CC BY
34
ваться в реализации названного эксперимента при изучении физики и других естественных дисциплин (1; 2).
Учебный эксперимент, который может состоять из демонстрационного и лабораторного эксперимента, развивается в следующих направлениях (1):
1) использование, а также частичная модернизация имеющегося оборудования при выполнении демонстрационного и лабораторного эксперимента;
2) моделирование физических процессов с помощью компьютерных анимационных программ и мультимедийной техники;
3) применение датчиков физических величин, интерфейсных блоков, сопрягаемых с компьютерами, для демонстрационного и лабораторного учебного эксперимента.
В первом случае используется имеющееся или усовершенствованное оборудование. Студенты исследуют физические явления, процессы с помощью реального эксперимента с применением имеющегося оборудования в физических лабораториях, чем и обусловлены два типа моделей: физические и математические. Анализ лабораторных работ по физике показал, что реальный эксперимент возможен в ходе лабораторного практикума при комплексном изучении процессов колебаний различных конструкций деталей, зафиксированных на голограмме. Голограмма, записанная на стеклянном или пленочном носителе, восстанавливается с помощью оптического газового лазера. Восстановленное изображение полностью соответствует физическому процессу реальной, колеблющейся детали, оно фиксируется цифровым фотоаппаратом. Полученное цифровое изображение вводится в компьютер, где осуществляется его обработка, при этом автоматически устанавливается тип колебаний детали, величины амплитуд во всех точках детали, рисуется распределение амплитуд колебаний на ее поверхности. При проведении комплексной лабораторной работы студенты изучают возможные типы колебаний реальной детали, процесс записи и восстановления голографического изображения, методы цифровой обработки голографического изображения с помощью компьютерной техники. Голограммы дают возможность студентам наблюдать записанную картину различных реальных колебаний исследуемого объекта. Выполнение такого уникального реального эксперимента позволяет повысить интенсивность изучения физических процессов, в частности колебания (2).
Реальный эксперимент не проводят в тех случаях, когда для его реализации требуется дорогостоящее оборудование; его проведение опасно для здоровья; велики время выполнения и трудоемкость; сложно произвести расчеты полученных экспериментальных данных; при решении задачи исследования нельзя применить современное оборудование.
К наиболее перспективной функции компьютерных анимационных программ можно отнести возможность моделирования физических процессов при проведении лабораторного практикума по физике. В данном случае применяются компьютерные анимационные программы, которые могут выступать в роли непосредственного физического процесса или существенно его дополнять.
Применение микропроцессорной техники позволило также производить исследования сложных систем со многими параметрами, сократить сроки проведения циклов измерения и проводить динамическое моделирование физических процессов.
Использование интерфейсных блоков, сопряженных с компьютером, датчиков физических величин позволяет реализовывать измерительно-вычислительные системы, обеспечивающие реальный физический эксперимент с конкретным исследованием объектов. Студент при этом полностью управляет и динамично влияет на ход эксперимента.
В настоящее время при изучении физики студентами широко применяется реальный эксперимент, который может выступать в качестве средства представления знаний, совершенствующего процесс преподавания, повышающего его эффективность и качество, а также для управления учебным демонстрационным оборудованием.
ЛИТЕРАТУРА
1. Боровцов П. В. Интегрированная инновация - педагогическая технология на основе компьютерных анимационных программ в военном вузе // Психопедагогика в правоохранительных органах. - 2004. - № 2.
2. Боровцов П. В., Пархачев Н. С. Применение компьютерных анимационных программ и реального эксперимента при изучении физики студентами // Проблемы образования в современной России и на постсоветском пространстве. - Пенза, 2007.
3. Загвязинский В. И. Практическая методология педагогического поиска. - Тюмень, 2005.
ИНТЕНСИВНЫЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ОБУЧЕНИИ СТУДЕНТОВ
Доктор техн. наук, профессор П. В. Боровцов
Пермский институт (филиал) ГОУ ВПО «Российский
государственный торгово-экономический университет»
Как показывает анализ специальной зарубежной и отечественной литературы, в настоящее время в мире используется несколько тысяч педагогических технологий интенсивного обучения. Интенсивность обучения студентов физике можно повысить, используя компьютерные анимационные программы и реальный лабораторный эксперимент при проведении физического практикума.
Педагогические и психологические исследования показали, что наибольшее преимущество компьютерных анимационных программ перед статичными иллюстрациями в учебниках заключается в том, что студенты не только мысленно, но и практически могут «работать» с изображениями, т. е. разъединять, сжимать, вращать и изменять иным образом возникающие на экране монитора изображения.
Создаваемые компьютерными анимационными программами изображения делают студента активным участником происходящего и освобождают от исполь-
зования заранее определенного набора иллюстративного материала.
В настоящее время из существующих форм обучения лекции остаются наиболее консервативными, но студентов они по-прежнему интересуют, так как дают достаточно полные знания о состоянии науки, путях и средствах решения проблем. Однако необходим поиск новых способов обучения, в частности применение компьютерных анимационных программ. Такие программы должны содержать не только простую передачу информации, но и способствовать активному освоению содержания обучения с включением механизмов теоретического мышления и всей структуры психических функций.
Перспективной функцией компьютерных анимационных программ как средства преподавания можно отнести возможность моделирования физических процессов при чтении лекций и проведении физического практикума. Наглядным примером применения компьютерного моделирования служит применение моделей физических процессов в лабораторном практикуме.
Лабораторные работы, выполняемые во время физического практикума, имеют ряд существенных недостатков. Они в большинстве случаев состоят в иллюстрировании теоретических сведений, полученных на лекциях. Даже в процессе выполнения такого рода лабораторных заданий студенты часто получают данные, противоречащие исходным положениям, но из-за недостатка времени, скудности оборудования не имеют возможности их проверить, проанализировать, чтобы понять, являются ли полученные отклонения результатом ошибок в расчетах или дело в том, что сами теоретические положения требуют уточнения. Во многих случаях компьютерные анимационные программы могут выступать в роли непосредственного физического процесса или существенно его дополнить. При проведении физичес-
кого практикума компьютерные анимационные программы оказываются чрезвычайно полезными там, где проведение реального эксперимента оказывается невозможным в лабораторных условиях вуза или же сущность явления нельзя наглядно выявить непосредственно из эксперимента. В таких случаях предполагалось, что студенты могут осуществить «мысленный эксперимент» и представить изучаемый процесс или явление в уме. При этом успешность такого эксперимента зависит от силы, профессионального воображения студента. Использование компьютерных анимационных программ дает возможность объективизации явления, которое могло осуществиться только в воображении.
Так, во время физического практикума проводится реальный эксперимент при комплексном изучении процессов колебаний различных конструкций деталей, зафиксированных на голограмме. Голограмма восстанавливается с помощью оптического газового лазера. Восстановленное изображение колеблющейся детали фиксируется цифровым фотоаппаратом. Затем цифровое изображение вводится в ноутбук, где осуществляется его обработка, при этом автоматически устанавливается тип колебаний детали, величины амплитуд во всех точках колеблющейся детали, рисуется распределение амплитуд колебаний на поверхности колеблющейся детали. При проведении комплексной лабораторной работы студенты изучают возможные типы колебаний реальной детали, процесс записи и восстановления голографического изображения, методы цифровой обработки голографического изображения с помощью компьютерной техники. Достоинство такого эксперимента заключается в том, что студенты наблюдают записанную на голограмме картину различных колебаний реальной детали, что позволяет повысить интенсивность усвоения физических процессов в ходе обучения.
