Рейтинг@Mail.ru

О ПРИМЕНЕНИИ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТЫ ПО ФИЗИКЕ

Матвийчук А.В., Подласов С.А.

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»

задать вопрос автору

Представлены некоторые результаты анкетирования студентов и опроса преподавателей об использовании по использованию в учебном процессе компьютерных моделей реальных лабораторных работ по физике в учебном процессе. Сделаны выводы о целесообразности их использования для подготовки студентов к работе в лаборатории.

Развитие науки и техники ставит перед обществом требование к увеличению числа инженерных кадров, поэтому много выпускников школ поступают в высшие технические учебные заведения (ВТУЗ). Успех в овладение инженерными науками во многом определяется базы знаний, заложенных в школе.

Одной из фундаментальных дисциплин, которая лежит в основе большинства технических наук, является физика. При изучении физики у студентов формируются и развиваются технические знания и умения, среди которых важную роль играют умения проводить экспериментальные исследования и выполнять обработку полученных результатов.

Важность самостоятельного экспериментирования студентами подчеркивается всеми методистами и дидактами (Я.Ю. Амстиславский, О.И. Бугайов, О.Ф. Кабардин, Е.В. Коршак, В.В. Майер, Т.М. Шамало и др.). При этом учебный эксперимент выступает и как метод познания, и как источник знаний, и как средство наглядности, и как средство физического доказательства (проверки справедливости выводов теории, экспериментальное доказательства существования явлений, или же функциональных зависимостей между определенными физическими величинами). Выполняя лабораторные работы студенты должны приобрести умения постановки и проведения физического эксперимента, обработки и оформления полученных результатов. Однако, как показывает опыт, на начальном этапе обучения при выполнении лабораторных работ у студентов возникают существенные затруднения, приводящие к непродуктивным потерям времени. Чаще всего эти затруднения обусловлены отсутствием у студентов навыков проведения измерений и плохим пониманием логики эксперимента.

Причиной затруднений, по мнению самих студентов, является то, что в школе недостаточно внимания уделялось эксперименту. Согласно данным анкетирования только 40% студентов при обучении в школе регулярно проводили самостоятельные эксперименты. В остальных случаях лабораторный практикум чаще всего проходил в виде демонстрационного эксперимента (надо отметить, что иногда встречаются случаи, когда лабораторные работы по физике вообще не проводились). Все это приводит к нарушению принципа преемственности при изучении физики в общеобразовательной школе и техническом университете.

Для качественной подготовки к лабораторным работам по физике оказывается недостаточным изучения методики эксперимента по его словесному описанию. Необходимо дать студенту возможность самостоятельного экспериментирования как это бывает при работе в лаборатории, но без ограничения во времени. Такую возможность предоставляют компьютерные тренажеры – симуляторы реальных лабораторных работ.

На кафедре общей физики НТУУ «КПИ» при участии одного из нас были созданы компьютерные модели реальных лабораторных работ по физике, которые выполняют студенты первого курса [1, с. 200]. Главным требованием, которое предъявлялось к ним было максимально точное соответствие модели ее реальному прототипу по внешнем виду и по методике выполнения.

В 2009/10 уч. году студентам НТУУ «КПИ» было предложено при подготовке к реальным лабораторным работам предварительно выполнять их на компьютерных моделях. Через два месяца после начала эксперимента проводилось анкетирование студентов. Нас интересовали затраты времени на подготовку к лабораторной работе и её выполнение на компьютерной модели, а также мнение студентов о целесообразности использования компьютерных моделей.

Как оказалось, на подготовку протокола и изучение теории студенты тратят от 1 до 3 часов, а на выполнение работы на компьютерной модели – от 20 минут до 1 часа, причем существует корреляция – чем больше времени на подготовку, тем больше времени на выполнение.

Ниже приведены некоторые из вопросов анкеты и ответы студентов.

Улучшились ли у Ваши оценки в лаборатории в результате подготовки с использованием компьютерных моделей реальных работ?

«Да» 48%; «Нет» 17%; частично 35%.

Как тренажеры лабораторных работ физике влияют на вашу работу в лаборатории?

41% – использование тренажеров позволяет лучше подготовиться к выполнению лабораторной работы на реальном оборудовании; 55% – они позволяют индивидуально отработать лабораторную работу в удобное время, поскольку доступны в сети Интернет; 33% – выполнение работ на тренажере позволяет быстрее выполнить реальный эксперимент и необходимые расчеты .

Какие трудности у вас возникли при подготовке к выполнению лабораторных работ с использованием компьютерных моделей?

У 12% опрошенных возникают трудности при работе над теоретическими сведениями, у 17% – сложности в понимании выполнения порядка лабораторной работы, у 17% – сложность макета тренажера, и у 24% – трудностей не возникало.

Нами также проводился опрос преподавателей, студенты которых имели возможность и разрешение работать с компьютерными тренажерами. По их наблюдениям использование тренажеров позволяет существенно экономить время на занятиях в лаборатории: за отведенное время студенты успевают выполнить работу произвести необходимые вычисления, и защитить полученные результаты (отметим, что при традиционном подходе очень часто студенты вынуждены проводить вычисления дома, а защищать полученные результаты на следующем занятии).

Таким образом, и студенты, и преподаватели положительно относятся к использованию в учебном процессе компьютерных моделей лабораторных работ.

Литература

  1. Моисеенко В.И., Подласов С.А. Виртуальные лабораторные работы по физике. –Материалы Х Международной конференции «Физика в системе современного образования (ФССО-09)». Санкт-Петербург, 31 мая – 4 июня 2009 г. Т.2. СПб. Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2009. – 374 с.