МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ ОБУЧЕНИЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕПОДАВАНИЯ В ВУЗЕ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Научная статья УДК 378.937 : 681.14 ББК 74.480.268 : 32.973 DOI 10.25588/CSPU.2022.168.2.007

А. Л. Королев1, Н. Б. Паршукова2

1ORCID № 0000-0002-7301-3318 Доцент, кандидат технических наук, доцент кафедры информатики, информационных технологий и методики обучения информатике, Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет, г. Челябинск, Российская Федерация. E-mail: [email protected]

2ORCID № 0000-0001-9872-8996 Кандидат педагогических наук, доцент кафедры информатики, информационных технологий и методики обучения информатике, Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет, г. Челябинск, Российская Федерация. E-mail: [email protected]

МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ ОБУЧЕНИЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕПОДАВАНИЯ В ВУЗЕ

Аннотация

Введение. В статье обоснован способ повышения эффективности препо-а давания, заключающийся в использовании мультимедийных средств совместно с

50

§ компьютерным моделированием. Использование презентационных, графических

S материалов повышает наглядность, однако, на наш взгляд, имеются и другие спо-

Jf

с-< собы повышения эффективности преподавания, которые обсуждаются в педаго-

tq

^ гической среде, но тем не менее пока не применяются широко.

§ Материалы и методы. Методами исследования является анализ резуль-

ле

ор татов деятельности педагогов-практиков, которые затрагивали проблему повыше-

ния эффективности преподавания за счет использования исследовательской деятельности с компьютерными моделями и мультимедиа обучением. Собственные

© Королев А. Л., Паршукова Н. Б., 2022

наблюдения за процессом освоения знаний студентами по учебным дисциплинам с применением технологий мультимедийного обучения и компьютерного моделирования, их анализ, также легли в основу данного исследования. У

а

Результаты. Использование компьютерных моделей в качестве демонст- |

раций на учебных занятиях в сочетании с мультимедиа средствами положительно I

д

повлияли на качество знаний студентов, о чем свидетельствуют результаты рей- §

ж'

тинговой системы оценки результатов обучения у студентов, наблюдаемы в дина- е

о

мике в течение нескольких лет. Описана важность соблюдения последовательнос- у

е

ти этапов моделирования и проработки исследовательских вопросов со студен- ж

е

обсуждения поставленных задач при моделировании и результатов модельных

Заключение. Для эффективности обучения целесообразно переходить к активным методам, в качестве которых целесообразно сочетание мультимедий-

1 Введение (Introduction)

Подготовка будущего учителя к эффективной профессиональной деятельности связана, в том числе, с умелым использованием информационных технологий, прежде всего, в преподавании. Использование только презентационных материалов уже не способствует всестороннему

о

тами с целью глубокого освоения содержания учебного занятия.

Обсуждение. В статье констатируется, что повышение эффективности

ь

обучения может осуществляться за счет внедрения мультимедийного обучения с |

т

применением демонстрации компьютерных моделей. Применение коллективного 3

н

о

е

экспериментов закрепляет полученные знания и умения. о

д

3

о № ан

ных средств, включающих использование компьютерного моделирования. ие

Ключевые слова: компьютерное моделирование; учебно-исследователь- К

ская деятельность; мультимедийное обучение. §

ос

Основные положения: о

б

о*

выявлена важность использования компьютерных моделей и мульти- § медийного обучения для повышения эффективности процесса обучения;

- обоснованы подходы к созданию компьютерных моделей в концепции «моделирование без программирования», позволяющие широко применять моделирование педагогами в различных предметных областях;

е

показаны примеры использования исследовательских задач с компью- к

й

терными моделями, которые можно обсудить совместно со студентами. Н

о

с

W

3

л ж

о д

а в а н

So

е

охвату при изучении объекта, процесса или явления. На этом акцентирует внимание ряд исследователей, обращающих внимание на различные способы визуализации и в мультимедиа обучении [1; 2]. Углубленное и качественное понимание учебного содержания можно достичь, в том числе, организуя небольшие элементы исследований, что подчеркивают авторы Е. А. Пермин и В. А. Тестов [3]. Вместе с этим весьма актуальным вопросом является применение на учебных занятиях информационной технологии компьютерного моделирования. Например, Е. И. Ска-фа, М. Е. Королев формулируют проблему создания виртуальной лаборатории, которая в авторской трактовке рассматривается как организационно-техническая система управления исследовательской деятельностью [4].

