CC BY
85
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.
Одним из достоинств Flash является наличие языка сценариев ActionScript. Часто достаточно стандартного набора действий, например, перехода на определенный кадр фильма, открытие html-страницы, загрузки и передачи данных, реакции на нажатие кнопок. Диапазон возможностей ActionScript очень широк. Помимо основных действий, можно управлять объектами, изменяя любые их параметры, загружать дополнительные модули, обмениваться данными со скриптами на html-странице, написанными на языке JavaScript. Подборка специальных функций служит для математических вычислений, необходимость в которых нередко возникает при работе с графикой. Встроенный контроль синтаксиса и удобные средства отладки обеспечивают возможность оперативного нахождения ошибок в сценарии. В целом ActionScript является полнофункциональным языком, позволяющим писать программы, организованные по модульному принципу, в то же время он очень прост в изучении [2].
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.
