Библиографическое описание:

Иванова О. М., Суховольская В. В., Петров В. А. Компьютерные технологии как инструментарий обучения физике на лабораторной работе // Молодой ученый. — 2013. — №10. — С. 55-57.

В военном вузе обучаемым дается прочный фундамент теоретических знаний, закладываются основы профессиональных умений и навыков, формируются необходимые морально — боевые качества и прочее. Однако при решении этих проблем необходимо учитывать специфику обучения, представляющую собой дефицит времени приобретения фундаментальных знаний по различным дисциплинам. В настоящее время накопление новых знаний идет опережающими темпами, а сроки обучения не могут быть увеличены. Следовательно, действенность процесса обучения в военном вузе в сильной степени определяется тем, как курсант научится быстро и эффективно учиться. В связи с этим возникает необходимость улучшения результативности восприятия учебного материала.

Характеризуя современный образовательный процесс вуза с «технологических» позиций, говорят о смешанном характере обучения, включающем разнообразные его формы [1, с.70], интегрирующего педагогические средства информационных и традиционных образовательных технологий. Это позволяет расширить диапазон применяемых методов познавательной деятельности и получаемых курсантом умений и навыков, так как компьютерное сопровождение процесса обучения носит универсальный характер, не зависит от специализации вуза, определяет характер изменения учебного процесса.

Целью нашей работы является соединение традиционного и инновационного подходов при выполнении лабораторных работ по физике.

Современные компьютерные технологии по своему значению не только сравнимы, но и могут превышать традиционные экспериментальные и теоретические научные методы. Поэтому обучение принципам компьютерного моделирования способствует расширению знаний обучаемых в области теоретических основ изучаемой дисциплины, развитию практических навыков самостоятельной научно-исследовательской и инженерной деятельности [2, с.137].

Информационный подход предполагает существенную перестройку образовательных технологий, направленную на нейтрализацию последствий в обучении в условиях классно-урочной системы, слабый учет индивидуальных способностей, творческого потенциала и личных интересов обучаемых [3, с. 174].

Как известно [4, с.100], информационные технологии в вузе используются в следующих направлениях: 1) обучение применению компьютеров и информационных технологий в направлении специализации профессиональной подготовки; 2) совершенствование самой системы обучения; 3) улучшение способа организации управления процессом обучения и образовательными учреждениями.

Остановимся на второй тенденции, требующей разрешения серьезной многоаспектной проблемы выбора стратегии компьютерного обучения, позволяющей использовать все его преимущества и избежать потерь, влияющих на качество учебно-воспитательного процесса, призванного формировать способности человека к его практической деятельности.

Компьютерные средства как инструментарий теоретического и практического обучения имеют несколько уровней:

-        персональные компьютеры, объединяемые в локальные сети;

-        процедурные тренажеры, предназначенные для привития умений и навыков выполнения определенных операций;

-        профессиональные специализированные тренажеры, содержащие имитаторы всех функционирующих систем.

По-нашему мнению, тренинговые технологии целесообразно применять для выработки и закрепления практических навыков. С одной стороны, они дают экономический эффект и рост качества обучения как в обычных условиях, так и в нештатных ситуациях. С другой стороны, использование компьютеров в качестве тренажеров позволяет провести предварительное моделирование сложных натурных экспериментов. В качестве объекта обучения в нашем педагогическом эксперименте выбирались лабораторные установки, используемые в физическом практикуме. Надо помнить, что компьютер представляет собой инструмент для решения задач, а поэтому он не может заменить процесс мышления. В то же время системно-контекстное развертывание содержания физики дает логику, позволяющую связать программы решения различных физических задач, например, на лабораторном практикуме. В процессе работы обучаемый не просто использует формулу для численного расчета, а проделывает осознанную работу по теоретическому анализу материала данного раздела физики. Теория и практика становятся связанными в процессе объединения лабораторного и компьютерного экспериментов. Использование компьютера позволяет варьировать условия опыта, что, к сожалению, не всегда может обеспечить инструментальный эксперимент. Однако такой подход позволяет смоделировать реальные процессы, которые впоследствии можно наблюдать в инструментальном эксперименте. Работа с интеллектуальными имитационными системами, созданными специалистами, позволяет быть не только пользователем, но и творцом. Например, в лабораторной работе «Исследование статистических распределений» инструментальный эксперимент с доской Гальтона сочетался с компьютерным моделированием. Экранный интерфейс программы представлен на рис. 1.

Рис. 1. Экранный интерфейс  компьютерного моделирования лабораторной работы  «Исследование статистических распределений»

Разработанная нами программа для проведения данной лабораторной работы позволяет не только проводить математическую обработку результатов прямых измерений, но и моделировать процессы наблюдения статистических распределений падения частиц в гравитационном поле Земли, осуществлять предварительную оценку ожидаемых результатов и визуализируя их.

