В работе рассмотрена комплексная методика выполнения практических занятий (упражнений, лабораторных работ и пр.) по темам теоретического курса, использующая в качестве наиболее эффективного элемента – компьютерные модели.
В современных условиях методики обучения должны содержать средства (элементы), позволяющие быструю, гибкую и обязательно эффективную перестройку на научные и технические новинки, обеспечивать уровень знаний, соответствующий уровню науки и техники в момент изучения темы. В рассматриваемой в настоящей работе методике, наиболее гибким элементом, обеспечивающем решение указанной задачи, является компьютерная модель изучаемой технологической проблемы, как эффективное средство более глубокого проникновения в суть явления.
Авторами предложена система обучения с применением компьютерного моделирования, включающая следующие основные элементы (см. Fig. 1):
программы моделирования (Program Simulation);
персональную Базу Данных обучаемого (User Data Base - UDB);
интерфейс пользователя (User Interface).
При этом, База Данных обеспечивает слежение за выполнением отдельных этапов с учетом заданного порядка, хранение оценок за каждый этап и другой необходимой информации. Интерфейс пользователя обеспечивает управление выполнением служебных программ и программ моделирования и информационного обеспечения. В докладе мы остановимся на проблемах повышения эффективности обучения в его практической части (Лабораторные работы и Упражнения) и, в частности, применительно к изучению технических дисциплин. Эффективность предлагаемой методики наиболее проявляется при изучении современных технических курсов, которые базируются на очень сложных теории и оборудовании. Рассмотрим предлагаемую концепцию построения практических методов обучения. В общем случае процедуры эксперимента должны включать следующие этапы: проверка общих теоретических знаний по изучаемой теме. В этом случае важно не простое повторение сведений, полученных на лекциях, а, что гораздо важнее, установление жесткой связи между теорией и её внедрением в практику; выполнение непосредственно экспериментов или упражнений (выполнение необходимых расчетов, построение графиков); проверка результатов расчетов и оформление результатов. При этом компьютерные модели применяются по двум направлениям: для моделирования действий преподавателя (“Виртуальный преподаватель”) и для моделирования изучаемых технологических процессов.
В последнем случае моделирование или “Виртуальный Эксперимент” - гибкий элемент методики, позволяющий обеспечить более глубокое изучение практических аспектов теории с учетом новых достижений науки и техники в изучаемой области.
В исследованиях, связанных с методикой преподавания, важными являются не только содержание курса и метод его изложения, но и способ визуального представления материала. Особенно это важно в методах, связанных с моделированием. Это самостоятельная тема, которой посвящен наш второй доклад.
Один из вариантов программной реализации рассматриваемой методики приведен на Fig.2 в виде последовательности рабочих окон, формируемых разработанной авторами программой.
Следует обратить внимание на то, что использование моделирования не ограничивается только его применением для практического освоения изучаемого теоретического курса. Студент получает также знания о возможностях моделирования и его эффективности при реальном проектировании сложных объектов. Это, в свою очередь позволит ему в своей практической деятельности использовать преимущества моделирования для анализа существующих сложных приборов и систем, а также при создании новых.
Многократная проверка описанной методики и разработанного авторами на её базе комплекса программ выполнения лабораторных работ и упражнений в Холонском Академическом Технологическом институте подтвердила эффективность предложенных изменений в традиционных методиках обучения.
