Антонова Н.М., Назаров С.А.
Основные принципы применения компьютерного эксперимента при изучении курса общей физики
Компьютерный эксперимент как форма виртуальных демонстрационных и лабораторных работ появился в физическом образовании сравнительно недавно. Общепризнанная методика применения практически отсутствует, мнения о необходимости в процессе обучения противоречивы, вплоть до того, что под сомнение ставится важность его для обучения студентов [1]. Основным аргументом является следующий довод: качественная подготовка инженерных кадров требует обязательного получения экспериментальных навыков работы с лабораторными установками. Виртуальный эксперимент имеет многочисленные достоинства, но он не отражает реальность, а лишь имитирует [2]. Главным доводом "за" в широком распространении "виртуальных" лабораторных работ служат продолжающиеся трудности в приобретении дорогостоящих "реальных" установок. Однако, если рассматривать такой эксперимент не в качестве альтернативы, а как дополнение к учебному процессу, несомненной становится важная функция - дополнение традиционного лабораторного практикума.
Внедрения информационных образовательных технологий в учебный процесс, развитие мультимедийных возможностей компьютера делают неизбежной "виртуальную" компоненту демонстрационного и лабораторного эксперимента в курсе физики. С технической и психологической точек зрения, современный образовательный процесс готов к использованию таких практикумов, так как учебные аудитории хорошо оснащены компьютерной техникой, а приходящие в вузы школьники обладают достаточным опытом работы на компьютере. Поэтому имеет смысл рассмотреть такой вид физического эксперимента, определив принципы его разработки и использования в учебном процессе.
Отдельные авторы предлагают построение лабораторного практикума по принципу: одна лабораторная работа=виртуальная лабораторная работа (на которую затрачивается один академический час) + эксперимент на реальной установке, компьютерная модель которой составляла основу виртуальной работы [1]. Данное дублирование вряд ли можно считать целесообразным при общей тенденции уменьшения аудиторных часов. Однако, наличие моделирующих лабораторных работ при изучении квантовой оптики, атомной и ядерной физики представляется очевидным.
Среди принципов использования виртуальных лабораторных работ наиболее важны следующие:
• Принцип "свободной траектории" дает возможность проявить индивидуальность, следовательно, для его реализации необходимо обеспечить возможность настройки и произвольность порядка выполнения эксперимента.
• Принцип наглядности результатов позволяет увидеть образное представление модели, ее особенности.
•Принцип реальности результатов – при наблюдении "виртуального" процесса в реальном времени уровень восприятия такой лабораторной работы студентами повышается.
• Принцип адаптивности подразумевает наличие "дружественного" интерфейса и доступный способ общения с программой, в идеальном случае период адаптации достигает 8-10 минут.
Система образования - система с последействием: - последствия образовательных реформ будут сказываться еще в 2-3 поколениях, и могут быть катастрофичными для общества в целом. Она обязана быть очень консервативной, и вносить в нее изменения необходимо чрезвычайно осторожно, взвешивая все "за" и "против". Нельзя рассматривать компьютеризацию и информатизацию как панацею для решения всех проблем образования. Виртуальные лаборатории не могут и не должны заменять натурный эксперимент, они призваны лишь дополнить его. Таким образом, использование компьютерных демонстрационных опытов и лабораторных работ не меняет принципиальной схемы физического образования, а лишь дополняет, усиливая, учебный процесс.
Литература:
1. Н.Г. Леванова, С.Н. Потемкина, С.В. Талалов Модульное построение курса общей физики с применением компьютерных технологий / Физическое образование в вузах . - 2006. - т.12 - №1. - С.38-41.
2. Н.Э. Фискинд О типовом комплекте оборудования для лаборатории "Квантовая физика и строение вещества" / Физическое образование в вузах. - 2006. - т.12 - №3.