УДК 371
РОЛЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ
ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ
ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ
В ОБУЧЕНИИ
СТУДЕНТОВ СРЕДНЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
Ю.В.Еремина
Мценский филиал Госуниверситета-УНПК, Мценск,
Первые опыты по применению компьютеров в образовании
относятся к началу 60-ых годов прошлого века. В то время появились первые
программные обучающие средства в виде автоматизированных учебных курсов.
Динамика развития программного обеспечения, появление персональных компьютеров
третьего поколения, развитие телекоммуникационных технологий активно инициирует
процессы внедрения и использования новых информационных технологий (НИТ) в
образовании. Это приводит к появлению новых образовательных технологий и форм
обучения, базирующихся на электронных средствах обработки и передачи
информации.
Одной из форм применения информационных технологий в
образовательном процессе являются информационные обучающие системы.
Информационная обучающая система (ИОС) – это комплекс
научно-методической, учебной и организационной поддержки процесса обучения,
проводимого на базе информационных технологий. Применение ИОС в обучении внесло
огромное количество новых возможностей во все области процесса обучения. Компьютерные
технологии представляют собой принципиально новые средства обучения. За счет
своего быстродействия и больших резервов памяти они позволяют реализовывать
различные варианты сред для программированного и проблемного обучения, строить
различные варианты диалоговых режимов обучения, когда так или иначе ответ обучающегося
реально влияет на ход дальнейшего обучения.
Одной из разновидностей информационных обучающих
систем являются системы виртуальной реальности, а основной формой применения
таких систем на занятиях становится выполнение виртуальных лабораторных работ
по различным дисциплинам.
Виртуальный лабораторный практикум представляет собой
один из прогрессивно развивающихся видов проведения лабораторных занятий, суть
которого заключается в замене реального лабораторного исследования на
математическое моделирование изучаемых физических процессов, но с элементами
виртуального взаимодействия учащегося с лабораторным оборудованием. В
зависимости от используемой программной инструментальной среды можно создать
хорошую иллюзию работы с реальными объектами.
Виртуальная лабораторная работа - это комплекс связанных анимированных изображений,
моделирующих опытную установку. Специальная система виртуальных переключателей, окон для задания
параметров эксперимента и манипуляции мышью позволяют студенту оперативно
менять условия эксперимента и производить расчеты или строить графики.
Различают две принципиальные разновидности виртуальных
лабораторных практикумов:
·
полностью модельный лабораторный практикум, который от постановки до получения результатов
реализуется средствами универсальных или специально разработанных компьютерных
моделей;
·
полунатурный лабораторный практикум, который в своей постановке опирается на модельные
средства, а результаты берутся из базы данных реально проведенных
экспериментов.
Возможности современных имитационных компьютерных
моделей создают полную иллюзию работы с реальным оборудованием. В таком подходе
есть положительный момент, позволяющий реализовать каждому обучаемому свои
индивидуальные творческие способности. Находясь в виртуальной лаборатории,
можно выбрать виртуальные приборы и оборудование, собрать на виртуальном стенде
схему эксперимента по своему индивидуальному заданию, провести поисковое
моделирование исследуемого физического процесса при различных заданных
параметрах и ограничениях, обработать результаты исследования, не затрачивая
усилий на рутинные расчеты и графические построения.
Однако у любого
человека может возникнуть вопрос: сможет ли виртуальная лабораторная работа полным
образом заменить настоящую лабораторную работу? Практика показывает, что использование
компьютера для моделирования реальных процессов целесообразно и весьма
эффективно.
Можно выделить следующие преимущества лабораторных
работ, смоделированных в компьютерных
комплексах:
·
существующие
технологии позволяют моделировать реальные процессы достаточно достоверно;
·
для проведения
таких лабораторных работ не требуется ни помещения, ни оборудования, ни
обслуживающего персонала;
·
имея на
компакт-диске лабораторные работы, студент может выполнять их в удобное для
себя время.