В последнее время используется, так называемое, электронное обучение, которое включает в себя мультимедийное обучение, широко применяемое на занятиях. Подобный вид обучения предполагает использование компьютера, проектора или телевизионной панели [5]. Это сопряжено с определенными финансовыми затратами. Таким образом, следует ожидать заметный эффект в росте качества образования. Однако, это не всегда наблюдается. Несомненно, у преподавателя появляется возможность демонстрировать студентам различные графические материалы, схемы, диаграммы и т.д., что ранее было малодоступно. Однако, есть пример В. Ф. Шаталова, который в рядовой школе города Донецк без применения компьютера достиг выдающихся результатов в обучении школьников по ряду предметов (Шаталов В. Ф. Куда и как исчезли тройки. Москва : Педагогика, 1980). В современных условиях этот ^ пример требует дополнительного изучения с целью трансформации сис-^ темы В. Ф. Шаталова для высшей школы, а конкретно, для педагогического университета с учетом возможностей современных информационных технологий. Вопрос о модернизации классической лекции в педаго-^ гическом университете ставится также в работе [6].

«о §

I

2 Материалы и методы (Materials and methods)

Применение информационных технологий на лекции связано,

у

прежде всего, с оптимальным использованием вербального и визуаль- "л

ь

ного каналов восприятия информации, повышением наглядности пред- |

ставления учебного материала. Однако, мультимедийная технология, Ц-

н

например, основанная на демонстрации презентаций, порождает свои о

проблемы, связанные, например, с управлением переключения внима- у

че

ния учащихся с презентации на преподавателя; проблему сочетания |

е

текстовой, вербальной и графической форм представления информа- к ции; проблему наполнения слайдов информацией различного типа. |

Разработана теория мультимедийного обучения (Mayer R.E. g

ез

(2014), Cognitive theory of multimedia learning, in R. E. Mayer (ed.), о The Cambridge handbook of multimedia learning, Cambridge University Press. pp. 43-71. DOI 10.1017/CBO9781139547369.005).

На кафедре информатики и информационных технологий ЮУрГГПУ технология мультимедийного обучения внедряется и используется по инициативе профессора Д. Ш. Матроса, начиная с 2007 года. Мы предлагаем дополнить визуальный ряд демонстрацией на лекции компьютерных моделей, т.е. дополнить лекцию проведением компьютерного эксперимента. Общая схема передачи информации на лекции представлена на рисунке 1.

л

►5 з

о

в а

н и е

ка к

с

ж

о

с о ^

W е

к и в н о с

з

е

а

о

д

а в а н и

So

е

а

«о

il

За

tq ^

50 §

f

Рисунок 1 — Информационные процессы на лекции. КДУ —кодирующее устройство, ДКДУ — декодирующее устройство Figure 1 — Information processes at the lecture. KDU — Encoding device (ED), DKDU — Decoding Device (DD)

Источником информации является лектор, который представляет нужную информацию, закодированную в некоторой форме (устная речь, текст или схема на экране и т. п.). Далее студент декодирует, объединяет аудиальную и визуальную информацию, принимает ее для обработки в свою рабочую память и отражает эту информацию в своем конспекте. Ясно, что прочитанное и услышанное слово воспринимается по-разному. Ведение конспекта студентами помогает сохранять концентрацию внимания и восприятие логики изложения учебного материала на лекции. После применения полученной информации на практических занятиях или лабораторном практикуме она должна усваиваться студентами и переходить в категорию знаний. Одновременно должно происходить соединение «старых» и «новых» знаний в единую систему.

Обратная связь (в любой форме, например, наблюдение за выражением лиц студентов) организуется преподавателем для контроля внимания студентов, понимания ими учебного материала, скорости и формы передачи учебной информации. Естественно, что увеличение скорос-

ти передачи информации на лекции ограничено скоростью восприятия и понимания этой информации студентами. Освещение других принципов

настоящее время стоит проблема восприятия и осознания большого объёма информации. Как установлено психологами, (Т. Бьюзен, Б. Бью-

«хищник - жертва», конкуренции за общий ресурс и т. д. Естественно,

у

мультимедийного обучения представлено в работе А. Л. Крохина [7]. "л

ь

Если информация представлена на экране, то она должна легко и|

и без напряжения восприниматься студентами. Перед человечеством в Ц-

§

н о е о

буч

че

зен Супермышление. Минск: Попури. 2003), с учетом свойств нашей |

е

памяти, проще всего воспринимается структурированная информация.

Существенное влияние на восприятие учебной информации оказывают, так называемые, инфографика и когнитивная графика. Когнитивная графика — это такой графический образ, с помощью кото- о рого можно решить задачу или показать путь ее решения. В этом плане демонстрация компьютерных моделей различных процессов значительно упрощает понимание нового материала, а обсуждение вопросов типа: «А почему так происходит? Объясните!» является, по нашему мнению, простейшей формой исследовательской работы, которая может быть реализована на лекционных занятиях.

