Аннотация
Эффективность использования в учебном процессе общеобразовательной школы
виртуальных лабораторных работ, представленных в педагогических программных
продуктах разных производителей и на образовательных сайтах Интернет, зависит
как от концептуальных моделей обучения, заложенных разработчиками, так и от
авторского почерка использующего их учителя.
Распространение информационных технологий позволило компьютеру как техническому
средству обучения заменить в школе кино- и диапроектор, магнитофон,
проигрыватель, кодоскоп. Виртуальные лабораторные работы являются своеобразной
аналогией, если не возможной заменой, лабораторного оборудования школьных
предметных кабинетов. Однако их реальное место в учебном процессе еще предстоит
определить.
Виртуальные практикумы, представленные в образовательных программных продуктах
(«Физика-7, 8», «Химия-8», разработанные департаментом «КМ Софт» компании «Квазар-Микро
Техно»; «Открытая Физика 2.5» и другие продукты ООО ФИЗИКОН) и на порталах
Интернет [1], можно классифицировать по ряду признаков:
-
o среда разработки, в которой выполнены модели;
-
o реалистичность виртуальных лабораторий;
-
o способ взаимодействия с моделью (характер интерактивности);
-
o очевидность математической (физической, другой) основы
моделирования объекта или явления;
-
o наличие автоматической проверки полученных результатов и др.
Эти характеристики определяются многими показателями, среди которых как чисто
технические (платформа создаваемых курсов, средства реализации), так и
концептуальные, обусловленные моделями обучения, положенными в основу
создаваемых курсов.
В основу классификации в системе отношений «учитель - виртуальная лаборатория
- ученик» можно положить характер модели (терминология позаимствована из
химического анализа), который во многом определяет подходы к использованию:
-
Качественная – явление или опыт, обычно сложные или
невыполнимые в условиях учебного заведения, последовательно воспроизводится на
экране при управлении пользователем (от анимации или видео отличается
использованием элементов управления, что приближает к интерактивному видео).
-
Полуколичественная – в виртуальной лаборатории моделируется
опыт, и изменение отдельных характеристик (например, положение ползунка реостата
в электрической цепи) вызывает изменения в работе установки, схемы, устройства
(к этому типу относятся также имитационные стенды [2], на которых нужно
предварительно «собрать» установку или схему).
-
Количественная (параметрическая) – в модели численно
заданные параметры изменяют зависящие от них характеристики или моделируют
явления (ввод значений скорости и направления движения тела позволяет получить
график с траекторией и рядом рассчитанных характеристик).
Приведенная выше классификация влияет и на урочное использование виртуальных
лабораторных работ по отношению к реальным:
-
Демонстрационное (перед реальной работой)
использование: показать фронтально, с большого экрана или через мультимедийный
проектор последовательность действий реальной работы; предпочтительны
реалистичные качественные и полуколичественные модели.
-
Обобщающее (после реальной работы) использование:
фронтальный режим (демонстрация, уточнение вопросов, формулирование выводов и
закрепление рассмотренного) или индивидуальный (математическая сторона
экспериментов, анализ графиков и цифровых значений, изучение модели как способа
отражения и представления реальности; предпочтительны количественные,
параметрические модели).
-
Экспериментальное (вместо реальной работы)
использование: индивидуальное (в малых группах) выполнение заданий в виртуальной
лаборатории без выполнения реальной работы, компьютерный эксперимент. Может
выполняться как с реалистичными полуколичественными 3D-моделями, так и с
параметрическими.
Особенность большинства виртуальных лабораторных работ состоит в том, что на них
отрабатываются не те умения и навыки, что в реальных работах. Например, если
такие из умений курса физики [3], как объяснять физические явления, применять
законы физики для анализа процессов на качественном и расчетном уровнях, делать
выводы на основе экспериментальных данных, представленных таблицей, графиком,
диаграммой, схемой и т. п., в виртуальных лабораторных работах отрабатываются,
то умение измерять физические величины, а зачастую и проводить расчеты,
используя сведения, получаемые из графиков, таблиц, схем, наиболее типичные для
реальных работ, редки в компьютерных. В этой связи представляют интерес
реалистичные полуколичественные модели, представленные в новых продуктах «КМ
Софт», которые позволяют отрабатывать навыки экспериментальной работы. Кроме
того, в них реализована вариабельность проведения опытов и получаемых значений,
что увеличивает эффективность использования модели при сетевой работе в
компьютерном классе.
Назрела необходимость существенного развития методики применения работ разных
типов, «перехода от иллюстративно-объяснительной функции к
инструментально-деятельностной и поисковой методике, способствующей развитию
критического мышления, выработке навыков и умений практического использования
получаемой информации» [4].
Потенциал такого применения виртуальных практикумов высок. Исследование
полуколичественной модели (и количественной, параметрической с неявной
математической основой) представляет собой нетривиальную задачу, в которую
вовлекаются разнообразные умения: планировать эксперимент, выдвигать или
выбирать наиболее разумные гипотезы о связи… величин (отмеченное курсивом – цит.
по [3]), явлений, свойств, параметров, делать выводы на основе экспериментальных
данных, формулировать задачи.
Особенно важным и целесообразным является умение указывать границы (область,
условия) применимости научных моделей…, включая изучение того, какие аспекты
реального явления компьютерная модель воспроизводит удачно, а какие оказываются
за гранью моделируемого.
Эффективность применения компьютерных моделей на уроках определяется также
стилем, авторским почерком, нетривиальностью педагогического мышления
применяющего их учителя, его готовностью к инновационной деятельности,
индивидуализации и дифференциации обучения. Конечно, есть группы обучаемых,
заданные внешней дифференциацией (например, обучающиеся на дому или экстерном,
дистанционно, дети с особыми потребностями), для которых лабораторные работы в
компьютерном курсе могут быть очень удачным (иногда – единственно возможным)
решением. Но требуют разработки приемы направленного применения таких работ как
с учетом специфики классного коллектива, так и по месту в изучаемом курсе.
От ставшей очевидной тенденции близкого сотрудничества софтверных компаний,
производящих педагогические программные продукты, с учителями-практиками можно
ожидать новых интересных решений. Ведь реализация творческого потенциала
учителя, использующего информационные технологии в преподавании, возможна лишь
при наличии адекватного инструментария, над разработкой которого работает “КМ
Софт”. Он составляет основу новых образовательных продуктов (электронных
учебников «Физика-7», «Физика-8», «Химия-8», «Биология-10», ряда предметных
мультимедийных библиотек), созданных совместно с педагогами средней и высшей
школы Украины.
Список литературы:
1.
Crocodile,
Biointeractive Virtual Labs,
GenLab,
демонстрации и лабораторные работы по физике и др.
2. Нуждин В. Н., Кадамцева Г. Г., Пантелеев Е. Р., Тихонов А. И.
Стратегия и тактика управления качеством образования - Иваново: 2003
3. Спецификация экзаменационной работы по физике для выпускников 11 класса
средней (полной) общеобразовательной школы, ЕГЭ, 2003г. (цит. по
http://method.novgorod.rcde.ru/item.asp?id=500000204)
4. Стародубцев В. А., Федоров А. Ф.
Инновационная роль виртуальных лабораторных работ и компьютерных практикумов
// Всероссийская конференция 'ЕОИС-2003'
