Использование реалистичного компьютерного моделирования для эффективного обучения естественным и техническим



Скачать 181.7 Kb.
Pdf просмотр
Дата17.03.2017
Размер181.7 Kb.
Просмотров240
Скачиваний0

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАЛИСТИЧНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО ОБУЧЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННЫМ И ТЕХНИЧЕСКИМ
ДИСЦИПЛИНАМ – ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС «ACTIVE LEARNING SUITE™
»

Y.E.Cherner
1)
, М.И.Мазурицкий
2)
, В.Б.Рубанчик
3)

1)
Advance Tools for e-Learning, LLC, Swampscott, MA (США), (1-872) 842-3300,
ycherner@atelearning.com
2)
Лаборатория “ЛАKТОС”, Ростовский госуниверситет, Ростов-на-Дону, (8632) 22-08-70,
mazurmik@aaanet.ru
3)
Лаборатория “ЛАKТОС”, Донской технический университет, Ростов-на-Дону, (8632) 22-
08-70, rvb@donpac.ru
В последнее десятилетие благодаря усилиям государственных и коммерческих организаций и университетов многих стран мира было создано огромное количество разнообразных образовательных компьютерных программ и сред для широкого круга дисциплин. Несмотря на это, компьютеризированный учебный процесс и дистанционное обучение наследуют, как правило, методы и приемы традиционной
«книжной» формы образования. Такой подход не позволяет использовать в полной мере уникальные обучающие возможности компьютеров.
Авторы интерактивной обучающей системы “Active Learning Suite

” (ALSuite

) попытались создать компьютерную среду, которая помогла бы вовлечь в процесс изучения физики и родственных дисциплин не только одаренных школьников и студентов, но и учащихся со средними способностями и с ограниченной математической подготовкой.
ALSuite

разрабатывается в рамках международных образовательных проектов, финансируемых американским национальным научным фондом (NSF), американской компанией ATeL LLC и фондом CRDF.
Активным участником данных проектов является российская лаборатория ЛАКТОС, созданная в рамках соглашения между Ростовским госуниверситетом и АТeL.
ALSuite представляет собой интегрированную среду, которая включает интерактивное компьютерное моделирование, виртуальные эксперименты, on-line лекции, тестирующие модули и систему контроля знаний и учета учебного времени учащегося, управляемый посредством скрипта анимированный персонаж –
“помощник преподавателя”, а также вспомогательный учебный инструментарий для преподавателей и студентов. Многоуровневая структура и гибкий формат большинства обучающих компонентов позволяет преподавателю регулировать уровень сложности в зависимости от педагогических задач и подготовки студентов.
Согласно наблюдениям многих исследователей в области педагогики и современных методов обучения результаты усвоения естественнонаучных и технических дисциплин существенно улучшаются, если учащиеся активно участвуют в учебном процессе и осознают практическую применимость и полезность приобретаемых знаний. Это особенно справедливо для большинства учащихся средних школ и средних специальных учебных заведений, которые зачастую с трудом воспринимают научные и технические концепции, законы и положения, излагаемые в абстрагированной форме.
В основе ALSuite лежит проблемно-ориентированный подход к обучению с целью стимулирования интереса учащихся к изучаемому предмету, активизации учебного процесса и повышения его эффективности.
Ядром системы являются интерактивные моделирующие программы, которые позволяют учащимся исследовать в виртуальном режиме физические объекты, процессы и ситуации, знакомые им из повседневной жизни или связанные с их будущей профессиональной деятельностью. В этих программ высококачественная и реалистичная интерфейсная графика сочетается с достаточно сложными физико-математическими моделями, корректно описывающими моделируемые процессы. Такая комбинация помогает убедить учащихся, что приобретаемые знания будут полезными в реальной жизни и в будущей карьере.
В настоящее время “Active Learning Suite

включает следующие модули:
Термодинамика – материал излагается в контексте работы бытовых кухонных приборов, двигателя автомобиля, современных способов отопления и кондиционирования дома, в том числе с помощью солнечных батарей и т.п.
Механика жидкостейна примере работы водопроводной системы и ее частей. рассматриваются основные процессы и законы гидростатики и гидродинамики.
Физика игры в гольф – основные законы классической механики рассматриваются на примере движения мяча для гольфа, брошенного под углом к горизонту, а также движущегося по горизонтальной и наклонной плоскостям при разных внешних условиях.
Волоконная оптика – материал охватывает 20 основных разделов курса, посвященных фундаментальным свойствам света, использованию и свойствам волоконных кабелей, устройству и принципам работы лазеров, диодов и других устройств волоконной оптики.