Компьютерный эксперимент с визуализацией результатов, т. е. динамики протекающих процессов, значительно проще, дешевле и нагляднее, чем реальный физический эксперимент. Компьютерный эксперимент можно организовать прямо на лекции. Подобный эксперимент можно ускорить или замедлить, показать невидимые для наблюдения ее процессы. Например, показать траекторию движения тела, изменение характеристик переменного тока при его прохождении через конденсатор или индуктивность, закономерности процессов, возникающие в эко-

л

►5 з

о

№ а

н и е

ка к

с § о с о б

Щ

о

логической системе при взаимодействии различных популяций, напри- §о

да

мер, при внутривидовой или межвидовой конкуренции, в системе №

н

и ¡о

применение компьютерных экспериментов не отменяет использование у

з

реальных физических экспериментов на лабораторных занятиях, но некоторые эксперименты возможны только в виртуальной форме [8].

Учебные курсы «Компьютерное моделирование», «Моделирование систем», «Информационные технологии в образовании», «Цифровые технологии в образовании», «Виртуальные лаборатории в школьном курсе информатики» позволяют сформировать, с нашей точки зрения, не только исследовательские компетенции, но и опыт применения компьютерных моделей при мультимедийном обучении в будущей профессиональной деятельности.

В наших работах делается вывод о том, что рассматривать исследовательскую деятельность студентов нужно как совокупность учебной и научной исследовательской деятельности [9; 10]. Отдельной дисциплины, знакомящей студентов с методологией исследований в учебных планах бакалавриата, нет, хотя в деятельности учителя необходимость исследований в разной форме, даже в самой простейшей, уверенно просматривается. Поэтому для восполнения этого пробела мы считаем целесообразным использовать методологию научного исследования при изучении дисциплин с использованием компьютерных моделей. Причем исследования в самой простейшей форме могут производиться на основе готовой компьютерной модели, которая демонстрируется в аудитории на лекционных занятиях.

Это положение легло в основу наших исследований, так как любое научное исследование заканчивается построением определенной модели объекта исследования, а любая модель является продуктом некоторого исследования, в котором определены главные связи, свойства ^ и факторы, которые отражаются моделью. ^ Изучение компьютерного моделирования разнообразных про-

ле№ цессов, объектов и систем в рамках лабораторного практикума нами

о

^ построено на межпредметной основе и концепции «Моделирование без

^ ис§ользования §рограммирования», предполагающей применение инст-.

рументальных систем моделирования (систем быстрой разработки MVS - Model Vision Studium, RMD - Rand Model Designer). В таких

code и Low-code). В 80-е и 90-е годы XX века фирмы Apple и Microsoft создали интуитивно понятные графические интерфейсы, ко-

задач. Построение компьютерных моделей путем программирования требует особых умений, кроме того, требуется еще и владение численными методами (например, многие математические модели представляют собой систему дифференциальных уравнений). Преподаватели и сту-

ных знаний, достаточно общего знакомства с работой в среде операционной системы Windows и приложений MS Office. Системы MVS, RMD и были разработаны с целью «приближения» компьютера к специалисту

сис-темах упор делается не на разработку компьютерной модели путем ул программирования, а на ее автоматизированное создание. В настоящее

время это можно обозначить термином «зерокодинг» (Zero-code, No- g

Ki ж о

№

о

^

л

торые сделали компьютеры доступными для миллионов людей. Анало- g

л

о

гично компьютерные системы быстрой разработки значительно упрощают создание компьютерных моделей. Такие программные §

Äs

комплексы можно обозначить еще термином RAD (Rapid Application g Development). Типичными качествами таких инструментов являются о

л

максимальная автоматизация рутинных операций и широкое использование визуального программирования, т. е. манипулирование графическими объектами вместо написания программного кода.

Это значительно расширяет круг педагогических специальностей, в рамках которых актуально построение и исследование на основе

о д

8

о в а н и

л §

о а

компьютерных моделей для решения педагогических и дидактических С

о

£ §

о

в

№ н

ÜJ

денты многих специальностей не знакомы даже с азами программиро- л вания и численных методов, по этой причине широкое использование моделирования в учебном процессе на такой основе затруднительно, а применение системы моделирования MVS решает эту проблему.

л

Создание моделей в среде MVS или RMD не требует специаль- о

g

и в

н

о

о

№

Педагогические науки 121

в конкретной предметной области, исключив потребность в привлечении к работе математика и программиста (Образовательный математический сайт "Exponenta" (URL: http://old.exponenta.ru/SOFT/OTH-ERS/mvs/mvs.asp).

Применение инструментальных систем моделирования типа MVS, RMD, существенно расширяют возможности в использовании компьютерного моделирования в учебном процессе и в средней школы, и в университете при изучении закономерностей процессов (Инихов Д. А., Колесов Ю. Б., Сениченков Ю. Б. MVSTUDIUM в учебном процессе // Компьютерные инструменты в образовании. 2007. № 6. С. 32-38). Такой подход, например, к построению курсов «Компьютерное моделирование и «Моделирование систем» и некоторых других курсов показал свою эффективность как с педагогической, так и научной точек зрения.

Актуальность формирования и развития применения информационных технологий состоит в том, что в будущей профессиональной деятельности у учителя зачастую возникает необходимость привлекать эти компетенции в своей работе, использовать их в процессе преподавания, применять актуальный в настоящее время междисциплинарный подход к формированию содержания образования в рамках своей специальности [3].