Информационно-компьютерные технологии в этом случае реализуются в дидактических схемах компьютерного обучения с помощью обучающих и контролирующих программ, позволяющих получать дозированную информацию, служащую для дальнейшего осознанного выполнения предлагаемого задания на лабораторной работе. Задача курсанта здесь состоит в том, чтобы воспринимать команды и отвечать на них, повторять и заучивать препарированный для целей такого обучения посткреативный материал. Однако при использовании в таком режиме компьютера отмечается интеллектуальная пассивность курсантов, что не способствует повышению качества процесса обучения.

Активизация работы курсантов с учебным материалом достигается за счет огромных возможностей компьютера по переработке информации, увеличения ее объема и скорости передачи. Однако усиление информационной нагрузки возможно в том случае, если курсант видит личностный смысл ее получения. Это достигается интеграцией полученной информации при самостоятельной тренинговой подготовке и практическими действиями, например, на лабораторной работе. Курсант понимает материал и связывает информацию с практическим действием. В этом случае информация превращается в знание. В нашем эксперименте при проведении лабораторной работы к программному продукту «Исследование статистических распределений» можно обращаться дважды. Первый раз при моделировании процесса падения частиц в гравитационном поле Земли. Другой вариант — при математической обработке результатов прямых инструментальных измерений высот столбцов шариков на доске Гальтона.

В тренинговых технологиях знание является результатом работы человека не с реальными объектами, а со знаковыми системами, составляющими содержание учебной информации. Отражение действительности осуществляется через усвоение таких систем. В этом преимущество всякого обучения, а недостаток — эти знаковые системы закрывают обучаемому возможность утилитарного отношения к действительности, так как многие курсанты не умеют применять знания на практике. Именно поэтому целесообразно соединять самостоятельную компьютерную подготовку с инструментальным экспериментом.

Наша работа формирования физических понятий у курсантов построена на совокупности методологических принципов традиционного обучения:

-        выяснение свойств и особенностей изучаемого явления (процесса);

-        выяснение физического смысла изучаемого явления (процесса);

-        углубление и расширение содержания сформулированного понятия применением информационных технологий в дидактических схемах обучающих программ;

-        самоконтроль знаний с помощью контролирующих программ;

-        умение практического применения полученных знаний.

Бесспорно, тренинговые технологии не могут заменить инструментальную лабораторную работу. Однако такой подход при подготовке к ней способствует существенному повышению эффективности процесса обучения. Во время самостоятельного занятия курсанты пользуются разработанными частными методиками конкретной лабораторной работы. В данном случае компьютерный тренажер способствует:

-        повышению уровня восприятия теоретического материала;

-        активизации умственной деятельности курсантов;

-        отработке алгоритмов обучения с помощью компьютерных моделей, адекватно отражающих функционирование реальных объектов;

-        формированию, развитию и совершенствованию навыков интерактивной деятельности;

-        системности подхода к решению задач, проявляющихся в единстве обучаемого и обучающего в процессе формирования у курсантов профессиональных навыков;

-        привитию курсантам психологической устойчивости, самостоятельности принятия решения;

-        улучшению асинхронной формы обучения;

-        практической проверке эффективности внедрения в учебный процесс новых информационных технологий на основе тренинговых и моделирующих программ.

В результате такой самостоятельной подготовки у курсантов формируются представления физической сути явления, его условий, причин возникновения и существования, концепции объяснения данного явления. Это связано с тем, что тренинговая система способствует:

-        ассоциативности визуализации процессов изучаемых явлений;

-        оперативному поиску, анализу и усвоению необходимой информации;

-        моделированию действий при инструментальных экспериментах;

-        стимулированию активной и эффективной работы при выполнении заданий лабораторного практикума;

-        обеспечению ряда вариаций форм и методов обучения в процессе проведения лабораторной работы;

-        моделированию проблемных ситуаций при обучении.

По-нашему мнению, предложенный нами подход соединения позволяет максимально оперативно формировать у курсантов базовый набор знаний и умений с учетом специфики военного вуза.

Литература:

1.                  Ребрин О., Шолина И., Сысков А. Смешанное обучение // Высшее образование в России. 2005. № 8. С. 68–72.

2.                  Доманевский Д. С., Развин Ю. В., Хорунжий И. А. Применение физического и компьютерного моделирования при изучении физики в техническом университете // Тезисы докладов научно — методической школы семинара по проблеме «Физика в системе инженерного образования стран ЕврАзЭС» и совещания заведующих кафедрами физики технических ВУЗов России», 30 июня - 02 июля 2008, г. Москва. С.137–138.

3.                  Михайлов Ю. Ф. Разработка модели курсанта в сетевой адаптивной обучающей среде // Труды XXXII «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем, 27 - 28 июня 2013, ФВА РВСН имени Петра Великого, г. Серпухов, № 4. С.174–179.

4.                  Лимонова Т. Компьютерные технологии в экономическом образовании// Высшее образование в России. 2003. № 6. С. 100–103.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle