В развитие положения «моделируя процессы – обучаем, обучая – моделируем профессиональную деятельность инженера», рассмотрим вариант проектно-ориентированной постановки компьютерных лабораторных работ.

В ходе фронтального лабораторного занятия после вводно-мотивирующей мини-лекции, краткой по содержанию, образной и не требующей конспектирования, и ознакомления с планом лабораторной работы, студенты начинают оформление отчета с подготовки титульного листа в текстовом редакторе MS Word, формулирования цели работы и записи основных положений (концептуальной модели исследования). Затем выполняются задания этапов работы, полученные и представленные на экране компьютера результаты в графической форме копируются в буфер обмена, обрабатываются с использованием MS Paint и вставляются в отчет. Для набора формул, проверки размерностей и выполнения численных преобразований студенты обращаются к редактору MS Equation.

Проведение занятия предусматривает фронтальную индивидуально-коллективную работу, когда у каждого из участников имеется индивидуальное задание, из совокупности которых формируется общий учебно-исследовательский проект. Поэтому на определенном этапе занятия производится обмен полученными данными по локальной сети и в MS Excel составляется итоговая база данных. Общий результат каждый из участников представляет в виде графических функциональных зависимостей (используя «мастер диаграмм» MS Excel) и анализирует индивидуально с помощью средств математической обработки данных. В конечном счете, ориентируясь на практическое использование результатов проекта, подбираются эмпирические формулы, описывающие те или иные изученные закономерности.

На заключительном этапе преподаватель обсуждает совместно со студентами выводы и результаты занятия, фиксирует достигнутые каждым результаты и дает разрешение на копирование материалов отчетов на «флэшки» для последующего завершения отчетов во внеурочное время.

Представленная методика реализована нами, в частности, при выполнении лабораторной работы, моделирующей эффект электризации диэлектрических материалов потоком заряженных частиц, когда при определенных дозах возникает потенциальный барьер, достаточный для отражения самого заряжающего потока. При расположении слоя диэлектрика на заземленной подложке критическими параметрами являются величины кинетической энергии частиц, толщины слоя диэлектрика и распределение поверхностного заряда.

Очевидно, что в данном случае легко составить большое число индивидуальных вариантов заданий и, соответственно, получить достаточно большой объем данных для анализа и обработки.
В частности, в компьютерной лабораторной работе, посвященной анализу ядерных реакций деления изотопов урана в реакторе, предусмотрен расчет выделяющейся энергии по достаточно сложной формуле. Параллельное выполнение расчетов по индивидуальным вариантам (с использованием MS Excel) позволяет получить за относительно короткое время сводную таблицу результатов, достаточную для построения функциональной зависимости, ее анализа и обоснования объяснения моделируемого явления.

Во многих других компьютерных лабораторных работах, например, при исследовании процессов сложения колебаний можно составить индивидуальные задания таким образом, чтобы варьировались частоты, начальные фазы, коэффициенты затухания и другие условия виртуального эксперимента.

Очевидно, что в результате не только возрастает объем анализируемой каждым из участников занятия информации, получаются более обоснованные выводы, но и разрешается противоречие между индивидуальным характером усвоения знаний и коллективным характером данной учебной (а в будущем и профессиональной) деятельности.

Таким образом, новая методика выполнения компьютерных лабораторных работ, предусматривающая сетевые коммуникации в локальном варианте и индивидуально-групповую деятельность в рамках общего проекта, заметно меняет цели и содержание учебных занятий по курсу физики, приближая их к реальной производственной и социальной практике.

Предлагаемый подход к выполнению лабораторных работ как мини-проектов может быть распространен и на другие учебные дисциплины. В заключение отметим, что предлагаемая методическая основа комбинированных форм проведения занятий позволяет:

• достигнуть активизации самостоятельной учебно-познавательной деятельности студентов и приблизить ее к реальным условиям (Learning by Doing),

• реализовать незамедлительное применение самостоятельно полученных знаний, когда нивелируется внутриличностный конфликт, связанный с необходимостью запасать знания «впрок»,

• последовательно формировать компьютерную компетентность студентов, шире – их информационно-коммуникативную культуру,

• эффективно использовать резерв учебного аудиторного времени и имеющийся в вузе аудиторный фонд.

Литература

1. Стародубцев В.А., Федоров А.Ф. Инновационная роль виртуальных лабораторных работ и компьютерных практикумов / Инновации в образовании. – 2003. – №2. – С. 79–87.

2. Стародубцев В.А. Комбинированные формы учебных занятий: новые возможности // Инновации в образовании. – 2005. – №4. – С. 136–140.