Таким образом, современные требования к подготовке будущего учителя включают в себя формирование способностей моделирования процессов и систем для постановки и решения исследовательских задач в области образования и эффективного применения информационных технологий при обучении.

Важность подготовки будущих учителей в области моделирова-

tq

^ ния и исследовательской деятельности подтверждается неизменностью включения вопросов компьютерного моделирования в учебные планы по ФГОС 3++ и возможностью получения первичных навыков научно-

50

g

f

fej исследовательской работы в рамках данного направления [11]. Разнооб-

разные учебные курсы, которые могут быть связанные с применением моделирования, позволяют существенно повысить наглядность преподавания в различных предметных областях. ^ Целью нашего исследования является обоснование эффектив- 1

ности методологии учебно-исследовательской деятельности, сопря- 1

Й Ж

о № о

ч

Л

Множество 3D-моделей и MVS-моделей, которые могут демон- 1

Л

женной с применением технологии мультимедийного обучения, с учетом первичного освоения учебно-исследовательских компетенций.

стрироваться на лекциях, показывают функционирование систем или возможностей компьютерного моделирования (рисунки 2, 3). Таким образом, сами лекции служат примером повышения наглядности за счет применения моделей в рамках использования технологии мультимедийного обучения.

На рисунке 2 представлен пример возможностей современного 3D моделирования, которое позволяет исследовать и геометрические свойства, и физические свойства проектируемого объекта.

о

кй Ж

о

№

к о

д

►5 3

о

№ а

Ж 1

№

а № О

Ж о

О о

ж о

№

№ Ж

щ

4

Л *

1

№ Ж

о

О

3

Л

Ж о

д

а №

а Ж 1

¡0

'-д Л

Рисунок 2 — Анимированная SD-модель с иллюстрацией напряжений и деформаций под действием внешней нагрузки

Figure 2 — Animated 3D model with an illustration of stresses and deformations under the influence of external load

На рисунке 3 представлена анимированная MVS-модель, которая отображает все перемещения и изменения параметров устройства при его функционировании. Модель используется для демонстрации возможностей системы MVS. Формирование у студентов умений и навыков исследовательского поиска — важная задача образования. Актуальность данной формы деятельности для будущих учителей связана еще и с тем, что в школьном образовании расширяется и укрепляется применение метода проектов, в которых, естественно, должен присутствовать исследовательский компонент.

Рисунок 3 — Анимированная MVS-модель работы устройства с диаграммами изменения параметров Figure 3 — Animated MVS model of device operation with diagrams of parameter changes

Причины низкой эффективности формирования исследовательской компетентности будущих педагогов некоторые авторы видят в преимущественно теоретическом содержании обучения, которое должно обязательно сопровождаться овладением практическими умениями и навыками. Частично исключить это негативное явление мы предлагаем путем привлечения применения компьютерного моделирования на лекционных и лабораторных занятиях, которые будут посвящены учебно-исследовательской работе в различной форме.

Например, модель, представленная на следующем рисунке, позволяет показать влияние параметров сервера в компьютерной сети на скорость обработки запросов со стороны клиентов прямо на лекции. Модель позволяет выбрать наилучшие параметры сервера, объяснить их роль и влияние на свойства сервера, показать это на работающей модели. Результат варьирования параметров представляется в наглядной форме в виде диаграмм. Словесное описание этих результатов значительно проигрывает демонстрации модели на рисунке 4.

а

№

§ &

П

со

е

§

I

Рисунок 4 — Анимированная AnyLogic-модель клиент-серверного взаимодействия в компьютерной сети Figure 4 — Animated AnyLogic model of client-server interaction in a computer network

С нашей точки зрения, любое научное исследование заканчивается построением некоторой модели изучаемого процесса или объекта, и на основе этой модели проводятся исследования. С этой точки зрения все научные законы и теории носят модельный характер, так как отображают главные факторы и свойства объекта исследования. Таким образом, первичное знакомство и формирование учебно-исследовательских компетенций, с нашей точки зрения, следует начинать с проведения простейших исследований на основе готовых моделей на лекциях.

Методология моделирования имеет много общего с методологией научных исследований. Действительно, в модели, построенной в результате исследования, выделены факторы и параметры, которые определяют главные свойства объекта исследования с точки зрения решаемой задачи, а демонстрация моделей на лекционных занятиях позволяет глубже и проще понять характер моделируемых процессов.

