Особенности применения мультимедийных технологий в электротехнике

УДК 621.331

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

Н.М. Меркулов, С.В. Ершов

В статье рассматриваются некоторые особенности преподавания электротехнических и электроэнергетических дисциплин в условиях высшего профессионального образования на основе широкого использования в учебном процессе современных информационных мультимедийных технологий. Отмечаются особенности разработки мультимедийного контента и тестовых заданий по электротехническим дисциплинам.

Ключевые слова: современные информационные мультимедийные технологии, интерактивные учебные пособия.

Изучение электротехнических дисциплин в вузах сталкивается с постоянно растущими объемами и сложностью учебного материала, с ограничением количество часов, отведенное на преподавание. В таких условиях обычные для преподавателя формы и методы работы требуют пересмотра и совершенствования. Учитывая необходимость доходчивости излагаемого материала и обеспечения качественного предоставление студентам информации, а также содействия развития умения эффективно и творчески применять ее, требуется принципиально иной подход к формированию учебно-методического комплекса электротехнических дисциплин. Данный подход должен быть направлен на расширение внеаудиторной и самостоятельной работы студентов, но без снижения качества уровня подготовки специалистов. Методика современного преподавания предполагает переход от чисто механического толкования электротехнического материала из учебно-методической литературы в аудитории, к большему творческому сотрудничеству со студентами, а также к совместному поиску правильных решений. Таким образом, необходимо уделять большее внимание вопросам создания благоприятных условий для самообразования и саморазвития учащихся.

Процесс обучения в большей степени должен быть ориентирован не только на формирование требуемых компетенций, знаний, умений и навыков, но и также на общее развитие, умение логически мыслить, правильно применять методы сбора и обработки информации. Только в этом случае может быть осуществлен переход от устаревшей формулы «образование на всю жизнь» к «образование в течение всей жизни».

Наиболее эффективно этот подход к обучению может быть реализован на основе формирования новой среды обучения, с широким использованием современных информационных мультимедийных технологий [1].

Необходимо учитывать тот факт, что методические материалы электротехнических специальностей вузов, в силу специфики дисциплин, отличаются от материала гуманитарных специальностей. Как правило, материалы электротехнических специальностей отличаются богатым разнообразием диаграмм, графиков, таблиц, чертежей и др. И эту особенность нельзя игнорировать при преподавании электротехнических дисциплин.

В этой связи нельзя не упомянуть проблемы, с которыми сталкиваются преподаватели электротехнических дисциплин в вузах, и которые в последние годы стали особенно острыми из-за низкого уровня качества исходных графических материалов. Многие литературные источники содержат информацию, которая на современном этапе развития техники -устарела. Качество различных схем, чертежей, видов в этих источниках, зачастую, далеко не лучшего качества. Во многих случаях невозможно детально проанализировать схему. Графический материал в особенно старых учебниках не соответствует требованиям действующих стандартов.

В этой ситуации необходимо определить средства, методы и технологии обучения способны, повышающие эффективность учебного процесса и, следовательно, качество учебно-методических комплексов по электротехническим дисциплинам, а также меры для устранения пробелов в знаниях и повышения стабильных практических навыков специалистов электротехнического профиля.

Учитывая, что время, отведенное для занятий, достаточно сильно ограничено, а процесс формирования умений и навыков требует значительных затрат времени, весьма актуальной является проблема интенсификации процесса обучения без потери качества.

При изучении электротехнических дисциплин можно заменить значительные объемы текстовых данных, графики на основе широкого использования мультимедийных технологий. Опыт преподавания показывает, что большинство студентов электротехнических специальностей, в силу своих психических особенностей, как правило, способно к более эффективному усвоению учебного материала представленного в графическом виде. Процесс усвоения информации при таком способе подачи информации становится более продуктивным. Четкая, лаконичная графическая информация с использованием мультимедийного видеоряда и анимации хорошо усваивается студентами электротехнических специальностей.

