Применение компьютера в процессе изучения физики в ВУЗе

Применение компьютера в процессе изучения физики в ВУЗе
А.В. Дюндин
СмолГУ, кафедра физики, доцент
[email protected]
Современный период развития общества характеризуется сильным влиянием на него компьютерных технологий, которые проникают во все сферы человеческой деятельности, обеспечивают распространение информации в обществе, образуют всемирное информационное пространство. Образование не может стоять в стороне от общих тенденций развития, поэтому сейчас довольно
актуальной становится проблема компьютеризация образования.
В настоящее время в России идет становление новой системы образования,
и этот процесс затрагивает теорию и практику учебно-воспитательного процесса школы и ВУЗа. Соответственно необходимо вносить коррективы в содержание и методы обучения, которые должны быть адекватны современным техническим возможностям, и способствовать гармоничному развитию личности.
Компьютерные технологии призваны стать неотъемлемой частью целостного
образовательного процесса, значительно повышающей его эффективность.
Применение компьютерных технологий (по И.В. Роберт [1] ) позволяет:
 индивидуализировать и дифференцировать процесс обучения;
 осуществлять контроль с диагностикой ошибок и с обратной связью;
 осуществлять самоконтроль и самокоррекцию учебной деятельности;
 высвободить учебное время за счет выполнения компьютером трудоемких рутинных вычислительных работ;
 визуализировать учебную информацию;
 моделировать и имитировать изучаемые процессы или явления;
 проводить лабораторные работы в условиях имитации на компьютере
реального опыта или эксперимента;
 формировать умение принимать оптимальное решение в различных ситуациях;
 развивать определенный вид мышления (например, нагляднообразного, теоретического);
 усилить мотивацию обучения (например, за счет изобразительных
средств программы или вкрапления игровых ситуаций);
 формировать культуру познавательной деятельности и др.
В соответствии с приведенными выше возможностями применения компьютерных технологий в процессе обучения физике используют следующие виды
программ:
 автоматизированные системы обучения;
 предметно-ориентированные среды;
 лабораторные практикумы;
 тренажеры;
 контролирующие программы;
 справочные системы;
 компьютерные игры.
Разумеется, приведенный выше список является примерным, и может быть
дополнен, учитывая тот факт, что современные автоматизированные системы
обучения включают в себя все виды программ.
В использовании компьютера мы выделяем три основных аспекта:
1)
технологический;
2)
организационный;
3)
методический.
Кратко рассмотрим эти аспекты в рамках обучения физике в ВУЗе. Современная компьютерная техника и ее программное обеспечение позволяют полностью реализовать потребности школы и ВУЗа, и в этом аспекте тонким звеном является готовность преподавателя к работе с компьютером.
В рамках организационного аспекта возникают проблемы доступности
компьютерной техники и программного обеспечения, так как в первую очередь
компьютерные классы обслуживают потребности преподавателей профильных
дисциплин (программирование, базы данных и т.д.) Выходом из данной ситуа-
ции мы видим организацию мини-классов на 5-6 компьютеров в лабораториях
физики.
Большая часть проблем внедрения компьютерной техники связана с методическим аспектом. Подавляющее большинство специалистов обучались по
методикам, разработанным без учета возможностей компьютера, и часто каждый из них «варится в собственном соку». Использование компьютера в обучении допускается, но решение об этом принимает сам преподаватель.
Дополнительно необходимо отметить, что применение компьютера в процессе обучения физике должно быть обосновано. Например, нет смысла пользоваться компьютерным лабораторным практикумом или демонстрационной
программойпри наличии лабораторного оборудования (демонстрационного
эксперимента).
В СмолГУ компьютерная техника в процессе обучения физике используется в следующих видах работ:
1) статистическая обработка результатов лабораторного эксперимента и
построение эскизов графиков изучаемых зависимостей;
2)
демонстрация и изучение процессов, которые по различным причинам невозможно наблюдать реально;
3)
применение систем компьютерной математики (работа со специально подготовленными в документами в процессе изучения теоретической
физики).
Отдельно отметим использование систем компьютерной математики
(СКМ) в обучении физики. На основе проведенного анализа мы можем делать
вывод о целесообразности использования непосредственно на занятиях по изучению различных разделов физики программ DERIVE и MathCAD. Эти программы обладают интуитивно понятным интерфейсом, не требуют знания каких-либо команд и позволяют быстро проводить расчеты и построение графиков, тем самым оптимизируя учебный процесс.
Мы не умаляем достоинств пакетов Maple, Mathematica и MATLAB, однако для их применения необходимо знание команд и языка программирования и
время на отладку программ. Поэтому данные пакеты пока не применяются в
обучении физике в СмолГУ. Однако нами накапливается материал в виде готовых математических моделей, реализованных в этих пакетах.
Применение DERIVE и MathCAD на занятиях по физике:
 позволяет моделировать и исследовать различные физические процессы;
 экономит время при проведении практических занятий;
 способствует более глубокому пониманию явлений;
 повышает интерес к изучению физики;
 развивает самостоятельность студентов.
Наибольших успехов в применении компьютерных технологий в процессе
обучения физике добились В.И. Никитин, Н.М. Лукьянов, В.М. Калыгина и
Б.В. Селюк. Отдельно хотим поблагодарить профессора В.П. Дьяконова и доцента В.Р. Кристалинского за ценные консультации по системам компьютерной
математики.
Литература
1. Дьяконов В.П. Maple 7: учебный курс. / В.П. Дьяконов. – СПб.: Питер,
2002.
2. Дьяконов В.П. Компьютерная математика. Теория и практика / В.П.
Дьяконов. – М.: Нолидж, 2001.
3. Дьяконов В.П. Mathcad 8-12 для студентов. / В.П. Дьяконов. – М.: Солон-Пресс, 2005.
4. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании.
/ И.В. Роберт. - М.:Школа-Пресс. – 1994.
5. Селюк Б.В. Маятник Капицы на занятиях по компьютерной физике.
/Б.В. Селюк. // Системы компьютерной математики и их приложения:
материалы международной конференции. – Смоленск: Изд-во СмолГУ,
2008. – Вып. 9.