Содержание этапов построения модели представляется следующим: постановка задачи, системный анализ объекта моделирования, выявление главных свойств и факторов с точки зрения решаемой задачи, построение собственно модели, проверка ее адекватности, решение вопросов интерпретации результатов моделирования. Реализация всех перечисленных этапов неизбежна. Мы считаем, что изложение теоретического материала с учетом содержания этих этапов, несомненно, увеличит понимание учебного материала. Пояснение принимаемых допущений, ограничений и демонстрацией результата в виде действующей модели существенно дополнит и обогатит курс теоретического обучения, так как будут наглядно продемонстрированы все ^ изучаемые закономерности. Таким образом, если при изложении тео-

^ ретического материала придерживаться методологии моделирования и

в,

ле исследований с демонстрацией результата в виде компьютерной мо-

о

I

дели, то по нашему мнению, теоретическое обучение будет более эф-

^ фективным.

3 Результаты (Results)

Исследования проводились с 2005 г. по настоящее время ш сту-

Английский язык»; 44.03.05 «Информатика. Экономика»; 44.03.05 «Английский язык. Информатика».

Оценивание результатов обучения (очная форма) проводилось в рамках рейтинговой системы, которая учитывала работу студента в

у

дентами, обучающимися по профилям подготовки: 09.03.02 «Инфор- Л мационные технологии в образовании»; 44.03.05 «Математика. Инфор-

матика»; 44.03.05 «Физика. Информатика»; 44.03.05 «Информатика. Ц-

Й Ж

о е о ^

л

В наших условиях не было возможности разделить группы на |

е

контрольную и экспериментальную, так как все студенты должны были обучаться по единой программе и оцениваться единообразно. Сравнение результатов 2004-2005 г. г. с результатами 2021 г. не совсем корректно, поскольку дисциплина «Компьютерное моделирование» с 2003 о по 2021 г. г. заметно изменилась и по учебному времени, и по содержанию. Естественно, что за это время трансформировалось содержание

л

ро

теоретического материала: расширялось, дополнялось, совершенство- ва

н

и

е

валось. Были изменены старые и появились новые лабораторные работы, внедрялось мультимедийное обучение. В 2013 г. произошел переход на двухуровневое обучение: бакалавриат - магистратура. В целом курсы «Компьютерное моделирование» и «Моделирование систем» обновляются и оптимизируются каждый учебный год, что обусловлено и появлением новых программных продуктов: например, по- н явился программный комплекс AnyLogic 8-й версии, которая имеет больше возможностей. Его внедрение в учебный процесс потребовало ее многих переработок в лабораторном практикуме. Инструментальный комплекс компьютерного моделирования RMD (RMD - современная версия пакета MVS) также увеличил возможности по разработке ком-

W

е

пьютерных моделей. по

семестре, при этом студент имел право сдать экзамен очно и повысить у

свою оценку на один балл по сравнению с результатом рейтинга. Наполнение рейтинга производилось по результатам теоретических контрольных работ, выполнения индивидуальных домашних заданий и лабораторных работ на практикуме во время занятий и самостоятельной работы. Учитывалась активность при обсуждении результатов, полученных на основе компьютерных экспериментов, выполнение исследовательских заданий, что показывало уровень освоения компетенций.

В ходе обучения студентов наблюдался, на первый взгляд, неожиданный результат. Рейтинг в интервале 93-98 % демонстрировали все студенты специальности «Английский язык. Информатика». Мы объясняем это явление специфическим отношением к учебе у студентов, которое выработано в ходе обучения на младших курсах. «Прозрачность», открытость и понятность критериев оценки знаний и умений студентов исключили возможные конфликтные ситуации на этой почве. Представлены сравнения результатов по предметам до внедрения элементов мультимедийного обучения с привлечением демонстрации моделей, исследовательской деятельности в учебный процесс по курсам «Компьютерное моделирование» и «Моделирование систем» (Таблица 1).

а в

вок

I &

в,

е лео

I

Таблица 1 — Результаты итогового рейтинга студентов по дисциплинам «Компьютерное моделирование» и «Моделирование систем» за 2007 г.

Table 1 — Results of the final rating of students in the disciplines "Computer modeling" and "Systems Modeling" for 2007

Профиль подготовки 2013 г. (специалитет) Рейтинг, количество студентов

0-64 % — отметка 2 65-74 % — отметка 3 75-90 % — отметка 4 91-100 % — отметка 5 Всего студентов

Английский язык. Информатика («Компьютерное моделирование», 2009 г.-последний год выпуска по специальности) 0 0 0 11 (100%) 11

Информатика. Английский язык («Компьютерное моделирование») 4 (25 %) 4 (25 %) 7 (43,8 %) 1 (6,3 %) 16

Информатика. Экономика («Компьютерное моделирование») 3 (17,6 %) 6 (31,3 %) 5 (29,3 %) 3 (17,6 %) 17

Математика. Информатика («Компьютерное моделирование») 3 (25,0 %) 1 (8,3 %) 3 (25,0 %) 5 (41,7 %) 12

Физика. Информатика («Компьютерное моделирование») 1 (6,7 %) 2 (13,3 %) 6 (40 %) 7 (40 %) 16

Информационные технологии в образовании (Моделирование систем) 6 (33,3 %) 1 (5,6 %) 9 (50,0 %) 2 (11,1 %) 18

Последние пять лет результаты по рейтингу студентов дневной формы обучения в среднем устойчиво держатся выше 75%. Отношение студентов к изучаемой дисциплине заметно изменилось в положительную сторону, т. к. тематика занятий носит межпредметный характер с элементами исследований. Явно возрос интерес, исключились пропуски занятий по неуважительной причине, проявлялись элементы соревнования среди студентов.

