Влияние виртуальных лабораторных работ на качество учебного процесса

Библиографический список

1. Прокис Дж. Цифровая связь / Дж. Прокис; пер. с англ.; под ред. Д.Д. Кловского. - 2-е изд. - М.: Радио и связь, 2000. - 800 с.

2. Лебеденко Ю.И. Об одном подходе к анализу иерархической многозвенной системы связи / Ю.И. Лебеденко, B.C. Карпов // Вычислительная техника. - 2006. - Вып.1.- С. 214 - 220.

Получено 17.01.08.

УДК 378.141: 004.9 Е.В. Фалина

ВЛИЯНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА КАЧЕСТВО УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА

Рассматривается применение виртуальных лабораторных работ в учебном процессе и их влияние на качество учебного процесса. Показаны возможности виртуальных лабораторных работ на примере работы «Исследование освещенности рабочих мест». Представлена таблица сравнительного анализа виртуальных лабораторных работ и работ, выполненных с помощью приборов.

Современное состояние человеческого общества характеризуется высоким развитием уровня техники, сложностью используемых технологических процессов, эффективностью различных видов связи и коммуникаций. Поэтому в целом состояние человеческого общества характеризуется наличием интенсивных потоков информации, которые воздействуют на составные части и элементы структуры человеческой цивилизации и связывают их в единое целое.

С практическим применением ЭВМ возникла возможность в первую очередь резко ускорить и углубить процесс обучения. Это сразу перевело в разряд практических многие теоретические задачи, исследование которых ранее было просто невозможно из-за отсутствия наглядного представления. Ориентация на вычисления с помощью ЭВМ дала толчок новому этапу в развитии различных разделов научной теории и прежде всего вычислительной математики. Использование ЭВМ позволило справиться не только с большим объемом вычислений, но и с большим объемом поступающих на простую обработку данных.

Совершенствование математических методов обработки экспериментальных данных в направлении увеличения их объема и скорости их обработки, с одной стороны, и все более сильная интеграция и взаимосвязь различных составных частей структуры человеческого общества, с другой стороны, привели к использованию математических методов обработки данных во всех отраслях человеческой деятельности.

Возросшая сложность процессов в технике и технологии, сложность научных теорий и большая интенсивность информационных потоков в современном обществе привели к необходимости учитывать как можно больше информации об изучаемом явлении для того, чтобы адекватно описать его с учетом всей совокупности взаимосвязей и мешающих воздействий. Такая необходимость приводит к тому, что в ходе экспериментов приходится накапливать большие объемы информации или, другими словами, большие массивы данных, а также применять специальные методы их обработки.

В связи с необходимостью обработки больших массивов экспериментальных данных необходимо обратить внимание на следующие обстоятельства.

Во-первых, экспериментальные данные, как правило, не содержат в явном виде информации о наиболее существенных свойствах изучаемого явления. Как правило, экспериментальные данные накапливаются при измерении некоторых величин на объекте исследования. В то же время наиболее существенные свойства изучаемого явления оказываются, как правило, его внутренними, глубинными характеристиками, не доступными для непосредственного измерения.

Во-вторых, возникает вопрос о том, что является полезной информацией в большом массиве данных. Поэтому возникает необходимость в специальных процедурах формирования массива данных и его обработке с целью выделения полезной информации.

В-третьих, экспериментальные данные и результат их обработки могут иметь самое разное представление. Например, массив данных может иметь традиционный вид матрицы или может быть представлен в виде графа или кривой. Тогда возникает необходимость либо преобразования в более традиционную форму, либо разработки специфических методов обработки.

Все вышеперечисленное приводит к ужесточению требований к качеству подготовки специалистов, которые должны уметь выделять основные аспекты при решении любой задачи.

Помощь в данном вопросе представляют виртуальные лабораторные работы, поскольку они помогают смоделировать процессы, которые не всегда выражены явным образом и о которых можно судить опосредованно путем измерения изменений физических величин во времени.

Грамотное построение виртуальных лабораторных работ напрямую связано с обладанием больших объемов знаний математического и информационного моделирования [1].

Рассмотрим данные аспекты на примере лабораторной работы по измерению освещения в помещении.

Для правильной организации рабочего места немаловажная роль отводится освещенности рабочего места сотрудника [2]. Для наглядного представления распределенности освещения внутри помещения не всегда

бывает возможным создание реальных условий в связи с отсутствием измерительных приборов.

Для этого была разработана автоматизированная (виртуальная) лабораторная работа измерения освещенности в помещении и на рабочем месте с учетом изменения внешних и внутренних условий в помещении.

Виртуальная лабораторная работа позволяет выработать у студента необходимые знания и навыки по конкретной тематике, что благоприятно сказывается на качестве учебного процесса и управлении учебным процессом в целом.

Для улучшения управления качеством учебного процесса с использованием современных информационных технологий была разработана виртуальная лабораторная работа «Исследование освещенности рабочих мест» (рис. 1), на базе кафедры «Аэрологии, охраны труда и окружающей среды» Тульского государственного университета [3].

