КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Й учебный вопрос: Применение ИТ на лабораторных занятиях
Основными задачами лабораторного занятия являются задачи экспериментального раскрытия теоретических положений изучаемого предмета, задачи ознакомления обучаемых основными методами проведения научного эксперимента, задачи анализа данных, полученных при обработке результатов лабораторной работы. Рассмотрим основные подходы к использованию средств ИТ для моделирования различных явлений, процессов, работы лабораторных стендов, агрегатов, машин, проведения замеров, снятия показаний приборов с использованием специальных датчиков, обработки результатов эксперимента, построения таблиц, диаграмм, графиков. Отметим, что практика демонстрации разного рода лабораторных экспериментов зачастую недостаточно эффективна, если иметь в виду прочность и глубину знаний. Традиционным лабораторным экспериментам присущи и такие неизбежные недостатки, как сложность приобретения и модернизации лабораторного оборудования; высокая стоимость и экологическая небезопасность некоторых агрегатов; недостаточная наглядность из-за невозможности наблюдения явлений и процессов, протекающих внутри лабораторной установки, протекающих слишком медленно или слишком быстро, при низких или высоких температурах; неизбежная погрешность любого эксперимента. Использование возможностей средств ИТ на лабораторных занятиях позволит устранить большую часть этих недостатков. В настоящее время существуют три основных подхода к Первый подход основан на использовании программных Второй подход основан на использовании систем управления реальными агрегатами и лабораторными стендами, в том числе удаленного доступа, с помощью персональных компьютеров, снабженных устройствами стыковки и датчиками. Третий подход основан на использовании в исследованиях объектов технологии «Виртуальная реальность». Рассмотрим примеры практической реализации обозначенных подходов и проведем их анализ. Первый подход (использование программных продуктов, позволяющих осуществить компьютерное моделирование различных явлений и процессов). Отметим, что разработка и использование современных программных средств в учебном процессе предполагают реализацию технологии мультимедиа, систем искусственного интеллекта, баз данных и баз знаний Моделирование явлений и процессов на основе построения математической модели позволяет изменять условия протекания процессов, с высокой точностью проводить замеры и рассчитывать необходимые параметры. Математическое моделирование еще называют вычислительным экспериментом. Целесообразность разработки компьютерных моделей в Создание математической модели основано на теоретических предпосылках, а написанная на ее основе программа позволяет проводить экспериментальное исследование на виртуальной опытной установке. В ходе исследования задаются исходные данные на входе в установку, а на выходе проводятся необходимые замеры. Компьютерные моделирующие программы являются не только электронным дополнением к традиционным учебным пособиям, но и позволяют использовать компьютер в качестве настольной мини-лаборатории, реализуя при этом интерактивный режим работы обучаемого с системой. Возможности средств ИТ позволяют осуществить сбор информации и постановку эксперимента, создать условия, без которых невозможны те или иные наблюдения и проведение научного исследования. В данном случае результаты измерений могут быть мгновенно проанализированы и представлены в наглядной форме. Система позволяет при наличии заданной математической модели легко получить результаты моделирования (как правило, в числовом выражении, а если это в принципе возможно, то и в формульном). Обучаемому остается самая тонкая работа — построение математической модели, понимание области ее применимости, интерпретация результатов моделирования. В ходе построения модели обучаемый вынужден более глубоко изучить предмет исследования. Автоматизация сложных вычислений позволит обучаемому сконцентрировать свое внимание на понимании сущности изучаемого явления или процесса. Умения перевести проблему из реальной действительности в адекватную модель, исследовать эту модель, правильно интерпретировать результаты исследования являются важнейшими элементами информационной культуры обучаемых. Уникальными возможностями создания и исследования математических моделей различных процессов и явлений обладают пакеты Mathematika, Mapple, MatCAD, MatLab. Расширяется их использование в целях моделирования различных явлений и процессов. Такого типа пакеты имеют элементы функционального программирования и библиотеки высокоуровневых функций для проведения лабораторных и учебно-исследовательских работ на компьютере. Современные программы численного моделирования систем и процессов становятся все более автоматизированными, что облегчает Рассмотрим одну из сред для моделирования физических явлений и процессов, моделирования работы сложных систем — Сочетание программ MatLab и Simulink позволило создать широкий класс профессиональных инструментальных приложений (tool boxes) для генерации, анализа и оптимизации систем. Графическая система MatLab включает высокоуровневые команды для двухмерной и трехмерной визуализации данных, обработки изображений, анимации и построения Приложение Symbolic Math позволяет выполнять в среде Такого рода программы можно и нужно использовать при Имитационное моделирование, отражающее сущность протекающих явлений и процессов без построения строгой математической модели. Такая разновидность компьютерного моделирования осуществляется посредством анимации и иногда называется физическим моделированием. Проведение Работа с имитационными компьютерными моделями Следует отметить, что разработчики программных средств иногда создают компьютерные модели простейших учебных приборов, работа которых демонстрируется на экране. В данном случае компьютер весь эксперимент делает самостоятельно. Обучаемый при этом выполняет пассивную роль, он только нажимает на кнопки, слабо понимая смысл этих действий. Зачастую разработчики моделирующих программ не предусматривают возможность внесения изменений в условия протекания эксперимента, что не позволяет ученику осуществить в ходе лабораторного