Естественно, повышение наглядности лекционного учебного материала, наличие исследовательской составляющей и коллективное обсуждение предъявляют особые требования к преподавателю, который должен управлять вниманием студентов, иметь собственный опыт исследовательской деятельности и свободно ориентироваться в межпредметной тематике занятий. Таким образом, именно от преподавателя в данном случае зависит эффективность обучения и учебно-исследовательской деятельности студентов в рамках указанных курсов. Следует отметить, что по некоторым специальностям обучение в 20202021 г. г. не проводилось. Представлены сравнения результатов по предметам после внедрения элементов мультимедийного обучения с привлечением демонстрации моделей, исследовательской деятельности в учебный процесс по курсам «Компьютерное моделирование» и «Моделирование систем» (Таблица 2).

а в

вок

I &

в,

е лео

I

Таблица 2 — Результаты итогового рейтинга студентов по дисциплинам «Компьютерное моделирование» и «Моделирование систем» за 2021 г.

Table 2 — Results of the final rating of students in the disciplines "Computer modeling" and "Systems Modeling" for 2021

Профиль подготовки (бакалавриат) Рейтинг

0-64 % — отметка 2 65-74 % — отметка 3 75-90 % — отметка 4 91-100 % — отметка 5 Всего студентов

Информатика. Английский язык 1 (8,3 %) 2 (16,6 %) 7 (58,3 %) 2 (16,6 %) 12

Математика. Информатика 0 1 (11,1 %) 3 (33,3 %) 5 (55,6 %) 9

Моделирование систем 0 4 (23,5 %) 4 (23,5 %) 9 (53,0 %) 17

а

со §

t

tq

со

со §

I

4 Обсуждение (Discussion)

Таким образом, цель исследования в плане повышения эффективности обучения за счет внедрения мультимедийного обучения с применением демонстрации компьютерных моделей и развития учебно-исследовательских деятельности студентов на базе указанных курсов, по нашему мнению, достигнута. Доказана эффективность применения мультимедийного обучения по курсам «Компьютерное моделирование» и «Моделирование систем».

Внедрение коллективного обсуждения результатов закрепляет полученные знания и умения. В итоге концепция курса при изучении компьютерного моделирования дала синергетический эффект.

Введение учебно-исследовательской и мультимедийной составляющих в лекционный курс и лабораторный практикум оказало положительное влияние на результаты изучения и освоения всех запланированных компетенций.

5 Заключение (Conclusion)

Соединение компьютерного моделирования и исследовательской деятельности, технологии мультимедийного обучения позволило повысить эффективность изучения курса и дать пространство для приобретения навыков исследовательской деятельности. Подобный способ проведения лекций с исследованиями на базе компьютерных моделей активизирует студентов при восприятии учебной информации и способствует глубокому пониманию материала лекции.

Библиографический список

1. Дмитриева И. Ю. Роль средств визуализации в современном процессе обучения // Создание искусственного иноязычного окружения как один из факто-^ ров активизации учебной деятельности : материалы всероссийской научно-практической конференции (с международным участием), 29 октября 2020 года / под редакцией А. В. Набирухиной. Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский государ-^ ственный экономический университет, 2020. С. 39-45.

2. Катханова Ю. Ф., Корзинова Е. И., Игнатьев С. Е. Визуализация учебной информации как педагогическая проблема // Вестник Адыгейского государственного университета. 2018. № 4 (228). С. 51-59. (Серия 3: Педагогика и психо- у

ль

логия). т

и

3. Перминов Е. А., Тестов В. А. Методология моделирования как основа реализации междисциплинарного подхода в подготовке студентов педагогических направлений // Образование и наука. 2020. Т. 22, № 6. С. 9-30.

4 .Скафа Е. И., Королев М. Е. Виртуальная лаборатория как система

л д

и й ж о № о

ч

Л

управления обучением математическому и компьютерному моделированию буду- ж

Л

щих инженеров // Педагогическая информатика. 2022. № 1. С. 30-40.

5. Сидорова Л. В., Саланкова С. Е. Образовательное мультимедиа и методические особенности обучения его разработке [Электронный ресурс] // Современные проблемы науки и образования. 2017. № 2. URL: https://science-educa-tion.ru/ru/article/view?id=26242 (дата обращения: 10.03.2022).

6. Романишина Н. В. Пути модернизации классической лекции в условиях современного педагогического университета // Пути модернизации классической научной лекции в условиях современного педагогического университета : материалы XL международной конференци. Лондон, 2013. С. 98-101.

