Интенсивные педагогические технологии на основе компьютерного моделирования

3. Крылова Н. Б. Развитие культурологического подхода в современной педагогике // Личность в социокультурном измерении: история и современность. М., 2007.

4. Ладенко И. С. Феномен рефлексивного стиля мышления и генетическая логика // Рефлексия. Образование и интеллектуальные инновации: мат-лы Второй Всерос. конф. «Рефлексивные процессы и творчество». Новосибирск, 1995.

5. ЛефеврВ. А. От психофизики к моделированию души // Вопросы философии. 1990. № 7.

6. Новиков А. М. Методология образования. М., 2002.

7. Рубинштейн С. Л. Основы общей психологии. СПб., 2001.

8. Философский словарь. М., 1983.

9. Шаров А. С. О-граниченный человек: значимость, активность, рефлексия: монография. Омск, 2000.

10. Щедровицкий Г. и др. Педагогика и логика М., 1993.

11. Шмачилина С. В. Исследовательская культура социального педагога: теоретико-методологический аспект: монография. Новосибирск, 2005.

ИНТЕНСИВНЫЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ОСНОВЕ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

П. В. Боровцов

В статье рассмотрены интенсивные педагогические технологии на основе компьютерного моделирования при обучении с использованием компьютерных анимационных программ, а также контроль усвоения с помощью компьютера.

Ключевые слова: интенсивные педагогические технологии, компьютерное моделирование, компьютерная анимационная программа.

В настоящее время широкое распространение получили интенсивные педагогические технологии на основе компьютерного моделирования в процессе обучения. Наибольшее применение находит компьютерное моделирование, которое объединяет математическое моделирование и вычислительный эксперимент. Компьютерное моделирование, в котором в большом объеме используется математический аппарат, применяется для создания моделей исследуемого реального мира (1). Реальные физические процессы, моделируемые с помощью вычислительного эксперимента, позволяют студентам научиться работать на компьютере и создавать на нем алгоритмы программ, описывающих изучаемые явления.

В последнее время большое применение компьютеров в учебном процессе дает новые интенсивные педагогические технологии в изучении естественных дисциплин.

В отечественной и зарубежной литературе в конце XX в. наметились следующие направления применения интенсивных педагогических технологий:

- разработка моделей физических явлений и процессов с использованием компьютерных анимационных программ;

- использование компьютера в интерфейсном режиме;

- сопровождение процесса изложения учебного материала и контроль его усвоения с помощью компьютеров.

С разработкой моделей связано первое направление физических явлений и процессов реального мира на компьютере. Интенсивность обучения повышается при использовании компьютерных анимационных программ для создания модели изучаемого физического явления (1; 2).

Педагогические и психологические исследования показали, что наибольшее преимущество компьютерных анимационных программ перед статичными иллюстрациями в учебниках заключается в том, что студенты не только мысленно, но и практически могут «работать» с изображениями, т. е. разъединять, сжимать, вращать и изменять иным образом возникающие на экране монитора изображения (3).

Создаваемые компьютерными анимационными программами изображения делают обучающегося активным участником происходящего и освобождают от использования заранее определенного набора иллюстративного материала.

В настоящее время из существующих форм обучения лекции остаются наиболее консервативными, но студентов они по-прежнему интересуют, так как дают достаточно полные знания о состоянии науки, путях и средствах решения проблем. Однако необходим поиск новых способов обучения, в частности, применение компьютерных анимационных программ. Такие программы должны содержать не только простую передачу информации, но и способствовать активному освоению содержания обучения с включением механизмов теоретического мышления и всей структуры психических функций.

Перспективной функцией компьютерных анимационных программ как средства преподавания можно назвать возможность моделирования физических процессов при чтении лекции и проведении физического практикума. Наглядным примером применения компьютерного моделирования служит применение моделей физических процессов в лабораторном практикуме.

Лабораторные работы, выполняемые во время физического практикума, имеют ряд существенных недостатков. Они в большинстве случаев состоят в иллюстрировании теоретических сведений, полученных на лекциях. Даже в процессе выполнения такого рода лабораторных заданий студенты часто получают данные, противоречащие исходным положениям, но из-за недостатка времени и оборудования не имеют возможности проанализировать, чтобы понять, являются ли полученные отклонения результатом ошибок в расчетах или дело в том, что сами теоретические положения требуют уточнения. Во многих случаях компьютерные анимационные программы могут выступать в роли непосредственного физического процесса или существенно его дополнить. При проведении физического практикума компьютерные анимационные программы оказываются чрезвычайно полезными там, где проведение реального эксперимента оказывается невозможным в лабораторных условиях вуза или же сущность явления нельзя наглядно выявить непосредственно из эксперимента. В таких случаях предполагалось, что студенты могут осуществить «мысленный эксперимент» и представить изучаемый процесс или явление в уме. При этом успешность тако-

го эксперимента зависит от силы, профессионального воображения студента. Использование компьютерных анимационных программ дает возможность объективизации явления, которое могло осуществиться только в воображении.

