CC BY
79
УДК 53:371, 519, 378
Третьякова Ольга Николаевна
кандидат физико-математических наук Московский авиационный институт (государственный технический университет)
tretiyako va_ olga@mail. т
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И РАЗРАБОТКА ДИСТАНЦИОННОГО ФИЗИЧЕСКОГО ПРАКТИКУМА
Статья посвящена проблеме применения П-технологий к решению задач компьютерного 3D-моделирова-ния лабораторного физического практикума.
Ключевые слова: П-технологии, Интернет, дистанционное обучение физике, компьютерное 3D-моделиро-вание, программный комплекс, компьютерная база данных, компьютерный лабораторный физический практикум.
Разрабатываемая нами система дифференцированного обучения физике студентов технических вузов включает не только учебно-методические разработки и учебные пособия разного уровня сложности, но и возможности использования современных ^-технологий в различных формах обучения студентов.
На кафедре физики МАИ мы начали заниматься разработкой методологии создания компьютерного физического практикума более 20 лет назад [1-3]. В течение этого времени проводились и проводятся сейчас лабораторные занятия со студентами в компьютерных классах кафедры. Опыт создания и совершенствования практикума и развитие ГГ-технологий дает возможность применять
современные информационные технологии для дистанционного обучения студентов. Первые наши разработки [4; 5], как и разработки других авторов, использовали двумерные модели.
При подготовке компьютерного практикума для дистанционного обучения с целью увеличения наглядности проводимого компьютерного эксперимента мы начали разрабатывать трехмерные лабораторные работы, используя программу для создания трехмерных моделей объектов 3D Studio Max (см. рис. 1). Каждая лабораторная работа моделировалась и программировалась отдельно [6].
Основные недостатки:
- Вывод трехмерных моделей осуществляется с помощью библиотеки OpenGL поэлементно.
Создание 3D модели лабораторной установки Процесс создания 3D модели включает следующие этапы:
1) Выбор внешнего вида лабораторной установки.
2) Построение сеточной модели 3D установки.
Э) Текстурирование и задание материалов.
Рис. 1. Первая трехмерная лабораторная работа и реализация клиент-серверной модели (2007 г., Borland Delphi, Object Pascal)
288
Вестник КГУ им. H.A. Некрасова ♦ № 4, 2010
© Третьякова О.Н., 2010
Рис. 2. Состав программного комплекса
- Программа не поддерживает автоматического соединения с сервером.
- Программа-клиент не является универсальной.
Вторая попытка создать трехмерные лабораторные работы и исправить указанные недостатки была сделана в 2008 г. Для создания и конвертирования трехмерных моделей были выбраны следующие программы:
- Autodesk 3D Studio Max. Программа для создания трехмерных моделей объектов.
- язык программирования C# для разработки кода программы, управляющей движением лабораторной установки.
- Right Hemisphere Deep Exploration. Программа для конвертирования созданных моделей в формат «.X», поддерживаемая библиотекой DirectX.
- Вывод трехмерных моделей на экран осуществляется с помощью библиотеки DirectX.
- В качестве среды программирования была выбрана Microsoft Visual Studio.
- Для работы с трехмерными объектами использовалась библиотека Microsoft XNA Game Studio.
- Клиент-серверная модель реализована с помощью библиотеки MySQLConnector.
Каждая лабораторная работа по-прежнему программировалась отдельно, что требовало больших затрат времени на разработку. При выполнении работы студент скачивал ее с сервера, выполнял и отсылал результаты на сервер.
Затем параллельно с разработкой 3D для различных форм организации учебного процесса нами был создан сайт кафедры физики kaf801.ru и система управления данными сайта [7].
В настоящее время нами создана единая система разработки новых лабораторных работ -
программа «Editor», использование которой существенно ускоряет процесс написания кода и отладки программы, а также создания с минимальными программистскими затратами управляющих программ для других форм обучения студентов: курсового проектирования, тестирования, совершенствования организации самостоятельной работы студентов.
Все лабораторные работы выполняются в одной программе-оболочке «Laborant Client», которая автоматически скачивает с сервера необходимые студенту работы, позволяет выполнить работу на компьютере студента, проверяет правильность результатов и отправляет на сервер информацию о результате выполнения лабораторной работы.