7. Крохин А. Л. О когнитивной теории мультимедийного обучения

(CTML) Р. Маейра и взаимосвязи вербальной и визуальной компонент лекцион- §

о

ной презентации математических дисциплин [Электронный ресурс] // Новые об- о

временные проблемы науки и образования. 2017. № 6. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=27049 (дата обращения: 10.03.2022).

информатики // Вестник Южно-Уральского государственного гуманитарно-педагогического университета. 2021. № 5 (165). С. 84-98. (Педагогические науки).

10. Королев А. Л., Паршукова Н. Б. Исследовательская деятельность будущих учителей информатики при изучении компьютерного моделирования // Вестник

о д

§

о № Ö ж и №

а №

Сл

разовательные технологии в вузе : материалы XI Международной научно-методической конференции , 17-21 февраля. Екатеринбург : Уральский Федеральный университет, 2014. URL https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/24629/1/notv-2014- Ж 105.pdf (дата обращения: 10.05.2022).

8. Шнейдер Е. М., Димитрюк Ю. С. Методы формирования исследова- .

тельской компетентности студентов высшей школы [Электронный ресурс] // Со- |

и

№ ж

о

о

5

So w

9. Королев А. Л., Паршукова Н. Б. Методологические основания к отбору п

о

содержания дисциплины «Компьютерное моделирование» для будущих учителей о

д

а в а н и

¡0

1s

Л

Южно-Уральского государственного гуманитарно-педагогического университета.. 2020. № 7 (160). С. 84-98. (Педагогические науки).

A. L. Korolev1, N. B. Parshukova2

1ORCID No. 0000-0002-7301-3318 Docent, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor at the Department of Informatics, Information Technologies and Methods of Teaching Informatics, South-Ural state Humanities-Pedagogical University, Chelyabinsk, Russia. E-mail: [email protected]

2ORCID No. 0000-0001-9872-8996 Candidate of Pedagogic Sciences, Associate Professor at the Department of Informatics, Information Technologies and Methods of Teaching Informatics, South-Ural state Humanities-Pedagogical University, Chelyabinsk, Russia. E-mail: [email protected]

MULTIMEDIA LEARNING AND COMPUTER MODELING AS WAYS TO IMPROVE THE EFFECTIVENESS OF TEACHING AT THE UNIVERSITY

Abstract

Introduction. The article substantiates a way to improve the effectiveness of teaching, which consists in using multimedia tools in conjunction with computer modeling. The use of presentation, graphic materials increases visibility, however, in our opinion, there are other ways to improve the effectiveness of teaching, which are discussed in the pedagogical environment, but nev-

a

js ertheless are not widely used yet.

s |

c^ results of the activities of teachers-practitioners who touched upon the prob

oij £

pt activities with computer models and multimedia teaching. Own observations £ of the process of mastering students' knowledge in academic disciplines using

iS

^ multimedia learning technologies and computer modeling, their analysis, also

Materials and methods. The research methods are the analysis of the f the activities of teachers-practitioners who touched upon the problem of improving the effectiveness of teaching through the use of research

formed the basis of this study.

Results. The use of computer models as demonstrations in the classroom in combination with multimedia tools had a positive impact on the quality of students' knowledge, as evidenced by the results of the rating system for evaluating student learning outcomes, which have been observed in dynamics for several years. The importance of observing the sequence of modeling stages and working out research issues with students in order to deeply master the content of the training session is described.

Discussion. The article states that improving the effectiveness of train- l

ti

ing can be carried out through the introduction of multimedia training using |

the demonstration of computer models. The use of collective discussion of the a

le

tasks set in modeling and the results of model experiments strengthens the a

ni

acquired knowledge and skills. g'

Conclusion. For the effectiveness of training, it is advisable to switch n

d

to active methods, as which it is advisable to combine multimedia tools, in- g

cluding the use of computer modeling. u

te

Keywords: Computer modelling; Educational and research activities; m Multimedia learning. d

Highlights: J?

The importance of using computer models and multimedia learning to g improve the effectiveness of the learning process is revealed; J

The approaches to the creation of computer models in the concept of "modeling without programming" are substantiated, allowing teachers to widely apply modeling in various subject areas;

Examples of the use of research tasks with computer models are

>■5 S £

C6

shown, which can be discussed together with students. ^

References

e n

es

1. Dmitrieva I.Yu. (2020), Rol' sredstv vizualizacii v sovremennom s

f

processe obucheniya [The role of visualization tools in the modern learning ^ process], Materialy vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii (s h mezhdunarodnym uchastiyem) "Sozdaniye iskusstvennogo inoyazychnogo g okruzheniya kak odin iz faktorov aktivizatsii uchebnoy deyatel'nosti", 29 ok-tyabrya 2020 goda [Materials of the All-Russian scientific and practical con ference (with international participation) "Creation of an artificial foreign lan- e guage environment as one of the factors of activation of educational activity

J

a

£

s 1!

a

Qj £

le

lo r

Sankt-Peterburgskiy gos-udarstvennyy ekonomicheskiy universitet, St. Petersburg, October 29, 2020 pp. 39-45. (In Russian).