Так, во время физического практикума проводится реальный эксперимент при комплексном изучении процессов колебаний различных конструкций деталей, зафиксированных на голограмме. Голограмма восстанавливается с помощью оптического газового лазера. Восстановленное изображение колеблющейся детали фиксируется цифровым фотоаппаратом. Затем цифровое изображение вводится в ноутбук, где осуществляется его обработка, при этом автоматически устанавливаются тип колебания детали, величины амплитуд во всех точках колеблющейся детали, рисуется распределение амплитуд колебаний на поверхности колеблющейся детали. При проведении комплексной лабораторной работы студенты изучают возможные типы колебаний реальной детали, процесс записи и восстановления голографического изображения, методы цифровой обработки голографического изображения с помощью компьютерной техники. Достоинство такого эксперимента заключается в том, что студенты наблюдают записанную на голограмме картину различных колебаний реальной детали, что позволяет повысить интенсивность усвоения физических процессов в ходе обучения (3).

Применение компьютера в интерфейсном режиме -второе направление. Компьютер позволяет автоматизировать эксперимент, контроль и обработку данных.

Подключая устройства сопряжения и соответствующих датчиков (термистора, фотоэлемента, пьезо- и электромагнитного датчика и др.), компьютер используют для обработки и контроля различных физических параметров (температуры, освещенности, давления, перемещения и т. д.). Соединительным звеном между датчиком и компьютером является программа, которая «обрабатывает» конкретный сигнал реального датчика и выдает на экран дисплея график зависимости измеряемой физической величины от времени (или другой физической величины).

Различные измерительные приборы, подключенные к компьютеру, дают возможность увидеть на экране как зависимость самой величины, так и представлять интегральные и логарифмические зависимости.

Сопровождение курса физики с помощью компьютера - третье направление, и оно обеспечивается различного рода программами, начиная от программ типа «тренажер», требующих от студента простейших реакций на задаваемые ему вопросы: «да» или «нет», выбор ответа из небольшого набора возможностей, до программ справочных пособий по разным курсам и темам (1; 2).

Содержание программ определяется целями изучения, содержанием и последовательностью подачи учебного материала. В зависимости от назначения все программные средства, используемые для компьютерной поддержки процесса изучения предмета, можно разделить на программы:

- оценивание знаний студентов;

- решение различных задач;

- выполнение роли справочных пособий по изучаемой теме (1; 2).

Проверка и оценка степени усвоения знаний - назначение первых программ. Программа в компьютере последовательно, в определенном порядке и по возрастающей степени сложности предлагает студенту вопросы или контрольные задания по пройденной теме. С помощью клавиатуры студент вводит свои ответы. Эти ответы диагностируются и затем формируются сообщения о степени правильности ответа. Число ответов студентов регламентировано. Программы обеспечивают доучивание неусвоенных вопросов в процессе диалога и предусматривают помощь при более трудных вопросах.

Этот процесс выполняется следующим образом: сначала компьютер предварительно оценивает уровень знаний студента и в дальнейшем ведет с ним диалог на этом уровне (в процессе диалога уровень может повыситься либо понизиться), затем студенту предоставляется возможность отвечать несколько раз. В случае ошибки следует комментарий с правильным ответом.

Такие программы предусматривают помощь обучаемому при постановке трудных вопросов, и по желанию студент может получить краткую теоретическую справку по интересующему его вопросу или развернутый комментарий ( в пределах изучаемой темы).

Такие программы определяют содержание этапов контроля: цель проверки, составление эталонов ответов, интерпретация ответов, разработка объективных измерителей. Учитывая изложенное, можно сделать вывод, что интенсивные педагогические технологии на основе моделирования, как один из современных методов исследования, пока не нашли отражения в специальной литературе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бурсиан Э. В. Физика. 100 задач для решения на компьютере: учебное пособие. СПб., 1997.

2. БюстранВ., ЛандхейрБ. Изучение физики с помощью исследований на компьютере. ЮНЕСКО, 1999.

3. Боровцов П. В. Интенсивные педагогические технологии при обучении студентов // Психопедагогика в правоохранительных органах. 2007. № 4.