ИТО-Троицк-2005 / Секция 2: только публикация 

ОБУЧАЮЩИЙ КОМПЬЮТЕРНЫЙ ТРЕНАЖЕР ПО ФИЗИКЕ

Андреев Виктор Викторович, Коновальцева Людмила Владимировна, Корольков Владислав Иванович, Никитин Георгий Владимирович, Саванович Владимир Юрьевич, Чупров Денис Викторович

Центр прикладных информационных технологий Российского университета дружбы народов (ЦПИТ РУДН), Москва

задать вопрос автору

Проблемы преподавания физики в средней школе в большой степени обусловлены неудовлетворительным техническим оснащением, а в ряде случаев полным отсутствием оборудования для физических демонстраций и проведения лабораторных работ. Одним из возможных путей разрешения данной проблемы является широкое внедрение в учебный процесс, в том числе в физический лабораторный практикум современных компьютерных технологий, в частности, технологию имитационного математического моделирования физического эксперимента. С этой целью в Центре прикладных информационных технологий РУДН разработан обучающий компьютерный тренажер, позволяющий проводить лабораторные занятия по основным разделам школьного курса физики на базе имеющихся в школах дисплейных классов.

При разработке компьютерного тренажера использовался аппаратно-программный комплекс LabVIEW корпорации National Instruments [1]. Уникальность LabVIEW заключается в том, что при подключении к компьютерам стандартных измерительных плат и модулей компьютерные тренажеры преобразуются в реальные измерительные лабораторные установки с сохранением внешнего вида интерактивных управляющих оболочек. Таким образом, имеется возможность при необходимости и соответствующем развитии материальной базы безболезненно перейти от виртуального имитационного лабораторного практикума к традиционному, использующего реально действующие лабораторные стенды.

Представляемый компьютерный тренажер имеет несколько опций, позволяющих педагогу организовать различные виды учебной деятельности [2].  Так в режиме демонстрации опытов учитель изменяет начальные условия и параметры лабораторной установки, а учащиеся на мониторах своих компьютеров наблюдают за ходом эксперимента. При самостоятельной подготовке к проведению лабораторных работ учащимся предоставляются в электронном виде достаточно подробные учебно-методические материалы по рассматриваемой теме. Но прежде чем приступить к непосредственному выполнению лабораторной работы, учащиеся должны пройти систему тестов-допусков и успешно ответить на ряд вопросов. Лишь только после этого раскрывается панель управления лабораторной установкой.

Учитель имеет возможность проверить знания каждого учащегося в отдельности. Такую возможность дает закрытая для доступа ученика панель управления с большим диапазоном данных.

В компьютерном тренажере заложены лабораторные работы нескольких уровней сложности. Учитель на свое усмотрение может персонально предложить выполнить соответствующий вариант работы, тем самым учесть разный уровень подготовки учащихся и их индивидуальные способности. Каждая лабораторная работа оснащена электронным лабораторным журналом, куда заносятся все результаты исследований и строятся  экспериментальные зависимости. Также предусмотрен режим задания случайной ошибки при проведении виртуального эксперимента.

Несмотря на то, что в основе компьютерного тренажера лежат математические модели, работа с ним оттачивает навыки, необходимые при работе с реальным физическим экспериментом [3] и способствует более глубокому пониманию изучаемых задач.

Работа выполнена при поддержке Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды» 2004 г. и ведомственной научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы» 2005 г. В заключении следует отметить, что Центр прикладных информационных технологий РУДН готов к тесному сотрудничеству с образовательными организациями и учреждениями любого уровня.

Литература:

  1. Дж. Тревис. LabVIEW для всех.— М.: ДМК Пресс;  ПриборКомплект, 2004.— 544 с.
  2. Андреев В.В. и др. Информационные технологии в курсе физики средней школы. // Материалы Международной научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments».- М.: РУДН, 2003.- С. 18-24.
  3. Андреев В.В., Чупров Д.В., Корольков В.И. Технологии LabVIEW в преподавании техники физического эксперимента. // Материалы II Международной научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments».- М.: РУДН, 2004.- С. 23-28.