2. Kathanova Yu.F. (2018), Vizualizaciya uchebnoj informacii kak pedagogicheskaya problema [Visualization of educational information as pedagogical problem], Vestnik Adygejskogo gosudarstvennogo universiteta, Ser-iya 3: Pedagogika i psihologiya, 4 (228), 51-59. (In Russian).

3. Perminov Ye. A. & Testov V.A. (2020), Metodologiya modeliro-vaniya kak osnova realizatsii mezhdistsiplinarnogo podkhoda v podgotovke studentov pedagogiche-skikh napravleniy [Modeling methodology as the basis for implementation of an interdisciplinary approach in the training of students of pedagogical specialties], Obrazovaniye i nauka, 22, 6, 9-30. DOI 10.17853/1994-5639-2020-6-9-30. (In Russian).

4. Skafa Ye.I. & Korolev M.Ye. (2022), Virtual'naya laboratoriya kak sistema upravleniya obucheniem matematicheskomu i komp'yuternomu mod-elirovaniyu budushchih inzhenerov [Virtual laboratory as a management system for teaching future engineers in mathematical and computer modeling], Pedagogicheskaya informatika, 2022, 1, 30-40. (In Russian).

5. Sidorova L.V. & Salankova S.Ye. (2017), Obrazovatel'noe multimedia i metodicheskie osobennosti obucheniya ego razrabotke [Educational multimedia and methodical features learning to develop], Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Electronic], 2. Available at: https://science-education.ru/ru/article/view?id=26242. (Accessed: 10.03.2022). (In Russian).

6. Romanishina N.V. (2013), Puti modernizacii klassicheskoj lekcii v usloviyah sovremennogo pedagogicheskogo universiteta [Ways of modernization of the classical scientific lecture in the conditions of a modern pedagogical university] Materialy XL mezhdunarodnoy konferentsi "Puti modernizatsii klassicheskoy nauchnoy lektsii v usloviyakh sovremennogo pedagogicheskogo universiteta" [Materials Digest of the XL International Conference "Problems of Modern Pedagogics in the Context of International Educational Standards Development", London, 98-101. (In Russian).

7. Krohin A.L. (2014), O kognitivnoj teorii mul'timedijnogo obucheniya (CTML) R. Maejra i vzaimosvyazi verbal'noj i vizual'noj kompo-nent lekcionnoj prezentacii matematicheskih disciplin [About the cognitive theory of multimedia learning by r. mayer and implementation verbal and pic-

torial layout], Materialy XI Mezhdunarodnoy nauchno-metodicheskoy konfer-entsii "Novyye obrazovatel'nyye tekhnologii v vuze", 17-21 fevralya, [Electronic], Ural'skiy Federal'nyy universitet, Yekaterinburg, February 17-21. Available at: https://elar.urfu.ra/bitstream/10995/24629A/notv-2014-105.pdf (Accessed: 10.03.2022). (In Russian).

8. Shnejder E.M. & Dimitryuk Yu.C. (2017), Metody formirovaniya issledovatel'skoj kompetentnosti studentov vysshej shkoly [Methods for form-

M

ing research competence of students of high school], Sovremennye problemy l

ti

nauki i obrazovaniya [Electronic], 6. Available at: http://science-educa- §

tion.ru/ru/article/view?id=27049. (Accessed: 10.03.2022). (In Russian). H

le

9. Korolev A.L. & Parshukova N.B. (2020), Metodologicheskie osno- r

ni

vaniya k otboru soderzhaniya discipliny «Komp'yuternoe modelirovanie» dlya g'

budushchih uchitelej informatiki [Methodological foundations to the selection n

d

of content of the discipline "computer modeling" for fut ure teachers of infor- g

m

matic], Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo gumanitarno-pedagog- u

te

icheskogo universiteta, "Seriya. Pedagogicheskie nauki ", 5 (165), 84-98. DOI

m

10.25588/CSPU.2021.165.5.007. (In Russian). d

el

10. Korolev A.L. & Parshukova N.B. (2020), Issledovatelskaya jg deyatelnost budushchih uchitelej informatiki pri izuchenii kompyuternogo g modelirovaniya [Research activities of future computer science teachers in the ^ study of computer modeling], Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo gumanitarno-pedagogicheskogo universiteta, "Seriya. Pedagogicheskie p nauki", 7 (160), 59-72. DOI 10.25588/CSPU.2020.160.7.004. (In Russian).

Статья поступила в редакцию 27.04.2022; одобрена после рецензирования 28.04.2022; принята к публикации 29.04.2022.

28.04.2022; accepted for publication 29.04.2022.

C6

№ №

0

1

№

The article was submitted 27.04.2022; approved after reviewing №

s f

№ a

0

1

s"

g

a №

i №

i