Использование таких технологий обучения доказали свою эффективность: они достаточно легко реализуются в современных компьютерных (безбумажных) формах обучения. Кроме того, создание мультимедийных учебных пособий не требует значительных материальных затрат, что тоже не маловажно [1].

Основные проблемы здесь связаны с использованием наиболее оптимальных методов представления графической информации. Также важным является «качество изображения» на мониторе компьютера, видеопа-

нели или мультимедийной доски. В целях повышения наглядности и доступности для понимания материала, необходима разработка фотореалистичных изображений. Это обстоятельство приобретает особое значение, когда речь идет об изучении электротехнических дисциплин, таких как электрические машины, механика электрических машин, электромеханика, релейная защита и автоматизация систем электроснабжения, микропроцессорные технологии в электроэнергетике, электрические аппараты, электроснабжение, электрические станции и подстанции и многие др.

Пример презентации учебного материала с использованием мультимедийных средств, представлен на рис. 1.

Рис. 1. Пример презентации учебного материала по дисциплине «Электромеханика»

110

Поскольку графическое представление информации направлено на формирование определенных процессов мышления, основанных на анализе изображения, то при разработке мультимедийных учебных комплексов следует особенно обращать внимание не только на содержание, но и на компоновку графической информации, а также психологический механизм усвоения изучаемого материала. Учебный материал должен развивать у студента как рациональные, так и эмоциональные аспекты. Использование в преподавании таких средств как анимация, видеопрезентации «синхронизирует логику» и эмоциональную сферу (творческое мышление) обучающегося и, как следствие, обеспечивает значительное сокращение длительности обучения, уменьшение числа ошибок от неоднозначного понимания изучаемого материала.

Организация учебной деятельности студента в рамках данного подхода позволяет осуществить переход от совместно-разделенной (преподаватель-студент) концепции обучения к индивидуальной форме изучения дисциплины с учетом повышения роли обучения в формах самообразования и саморазвития, а также уровня дифференциации обучения. Студент может изучать учебный материал самостоятельно и проверить себя с помощью компьютерных оценочных средств. Уровень сложности заданий может увеличиваться по мере формирования умений и навыков.

Компьютерное тестирование - это хорошо зарекомендовавшая себя форма проверки знаний студентов, которая позволяет экономить время, и избавить студентов от механического, рутинного труда, от огромной массы бумажных бланков и заданий, а также интенсифицировать процесс обучения, не снижая при этом качество усвоения знаний.

Авторы некоторых работ [2, 3] рекомендуют, при создании тестового задания, следовать правилу «чистота предмета». Например, содержание тестов по физике должны отражать суть проблемной ситуации при проведении экспериментальных наблюдений, а не для оценивать уровень знаний по математике. Но, на наш взгляд, при изучении электротехнических дисциплин, это недопустимо, так как это противоречит развитию профессионального мышления, которое включает в себя одновременное (многостороннее) мышление, то есть одновременное рассмотрение одного и того же явления с разных ракурсов. Это профессиональное качество развивается при изучении общепрофессиональных и специальных электротехнических дисциплин, на основе большого количества предыдущих компонентов, называемых основополагающими курсами. Учащиеся должны развить целостное восприятие специальности и способность использовать весь объем накопленных знаний при изучении электротехнических дисциплин. Обучение по принципу - знание для одного предмета - тормозит профессиональное становление личности.

Примером многостороннего развития мышления может служить курс «Электромеханика», основанный на знаниях таких предметов, как физика, теоретические основы электротехники, механика электрических машин, электрические машины и др. Ориентация на весь объем знаний не обеспечивает автоматически творческого многостороннего подхода в изучении электромеханических устройств. Для этого и нужно развивать многогранное мышление, особенно в процессе итогового тестирования, позволяющего выявить пробелы в знаниях обучаемых и определить направление корректировки учебных материалов по этим вопросам с целью развития у студентов многостороннего подхода при проектировании электромеханических устройств.

