В статье авторы пытаются выявить наиболее оптимальный язык программирования для написания компьютерной лабораторной работы по теме «Дифракция света на щели», учитывая особенности программного обеспечения.
Выбор языка программирования в чём-то сродни выбору иностранного языка для изучения — кому-то нравится немецкий, кому-то английский, французский, испанский или итальянский. А кто-то знает сразу несколько языков.
Физика, как предмет, на базе которого проходит обучение, служит дополнительным фактором, обеспечивающим мотивацию курсантов в изучении компьютерных технологий.
Компьютерные лабораторные работы могут быть использованы, во-первых, для предварительного знакомства с тем экспериментом, который предстоит выполнить впоследствии на реальной установке.
Ценность лабораторных работ, выполненных на компьютере, определяется комплексностью подхода, когда ограниченно, сочетаются разные методы исследования (теоретический, экспериментальный и моделирующий с помощью компьютера) [1]. Каждый метод ограничен в своих возможностях, но в сочетании друг с другом они позволяют всесторонне исследовать явление или процесс.
Проведение лабораторных работ является важной составной частью подготовки специалиста, которая способствует не только укреплению теоретических знаний обучаемого, но и приобретению практических навыков в определенной области.
Для создания таких работ используются в основном только те средства программирования, которые способны выполнить определенный ряд задач, связанных с написанием лабораторной работы по физике.
В связи с этим целью данной работы является определение и подбор адекватного языка программирования для создания компьютерной лабораторной работы по теме «Дифракция света».
Основные задачи:
- Изучить основные характеристики, описывающие дифракцию света.
- Исследовать особенности проведения лабораторной работы по дифракции света на базе ВУНЦ ВВС ВВА.
- Провести сравнительный анализ существующих языков программирования.
Дифракция света изучается в одном из самых больших разделов физики — оптика. Это явление связано с отклонением световых лучей от прямолинейного распространения при прохождении сквозь узкие щели, малые отверстия или при огибании малых препятствий. Именно явление дифракции доказывает тот факт, что свет является волной и накладывает определенные ограничения на применение законов геометрической оптики [2].
Для объяснения явления дифракции используют принцип Гюйгенса — Френеля.
При проведении классической лабораторной работы по дифракции света на щели исследуют зависимость входного напряжения от расстояния до приемника. И исследуются расстояния, на которых будут наблюдаться минимумы и максимумы амплитуды волны. В компьютерной лабораторной работе предлагается изучить интенсивность падающего на экран света при определенном значении длины волны, ширины щели и угла падения света. Результатом исследования влияния указанных параметров должен стать график зависимости интенсивности света от угла преломления.
В связи с поставленной задачей было рассмотрено несколько языков программирования: Pascal, Delphi, Visual Basic.
Основным требованием, предъявляемым к программе, является наглядность и простота интерфейса. Выбранный язык программирования должен создавать программу, которая после компиляции работала бы на достаточной высокой скорости. В программе должны описываться методы, объекты и свойства, а сам код программы должен был прост и легок в понимании и написании.
Паскаль.
Особенностями языка являются строгая типизация и наличие средств структурного (процедурного) программирования. Паскаль был одним из первых таких языков. Но для создания электронной лабораторной работы по изучению дифракционных явлений света данный язык использовать невозможно, так как наряду со строгой типизацией, в Паскале сведены к минимуму возможные синтаксические неоднозначности, а сам синтаксис автор постарался сделать интуитивно понятным даже при первом знакомстве с языком. В условии развития технологий и требований современного общества данный язык не находит применения и годится только как пример языка программирования, написания простых программ вычисления различных функций и использования условий.
Visual Basic
Обладая высокой скоростью создания приложений с графическим интерфейсом для MS Windows; простым синтаксисом, позволяющим очень быстро освоить язык; возможностью компиляции, как в машинный код, так и в Р-код (по выбору программиста). Все это делает Visual Basic приложения более стабильными, но также не совсем подходит для написания электронных лабораторных работ. Медленная скорость работы, обусловленная тем, что практически все встроенные функции языка реализованы через библиотеку времени исполнения (runtime library), которая, в свою очередь, производит много «лишней» работы по проверке и/или преобразованию типов.
Но в тоже время стоит отметить, что все недостатки языка вытекают из его основного достоинства — простоты разработки графического интерфейса. Поэтому многие программисты используют Visual Basic для разработки интерфейса пользователя, а функциональность программы реализуют в виде динамически подключаемых библиотек (dll), написанных на другом языке.
Delphi
Delphi является императивным, структурированным, объектно-ориентированным языком программирования со строгой статической типизацией переменных. Основной областью использования данного языка является написание прокладного программного обеспечения.
Delphi — это комбинация нескольких важнейших технологий:
– высокопроизводительный компилятор в машинный код;
– объектно-ориентированная модель компонент;
– визуальное (а, следовательно, и скоростное) построение приложений из программных прототипов;
– масштабируемые средства для построения баз данных [3].
Компилятор, встроенный в Delphi, обеспечивает высокую производительность, необходимую для построения приложений в архитектуре «клиент-сервер». Он предлагает легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока, характерного для языков четвертого поколения [4].
При более детальном рассмотрении программы Delphi были выявлены несколько положительных моментов:
- Приложения могут выполняться на любой языковой версии Windows.
- Сравнительно небольшой размер полученных приложений.
- При написании тела программы в выбранном языке не имеет значение регистр, в отличие, например, от программы С++.
- Возможность построения графиков делает Delphi самым подходящим языком программирования для написания компьютерных лабораторных работ, требующих составления зависимостей величин.
Визуальная среда Delphi помогает в считанные минуты «слепить» надежное оконное приложение, не загружая голову прjграммиста дополнительными проблемами.
Таким образом, при анализе основных характеристик языков программирования наиболее подходящим для написания компьютерных лабораторных работ является Delphi. Предлагая легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока, данный язык программирования будет использован в качестве основного для создания и разработки компьютерной лабораторной работы по теме «Дифракция света на щели».
Литература:
- Лернер И. Я., Дидактические основы методов обучения. М: Педагогика, 1981 г., 186 с.
- Сивухин Д. В. Курс общей физики в 5 томах. Том 4. Изд-во ФИЗМАТЛИТ, 2013 г., 792 с.
- Вальвачев А. Н., Сурков К. А., Сурков Д. А., Четырько Ю. М. Программирование на языке Delphi. М:. — 2005.
- Фаронов В. В., DELPHI Программирование на языке высокого уровня. Изд-во Питер, 2004 г., 640 с.
