CC BY
8Слуев В. И., Кузьмин В. В., Холостов А. Л.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИЙ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ОЦЕНКИ РИСКОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
В статье рассмотрены направления совершенствования преподавания курса физики с помощью технологий компьютерного моделирования с учётом будущей профессиональной деятельности обучаемых. Выделены преимущества и недостатки применения компьютерных технологий на лабораторных занятиях по физике.
Ключевые слова: высшее пожарно-техническое образование, курс физики, лабораторная работа, компьютерное моделирование.
В течение нескольких лет на кафедре физики Академии ГПС МЧС России проводилась работа по совершенствованию преподавания физики с помощью технологий компьютерного моделирования [1-3]. Следует особо отметить, что идея проведения этой работы принадлежит доктору технических наук, профессору Владимиру Ивановичу Слуеву. Суть этой идеи заключается в учёте особенностей будущей профессиональной деятельности обучаемых и применении компьютерных технологий моделирования.
Предлагаемый подход основан на том, что физика является фундаментом профессиональных знаний будущих специалистов МЧС России. Её преподавание должно строиться так, чтобы обучаемые видели логическую связь со специальными дисциплинами.
Курсанты и слушатели Академии ГПС МЧС России при изучении физики получают предварительную информацию о своей будущей профессии. Это их подготавливает к более осознанному изучению специальных дисциплин на старших курсах. Знакомство с оперативно-тактическими задачами
обеспечения безопасности людей, даже в модельном виде, позволяет лучше понять свою будущую профессию. Это воспитывает обязательность к соблюдению норм и правил пожарной и экологической безопасности, техники безопасности и т. д. Профессионально ориентированные задачи повышают активность и интерес учащихся на занятиях. Они формируют у обучающихся обоснованные оценки различных опасностей.
Значительное количество изучаемых в курсе физики явлений в силу объективных причин не может быть воссоздано при лабораторных работах. Поэтому для их изучения может применяться метод компьютерного моделирования. Эксперимент, проведённый на основе специально разработанных программ для ЭВМ, можно условно считать экспериментальной оценкой выполненных расчётов [1]. Кроме того, появляется возможность влиять на формирование у обучающихся необходимых компетенций [4].
Компьютерное моделирование с успехом использовалось при изучении раздела «Механика». Кроме того, был разработан оригинальный подход, основанный на применении классических положений механики к особенностям проведения спасательных работ. Такой подход даёт возможность, во-первых, смоделировать и наглядно представить эти закономерности, что позволяет обучаемым лучше усвоить курс физики, во-вторых, оценить возможные риски, которые неизбежно сопутствуют этому процессу и, в-третьих, установить причину возникающих при этом несчастных случаев.
2-15
Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация
По мнению авторов, включение в курс физики лабораторных работ, в которых оценивается риск гибели людей при различных ЧС, позволит усовершенствовать подготовку будущих спасателей. Очевидно, что реальные эксперименты по падению человека с высоты недопустимы, и в этой ситуации вполне логично использование компьютерного моделирования.
На основе математических моделей, которые описывают различные ситуации, возникающие при спасении людей, находящихся на высоте, разработаны соответствующие алгоритмы и программы. Эти алгоритмы и программы учитывают различные факторы, влияющие на успешное проведение спасательных работ: массогабарит-ные показатели спасаемого, направление и силу ветра, расположение спасательных устройств относительно места нахождения спасаемого, степень и характер разрушения зданий и других строительных конструкций, с которых может производиться спасение людей. В общей сложности разработано 9 алгоритмов и программ, зарегистрированных в Роспатенте.
В ходе работы проанализированы преимущества и недостатки применения лабораторных работ по физике на основе компьютерных технологий. К недостаткам следует отнести:
- упрощение реального физического процесса;
- необходимость использования заранее разработанного специального программного обеспечения;
- отсутствие непосредственного контакта с измерительными приборами;
- обработка полученных результатов осуществляется по готовым программам, что препятствует развитию навыков самостоятельной обработки результатов;
- наличие необходимых знаний в области компьютерных технологий.
К преимуществам отнесём следующее:
- изучение явлений и процессов, которые невозможно воссоздать в условиях вуза;
- наглядность изучаемого процесса и, как следствие, лучшее усвоение сущности и запоминание;
- полнота и подробность изучаемых явлений;
- не требуется дорогостоящее лабораторное оборудование;
- возможность использования при дистанционном обучении.
Результаты проведённой работы реализованы в виде:
- компьютерного лабораторного практикума с комплексом программ, имитирующих различные ситуации, характерные для проведения спасательных работ, где применимы законы механики;
- готовящегося к изданию учебного пособия, которое содержит теоретическую часть, общие правила выполнения лабораторных работ, сведения о математической обработке результатов измерений и единицах физических величин, основную и дополнительную литературу, описание порядка выполнения работ и набор заданий с конкретными расчётными примерами;
- компьютерного теста, который дополняет лабораторный практикум и включает шесть вариантов для контроля знаний.
ЛИТЕРАТУРА
1. Слуев В. И. Теоретические принципы оценки опасности падения человека с высоты: Монография. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. - 120 с.
2. Слуев В. И., Крылов А. Н. Пути совершенствования преподавания физики в высших учебных заведениях МЧС России: Монография. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2014. - 78 с.
3. Слуев В. И., Крылов А. Н. Совершенствование лабораторных занятий по физике в вузах МЧС России // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. - 2013. - № 4. -С. 56-59.
4. Алешкевич О. А., Алешкевич Н. А., Федо-сенко Н. Н., Астахов П. В. Формирование исследовательских компетенций инженеров-спасателей при изучении физики // Чрезвычайные ситуации: образование и наука. - 2013. - № 2. - С. 116-120.
5. Кравченко И. П., Федосенко Е. А., Астахов П. В., Медведев Е. Н. Демонстрационный эксперимент как способ активизации познавательной деятельности студентов // Чрезвычайные ситуации: образование и наука. - 2013. - № 1. - С. 83-86.
Sluev V., Kuzmin V., Kholostov A.
PHYSICS TEACHING IMPROVMENT VIA COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGIES OF RISK ASSESSMENT AT RESCUE OPERATIONS IN EMERGENCY SITUATIONS
ABSTRACT
Purpose. The article considers the ways of improving teaching of physics based on computer simulation technologies taking into account the future professional activity of students.
Methods. The possibility of applying computer laboratory course to simulate phenomena that are impossible to study in a visual form in the laboratory of the Academy is regarded.
Findings. The analysis of the advantages and disadvantages of computer laboratory works on physics was carried out.
Research application field. The results can be used in training fire and rescue service specialists.
Conclusions. Inspite of the known disadvantages of computer simulation in a learning process, it can be successfully applied in cases when it is necessary to demonstrate a physical phenomenon that cannot be reproduced in the laboratory.
Key words: higher fire-technical education, physics course, laboratory work, computer simulating.
REFERENCES
1. Sluev V.I. Teoreticheskie printsipy otsenki opasnosti padeniia cheloveka s vysoty [Theoretical principles for assessing the risk of a person falling from a height]. Moscow, State Fire Acad. of EMERCOM of Russia Publ., 2003. 120 p.
2. Sluev V.I., Krylov A.N. Puti sovershenstvovaniia prepodavaniia fiziki v vysshikh uchebnykh zavedeniiakh MChS Rossii [Ways of improving the teaching of physics in universities of EMERCOM of Russia]. Moscow, State Fire Acad. of EMERCOM of Russia Publ., 2014. 78 p.
3. Sluev V.I., Krylov A.N. Improvement of laboratory research on physics in higher educational establishments of EMERCOM
of Russia. Pozhary i chrezvychainye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia, 2013, no. 4, pp. 56-59. (in Russ.)
4. Aleshkevich O.A., Aleshkevich N.A., Fedosenko N.N., Astakhov P.V. Formation of the research competence engineers lifeguards on the study of physics. Chrezvychainye situatsii: obrazovanie i nauka, 2013, no. 2, pp. 116-120. (in Russ.)
5. Kravchenko I.P., Fedosenko E.A., Astakhov P.V., Medvedev E.N. Demonstration experiment as a way to increase cognitive activity of students. Chrezvychainye situatsii: obrazovanie i nauka, 2013, no. 1, pp. 83-86. (in Russ.)
VLADiMiR Sluev VLADiMiR KuZMiN Aleksander Kholostov
Doctor of Technical Sciences, Professor
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
Doctor of Technical Sciences, Associate Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