Практикум размещен в разделе «Лабораторные работы» сайта kaf801.ru. Он в настоящее время содержит девять 3D лабораторных работ по основным разделам курса физики для технического вуза: 3 работы - по разделу «Механика», 2 -
Лабораторная работа
Набор 3D мэделей
Файл управляющей npoipaiwMbi
Файл с таблицрй результатов измерен^
Файлы гтомо ui^t
Заголовочній файл
Рис. 3. Структура лабораторной работы
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 4, 2010І
по разделу «Молекулярная физика и термодинамика», 1 - «Электромагнетизм», 3 - «Волновая оптика и квантовая физика».
Этапы разработки 3D лабораторной работы:
- Этап 1. 3D MAX и программа «Editor».
1.1. Моделирование деталей лабораторной установки, стола, комнаты, табло измерений в 3D MAX.
1.2. Экспортирование данных объектов в программу «Editor».
- Этап 2. Управляющая программа на языке С# в программе «Editor».
2.1. Реализация алгоритма, моделирующего движение объектов 3D лабораторной установки и процесс ее выполнения.
2.2. Подбор коэффициентов масштабирования и калибровки для осуществления соответствия измерений натурной и компьютерной лабораторных работ.
- Этап 3. Редактор таблиц в программе «Editor».
3.1. Формирование таблицы измерений согласно методике, изложенной в учебном пособии.
3.2. Выбор полей таблицы, по значениям измерений которых определяем правильность выполнения лабораторной работы.
- Этап 4. Управляющая программа на языке С#.
4.1. Задаем диапазон случайного отклонения от среднего значения контрольных измерений натурного эксперимента.
4.2. Реализуем алгоритм проверки выполнения 3D лабораторной работы и погрешности измерений в функции Check().
- Этап 5. Сборка 3D лабораторной работы в программе «Editor».
5.1. Указываем файл управляющей программы с расширением cs, файлы объектов 3D лабораторной установки с расширением fbx, файл таблицы измерений с расширением tbl, файл с описанием в формате html.
5.2. Указываем название и раздел физики реализуемой 3D лабораторной работы. Формируем zip-архив 3D лабораторной работы.
- Этап 6. Загрузка на сервер сайта кафедры физики kaf801.ru.
6.1.Загрузка полученного архива на сервер в директорию /www/htdocs/laborant_labs/.
6.2. Занесение информации о новой 3D лабораторной работе в таблицы базы данных laborantlab и labs сайта кафедры физики.
Созданная Интернет-технология дает возможность студентам выполнять эти работы дистанционно. Для запуска компьютерного физическо-
го практикума требуется следующее программное обеспечение:
Microsoft Framework 3. БиблиотекиXNA Game Studio 3.0. Программная оболочка «Laborant Client».
На всех этапах разработки (2006-2010 гг.) программного обеспечения создаваемого компьютерного практикума в работе принимали участие студенты специальности «Прикладная математика», выполнившие под моим руководством дипломные работы.
Разработанная технология может применяться и в других технических вузах. Разработка продолжает совершенствоваться. Заинтересованные в ее использовании коллеги могут обращаться по адресу e-mail: tretivakova olga@mail.ru.
Библиографический список
1. ДемковВ.П., Скубачевский В.Г., Третьякова О.Н. Законы механики: Лабораторные работы с использованием ЭВМ. - М. : Изд-во МАИ, 1989.
2. Спирин Г.Г., Третьякова О.Н. Использование моделирующих программ в лабораторном практикуме // Применение средств вычислительной техники в учебном процессе кафедр физики и математики. - Ульяновск: УПИ, 1992.
3. Третьякова О.Н. Математическое моделирование физических процессов (Механика. Гравитационное поле): Методические указания к проведению лабораторных работ на ЭВМ по курсу физики. - М. : Изд-во МАИ, 1989.
4. Третьякова О.Н., ЦурковА.М. Применение INTERNET-технологий для создания компьютерного практикума по физике в технических вузах // 5 межд. конф. «Авиация и космонавтика - 2006» (23-26 октября 2006 г.) - М., 2006. - С. 128.
