях модели за да се получи един обмен между тях, с което да се обогатяват демонстрационните възможности на програмата.

Kevin Tam предлага една семпла, но много нагледна демонстрационна програма, която показа в един прозорец хаотично движение със стълкновения между сферични газови молекули. Адресът на страницата му е: http://www.users.globalnet.co.uk/~judylam/index.html.

Edwin R. Schweber, преподавател в колеж от Ню Джърси е предоставил на страницата си http://www.physicsweb.com/, комплект тестове за проверка на знанията и една програма, която онагледява принципа на суперпозицията на вълните.

Brad Whaley от Olympia Уайоминг - САЩ на страницата с адрес http://www.scienceshareware.com/ предоставя за изтегляне няколко програми по математика, електротехника, физика. Програмите по физика са две: "The Virtual Bicycle" - демонстрира силите при каране на велосипед и "Snell's Law" - онагледява закона на Снелиус.

Една малка програма за демонстриране на сили на триене може да се изтегли от: http://www.teachingmouse.com/. Тя е част от по-голям програмен пакет за демонстрации, който се продава.

Изводи.
· В Internet има много места, от които може да се изтеглят безплатни програми, подходящи за онагледяване на учебния материал по физика.
· Безплатните програми са малки, решаващи отделни частни задачи, свързани със специфични теми. Болшинството от тези програми са направени от отделни ентусиасти, които може и да не са професионални програмисти, затова често програмите показват и недостатъци.
· Добър пример за създаване на по-мащабни програмни системи са така наречените отворени проекти, в които се дава достъп и до изходният код на програмите и всеки има възможност, ако може и желае, да подобри нещо в съответния проект. Практиката показва, че така с обединените усилия на много ентусиасти, се правят много качествени и мощни безплатни програми. Един добър пример е операционната система Linux, достигнала до сегашното си развитие като отворен проект.
· Надявам се, че и в България ще се намерят преподаватели по физика, занимаващи се и с програмиране, които биха могли да напишат приспособени към българските учебни планове компютърни програми. А още повече бих приканил всички ентусиасти в тази област да обединят усилията си в един отворен проект - да предоставят програми не само в компилиран вид, но и в изходен код, за да може да се подобряват и усъвършенствуват от други, желаещи.
· Мисля, че е назряла необходимостта от създаването на един Internet сайт, посветен на обучението по физика в България, с чиято помощ да се подобри комуникацията и обединяването на усилията в работата на българските физици.

Настоящият доклад може да се прочете и online на адрес: http://www.vanyogbg.f2s.com/smolian2001.html