Виртуальные лабораторные работы играют большую роль в
подготовке специалиста, так как учат студента общей схеме построения любой
системы – сначала концепция, теоретические и расчетные модели, потом
компьютерное моделирование, а уже потом – реальный опыт. Для выполнения
виртуальной лабораторной работы на персональном компьютере студенту не
требуется знаний персонального компьютера, достаточно элементарных практических
навыков пользователя, умения работать с клавиатурой и мышкой.
В основу
классификации в системе отношений «преподаватель - виртуальная лаборатория - студент»
можно положить характер используемой модели:
1) Качественная
– сложный и невыполнимый опыт в условиях учебного заведения, который
последовательно воспроизводится на экране при управлении пользователем;
2) Полуколичественная
– в виртуальной лаборатории моделируется опыт, и изменение отдельных
характеристик (например, положение ползунка реостата в электрической цепи)
вызывает изменения в работе установки, схемы, устройства (к этому типу
относятся также имитационные стенды на которых нужно предварительно «собрать»
установку или схему).
3) Количественная
– в модели численно заданные параметры изменяют зависящие от них
характеристики или моделируют явления (ввод значений скорости и направления
движения тела позволяет получить график с траекторией и рядом рассчитанных
характеристик).
Данная классификация влияет и на использование
виртуальных лабораторных работ по отношению к реальным:
·
Демонстрационное (перед реальной работой) использование: показать фронтально, с
большого экрана или через мультимедийный проектор последовательность действий
реальной работы (предпочтительны реалистичные качественные и полуколичественные
модели).
·
Обобщающее (после
реальной работы) использование: фронтальный режим (демонстрация, уточнение
вопросов, формулирование выводов и закрепление рассмотренного) или
индивидуальный (математическая сторона экспериментов, анализ графиков и
цифровых значений, изучение модели как способа отражения и представления
реальности; предпочтительны количественные, параметрические модели).
·
Экспериментальное (вместо реальной работы) использование: индивидуальное (в малых
группах) выполнение заданий в виртуальной лаборатории без выполнения реальной
работы, компьютерный эксперимент. Может выполняться как с реалистичными
полуколичественными 3D-моделями, так и с параметрическими.
В Мценском филиале существует практика проведения
виртуальных лабораторных работ по различным дисциплинам: физике, информатике,
химии, математике. Обычно применяются качественные модели виртуальных
лабораторных работ.
Использование в преподавании дисциплин имеющихся
электронных средств по выполнению лабораторных работ позволяет повысить
мотивацию каждого студента, т.к. открывает перед каждым огромные познавательные
возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками
проводимых экспериментов.
При выполнении виртуальных лабораторных работ у
студентов формируются навыки, которые пригодятся им и для реальных
экспериментов. Все это превращает выполнение многих заданий в
микроисследование, стимулируя развитие творческого мышления учащихся, повышает
интерес.
В настоящее время существует много пакетов программ, способных
моделировать лабораторные работы по многим дисциплинам, существует большое
количество комплектов уже разработанных
лабораторных работ по физике, химии, математике и другим наукам. Поэтому в XXI веке, в эпоху формирования информационной цивилизации,
когда невозможно оставаться в стороне от проникновения в нашу жизнь
компьютерной техники, необходимо всесторонне внедрять в учебный процесс
информационные технологии. Однако не стоит забывать, что компьютер является
лишь помощником человека, а не его мыслями.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Стародубцев В.А.
Инновационная роль виртуальных лабораторных работ и компьютерных практикумов/
В.А.Стародубцев, А.Ф.Федоров// Инновации в образовании.- 2003.- №2.- С.79-88.
2. Козленко А. Электронный учебник для школы: основные
характеристики, особенности и технологии / А.Козленко // e-Learning
в развитии.
– 2005. - №6. – с.50-59
3. Николенко Л.В. Типология мультимедийных
образовательных ресурсов для преподавания физики http://pedsovet.org / forum / topic294. html
|