_

•v.i ti:'

•• • : т-л :

Дли кая программа предиоэначеина да я самостоятельного изучения (армирования освещенности на рабочих местах

т

г

i"

м

Ш

Рис. /. Исследование освещенности рабочих мест

Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, студенту необходимо ознакомиться с теоретическими сведениями по данной работе и ответить на тестовые вопросы (рис. 2). вшшвагашв

Одйп Лабораторная Ооиосш» lW*>* Деаоа Олег Vt,

! '“^Кглчг р;гл!,<лягт сигтеми с

©тает

Jбоковое еернмве и ко»«бм*»фоеднное Л if-4

^ / “ч** /I

:rv

Шж$*Ш

Слеауощий

г Н

’ ' ’ 'Ы

Рис. 2. Тест на знание теоретического материала

В случае неуспешного прохождения тестов студенту предлагается повторно ознакомиться с теоретическим материалом, после чего пройти тест еще раз (предусмотрены разные варианты тестов).

При успешном прохождении тестов студент приступает к выполнению лабораторной работы (рис. 3).

Рис. 3. Измерение естественного освещения в помещении с помощью

«виртуального» цифрового люксметра

После выполнения измерений и вычислений, которые предлагается выполнить по ходу работы, по их результатам строится график и студент пишет выводы о полученных в работе результатах (рис. 4).

•Г ї ї 114 ісмнис шиоцеиис

Файл дыпопноипв Помощь

групгъа 321012 Дедов Олег Илариомоанч

~Р*9цтпъг’ • - |Ь—- ——-— -------------

Грае**. зависимости КЕ О от растоздя от окна

.••.¿.•¿•.у ..........................

РастояиивдоокиаХм ... 1.0  2.0 3,0 *.0 5,0

КовФФишоиг ©ствстввнно* осввщеииооти в-Є/Еивр X }1-78 )1.3Б |1.1 |0.9

Пмфмх эавиоимоотм №0 ОТ р*СТО**4Я от окне

і

1: "'"іі" “ " .. .«к. , . У 1 1

• г’*.’  - .. » • -X •  • * .... | і

! =1 -у.і -її г* . . 9 ч •4 • *4 1 * 1 4 І

о г а а 4 5

——,—, ——.

а

Въвоо

Дл* данного гамощОМ4Й ид юриіСТ значение КЕО равно нормативному значению П только на расстомми 4.5 метра от окна

Рис. 4. Построение необходимых графиков и написание выводов

по результатам работы

В случае успешного окончательного выполнения работы студент сдает итоговый тест и получает определенное количество баллов (учиты-

ваются время работы с программой, количество попыток и количество неправильных ответов на тестовые вопросы).

Одним из основных результатов работы с данным автоматизированным комплексом лабораторных работ является наглядное представление процесса проведения измерений и получения результатов при условии отсутствия необходимой измерительной техники в рамках учебного курса «Безопасность жизнедеятельности».

Исходя из вышеизложенного, удалось вывести таблицу (таблица), в которую были сведены некоторые критерии оценки влияния виртуальных лабораторных работ на качество учебного процесса. Критерии оценки выводятся на основании сравнительного анализа двух видов лабораторных работ - проводимых на ПК (виртуальные лабораторные работы) и проводимых с приборами.

Критерии оценки влияния виртуальных работ на качество учебного

процесса

№ Критерии оценки Лаб. раб. на ПК Лаб.раб. с приборами

1 Достоверность полученных результатов Мах 65 % Мах 85 %

2 Усвояемость учебного материала: с участием преподавателя без участия преподавателя Мах 90 % Мах 85 % Мах 90 % Мах 58 %

3 Заинтересованность студента в выполнении лаб.раб: с участием преподавателя без участия преподавателя Мах 90 % Мах 85 % Мах 90 % Мах 20 %

4 Время, необходимое для проведения лаб.раб. с учетом 1-го цикла измерений Мах 30 мин Мах 90 мин

5 Необходимость присутствия преподавателя: при выполнение лаб. раб. при оценке результатов при оценке полученных знаний Мах 20 % Мах 65 % Мах 45 % Мах 90 % Мах 85 % Мах 90 %

6 Возможность моделировать различные ситуации, в том числе и нестандартные Мах 90 % Мах 30 %

Из таблицы видно, что виртуальные лабораторные работы позволяют более детально подойти к изучению поставленных в работе задач, поскольку появляется возможность провести большее количество циклов

измерений за отведенное учебное время, чем при традиционной работе с приборами.

Кроме того, у современных студентов проявляется больший интерес к работе, смоделированной на компьютере, поскольку они быстрее разбираются с «виртуальными» приборами, чем с реальными приборами. Это связано, в первую очередь, с внедрением в последнее время информационных технологий не только в учебный процесс, но и в повседневную жизнь.

Данные обстоятельства в целом благоприятно сказываются на качестве образования в учебном заведении.

Однако не стоит забывать, что далеко не все процессы, связанные с различного рода измерениями, можно смоделировать при помощи математических методов и программирования.

Кроме того, достоверность результатов, полученных при помощи измерений «виртуальными» приборами, будет ниже, чем полученных при помощи измерений реальными приборами.

Таким образом, использование виртуальных лабораторных работ в учебном процессе может значительно улучшить его качество, но полностью заменять ими лабораторные работы с приборами не рекомендуется.

Библиографический список

1. Юров В.И. Assembler: учебник для вузов / В.И.Юров. - 2-е изд. -СПб.: Питер, 2004. - 637 с.

2. Справочная книга по охране труда в машиностроении / Г.В. Бек-тобеков [ и др.]. - JL: Машиностроение, 1989. - 541 с.

3. Лабораторный практикум по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности». - Тула: ТулГУ, 2000. - 86 с.

Получено 17.01.08