автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Методика проектирования и проведения компьютерных лабораторных работ для изучения теоретических моделей явлений и процессов в курсе общей физики технического вуза

Автореферат диссертации по теме "Методика проектирования и проведения компьютерных лабораторных работ для изучения теоретических моделей явлений и процессов в курсе общей физики технического вуза"

На правах рукописи

РЕВИНСКАЯ Ольга Геннадьевна

МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЯВЛЕНИЙ И ПРОЦЕССОВ В КУРСЕ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика в общеобразовательной и высшей школе)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Томск - 2006

Работа выполнена в Томском политехническом университете

Научный руководитель доктор педагогических наук, профессор

Стародубцев Вячеслав Алексеевич

Официальные оппоненты доктор педагогических наук, профессор

Веряев Анатолий Алексеевич

кандидат физ.-мат. наук, доцент Гурченок Алексей Анатольевич

Ведущая организация

Красноярский государственный педагогический университет

Защита состоится 14 декабря 2006 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета К 212.266.01 при Томском государственном педагогическом университете по адресу 634041, г. Томск, пр. Комсомольский, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного педагогического университета по адресу 634041, г. Томск, пр. Комсомольский, 75.

Автореферат разослан «£3у> ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Фундаментальная подготовка по физике всегда являлась одним из приоритетных направлений высшего политехнического образования. Основным результатом фундаментапизации физического образования можно считать развитие теоретического мышления студентов. При этом физическая теория остается одним из наиболее трудных для усвоения элементов содержания курса общей физики вследствие наличия в ней большого объема абстрактного материала. Это обстоятельство препятствует обучению физике на высоком теоретическом уровне сложности, эффективность которого доказана основоположниками теории деятельностного развития в педагогике (В.В. Давыдов, Н.Ф. Талызина, Д.Б. Эльконин). В обучении физике в вузе, по-прежнему, можно отметить определенную оторванность теоретического материала от его практического применения. Практическим применением теории является построение теоретических моделей реальных процессов и явлений. Для полноценного овладения физической теорией студенты должны не только изучить основные теоретические концепции, но и познакомиться с построенными на их основе теоретическими моделями, представлять область их применимости.

При традиционном (на лекциях и, частично, на практических занятиях) изучении моделей основное внимание студентов концентрируется на представляющем субъективную трудность математическом аппарате. При этом поведение изучаемой модели должно воспроизводиться в мысленном эксперименте, который практически не поддается контролю со стороны преподавателя. При выполнении мысленного эксперимента у студентов отсутствует возможность опоры на материальную деятельность, на преимущественно развитый у студентов технического вуза предметно-деятельностный стиль мышления. Таким образом, деятелыюстное изучение модели обрывается на полпути, у студентов не возникает законченной взаимосвязи теоретических концепций, математических выкладок с поведением некоторого физического объекта. Очевидно, что для полноценного (деятельностного) изучения теоретических моделей необходимо формировать навыки мысленного эксперимента и связанное с ним понимание физических процессов и явлений, упражняясь во внешней, контролируемой извне и преподавателем, и студентами, деятельности с объектом той же степени идеализации, которая заложена в теории и математических выкладках. В натурном физическом эксперименте трудно воспроизвести идеальные условия, описанные в теории, поэтому он не всегда может стать опорой для формирования навыков мысленного эксперимента. Таким объектом, посредством которого обучение мысленному эксперименту происходит во внешней материализованной деятельности, которой можно управлять, является компьютерная модель.

Поскольку в изучении теоретических моделей основной упор делается на овладении физическим содержанием, то наиболее целесообразным следует признать изучение физических теоретических моделей с помощью компьютерного моделирования в курсе физики. Методике использования в учебном процессе компьютерных моделей посвящен ряд научных исследований и диссертационных работ (Е.И. Бутиков, И.М. Нуркаева, ИА. Несмело-ва, Е.В. Оспенникова, A.M. Толстик, A.B. Худякова). В этих работах убедительно показано, что наилучшей организационной формой изучения компьютерных моделей являются лабораторные работы, во время которых каждый обучаемый лично взаимодействует с моделью, однако основной акцент в этих исследованиях сделан на конструирование моделей. Но для того чтобы получить знания о модели недостаточно только ее сконструировать, необходимо изучить свойства и физический смысл построенной модели. Поэтому активное материализованное изучение теоретических моделей в имеющихся компьютерных разработках реализуется не в полной мере. Это препятствует пониманию студентами физической сути модели и усвоению соответствующего теоретического материала.

В настоящее время разработкой компьютерных лабораторных работ по физике занимаются во многих отечественных и зарубежных вузах (Москва, ¿-Петербург, Тверь, Томск, фонд Shoder и др.)- Анализ современных разработок компьютерных лабораторных работ позволил разделить их на две группы: работы, направленные на воспроизведение реальных физических экспериментов - В.В. Ларионов, В.В. Монахов, Д.В. Пичугин, С.К. Стафеев, др.; и работы, направленные на изучение физических теоретических моделей (компьютерные моделирующие лабораторные работы) - A.A. Бессонов, Е.И. Бутиков, С.М.Козел, В А. Стародубцев.

При проектировании тех и других работ существенной разницы в подходах не наблюдается, что нельзя считать оправданным, так как работы направлены на изучение объектов разной природы (реальной и идеальной). При выполнении компьютерных лабораторных работ, направленных на изучение теоретических моделей, (как и при выполнении компьютерных работ, воспроизводящих реальные физические эксперименты) за основу берется методика проведения натурного эксперимента. Полное усвоение теоретического материала здесь является необходимым условием допуска к работе. В результате выполнение компьютерной моделирующей лабораторной работы становится иллюстрацией к изученной теории. Естественно, если теорию удалось изучить достаточно хорошо без компьютерной модели, то не следует ожидать большой эффективности от выполнения самой работы. Поэтому низкая эффективность компьютерных лабораторных работ неоднократно критиковалась в печати (A.A. Гладун, О.Н. Крохин, А.Н. Мансуров). Для повышения эффективности компьютерных лабораторных работ, направленных на изучение физических теоретических моделей, необходимо разработать специальную педагогическую концепцию проектирования, которая позволит усваивать теоретический материал постепенно в процессе изучения модели, формировать навыки выполнения мысленного эксперимента во внешней материализованной деятельности. Основой для построения такой концепции является концепция последовательного (поэтапного) погружения в материал, не применявшаяся ранее к компьютерным лабораторным работам.

По степени познавательной активности компьютерные работы существенно отстают от натурных лабораторных работ, так как в имеющихся разработках деятельность обучаемых при изучении теоретических моделей обычно состоит в фиксировании информации о параметрах модели, которая после изменения начальных условий предоставляется в готовом виде. Наибольшая причастность обучаемых к полученным в компьютерных лабораторных работах результатам может быть реализована следующим образом. После изменения начальных параметров системы никакие данные не предоставляются в готовом виде, вместо этого предоставляется набор виртуальных инструментов, с помощью которых можно получить нужную информацию. Деятельность студентов в этом случае становится активно-поисковой, как в натурном эксперименте.

Это требует пересмотра не только методики выполнения компьютерных моделирующих лабораторных работ, но и принципов их проектирования, так как когнитивные возможности компьютерных лабораторных работ закладываются при их проектировании (З.А. Дмитриева, А.Ф. Кавтрев, A.B. Худякова и др.).

Вышесказанное определяет актуальность исследования.

В процессе диссертационного исследования выявлено три группы противоречий, имеющих непосредственное отношение к проблеме исследования: • противоречие в содержании образования: между ростом роли моделирования в научных исследованиях и недостаточно полным применением этого способа познания в системе среднего и высшего профессионального образования;

• психолого-педагогическое противоречие между абстрактным характером теоретических моделей и преимущественно предметно-деятельностным, конкретным стилем мышления студентов технических вузов — выпускников средней школы;

• научно-методическое несоответствие между принятым в традиционной методике способом проведения лабораторного практикума и новыми требованиями к изучению теоретического материала в процессе выполнения компьютерной моделирующей лабораторной работы в техническом вузе.

Таким образом, проблема исследования состоит в повышении эффективности компьютерных лабораторных работ по изучению теоретических моделей физических явлений и процессов в курсе общей физики технического вуза. -

Объектом исследования является процесс изучения теоретических моделей явлений и процессов на основе компьютерные лабораторные работы в курсе общей физики технического вуза.

Предмет исследования составляют принципы разработки, содержание и организационные формы изучения физических теоретических моделей в процессе выполнения компьютерных лабораторных работ студентами технического вуза.

Целью исследования является разработка методики проектирования и проведения компьютерных лабораторных работ, способствующей повышению эффективности изучения теоретических моделей физических явлений и процессов в курсе общей физики технического вуза.

Гипотеза исследования. Эффективность усвоения теоретического материала в курсе общей физики студентами технического вуза и мотивация учения будут повышаться, если для изучения физических теоретических моделей в лабораторном практикуме разработать и систематически использовать компьютерные моделирующие лабораторные работы, реализующие концепцию поэтапного погружения в теоретический материал на основе активно-поисковой самостоятельной деятельности студентов.

Исходя га сформулированной гипотезы, для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

• разработать принципы проектирования компьютерных лабораторных работ для изучения теоретических моделей в курсе общей физики на основе концепции поэтапного изучения теоретического материала;

• выявить условия активно-поисковой самостоятельной деятельности студентов в процессе выполнения компьютерной лабораторной работы;

• создать комплект компьютерных моделирующих лабораторных работ, способствующих поэтапному изучению теоретического материала в процессе выполнения работы;

• разработать методику изучения теоретических моделей при проведении компьютерных лабораторных работ, способствующую самостоятельному поэтапному получению студентами физических знаний; . .

• проверить эффективность разработанной методики в ходе педагогического эксперимента.

Методологическую основу диссертационного исследования составили: деятельно-стный подход к пониманию развития личности и теория поэтапного формирования умственной деятельности (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина); основы построения и использования педагогических технологий (Дж. Аринсон, В.П. Беспалько, Д. Дьюи, Т.А. Ильина, Е.И. Машбиц, A.A. Машиньян, О.П. Околелов, И.В. Роберт, Г.К. Селевко и др.); дидактические особенности обучения физике, в частности через учебный физический эксперимент (В.А, Буров, Ю.И. Дик, Б.С. Зворыкин, П.А. Знаменский, Э.Д. Новожилов, A.B. Перышкин, Б.Ш. Перкальскис, A.A. По-

кровский, Л.И. Резников, И.М. Румянцев, В.Я.Синенко, A.A. Шаповалов и др.); основы использования информационных технологий в обучении физике (A.A. Веряев, A.A. Гладун, В.А. Извозчиков, С.Е. Каменецкий, В.В. Лаптев, А.Д. Ревунов и др.).

Методы исследования. Использованные в ходе исследования методы и виды деятельности можно объединить в две группы. Теоретические методы: изучение и анализ научной литературы по общим и частным проблемам методики обучения физике, дидактики, психологии; анализ, синтез, обобщение и абстрагирование, сравнение и сопоставление, моделирование, системный подход к разработке концепции поэтапного усвоения теоретического материала при выполнении компьютерных лабораторных работ для изучения физических теоретических моделей на компьютере. Практические методы: наблюдение, анкетирование, тестирование, критериальная оценка педагогической деятельности; педагогический эксперимент.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

• предложена концепция изучения студентами технических вузов теоретических моделей в курсе общей физики, основанная на поэтапном погружении в теоретический материал при выполнении компьютерных лабораторных работ, позволяющая выявлять и закреплять понимание взаимосвязи между математическим описанием и физическим смыслом изучаемой модели;

• выявлена эффективность совместного применения общедидактических принципов, принципов естественнонаучного и эмпирического обучения при проектировании и проведении компьютерных лабораторных работ для изучения физических теоретических моделей;

■ обоснована и практически реализована возможность организации активно-поисковой деятельности студентов при выполнении компьютерных моделирующих лабораторных работ, заключающейся, во-первых, в получении результатов исследования модели через промежуточные измерения с помощью виртуальных приборов, а не в готовом виде, во-вторых, в создании ситуаций выбора оптимальных условий эксперимента.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:

• разработана методика изучения теоретических моделей при выполнении компьютерных лабораторных работ на основе применения теории поэтапного формирования умственной деятельности;

• расширена область применения ориентировочной основы деятельности, составленной обучаемыми самостоятельно на основе полной системы обобщенных ориентиров, на процесс изучения студентами технических вузов физических теоретических моделей при выполнении компьютерных лабораторных работ;

• разработана последовательность методик проведения компьютерных лабораторных работ, направленных на изучение физических теоретических моделей в курсе общей физики технического вуза: 1) фронтальное выполнение работы в начале семестра; 2) адаптированная традиционная методика в течение семестра; 3) фронтальное выполнение работ с элементами метода проектов в середине и конце семестра; 4) самостоятельное выполнение работ, не вошедших в учебный план в течение второй половины семестра. '

Практическая значимость исследования заключается в разработке комплекса программных дидактических средств (17 моделирующих лабораторных работ), достаточный для формирования навыков изучения физических теоретических моделей; учебно-методических пособий; методических рекомендаций по проектированию компьютерных моделирующих лабораторных работ по физике и проведению лабораторных занятий с их использованием в техническом вузе.

. Опытно-экспериментальной базой диссертационной работы является кафедра теоретической и экспериментальной физики факультета естественных наук и математики Томского политехнического университета в период с 2002 по 2006 год. ■ .

Обоснованность и достоверность полученных результатов исследования обеспечены опорой исходных положений на теоретические достижения психологии, общей педагогики, методики преподавания физики, информатизации образования и системный подход при рассмотрении дидактических принципов проектирования и использования компьютерных моделирующих лабораторных работ, внутренней непротиворечивостью логики исследования, результатами педагогического эксперимента, адекватностью применяемых методов целям и задачам исследования, использованием математических методов обработки результатов. ■

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Концепция поэтапного усвоения теоретического материала при выполнении компьютерных моделирующих лабораторных работ, основанная на теории поэтапного формирования умственных действий, заключается в том, что теоретический материал изучается не одномоментно (перед получением допуска к работе), а постепенно, в процессе всего выполнения лабораторной работы. Составляющими концепции являются: 1) постепенное освоение теоретического материала в практической материализованной деятельности; 2) активная познавательная деятельность студентов; 3) этапы освоения теоретического материала (ознакомление, детализация, обобщение); 4) система упражнений, стимулирующих регулярное обращение к теоретическому материалу; 5) средства контроля и самоконтроля выполняемой деятельности студентов, сопровождающие каждый этап выполнения работы.

2. Способ сочетания общедидактических принципов и принципов естественнонаучного и эмпирического обучения при проектировании и проведении компьютерных лабора-

; торных работ для изучения физических теоретических моделей, выраженного в принципах интерактивности, реальности результатов, максимальной выразительности, адаптивности, аппаратной доступности, многовариантности, цикличности, методической обеспеченности, активации межпредметных связей.

3. Методики выполнения компьютерных лабораторных работ для изучения физических теоретических моделей, разработанные на основе предложенной концепции: адаптированная традиционная методика проведения занятий лабораторного практикума; методика фронтального выполнения работ с элементами метода проектов.

4. Результаты педагогического эксперимента.

Апробация и внедрение результатов исследования. Теоретические положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на: Международной конференции «Применение новых технологий в образовании», г. Троицк (2003-2005 г.), VIII конференции стран Содружества «Современный физический практикум», г. Москва (2004 г.), XII Международная конференция «Математика. Компьютер. Образование», г. Пущино (2005 г.), VIII Международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО- " 05), г. Санкт-Петербург (2005 г.), Международной научно-технической конференции «Компьютерные и вычислительные технологии в задачах естествознания и образования», г. Пенза (2005 г.), VI Международной конференции «Компьютерное моделирование 2005», ■ г. Санкт-Петербург (2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в высшей школе», г. Краснодар (2004, 2006 г.), X Всероссийской научно-практической конференции «Учебный физический эксперимент», г. Глазов (2005 г.), II Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Открытое образование: опыт, проблемы, перспективы», г. Красноярск (2006 г.). j

Материалы исследования опубликованы в журналах «Физическое образование в вузах», «Педагог», «Педагогическая информатика», «Информатика и образование», «Открытое образование». Созданные программные средства учебного назначения зарегистрированы в ФГУП Всероссийском научно-техническом информационном центре под № 50200501393. Комплекс компьютерных моделирующих лабораторных работ используется в учебном процессе на кафедре теоретической и экспериментальной физики Томского политехнического университета с 2002 г., в Беловском филиале Томского политехнического университета с 2005 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения, изложена на 229 страницах, содержит 19 рисунков, 5 таблиц. Список используемой литературы содержит 282 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование проблемы и актуальности исследования, рассмотренные противоречия, объект, предмет, цель, гипотезу, задачи исследования, его методологическую основу, методы исследования, научную новизну, теоретическую и практическую значимость, а также положения, выносимые на защиту.

ГЛАВА 1. Педагогические и компьютерные технологии в процессе обучения физике в высшей школе. История развития педагогических технологий последовательно доказала необходимость активной роли обучаемых в процессе учения. Мощнейшим толчком формированию активных методов обучения стала психологическая теория деятельности. Применительно к педагогике общепсихологические идеи деятельностного подхода получили воплощение в теории поэтапного формирования умственных действий, в которой учение рассматривается как усвоение определенных видов и способов познавательной деятельности. Основополагающие положения данной теории являются отправной точкой для многих педагогических технологий, таких как личностно-ориентированное обучение, проблемное обучение, метод проектов и т.д. Перевод внешней деятельности во внутреннюю (интериоризация) способствует повышению эффективности обучения в частности благодаря тому, что в памяти человека запечатлевается (при прочих равных условиях) до 90% того, что он делает, до 50% того, что он видит, и только 10% того, что он слышит.

Согласно теории поэтапного формирования умственных действий в процессе обучения необходимо осуществлять перевод внешней материализованной деятельности во внутреннюю следующим образом: 1) формирование мотивации; 2) составление ориентировочной основы действия; 3) выполнение действия в материальной (материализованной) форме; 4) действие в громкой социализованной речи; 5) действие в речи про себя; 6) «свернутое», сокращенное действие. Как показано в исследованиях Н.Ф. Талызиной решающую роль в формировании действия играет ориентировочная основа. В теории поэтапного формирования умственных действий теоретически обоснованы 8 типов ориентировочной основы деятельности. При этом подчеркивается, что действию, сформированному с использованием самостоятельно полученной ориентировочной основы опирающейся на полную систему обобщенных ориентиров (ориентировочная основа третьего типа), присущи быстрота, безошибочность, большая устойчивость и широта переноса. Данная ориентировочная основа является наиболее перспективной при необходимости интенсификации обучения.

Теория поэтапного формирования умственных действий является методологической основой большинства современных педагогических технологий, разработанных В.П. Бес-палько, С.Е. Каменецким, М.В. Клариной, Н.Ф. Масловой, О.П. Околеловым, Н.С. Пуры-шевой, А.Я. Савельевой, Г.К. Селевко, В.В. Сериковым, Ю.Г. Татур, Н.В. Шароновой и др.

Новый этап в развитии активных технологий обучения связан со всеобщей информатизацией общества. Педагогические технологии, использующие возможности информатизации, получили название информационных. В нашей стране дидактическое обоснование применения информационных технологий в образовании дано в работах И.В. Роберт, Д.Ш. Матроса, Б.Е. Стариченко и др. Психолого-педагогические требования при обучении с использованием средств, компьютерных технологий рассмотрены в работах К.Г Кречетникова и Е.В. Оспенниковой. Концепция создания компьютеризованного курса физики для средней школы разработана Э.Г. Скибицким, основы педагогического проектирования учебно-методических комплексов информационного обеспечения учебных дисциплин в вузах развиты в работах П.И. Образцова и В.А. Стародубцева. И.Г. Захаровой исследована мотивация студентов к использованию информационных технологий обучения. Интерактивная обучающая система по курсу общей физики в вузе разработана Г.В. Ерофеевой и Е.А. Скляровой.

Использование компьютера как составляющей информационных технологий оказывает неоспоримое влияние на развитие современного лабораторного практикума по физике. В связи с использованием компьютерной техники развиваются новые виды учебного физического эксперимента. По направлениям использования компьютерной техники учебный физический эксперимент можно классифицировать следующим образом:

• автоматизированный физический эксперимент (компьютер выступает в качестве одной из неотъемлемых частей экспериментальной установки, необходимой для управления экспериментом или регистрации данных);

• независимый моделирующий физический эксперимент (компьютер является единств венной частью установки, моделируя и сам физический процесс, и приборы, необходимые для проведения исследования);

• комплексный физический эксперимент, сопровождающийся моделированием изучаемых в эксперименте процессов (компьютер, как правило, не входит в состав экспериментальной установки, а используется параллельно для сравнения полученных результатов с теорией, но находится в непосредственной близости от установки);

• автоматизация обработки экспериментальных данных (компьютер может быть значительно удален от места эксперимента);

• автоматизация контроля и самоконтроля при проведении учебного эксперимента.

Моделирование прочно заняло место в системе научных исследований. Поэтому сегодня невозможно уже представить и учебный физический эксперимент без элементов моделирования. Постепенное признание важной роли моделирования проявляется, в частности, в выделении моделирующего эксперимента как самостоятельного вида учебной деятельности. Под моделирующим (или модельным) экспериментом будем понимать изучение физических моделей процессов или явлений с помощью компьютерных реализаций, сопровождающихся какой-либо формой визуализации изучаемого процесса (Е.И. Бутиков, И.М. Нуркаева, И.А. Несмелова, Е.В. Оспенникова, А.М. Толстик, A.B. Худякова). Данное направление педагогических исследований находится в стадии интенсивного развития, о чем, в частности, свидетельствует отсутствие единой устоявшейся терминологии в обозначении соответствующих учебных программных средств.

Под моделью (от латинского слова modulus — мера, образец) некоторого объекта или явления понимают некоторый другой объект, который: сопоставляется исходному объекту; подобен исходному объекту, то есть адекватно отражает свойства исходного объекта; строится с определенной целью, заранее определяемой субъектом моделирования; отражает лишь некоторые свойства исходного объекта, признанные субъектом моделирования существенными; создается для получения информации об исходном объекте, необходимом для

решения определенной задачи. Теоретическая физика представляет, по сути, последовательно выстроенную цепочку моделей, прогрессирующих по степени сложности и многообразию.

Естественный ход учебного процесса подсказывает необходимость изучения физических теоретических моделей в лабораторном практикуме. Методика формирования экспериментальной компетентности в физическом образовании хорошо отработана и зарекомендовала себя как активная форма обучения. Поэтому на ее основе можно построить методику формирования компетентности физического моделирования.

Экспериментальная компетентность включает как навыки создания эксперименталь- . ных установок, так и навыки выполнения комплекса исследований на готовых экспериментальных установках. Соответственно методика формирования экспериментальной компетентности ведет обучаемых от работы на готовых экспериментальных установках (сначала простых, затем все более сложных) через включение элементов подготовки, настройки установки, подбора отдельных ее блоков в соответствии с условиями эксперимента к последующему полному формированию новой экспериментальной установки. Эта методика подготовки специалистов дала науке много талантливых экспериментаторов.

В процессе обучения моделированию физических явлений возможно формировать как навыки по конструированию моделей, так и навыки по их изучению. По аналогии с методикой формирования экспериментальной компетентности процесс формирования компетентности физического моделирования также можно разделить на несколько этапов, направленных от изучения известных физических моделей к постепенному самостоятельному конструированию новых моделей, адекватных задаче исследования. ' ,

На сегодняшний момент процесс обучения моделированию начинается сразу с конструирования моделей - этап изучения готовых моделей практически отсутствует. Отсутствие этапа изучения моделей как самостоятельного (начального) этапа формирования навыков моделирования негативно сказывается на продуктивности всех последующих этапов. Самостоятельное конструирование моделей начинается, как правило, с программного воспроизведения известных моделей — компьютерной модели. Отсутствие опыта изучения готовых реализаций модели замедляет отладку и тестирование самостоятельных программных воплощений, затрудняет анализ параметров модели. В итоге порой так и не удается сформировать целостного представления о роли моделирования в науке (навыки часто остаются фрагментарными). Изучение теоретических моделей без применения компьютерной реализации, которое практикуется при традиционном преподавании физики, сопряжено с рядом трудностей, связанных с абстрактным характером моделей. Не каждый студент, а тем более школьник, за математическим аппаратом, описывающим физическую модель, может увидеть физическое явление. Даже если математический аппарат хорошо освоен обучаемыми, часто возникают трудности с переносом результатов исследования на физические (пусть даже идеализированные) объекты. Противоречие между абстрактным характером физической теории и предметно-деятельностным характером мышления обучаемых часто выражается в непонимании физического смысла математических формул многих физических теорий. Программная реализация модели (компьютерная модель), сопровождающаяся ее визуализацией, позволяет представить, как бы вел себя реальный объект, если бы действительно подчинялся законам, описанным в теории. Только компьютерная модель позволяет воспроизвести поведение модели с той же долей идеализации и абстрагирования, которая заложена в физической теории. Поэтому получать навыки изучения физических теоретических моделей лучше всего с помощью специально разработанных компьютерных моделей.

По отзывам многих педагогов, данный подход для школьного курса физики достаточно хорошо реализован в настоящее время в компьютерном учебном курсе под редакцией профессора МФТИ С.М. Козела «Открытая физика» (ООО «Физикон»), а для некоторых

разделов вузовского курса физики — в моделирующих лабораторных работах профессора Е.И. Бутикова. Однако эти работы носят в основном иллюстративный характер, их использование в учебном процессе является эпизодическим.

Навыки, полученные обучаемыми в процессе изучения физических моделей с помощью готовых компьютерных моделей, готовят почву не только для дальнейшего самостоятельного моделирования, но и для применения изученных моделей к реальным физическим явлениям. Сравнение результатов натурного и моделирующего эксперимента (эксперимента, в котором выполняются опыты с компьютерной моделью соответствующего физического явления) позволяет выявить их расхождение и, соответственно, установить границы применимости изучаемой модели.

В преподавании физики именно лабораторный практикум может обеспечить наиболее тесный доступ каждого обучаемого к изучаемому объекту, в частности, к компьютерной модели. Поэтому изучение физических моделей в рамках лабораторного практикума с помощью специально разработанных программных средств позволит полностью реализовать возможности поэтапного формирования у студентов первичных навыков моделирования и применения моделирования в физике, если будет опираться на научно обоснованную дидактическую концепцию.

ГЛАВА 2. Методики изучения физических теоретических моделей при помощи компьютерных лабораторных работ.

Основной целью, реализуемой с помощью компьютерных моделирующих лабораторных работ по физике, следует считать формирование навыков исследования теоретических моделей и углубление и интенсификацию усвоения теоретического материала соответствующей учебной дисциплины. '

Компьютерные лабораторные работы, направленные на изучение физических теоретических моделей, также открывают возможность формирования навыков мысленного эксперимента. Необходимые для выполнения мысленного эксперимента действия можно формировать с использованием компьютерных моделей в качестве внешней материализованной формы. Прохождение всех этапов формирования умственной деятельности вплоть до ите-риоризации преобразует навыки исследования физических теоретических моделей в навыки выполнения мысленного эксперимента, что в свою очередь свидетельствует о развитии теоретического мышления студентов. Эти навыки будем считать прямыми результатами изучения теоретических моделей в лабораторном практикуме. Поскольку данный педагогический прием использует в качестве средства формирования деятельности по изучению моделей возможности виртуальной реальности, в качестве побочного, но не менее важного результата следует ожидать возрастание информационной (в частности, компьютерной) грамотности студентов, повышение их профессиональной самооценки. ~

Чтобы добиться желаемых результатов, необходимо проектировать работы на высоком теоретическом уровне сложности, при котором для полного освоения теоретического материала необходимо введение этапности его освоение. При подготовке к работе (для получения допуска) студент должен изучить общую структуру изучаемой модели, познакомиться с основными приближениями, учтенными в ней. Тогда во время выполнения работы он может подробно изучить взаимосвязь и взаимозависимость отдельных параметров модели. Чтобы эти взаимосвязи не оказались оторванными от физики необходимо спровоцировать обращение студента к другому разделу теории, в котором эти взаимосвязи описывались бы математически и объяснялись физически. Для полновесного изучения недостаточно выявления качественных характеристик типа «больше», «меньше», «равно». Необходимо (по крайней мере, в вузе) выполнять количественные исследования. Но предоставление количественных результатов в готовом виде делает компьютерную работу иллюстративной. Поэтому, чтобы избежать иллюстративности, необходимо предоставить студентам возмож-

ность измерять некоторые количественные параметры, являющиеся промежуточными для данной модели. Указав путь получения конечного результата через измеренные промежуточные параметры, компьютерная моделирующая лабораторная работа раскрывает перед студентами новую возможность развития своих интеллектуальных способностей. При этом, чтобы деятельность выполнялась самостоятельно, необходимо обеспечить ее системой ориентиров, позволяющих и преподавателю, и студенту судить о степени правильности проведенных исследований.

Учитывая, что работы проектируются на высоком теоретическом уровне сложности, для всестороннего изучения модели необходимо выполнить несколько упражнений, выявляющих различные стороны внутренней структуры модели. Для технической реализации предложенной идеологии исследования необходимо обеспечить студента необходимыми виртуальными инструментами, позволяющими в каждом упражнении измерять необходимые промежуточные параметры. Как реальные приборы в натурном эксперименте восполняют природную ограниченность органов чувств человека, также виртуальные приборы в моделирующем эксперименте позволяют расширить возможности взаимодействия человека с компьютерной моделью. Выполнение предложенных упражнений может происходить в произвольном порядке и темпе. Особую роль в данном случае играет методическое пособие к лабораторной работе. Оно должно содержать как общее описание модели и соответствующей теории, так и теоретическое объяснение изучаемых закономерностей, средства контроля и самоконтроля успешности проведенных исследований. Учебное пособие выполняет роль ориентировочной основы деятельности студента при изучении модели. Из теории поэтапного формирования умственных действий известно, что необходимые навыки формируются наиболее эффективно (быстро, безошибочно, с большой устойчивостью и широтой переноса), если ориентировочная основа имеет полный состав, ориентиры представлены в обобщенном виде. В соответствии с этим в методическим пособии к каждой работе обсуждается общая теория изучаемой модели, даются обобщенные ориентиры для выполнения работы, а для каждого конкретного варианта ориентировочную основу студент должен составить сам, опираясь на общие принципы. Такой подход к составлению методического пособия способствует реализации обучения на высоком теоретическом уровне сложности, что редко встречается в других компьютерных лабораторных работах.

Таким образом, концепция поэтапного усвоения теоретического материала при выполнении компьютерной лабораторной работы заключается в том, что теоретический материал изучается не одномоментно (перед получением допуска к работе) а постепенно в процессе всего выполнения лабораторной работы. Можно сформулировать условия успешной реализации концепции:

• цель выполнения работы — изучение абстрактного теоретического материала во внешней предметной деятельности студентов на примере соответствующей теоретической модели;

• теоретический материал работы труден для одномоментного изучения, поэтому изучается постепенно в процессе выполнения работы;

• для изучения различных сторон теоретической модели формируется система упражнений, стимулирующих регулярное обращение к теоретическому материалу, раскрывающих возможность как качественного, так и количественного изучения модели;

• результаты исследования не предоставляются в готовом виде, вместо этого студентам предоставляется набор виртуальных инструментов и указывается путь самостоятельного получения характерных для данной модели величин;

• в процессе выполнения работы формируются не моторно-механические умения студентов, а интеллектуальные, которые закрепляются сопоставлением научно-адекватной ви-

зуализации модели, подробных математических выкладок с полученными в эксперименте закономерностями;

• компьютерная работа не навязывает студенту определенной последовательности действий, обеспечивая полную свободу выбора; на протяжении всей работы деятельность студентов регулируется средствами контроля и самоконтроля.

При отборе моделей на этапе проектирования компьютерных лабораторных работ необходимо учитывать соответствие модели государственному образовательному стандарту, учебным программам и общепризнанным физическим Теориям. При использовании в учебном процессе изучаемая модель выбирается в соответствии с учебным планом, применяемой педагогической технологией.

Технологии современного образования характеризуются, в частности, тем, что проектирование и использование программных дидактических средств таких, как компьютерные лабораторные работы, осуществляется разными людьми. При проектировании компьютерных лабораторных работ необходимо обеспечить потенциальную возможность практического использования полной системы дидактических принципов. Тогда педагог-практик при использовании этих работ сможет реализовать набор дидактических принципов, ^ наилучшим образом соответствующих той педагогической технологии, которой он придерживается. Поэтому на основе предложенной концепции расширена трактовка дидактических принципов интерактивности, реальности результатов, максимальной выразительности, адаптивности, аппаратной доступности, многовариантности, цикличности, методической обеспеченности, активизации межпредметных связей применительно к проектированию и использованию компьютерных моделирующих лабораторных работ.

Так, например, к пониманию принципа интерактивности добавлено необходимое взаимодействие с виртуальными приборами, а также синхронное изменение состояния модели при изменении ее параметров; к пониманию адаптивности — принципиальное отсутствие диалогового режима, что позволяет выполнять работу в любом темпе и последовательности; аппаратной доступности — соответствие программной реализации работы среднему уровню компьютерной грамотности, позволяющему выполнять действия на компьютере в свернутом виде и т.д.

В результате теоретического анализа выявлена структурная взаимосвязь системы дидактических принципов проектирования компьютерных моделирующих лабораторных работ с общедидактическими принципами и принципами естественнонаучного и эмпирического обучения. На рис. 1 приведены примеры установленной взаимосвязи для принципов многовариантности и максимальной выразительности. ■ -

Общедмда этические принципы (И.П. Подласый) ,

Принципы естественнонаучного обучения (Р.В. Майер)

Принципы эмпирического обучения (Р.В. Майер)

Принципы проектирования изучения теоретических моделей с помощью компьютерных лабораторных работ

Максимальной выразительности

Многовариантности

Рис. 1. Связь принципов разработки и использования компьютерных моделирующих лабораторных работ с более общими дидактическими принципами

На основе разработанной концепции реализован комплекс из 17 компьютерных моделирующих лабораторных работ по курсу общей физики, сопровождающийся полным комплектом методических пособий. Отличительной особенностью данного комплекса является наличие моделей (а, следовательно, и работ) разного уровня сложности, что позволяет корректировать различия в базовой подготовке абитуриентов в процессе обучения на первом курсе. Для проверки правомерности предложенной концепции выбраны модели из нескольких разделов курса общей физики: механика, колебания, физика жидкостей и газов, электричество и магнетизм.

Согласно теории поэтапного формирования умственных действий для развития навыков исследования теоретических моделей недостаточно выполнить формируемое действие один раз. Поэтому измерения и анализ параметров модели в процессе выполнения работы проводятся многократно. Но для интериоризации действия необходимо выполнять подобные исследования с несколькими близкими по содержанию моделями. В каждом разделе физики можно подобрать достаточное количество близких по содержанию моделей. В каждом из четырех разделов выбраны 3-4 модели, охватывающие основные теоретические положения, соответствующие программе курса общей физики в техническом вузе. Механика: ускорение свободного падения; второй закон Ньютона; закон сохранения импульса; момент инерции твердого тела. Колебания: свободные гармонические колебания; затухающие колебания; вынужденные колебания; сложение перпендикулярных колебаний; биения. Физика жидкостей и газов: вьггекание жидкости из малого отверстия; движение тела в вязкой среде; движение броуновской частицы. Электричество и магнетизм: движение заряженной частицы во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях; движение заряженной частицы в параллельных электрическом и магнитном полях; электростатическое поле. С учетом потребностей элитного образования в раздел «Колебания» были добавлены еще две работы: гармонический анализ; связанные колебания. Таким образом, формирование деятельности по изучению определенного класса моделей может быть проведено в рамках каждого из перечисленных разделов физики. Критериями отбора моделей являлись следующие их характеристики, раскрывающие возможность изучения этих моделей в рамках активной познавательной деятельности: наличие промежуточных параметров, для измерения которых можно предложить виртуальные инструменты (связь конечных и промежуточных параметров должна выражаться аналитически); разнообразие начальных параметров модели, позволяющих создать ситуацию поиска оптимальных условий выполнения эксперимента

Учитывая предложенную концепцию поэтапного усвоения теоретического материала, активно-поисковый тип познавательной деятельности студентов, были предложены и апробированы в учебном процессе следующие методики проведения занятий.

Адаптированная традиционная методика выполнения лабораторных работ. Для эффективного использования компьютерных моделирующих лабораторных работ в учебном процессе традиционную методику проведения занятий лабораторного практикума необходимо изменить в направлении отношения к теоретическому материалу. В соответствии с предложенной концепцией обращение к теоретическому материалу происходит в течение всего выполнения работы в разном контексте (рис. 2).

Как и при традиционной методике работы выполняются малыми группами (2-3 человека) по графику. Каждый член группы выполняет работу со своим вариантом начальных данных. Общение внутри группы используется для взаимообучения при составлении ориентировочной основы деятельности. Ориентировочная основа предоставляется студентам в виде полной системы обобщенных ориентиров. Для успешного выполнения работы каждый студент должен самостоятельно составить ориентировочную основу для своего варианта. Возможность общения с товарищем, выполняющим другой вариант той же работы делает

Рис. 2. Схема поэтапного обращения студента к теоретическому материалу в процессе выполнения компьютерной моделирующей лабораторной работы

составление ориентировочной основы более осмысленным за счет сопоставления различных условий проведения виртуального эксперимента.

Например, при подготовке к работе вДвижение заряженной частицы в перпендикулярных электрическом и магнитном полях» (рис. 3) студенты знакомятся:

• с понятиями однородного и стационарного магнитного и электрического полей;

• с системой дифференциальных уравнений, описывающих движение заряженной частицы в перпендикулярных электрическом и магнитном полях;

• с фактом, что движение частицы в этих условиях представляют собой суперпозицию вращательного и поступательного движений в одной и той же плоскости:

x{t) = ^ vy (0) - R cos(c¡>/ + в) + t; y(t) = ^ (0) - ^j + Rsin(<Bf + 9);

(х-хц)г+(y-yR)2 =R2; xR=Constx+^t, yR=Consty;

В

• описанные данными уравнениями кривая называется циклоидой или трохоидой.

Самостоятельный теоретический анализ зависимостей x(t) и у (i), а также траектории частицы представляет субъективную трудность для студентов 1-2 курса. Визуализация этих зависимостей и опора на систему специально составленных упражнений поможет сопоставить аналитические выражения с физическим смыслом и выявить вклад каждого компонента.

Во время выполнения работы студенты должны изучить зависимость характеристик траектории частицы (длины витка циклоиды, период и радиус вращательного движения) от начальных параметров системы (напряженности электрического, индукции магнитного полей и начальной скорости частицы). Для этого разработаны 4 упражнения.

В каждом упражнении, прежде чем приступить к исследованию, необходимо подобрать начальные условия так, чтобы в области эксперимента наблюдался один целый виток циклоиды (трохоиды). Каждому студенту предлагается работать со своей частицей, поэтому начальные условия, найденные студентом, будут разными — ориентировочная основа дея-

тельности формируется каждым студентом самостоятельно. Но взаимное общение уже на этом этапе позволяет выявлять некоторые обобщения: как зависят, например, искомые условия от заряда и массы частицы.