Необходимо обратить внимание и еще на одну особенность изучения технических дисциплин в вузах - это проведение лабораторных работ, требующих использование реального лабораторного оборудования, инструментов, приспособлений, приборов, измерительного инструмента, и, следовательно, больших производственных площадей для их размещения. Кроме того, лабораторное оборудование обычно имеет высокую стоимость, сложность и опасность поражения электрическим током, которая требует высококвалифицированного персонала, эксплуатационных расходов и технического обслуживания.

Современные программные средства и возможности позволяют на основе использования вычислительных систем создавать имитационные модели практически любого технологического оборудования с максимально приближенными к реальности параметрами. Таким образом, выход в такой ситуации возможен, опять же, посредством использования современных информационных технологий - интерактивных учебных пособий, которые уменьшают необходимость реального оборудования и одновременно повышают эффективность обучения [1].

Компьютерные модели и видеофильмы позволяют студенту изучить конструкцию технологического оборудования, ознакомиться с режимами работы, основными компонентами и их функциями, основными характеристиками электротехнических устройств. Следовательно, при создании компьютерных моделей, видеофильмов и интерактивных учебных пособий по электротехническим дисциплинам необходимо учитывать параметры и характеристики реального современного оборудования, применять натурную фото- и видеосъемку работы оборудования. Использование учебных фильмов, видеопрезентаций, видеозаписей испытаний электрооборудования и рекламных материалов производителей электротехнического оборудования позволяет максимально обеспечить студента необходимой информацией о практических аспектах конструкции и принципах функционирования электротехнических систем.

Пример видеолекции с использованием современных информационных технологий представлен на рис. 2.

Рис. 2. Фрагмент видеолекции по дисциплине «Механика электрических машин»

Следует отметить, что в условиях перехода к высокотехнологичным формам обучения при интенсификации учебного процесса совместное использование в образовательном процессе электротехнических дисциплин мультимедийных и интерактивных учебных пособий для всех видов учебных занятий, является весьма эффективным способом освоения предусмотренных компетенций. Подготовка, апробация и совершенствование мультимедийных материалов, применение современной мультимедийной техники способствует формированию новой роли преподавателя в образовательном процессе, с учетом приоритета самостоятельности студентов, и, как следствие, способствует выведению учащихся на новый качественно более высокий уровень, укрепляет в них неподдельный интерес к их будущей профессии.

Изложенный подход на основе современных информационных технологий широко используется в учебном процессе и показал свою эффективность при изучении таких дисциплин, как электрические машины, электромеханика, механика электрических машин, релейная защита и автоматизация систем электроснабжения и продолжает широко применяться при изучении других дисциплин электроэнергетического профиля.

Список литературы

1. Потемкин А.Н., Викулов А.С., Романовский Б.В. Использование интерактивных учебных пособий в условиях непрерывного профессионального образования. Современные научные исследования. Выпуск 1. Концепт. 2013. ART 53322. URL: http://e-koncept.ru/article/695/ Гос. рег. Эл. № ФС 7749965. ISSN 2304-120X.

2. Васильев В.И., Демидов А.Л., Малышев Н.Г., Тягунова Т.Н. Методологические правила конструирования компьютерных тесов. М., 2000. 64 с.

3. Теоретическая механика. Статика, кинематика, динамика: учебное электронное пособие. Моисеев В.Б., Голощапов В.М., Викулов А. С. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007611691. Заявка № 2007611312. Дата поступления 10 апр. 2007 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 23.04.2007 г.

Меркулов Николай Михайлович, канд. техн. наук, доц., eists@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Ершов Сергей Викторович, канд. техн. наук, доц., erschov.serrgamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

FEATURES OF APPLICATION OF MULTIMEDIA TECHNOLOGIES IN ELECTRICAL

ENGINEERING

N.M. Merkulov, S. V. Ershov

This article discusses some features of teaching electricity and electrical disciplines in the conditions of higher professional education on the basis of broad use in educational process modern information technologies multimedia. Marked features of the development of multimedia content and tests on electrical engineering disciplines..

Key words: modern information media technology, online tutorials

Merkulov Nikolay Michailovich, candidate of technical science, docent, eists@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Ershov Sergey Victorovich, candidate of technical science, docent, erschov. serrg@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University