VARIETY OF LEARNING MATERIAL FOR DISTANCE LABORATORY WORKSHOP.pdf Дистанционная форма обучения как одна из технологий учебного процесса широко применяется при обучении студентов технических вузов. Эта образовательная технология имеет много преимуществ, и основным является то, что обучающийся может самостоятельно и органично изучать и усваивать теоретические и практические знания по дисциплинам, находясь вне стен университета и не зависев от времени обучения [1]. Учебный процесс при дистанционном обучении включает в себя все основные формы традиционной организации обучения: лекции, практические занятия, лабораторный практикум, самостоятельную работу, систему контроля и др. Наиболее консервативной частью учебного процесса является лабораторный практикум [2]. Дистанционное выполнение лабораторных работ имеет ряд достоинств и недостатков. К достоинствам следует отнести: возможность обучаться в удобное время, не посещая учебное заведение; индивидуальность обучения; возможность проведения лабораторных работ, которые в реальных условиях выполнить невозможно; не требуется дорогостоящее реальное оборудование; пониженные требования к технике безопасности и др. Недостатки: студент не работает с реальным оборудованием; необходимость наличия специальных программных комплексов с учебно-методической базой и др. Вместе с тем дистанционное проведение лабораторных работ в настоящее время широко применяется в учебном процессе, и далее это будет только усиливаться. Поэтому перед педагогами стоит актуальная задача по разработке учебных материалов, нацеленных на обеспечение проведения данного вида занятия при дистанционной форме обучения. Однако авторы статьи считают, что большим недостатком указанных разрабатываемых учебных материалов может стать такое их построение, при котором они не смогут применяться при старой традиционной форме проведения лабораторных занятий, предусматривающей непосредственный контакт обучающихся с педагогом в учебной лаборатории. При всех достоинствах дистанционного обучения при наличии возможности следует отдавать предпочтение живому общению преподавателей со студентами и обеспечению их доступа к реальным объектам и средствам исследования. Разработанные для дистанционного обучения учебные материалы, программное обеспечение не должны сковывать инициативу преподавателя и обучающихся в выборе траектории познавательной деятельности, т.е. структура учебных материалов должна быть блочной и обеспечивать вариативность применения учебной электронной базы данных (должна быть приспособлена для проведения разных форм занятий). Обеспечение вариативности применения учебных материалов - один из основных путей гуманитаризации не только содержания, но и самого процесса обучения. В рассматриваемом случае вариативность проявляется в способах получения знаний, в применяемых методах и организационных формах обучения. Вариативность является одной из основных тенденций проводимых в современной системе образования инновационных изменений. При этом важно обеспечить педагогам и студентам не только право, но и реальную возможность выбора в определённых рамках инструментов и способов познания, способов получения практических навыков. В ТГАСУ на кафедре охраны труда и окружающей среды совместно со специалистами лаборатории мультимедийных приложений ведется разработка компьютерных учебных материалов для проведения виртуальных лабораторных работ по различным изучаемым на кафедре дисциплинам. В настоящее время в учебном процессе по дисциплинам «Экология» и «Безопасность жизнедеятельности» уже используются 9 таких работ. Они позволяют моделировать условия с требуемой степенью безопасности, трудно достигаемые в реальном эксперименте. Разработанные электронные учебные материалы для проведения лабораторных работ по разным темам имеют одинаковую структуру, содержат необходимые методические указания и материалы для самостоятельной работы студентов. Они включают в себя и контрольный тест. После сдачи контрольного теста студент имеет возможность приступить собственно к выполнению работы. Структура разработанных лабораторных работ и типовая последовательность освоения студентами учебного материала в ходе выполнения работы представлены на рис. 1. На рисунке не показано, что педагогом может быть задан режим, при котором предусматривается возможность в ходе выполнения работы возвращения при необходимости с любого этапа выполнения лабораторной работы на любой предшествующий её этап и возможность пропуска отдельных её этапов. Каждый из представленных на рисунке блоков в свою очередь построен по блочной структуре. Это позволяет путём оперативного выбора последовательности изучения учебных материалов разных блоков в зависимости от ситуации и поставленных целей задавать целесообразную траекторию познавательной деятельности. Разработанные лабораторные работы представляют собой независимые Windows-приложения, мультимедийность которых обеспечивается профессиональной средой разработки Adobe Flash, позволяющей достичь высокой степени наглядности. Интерактивность приложения реализована с помощью объектно-ориентированного языка программирования ActionScript 3.0. Все работы имеют стандартный для Windows интерфейс, что сокращает время, которое требуется для освоения программного продукта. Поэтому нет необходимости описывать функционирование программы. Отдельные блоки виртуальных лабораторных работ сопоставимы по своим свойствам и возможностям с компьютерными 3D-имитационными тренажёрами, предоставляют широкие возможности для формирования и совершенствования навыков и интуиции, а также развивают творческие способности студентов. Обучаемые при освоении учебного материала в интерактивной форме могут наблюдать изменения в 3D-среде как результат своих действий. Предусмотрена возможность вносить изменения в условия проведения экспериментов (измерений и оценок). Разработанные учебные материалы для проведения лабораторных работ по своей структуре и содержанию полностью соответствуют потребностям дистанционной формы обучения и традиционной формы обучения в лаборатории. Студент в состоянии с применением стандартных средств дистанционного доступа к базам учебных данных самостоятельно освоить соответствующий учебный материал, и с применением виртуальных компьютерных моделей получить практические навыки по проведению необходимых измерений и оценок факторов окружающей среды. Предусматривается, что лабораторные работы в специализированных лабораториях при непосредственном присутствии студента и под руководством преподавателя проводятся в той же последовательности, которая отображена на рис. 1, т.