Основы беспроводной связи – рассматриваются прикладные и фундаментальные вопросы физики радиоволн, эффект Доплера, принципы работы антенн и многое другое.
Сотовая телефония – среди изучаемых тем: общие вопросы сотовой телефонии, разные поколения систем связи, способы сотовой организации радиосвязи, структура и назначение элементов сотовой системы связи, процедура «handoff», основы теории телетрафика, принцип пространственного переиспользования спектра, оптимизация сотовых систем и другие.
Проводная телефония – программа курса включает процессы установления связи между абонентами, подключенными к одной и разным АТС; ИКМ, дискретизацию и кодирование сигналов, применение мультиплексоров в системах телефонной связи и другие темы.
Характерной особенностью ALSuite является логическая связь между его отдельными компонентами и их взаимодополняемость. Так, виртуальные эксперименты интегрированы в состав электронного учебника.
Интерактивные лекции включают большое количество анимационных иллюстраций, пояснений, и упражнений, выполненных с использованием Flash и Java-технологий. Для активного усвоения материала учащимся предлагается в узловых точках лекции выполнить виртуальные эксперименты, используя интерактивные модулирующие компьютерные Java-программы. Эти симуляции допускают большой диапазон изменений условий задачи и параметров системы. Каждый виртуальный эксперимент сопровождается руководством для пользователя, отдельной краткой теорией, а также контекстным комментарием к происходящим на экране компьютера событиям. Предлагаемый авторами набор виртуальных экспериментов может быть легко расширен преподавателям или самими студентами.
Методика, рекомендованная для использования комплекса, предполагает, что вначале компьютерное моделирование и виртуальные эксперименты используются для вовлечения учащихся в учебный процесс, выявления наиболее распространенных заблуждений и неправильных представлений и для концентрации внимания учащихся на ключевых моментах. После того, как учащийся понял на концептуальном уровне суть явления или принцип работы системы, начинается углубленное изучение связанных с этим конкретных законов, уравнений, правил и т.п. Ключевым моментом является построение и понимание учащимися общей картины процесса и/или взаимоотношений между частями системы/объекта. Это значительно активизирует мышление в ходе занятия, форсирует усвоение учащимся учебного материала, помогает структурировать и надолго удерживать в памяти получаемые знания, а также активно применять их на практике. Предлагаемая последовательность рассмотрения материала ведет студента “от практических приложений к фундаментальным основам” и позволяет добиваться понимания материала вместо простого запоминания.
Описанная методика преподавания с использованием ALSuite является наиболее эффективной, но не единственной. Система может успешно применяться в сочетании с традиционными педагогическими подходами.
ALSuite и его компоненты могут использоваться студентами накануне уроков для подготовки к занятиям, для компьютерных демонстраций и виртуальных экспериментов в аудитории, и после занятий для закрепления изученного материала. Поскольку интерактивные модели и виртуальные эксперименты представляют собой полнофункциональные компьютерные программы, они могут использоваться в качестве дополнительных материалов к уже существующим курсам. Учащиеся могут использовать ALSuite для самостоятельной работы в системе дистанционного обучения.
ALSuite может запускаться с жесткого или компакт-диска локального домашнего или школьного компьютера, может быть установлен на локальном сервере компьютерного класса или на сетевом сервере учебного заведения, возможна эксплуатация системе через Интернет. При использовании комплекса в сетевом режиме преподаватель получает дополнительные возможности для мониторинга учебного процесса и контроля успеваемости студентов.
ALSuite и различные методики его использования тестировалась в старших классах ряда американских школ, в двух- и четырехгодичных колледжах, на физическом факультете Ростовского госуниверситета, в
Ростовском лицее информатизации и связи, а также в нескольких школах города.
Модули и компоненты комплекса ALSuite могут использоваться в системах школьного и начального профессионального и высшего образования при изучении курсов физики и современных технологий. Кроме того, данные материалы будут полезны для переподготовки учителей и специалистов целого ряда научных и технических специальностей.

Document Outline

  • ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАЛИСТИЧНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ
    • Y.E.Cherner1\), М.И.Мазурицкий2\), В
      • 1\) Advance Tools for e-Learning, LLC, S
      • 2\) Лаборатория “ЛАKТОС”, Ростовский г
      • 3\) Лаборатория “ЛАKТОС”, Донской тех


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал