Использование динамических интернет-технологий в естественнонаучном образовании

3

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В ОБРАЗОВАНИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ИНТЕРНЕТ-ТЕХНОЛОГИЙ В ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОМ ОБРАЗОВАНИИ

С.М. Вергезова

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор М.И. Потеев

В статье рассматриваются аспекты использования динамических Интернет-технологий в естественнонаучном образовании на примере дисциплины «Концепции современного естествознания».

Одним из наиболее продуктивных вариантов исследовательской работы студентов является работа по методике совместных проектов [1]. Она состоит в том, что студенты при помощи преподавателей должны создать, например, лабораторную работу или демонстрацию, используя уже полученные знания и умения. По такой методике удобно создавать, в частности, лабораторные работы по физике, экологии, демонстрации по биологии, химии, где используется технология Flash. Использование данной технологии обусловлено тем, что многие сложные процессы доходчиво можно показать только в динамике.

Проиллюстрируем использование этой методики при организации научно-исследовательской работы студентов, изучающих дисциплину «Концепции современного естествознания» (КСЕ), с применением современных компьютерных технологий. В этом случае преподаватель КСЕ выступает постановщиком задачи, преподаватель информатики - консультантом по программированию в определенной среде, а студенты выступают в качестве исполнителей.

Известно, что применение современных методов компьютерного моделирования и разработанные на их основе виртуальные лабораторные работы, интерактивные мультимедийные демонстрации позволяют разнообразить способы обучения и повысить его наглядность. В связи с этим для повышения успешности преподавания дисциплины «Концепции современного естествознания» предлагается использовать не только готовые виртуальные работы и демонстрации, но и те из них, которые разработаны студентами.

При моделировании физических явлений значима визуализация поведения системы в реальном масштабе времени, что позволяет непосредственно оценить физическую адекватность модели в ходе компьютерного эксперимента. Подобную возможность представляет на сегодняшний день векторная анимация Macromedia Flash MX и скрип-товыйязык ActionScript [www.macromedia.com, www.actionscript.org].

Главным достоинством использования среды Macromedia Flash является относительная простота создания в ее среде графических образов и их мультипликации. Благодаря векторной технологии создания графики, Macromedia Flash позволяет радикально сократить объем данных, описывающих движущееся изображение. Создав в одном из кадров векторный рисунок, можно задать (в том числе на языке ActionScript, встроенном во Flash) траекторию его движения. В файле сохраняются только первоначальное изображение и уравнение траектории его движения, а все промежуточные кадры рассчитываются в момент воспроизведения. Этим Macromedia Flash существенно отличается от обычных компьютерных видеороликов, в которых кадры последовательно сменяют друг друга. Для хранения и передачи видеозаписей требуются огромные объемы памяти и сверхскоростные каналы связи, в то время как файлы Flash загружаются с использованием эффективной потоковой модели. При этом первые кадры становятся доступными практически сразу же.

Создание динамических демонстраций включает выполнение следующих этапов:

1) выбор темы,

2) обзор теоретического материала по теме,

3) составление сценария анимации для каждого ролика,

4) создание анимированных роликов с использованием Flash-технологий,

5) составление текстового сценария речевого сопровождения роликов,

6) запись и обработка звука,

7) создание интерфейса и html-страниц.

На первом, втором и пятом этапах студент взаимодействует с преподавателем КСЕ, на остальных - с преподавателем информатики. В случае необходимости студент должен иметь возможность обратиться за консультациями к профессиональному художнику-дизайнеру.

Созданные студентами виртуальные лабораторные работы и демонстрации могут быть объединены посредством языка гипертекстовой разметки (HTML) в единый учебный блок в виде web-страниц.

t Flash

File View Lontral Help

About

Рис. 1. Исследование хода лучей на границе двух сред

ф Flash

File View Control Help

About

I'enurl fmu hi 400!i hit

2000

Wave Icngi (kimhji)! t 'n 400 t( 1.700 r

Рис. 2. Исследование дифракции на решетке

Приведем примеры некоторых разработок студентов гуманитарного факультета СПбГУ ИТМО, выполненных ими при изучении КСЕ. В процессе этих разработок использовались учебники [3, 4].

На рис. 1 и 2 показаны фрагменты интерактивных лабораторных работ по исследованию физических законов (преломление лучей и дифракция).

На рис. 3 и 4 показаны фрагменты интерактивных демонстраций процессов по биологии и генетики.

Рис. 3. Клонирование

1 —~ - i. LI  _--

| Строение клетки растения

• Вакуоль

Рис. 4. Строение клетки растения

Как показывает опыт, эффективность описанного подхода объясняется следующими обстоятельствами:

1) студенту приятно, что результаты его работы нужны кафедре и будут реально использоваться в учебном процессе, а убежденность в практической полезности своего труда - залог успеха;

2) проектирование динамических демонстраций и лабораторных работ является комплексной задачей, требующей компетенций автора учебного материала, компьютерного методиста, системотехника компьютерных средств обучения и специалиста по их реализации, и, следовательно, при описанном подходе, студент познает особенности профессионального взаимодействия;

3) студент убеждается, что приемы программирования ценны не сами по себе, а тем, насколько успешно они служат конкретным целям, в данном случае учебным и научным.

Главное же преимущество подобного вида учебной работы состоит в комплексном закреплении знаний как по изучаемой дисциплине, так и в области компьютерных

технологий.

Литература

1. ПолатЕ.С. Метод проектов. http://www.ioso.ru/distant/project/

2. Гурский Д.А. Flash MX 2004 и ActionScript 2.0: обучение на примерах. М.: Новое знание, 2004. 446 с.

3. Потеев М.И. Концепции современного естествознания: Учебник для студентов вузов. СПб, 1999. 350 с.

4. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебник для студентов вузов. М., 2001. 827с.