е. студентом последовательно выполняются соответствующие этапы работы с реализацией возможности выхода на электронную справочную базу данных и с возможностью возвращения на предыдущие этапы, материал которых плохо усвоен обучаемым. На всех этапах проведения лабораторной работы студент с использованием персонального компьютера сначала самостоятельно выполняет соответствующий элемент виртуальной лабораторной работы, а затем осуществляет контакт с преподавателем и (или) с реальным лабораторным оборудованием. Этим достигается высокое качество усвоения учебного материала, повышенная производительность учебной работы, вариативность использования электронных учебных материалов (применение материалов, разработанных для дистанционного обучения как вспомогательных при обучении в лаборатории). Понятие вариативности использования учебных материалов для шестого и седьмого этапов проведения лабораторной работы имеет более широкий смысл, если речь идёт об обучении оценке сложного параметра. Поясним это. В качестве примеров сложных оцениваемых параметров можно указать эквивалентный (по энергии) уровень непостоянного шума на рабочем месте или эквивалентный корректированный уровень виброускорения. Нахождение указанных параметров описывается сложными математическими выражениями [6] и при применении большинства средств измерения, которые были произведены промышленностью более 10 лет назад, оцениваются по сложному алгоритму серии дискретных измерений с последующим усреднением по специальной математической процедуре [6]. В современных средствах измерения алгоритмы оценки сложных параметров выполняются автоматически. Очевидно, что электронные учебные материалы должны позволять учащимся отрабатывать такие навыки эксплуатации современных средств измерения и в зависимости от поставленных учебных задач такой вариант обучения может быть основным. Но в этом случае обучаемый при его низкой активности получает результат измерений. При этом не создаются предпосылки для понимания алгоритма анализа параметра, изучается не алгоритм измерения, а правила пользования конкретным аппаратурно-программным комплексом для получения результата. Поэтому предлагаем также предусматривать второй вариант использования учебных материалов, который предполагает производить обучение выполнению измерений в 2 этапа. Первый этап - активное пошаговое выполнение операций измерений и оценок с обработкой результатов в «ручном режиме» для получения итогового результата (как это делалось на предыдущих исторических этапах развития метрологии) [5]. Второй этап - измерение и оценка современным средством измерения, представляющим собой аппаратурно-программный комплекс с возможностью взаимодействия с компьютером. На первом этапе обучения возможно применение средств измерения прошлых годов выпуска. Хотя документацией современных средств измерения не предусматриваются режимы пошагового измерения параметров, но такие режимы в большинстве случаев могут быть реализованы. Покажем это на примере измерения эквивалентного (по энергии) уровня шума прибором ОКТАВА-110А. Методика традиционного измерения названного параметра изложена в документе [6] и представляет собой последовательность пошаговых действий из 7 пунктов. Рассмотрение этих пунктов показывает, что только в одном из них идёт речь о непосредственном использовании средства измерения (измерение мгновенных значений уровней шума). Eсли это прямое измерение может быть реализовано при помощи современных измерительных приборов, то отработка процесса измерения сложного параметра в «ручном режиме» возможна и без привлечения устаревшего парка аппаратуры. В случае использования в соответствии с документацией предприятия-изготовителя современного средства измерения ОКТАВА-110А для измерения эквивалентного уровня звука обучаемый действует по алгоритму, который по своей сути не является иллюстрацией последовательности действий, определённой методическим документом [6]. В этом случае обучаемому трудно понять, по какой процедуре получился результат измерения. Более того, вместо документа [6] в настоящее время приняты новые документы [7, 8], которые ориентированы на применение современных автоматизированных средств измерения и в которых уже не поясняются алгоритмы измерения в «ручном режиме» и не приводятся математические выражения, положенные в основу алгоритма измерения эквивалентного уровня звука. Следовательно, обучаемому стало труднее понять смысл и сущность данного измерения. Поставим цель не перегружать обучаемого освоением устаревшего средства измерения, а попробуем пояснить ему сущность методики измерения в «ручном режиме» при помощи современного прибора и активизировать таким образом умственную деятельность студента. С этой целью обратимся к документации прибора ОКТАВА-110А. Этот прибор является многоканальным, т.е. измеряет и выводит на индикацию сразу несколько параметров анализируемого фактора (звука). Среди них есть и необходимые для реализации поэтапного «ручного режима» мгновенные значения уровня шума. Таким образом, показана возможность применения современного автоматизированного средства измерения для пошаговой активной отработки процедуры измерения сложного параметра в «ручном режиме», как это осуществлялось на предыдущем историческом этапе развития метрологии. Обобщая всё сказанное выше, опыт создания и применения виртуальных лабораторных работ в ТГАСУ для нужд дисциплин кафедры охраны труда и окружающей среды, подчеркнем возможность и целесообразность таких электронных учебных материалов, которые, будучи ориентированы на потребности дистанционной формы обучения, также могут быть использованы в полном объёме в качестве вспомогательных материалов при традиционной форме проведения занятий в условиях лаборатории. В этом состоит вариативность применения таких учебных материалов. Рассмотренный пример удачной реализации принципа вариативности использования электронных учебных материалов в рамках проведения всего лабораторного занятия и внутри отдельных его этапов нацеливает разработчиков дидактических средств для дистанционного обучения на создание виртуальных лабораторных работ, учебные материалы которых позволяли бы в зависимости от поставленных педагогических целей и иных обстоятельств выбирать различные процедуры отработки учебных задач при разных формах обучения.

Скачать электронную версию публикации