занятия полноценную исследовательскую деятельность. При проведении лабораторных работ используются не только моделирующие программы. Все более широкое распространение получает второй подход к использованию возможностей средств ИТ на лабораторных занятиях, основанный на разработке и использовании в учебном процессе системы управления реальными агрегатами и лабораторными Рассмотрим еще один дорогостоящий, но перспективный Работа пользователя с такого рода системами позволяет Исследование реальных и виртуальных объектов с Рассмотрим методику использования средства обучения, функционирующего на базе информационных и коммуникационных технологий, при проведении уроков, на которых проводится лабораторный эксперимент. В начале занятия обычно проводится допуск обучаемых к Следует отметить, что в образовательной деятельности часто приходится пользоваться лабораторными установками, стендами и комплексами для того, чтобы повысить наглядность разного рода явлений и процессов. Если компьютер используется как часть такого комплекса, то очевидно, что он должен обеспечить выполнение подобной же функции. Ниже мы рассмотрим методику проведения полноценного Методика проведения того или иного урока будет целиком Работа с информационным модулем предполагает использование базы данных. В информационном модуле содержится тема и цель конкретной лабораторной работы, описание материального обеспечения, теоретические сведения, описание лабораторной установки, краткое описание лабораторного эксперимента и всех этапов занятия. Более подробную информацию обучаемый может найти в учебнике (учебном пособии) или в информационном модуле программы, а преподаватель — в соответствующих методических разработках. Лабораторные занятия включают в себя несколько этапов:
Рисунок 1 ― Последовательность работы обучаемого Таблица 2 ― Методика проведения лабораторного занятия с использованием средства обучения, функционирующего на базе информационных технологий
Продолжение Таблицы 2 В вводной части обучаемым напоминают содержание и На этапе подготовки к проведению эксперимента обучаемые информируются о целях и порядке проведения лабораторного эксперимента и особенностях лабораторного стенда, установки. Компьютер выполняет информационную функцию. Ученик знакомится со справочной информацией, изучает или повторяет теорию протекания изучаемых процессов и явлений, основные расчетные формулы, значения коэффициентов графический материал. Данная информация содержится в информационном модуле. На данном этапе у обучаемых формируются и развиваются представления об особенностях и принципах функционирования лабораторной установки. В процессе компьютерного моделирования разного рода процессов и явлений, имитации работы лабораторных стендов обучаемым предоставляется возможность наблюдать за ходом эксперимента, вносить определенные коррективы в начальные параметры, исследовать закономерности протекания процессов и явлений. Моделирующие программы позволяют создать виртуальную лабораторию, имитирующую работу реальной лаборатории, дающую возможность изучать разного При работе обучаемых с компьютерными моделями, Моделирующие программы позволят обучаемым не только наблюдать и изучать явления и процессы, но и исследовать их. В некоторых программах в ходе занятия обучаемый имеет возможность внести изменения в условия протекания процесса, провести анализ полученной компьютерной модели В ходе занятия необходимо предусмотреть возможность На данном этапе занятия у обучаемых формируются умения экспериментально-исследовательской деятельности, знания о практическом использовании изученных законов, умение работать с компьютерными моделями. На этапе обработки экспериментальных данных На следующем этапе занятия обучаемые оформляют отчет по лабораторной работе и повторяют теорию, В процессе защиты лабораторной работы обучаемые Применение средства обучения, функционирующего · развитию исследовательских навыков и интеллектуальных способностей обучаемых в области экспериментальной · активизации учебной деятельности обучаемых в процессе осуществления эксперимента, исследования, выдвижения · усилению мотивации обучения, побуждающей обучаемых к серьезной, сложной, но интересной деятельности; · стимуляции различных видов мышления, таких как абстрактное, логическое, образное; · существенному сокращению времени на подготовку и · концентрации внимания обучаемого на усвоении важнейших законов, терминов, определений; · формированию умения оптимально организовать свою · предоставлению каждому обучаемому средств для · организации интересного научного исследования; · овладению обучаемыми умениями и навыками использования современных информационных и коммуникационных технологий для решения профессионально значимых задач. Педагог, которому предстоит выбрать то или иное электронное средство для проведения лабораторных занятий, должен сделать свой выбор в пользу того программного продукта, который обладает большей частью из перечисленных ниже возможностей. Использование таких средств на уроке позволит: · моделировать протекание разнообразных явлений и · многократно повторять весь эксперимент или его фрагменты, регистрировать необходимые данные и физические параметры; · визуализировать изучаемые явления и процессы не · наглядно иллюстрировать детали лабораторных стендов, · варьировать параметры исследуемой системы и условия · изменять масштаб времени; · автоматизировать обработку и анализ результатов эксперимента; обеспечить представление результатов в виде таблиц, графиков, диаграмм; · исследовать количественные параметры модели, а не · решать задачи исследовательского характера; · проектировать, конструировать механизмы, машины, · реализовать возможности интеллектуального управления ходом учебного процесса; · автоматизировать контроль знаний, умений, навыков,
Заключение - обобщить наиболее важные, существенные вопросы лекции; - сформулировать общие выводы; - поставить задачи для самостоятельной работы; - ответить на вопросы студентов.
Лекция разработана «___»________20__г. _______________________(___________) (подпись, фамилия и инициалы автора)
Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 804; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |