Педагогические науки /5. Современные методы преподавания

Д.п.н., к.т.н. Семенова Н.Г., Демьянчук М. А.

Оренбургский государственный университет, Россия

Компьютерное моделирование

как метод научного познания и активного обучения.

Формирование творческой личности будущего специалиста является важнейшей социально-экономической задачей, решение которой заключается в развитии творческих способностей студентов, повышении их интеллектуального потенциала, активности и самостоятельности.

В условиях возрастающего информационного потока все сложнее обеспечить высокий уровень образования, применяя для этой цели только традиционные технологии и методы обучения. Все это заставляет педагогов в условиях информатизации образования постоянно искать и внедрять в учебный процесс новые методы и формы обучения, направленные на активизацию учебно-познавательной деятельности. К одному из наиболее перспективных направлений в данном контексте можно отнести использование компьютерного моделирования (КМ). КМ является одним из универсальных, общенаучных методов познания и может рассматриваться как процесс создания и исследования компьютерных моделей.

Компьютерное моделирование чаще всего используется в условиях, когда объект исследования недосягаем для субъекта познания, либо если отсутствуют аналоги в окружающей действительности. Следует различать моделирование как метод познания и моделирование как метод обучения. Основные их отличительные особенности заключаются в следующем [1]:

- меняется цель моделирования, если в первом случае она направлена на объект познания: исследователь познает свойства объекта, то во втором – преподаватель обучает студентов с помощью модели;

- расширяется функциональное назначение предмета моделирования. В первом случае предмет моделирования предназначен только для исследования, во втором как для исследования (со стороны обучающихся), так и для обучения (со стороны преподавателя);

- изменяется количество участников моделирования. В первом случае участник один – исследователь, во втором участников двое – преподаватель и обучающийся.

Изменение области применения и цели моделирования предполагает разработку психолого–педагогической основы проектирования новых развивающих технологий и методов обучения с применением компьютерного моделирования. Рассмотрим основные дидактические и методические возможности КМ.

Компьютерное моделирование позволяет вывести на качественно новый уровень принцип наглядности за счет применения машиной графики. Моделирование тех или иных явлений с помощью персональных компьютеров позволило синтезировать логико – математическую обработку информации с экспериментально – модельной наглядностью, в результате чего теоретические положения обрели свою наглядную форму. В этой связи, в науке речь пошла о новом мощном инструменте познания – когнитивном компьютерном моделировании, которое, как отмечено в работе А.Я. Аноприенко, представляет собой синтез числа, образа и алгоритма, позволяющий в концентрированной или наглядной форме фиксировать и использовать наиболее существенные количественные и алгоритмические знания об окружающем мире.

Средства машинной графики компьютеров дали возможность перейти от рутинной работы по обработке информации к творческой, позволяя обучающемуся выступать в роли творца разрабатываемой модели. Поэтому можно сказать, что КМ способствует реализации дидактической возможности – индивидуализации обучения.

Возможность использования КМ в целях проведения виртуального эксперимента, в тех случаях, когда проведение физического эксперимента оказывается невозможным, позволяет говорить о реализации такой дидактической возможности как доступность обучения.

Несомненным методическим достоинством виртуального эксперимента является возможность быстрой, простой и менее затратной организации многократного повторения эксперимента по сравнению с физическим, что дает основание говорить о возможности - избыточности учебной информации, предоставляемой компьютерным моделированием.

Изначально КМ получило широкое применение при проведении лабораторных работ, что подтверждается результатами анализа проработанной авторами научно-педагогической литературы. В данной работе предлагается расширить область применения КМ и использовать его также на лекционных занятиях у студентов электроэнергетических специальностей.

Как показывает авторский опыт, КМ позволяет организовать на лекциях Мультимедиа проблемное обучение, основой которого является предъявление обучающимся проблемной задачи. Как известно, проблемной является та задача, самостоятельное решение которой обращено, исходя из неизвестного, на получение новых знаний, на создание новых средств поиска новых знаний или достижения дидактической цели. Студенты решают проблемные задачи, уже решенные до него, поэтому они являются творческими только для них, но не для преподавателя. Последний, конструируя проблемную задачу, знает ход и процесс ее решения, что позволяет ему проектировать не только возможные способы решения, но и те творческие процедуры, которые необходимы для поиска решения проблемной задачи.

Применение КМ на лекциях Мультимедиа позволяет решать проблемные задачи путем соединения абстрактного с конкретным, улучшая качество первичного восприятия обучающимися сложной информации. Компьютерное моделирование на лекциях Мультимедиа предполагает использование как виртуальных лабораторных работ в режиме on-line, так и автоматизированных лабораторных практикумов удаленного доступа.

Компьютерное моделирование в электротехническом образовании используется на основе таких универсальных прикладных пакетов, как MatLab, PCAD, pSpice, MicroCap, Electronics Workbench, Labview. Авторы чаще всего в процессе подготовки проблемной задачи на лекциях Мультимедиа по дисциплине «Теоретические основы электротехники» используют систему схемотехнического моделирования «Electronics Workbench», разработанную компанией Interactive Image Technologies, позволяющей моделировать электрические и электронное схемы с демонстрацией результатов эксперимента при варьируемых исходных данных.

Так, например, на лекции Мультимедиа по теме «Переходные процессы» студенческой аудитории задается вопрос: «Как изменится форма кривой переходного процесса, при изменении параметра какого-либо элемента исходной схемы (например, при увеличении или уменьшении индуктивности)?» Преподавателем заранее моделируется электрическая схема в Electronics Workbench, содержащая все необходимые элементы. Варианты ответов (гипотезы) могут быть разными, каждый вариант ответа обосновывается студентом, предложившим его. Процессы обсуждения и сравнительного анализа выдвинутых гипотез сопровождаются проведением виртуальных экспериментов в Electronics Workbench, подтверждающих или опровергающих предложенные гипотезы. Возможность компьютерной визуализации выдвигаемых студентами ответов позволяет предметно на новом качественном уровне организовать преподавателю обсуждение, а студентам - провести сравнительный анализ с обоснованием правильного выбора решения.

Таким образом, применение компьютерного моделирования на лекциях Мультимедиа обеспечивает новый качественный уровень процесса обучения с мощным обучающим и развивающим потенциалом, являясь новым методом активного обучения, ставшим реально осуществимым только с появлением мультимедийной проекционной аппаратуры.

Литература

1. Семенова, Н. Г. Теоретические основы создания и применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин. Монография / Н. Г. Семенова. – Оренбург, ИПФ «Вестник», 2007. – 317 с.