ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВУЗАХ

Компьютеризация, цифровизация всех сторон человеческой деятельности – объективный процесс современной жизни. Связан он и с системой высшего образования. Однако, компьютер, являясь мощным инструментом поддержки учебного процесса, требует и умелого подхода к его использованию [1]. Например, учебная практика показывает, что использование студентами готовых компьютерных программ для обработки данных их лабораторных работ (в рамках компьютеризированного лабораторного практикума), приводит к тому, что студенты так и не получают реальных навыков необходимых расчетов (за них это делает компьютер) и не приобретают должного уровня понимания сути этих расчетов. Кроме того, интерфейс большинства компьютеризированных лабораторных работ, предлагаемых для приобретения ВУЗами, грешит изобилием настроечных коэффициентов, служебных окон для данного программного обеспечения, не слишком интуитивно понятным меню программы, что отвлекает внимание студентов на разбирательство работы с программой, а не на физическую суть лабораторной работы.

Практика так же показывает, что часто дисплейные классы и персональные компьютеры (ПК) на кафедрах ВУЗов, используются, соответственно, лишь для занятий по информатике и для незначительного кафедрального делопроизводства. Между тем, ПК может оказать значительную помощь и в организации одного из важнейших видов учебной работы студентов – их самостоятельной работы [2, 3]. Причем, практика этой работы, основанная на информационной системе из электронных библиотек, обучающих модулей, средств контроля знаний [4, 5], показывает, что новизна самого процесса обучения, связанная с ПК, является хорошим мотивом к обучению у студентов [6 - 8].

К сожалению, применение ПК для организации самостоятельной, дистанционной формы обучения студентов, имеет тенденцию гипертрофированного развития, тенденцию частичной замены собой очной системы обучения во многих ВУЗах (очевидно, по причине стремления к удешевлению учебного процесса). Слабой стороной такого применения ПК в образовании является то, что учебный материал студенты должны прочитать на экране монитора, но нынешние поколения студентов – «не читающие». Поэтому они лишены развитого абстрактного мышления, воображения, на которые, в тоже время, и пытаются опираться современные информационные технологии.

Соответственно, информационные системы в образовании, должны не конкурировать с традиционной очной формой обучения (прямое общение студента и преподавателя), а помогать ему. ПК, телевидение приучили студентов всё видеть на экране, а не представлять себе в воображении, читая соответствующий учебный текст, даже если он снабжен иллюстрациями. В итоге, учебный материал усваивается учащимися недостаточно полно.

Однако, компьютер обладает неограниченными возможностями показать студентам всё, что угодно, продемонстрировать любую анимацию, любой процесс, показать даже то, что в реальной природе увидеть невозможно – это сильное подспорье для повышения уровня понимания учебного материала у учащихся. Например, энергия и импульс, рассматриваемые в физике, невозможно увидеть напрямую, ведь это не предметы, это некие абстракции. Соответственно, для многих студентов (по крайней мере, не с физических факультетов университетов) затруднительно и понимание сути законов сохранения энергии и импульса. И только с помощью ПК можно искусственно визуализировать ту же энергию и показать работу закона сохранения энергии (в виде анимации), предложенные, например, в работах [9,10], рис.1.

Эту демонстрацию можно сопровождать живым комментарием на аудиторном занятии. Очевидно, что подобный комментарий, обращенный именно к конкретной аудитории слушателей, невозможен в электронных, заочных системах обучения, как невозможен в них и диалог, вопросы и ответы между преподавателем и учебной аудиторией.

В данном примере, где упруго подскакивает мяч над прямоугольной опорой (слева в кадре), различные виды энергии представлены в виде столбиковой диаграммы, а также дан столбик суммарной энергии («Сумма»). Зритель воочию видит, что, несмотря на постоянное изменение величины каждого вида энергии, суммарная энергия «Сумма» остается неизменной – работает закон сохранения энергии.

Компьютер, несомненно, нужен и в лабораторном практикуме, т.к. современный эксперимент невозможно представить без участия ПК. Но в учебном процессе есть своя специфика его применения, чтобы не повторять методические ошибки компьютерных лабораторных работ, описанные в начале этой статьи. Кроме того, с помощью виртуальных лабораторных работ (ЛР), можно организовать учебные эксперименты, практические невозможные в большинстве ВУЗов. Например, это работы с использованием рентгеновского излучения или высоковольтных установок, иного дорогостоящего оборудования.

Ниже, в качестве примера, дана подборка нескольких виртуальных ЛР [11 – 13]. В частности, в работе [11] приведено описание виртуальной ЛР на тему «Эффект Комптона», где необходимо рентгеновское излучение. Рис.2 демонстрирует кадр из этой анимированной лабораторной работы. Как видно из рисунка, интерфейс работы предельно лаконичен, т.е. не отвлекает на себя внимание студента, а также интуитивно понятен (никакой «борьбы» с настроечными коэффициентами, с необходимостью вызывать различные служебные окна в программе).

Характерная деталь этой работы – не предусмотрено компьютерное построение графика зависимости длины волны рассеянного излучения от угла рассеяния этого излучения, хотя это и было возможно сделать. Пусть это вручную сделают сами студенты – лучше научатся и усвоят материал.

Виртуальная лабораторная работа может мало отличаться от натурной. На экране ПК можно изобразить любое оборудование со всеми его органами управления. Например, на рис.3 виден блок питания виртуальной лабораторной работы по исследованию полупроводникового диода [12]. На этом блоке есть все необходимые переключатели, регуляторы выходного напряжения и даже тумблер «Сеть», без нажатия на который запустить данную работу, как и в жизни, невозможно

Последний пример, из подборки работ о виртуальных ЛР [13], связан с демонстрацией и соответствующими измерениями в серии Бальмера спектра водорода. Виртуальный спектрометр данной работы позволяет регистрировать даже ультрафиолетовую часть спектра этой серии (рис.4), что невозможно для большинства реальных оптических спектрометров, имеющихся в ВУЗах.

Таким образом, с помощью ПК можно, хотя бы виртуально, ознакомить студентов с любым современным оборудованием, если финансы ВУЗа «временно» не позволяют сделать это в реальности. Так можно приблизить обучение студентов к реальной физической, производственной среде, как того и требует современный ФГОС [14].

В целом, информационно – образовательные технологии в ВУЗе жизненно необходимы. Но при формальном подходе к ним, при попытках заменить аудиторное общение студента с преподавателем на общение, преимущественно, с компьютером, программы которого, зачастую, недостаточно хорошо проработаны – положительного эффекта от такой компьютеризации учебного процесса не будет.

Список литературы

1.        Калашников Н.П., Ольчак А.С., Щербачев О.В. Компьютерные технологии: до какой степени они действительно могут быть полезны при изучении физики и математики. Физическое образование в ВУЗах. 2016, №3: 27 – 33с.

2.        Гареев А.А., Шихова О.Ф., Шихов Ю.А. Организация самостоятельной работы студентов на основе учебных блогов. Образование и наука. 2018, 20(3): 117 –139 с.

3.        Попова Т.Б. К вопросу адаптации первокурсников. Сб. научных трудов по материалам Международной заочной научно-практической конференции 19 апреля 2013 г. Липецк: 207 с.

4.        Смык А.Ф., Спиридонов А.А., Бахтина Е.Ю., Белкова Ю.А., Спиридонова Л.В. Информационная система для эффективного изучения курса физики. Физическое образование в ВУЗах. 2016, №1: 97 – 108 с.

5.        Конев С.Н. Система подготовки базы данных и тестов для любых дисциплин. Материалы Международной научно-практической конференции. Екатеринбург, 12-15 марта 2013 г.// Екатеринбург: изд-во ФГАОУ ВПО «Рос.гос.проф.-пед.ун-т», 2013, 157-161 с.

6.        Шульгина Т.А., Холодова К.А., Саверинов Д.А. О мотивации студентов к участию в организации мероприятий профессиональной направленности. Образование и наука. 2018, 20(1): 96-115 с.

7.        Попова Т.Б. Учебная исследовательская работа по физике, как форма организации самостоятельной работы. Организация самостоятельной работы студентов при переходе на уровневую систему подготовки: Материалы учебно-методической конференции (22 апреля 2011 г.). Екатеринбург, 2011: 78 – 83 с.

8.        Попова Т.Б. От обучения к самообразованию. Организация самостоятельной работы студентов при переходе на уровневую систему подготовки: Материалы учебно-методической конференции (22 апреля 2011 г.). Екатеринбург, 2011: 81 с.

9.        Конев С.Н. Лекционные демонстрации законов сохранения в механике. Физическое образование в ВУЗах, 2009, т.15, №3, 56-62 с.

10.     Конев С.Н.             Моделирование физических процессов простыми средствами. Новые информационные технологии в образовании. Материалы VII Международной научно-практической конференции, изд-во РГППУ. Екатеринбург, 11-14 марта 2014 г.// Екатеринбург: изд-во ФГАОУ ВПО «Рос.гос.проф.-пед.ун-т», 2014, 402-405 с.

11.     Конев С.Н. Эффект Комптона в компьютерном лабораторном практикуме и лекционных демонстрациях по физике. Сб. Новые информационные технологии в образовании и науке: Материалы IX Международной научно-практической конференции. Екатеринбург. Изд-во ФГАОУ ПВО Рос.гос. проф.-пед.ун-т. 2016, 274-278 с.

12.     Конев С.Н., Федорова Л.М. Современный лабораторный практикум. Материалы Международной школы-семинара «Физика в системе высшего и среднего образования»: М., Изд. дом Академии им. Н.Е.Жуковского, 2014, 102-103 с.

13.     Конев С.Н. Спектр водорода в компьютерном лабораторном практикуме. Сб. Новые информационные технологии в образовании и науке: Материалы X Международной научно- практической конференции. Екатеринбург. Изд-во ФГАОУ ПВО Рос.гос. проф.-пед.ун-т. 2017, 164-168 с.

14.     Попова Т.Б. Создание социокультурной среды образовательной организации, как условие реализации компетентностного подхода. Наука и современность: Сб. статей Международной научно-практической конференции (5 июня 2015 г. УФА) в 2 ч., Ч.1 /-Уфа: АЭТЕРНА, 2015: 186- 189 с.