5. Третьякова О.Н., Цурков А.М. Применение новых информационных технологий при создании компьютерного физического практикума для системы дистанционного обучения // Материалы 5 Межд. научно-метод. школа-семинар «Физика в системе инженерного образования стран ЕврАзЭС» (26-30 июня 2006 г). - М., 2006. - С. 280282.
6. Третьякова О.Н Математическое моделирование трехмерного компьютерного практикума по физике // Материалы 7 Международной научно-методической конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» (11-14 марта 2008 г.). Ч. 1. - М.: Изд-во «Школа будущего», 2008. - С. 318-321.
290
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 4, 2010
7. Третьякова О.Н. О разработке варианта ис- подавании физики в техническом вузе // Физичес-
пользования информационных технологий в пре- кое образование в вузах. - 2010. - Т. 16. - №»1.
УДК 378
Ходыкина Анна Вячеславовна
Курский государственный университет
ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ СТАТУС ИНТЕГРАТИВНОГО ПОДХОДА В ОБУЧЕНИИ ИНОСТРАННЫМ ЯЗЫКАМ
Автор статьи рассматривает преимущества интегративного подхода к обучению иностранному языку. Ключевые слова: профессиональное образование, подход к обучению, интегративный подход, обучение иностранному языку.
Личностно развивающая тенденция является базисной характеристикой современного профессионального образования. О какой бы педагогической проблеме ни шла речь (информационная поддержка обучения, ГОСТы, дидактические возможности современных УМК, профессионализм преподавателя), «собственно педагогический подход будет иметь место в том случае, когда каждое из образовательных нововведений будет рассматриваться (тестироваться) с точки зрения его роли и места в создании ситуации развития личности». Следуя указанной тенденции в развитии института образования, можно заметить существенные изменения в профессиональном образовании в целом и иноязычном образовании в частности. Переход к личностно ориентированному образованию предполагает обновление содержания профессионального образования, разработку и реализацию инновационных педагогических технологий, интегративных процессов, предоставляя педагогам реальные условия для творчества.
«Интеграция (лат integratio - восстановление, восполнение от integer - целый) - 1) объединение дифференцированных частей и функций системы, организма в целое; 2) процесс сближения и связи наук, происходящий наряду с процессами их дифференциации. <.. .> Интегративные процессы определяют переход профессиональных учебных заведений от узкоспециализированного образования к образованию по группам профессий и профессиям широкого профиля».
Для представителей разных наук стало очевидным, что исследование человека на современном уровне требует междисциплинарного объединения усилий для комплексного учета взаимодействия внешних и внутренних факторов, опреде-
ляющих функционирование индивида как единого целого. Это уже понято и лингвистами, ранее ориентировавшимися на «объективное» системно-структурное описание языка как самодостаточной сущности, однако переход на антропоцентрическую парадигму с признанием необходимости трактовки языка как одной из составляющих слаженного ансамбля психических процессов включенного в социальное взаимодействие индивида останется пустой декларацией без разработки методологии нового - интегративного -подхода, способного преодолеть кризис, который имеет место в мировой науке о языке.
Под методологией в отечественных публикациях традиционно понимались основополагающие положения общефилософской теории познания, однако в последнее время так стали называть либо теоретические положения / принципы некоторой частной науки или отдельно взятой работы, либо перечень исследовательских процедур, либо сочетание тех и других. Думается, что в создавшейся ситуации полезно не только разобраться с проблемой методологии, но и разграничить вопросы теории, терминологии и исследовательского инструментария.
Тормозом в разработке методологии комплексной науки о человеке служат переходящие в статус научных предрассудков положения, трактуемые в качестве «классических» и принимаемые за истину в последней инстанции. Это относится ко всем наукам, имеющим отношение к человеку, но исследующим его не целостно, а в препарированном («раздеталированном») виде, зачастую не задумывающихся о реалистичности разрабатываемых теоретических постулатов и моделей, их согласованности с результатами научных изысканий в смежных областях. Вместо активно
© Ходыкина А.В., 2010
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 4, 2010
291