В первом упражнении изучается зависимость длины витка циклоиды от напряженности электрического поля, поэтому необходимо подобрать значение индукции магнитного поля так, чтобы для максимально возможного электрического поля в области эксперимента наблюдался только один виток циклоиды. В полученных условиях проводят исследования. При этом эмпирически выявляется вклад поступательного движения в уравнении движения. Координаты х и у частицы автоматически на экран не выводятся. Для измерения координат студенту предоставляются две неподвижные линейки, снабженные подвижными измерительными линиями. Совмещая измерительную линию с некоторой точкой траектории, по линейке выполняется отсчет координаты. Для правильного измерения координаты необходимо хорошо представлять себе, координату какого положения частицы требуется измерить — например, координату положения, которое имела частица через время, равное периоду вращательного движения. Самокорректировка осуществляется через обращение к теории. Таким образом стимулируется активно-поисковая деятельность студента при выполнении компьютерной лабораторной работы.

По зависимости длины витка циклоиды от напряженности электрического поля восстанавливают зависимость периода вращательного движения частицы: Т-<1— (с/ — длина

- Е

витка циклоиды, Е - напряженность электрического поля, В — индукция магнитного поля). Для этого актуализируется аналитическая зависимость изложенная в теории (аналитическая зависимость положения частицы через одинаковые промежутки времени, равные периоду вращательного движения). Критерием правильности проведенных исследований яв-

Содщгими» ; Язь* , С«рёис .Инфермшм Эвавриш«« работу г Сохранить мя&Ярлжюш* I' ¿Ьюсгмгъ и*оЛрае*ш*ш*

ГрафикХ-т | Гра+м*У-У1У |

Начать »ксяармкант Начально« положение

: Масштаб: ^ Цена деления линейки:.: 1,500 см. - Частице: — ................■ -

■Поят................ ■ ■■ -.......

Напряженность латктрич«яово аояя: |.?00 ^ &см

Индукции млянитнето поля: рЗ ^ мГл

[ПРОТОН ! 3

Протон р: ьэрядрввен +1», мессе 1а.

Заряд: Масса:

1.602 10 Кп

1,673 Ю"27»

Начальная скорость: X -компонента V* :

^ Ход работы

0 Эоавриитьэксперимент

V «»ылонента : |290 ^ км/с 1 компонента #г-0 ки/с

Модуль V - 290,0 км/с

4 Завершение рапогы

Рис. 3. Компьютерная моделирующая лабораторная работа «Движение заряженной частицы в перпендикулярных электрическом и магнитном полях»

ляется отношение заряда частицы к ее массе, которое может быть вычислено через частоту

вращательного движения частицы о = — В, при этом актуализируется аналитическая завит

симость характеристик вращательного движения от напряженности электрического поля (обращение к теории).

Аналогично проводят исследование зависимости периода и радиуса движения от индукции магнитного поля и начальной скорости частицы. В каждом упражнении предусмотрено построение графиков восстановленных студентами зависимостей. Вычисляется погрешность величины д/т, используемой для самоконтроля и контроля со стороны преподавателя. Последовательность выполнения упражнений и действий в каждом из них может быть произвольной, корректируется студентом самостоятельно. Например, некоторые студенты могут предложить свой способ измерения координат частицы.

При подведении итогов работы внимание студента акцентируется на ряде вопросов. Является ли движение заряженной частицы во взаимно перпендикулярных однородных стационарных электрическом и магнитном полях плоским? Как называются кривые, по которым движется частица в этих условиях? При каких условиях трохоида вырождается в циклоиду? Можно ли представить движение заряженной частицы в виде суперпозиции более простых движений? Каких? Каковы основные характеристики траектории частицы? Как они зависят от напряженности электрического поля, индукции магнитного поля и начальной скорости частицы? При ответе на эти вопросы студенты опираются на полученный ими практический опыт исследования модели, устанавливают соответствие между теоретическими выводами и личными наблюдениями.

Таким образом, при выполнении работы осуществляется постоянное обращение к теории, закрепляемое активной познавательной деятельностью по получению результатов.

Адаптация традиционной методики способствует активному внедрению данных программных дидактических средств в учебный процесс: студенты могут реализовать свою компьютерную компетентность; преподаватели имеют возможность всесторонне раскрыть сущность изучаемого вопроса, не отвлекаясь на детали работы с компьютером. По познавательной активности выполнение компьютерных лабораторных работ максимально приближено к работам натурного практикума. Эффективность проведения компьютерных лабораторных работ повышается.

Методика фронтального выполнения моделирующих лабораторных работ с элементами метода проектов, основой которой является фронтальное выполнение работ. В соответствии с данной методикой при фронтальном выполнении работы каждому студенту отводится самостоятельная область исследования в рамках общей задачи. Одновременно выполняя разные исследования на одной и той же лабораторной работе, студенты получают представление о широте проблем, связанных с данной задачей, учатся работать в коллективе. Появляется ответственность за свои результаты не только перед преподавателем, но и перед другими студентами, так как после окончания исследования студенты по указанию преподавателя обмениваются данными. При подведении итогов лабораторной работы каждый студент анализирует не только свои результаты, но и результаты своих товарищей. При этом каждый хорошо представляет, каким образом эти данные получены. Завершение работы над проектом происходит в форме коллективного обсуждения. Например, при изучении вынужденных колебаний каждый студент проводит исследования в своей среде и со своим маятником. Далее полученные результаты группируются по двум направлениям: для одинаковых маятников и для одинаковых сред. Проводится дополнительный анализ зависимости характеристик затухания от вязкости среды и массы маятника. Отличительной особенностью данной методики является то, что для ее осуществления изучаемая модель должна иметь достаточно большое количество параметров, чтобы обеспе-

чить студентам неперекрывающиеся области индивидуальных исследований в рамках общей задачи.

Методика выполнения компьютерных лабораторных работ в рамках самостоятельной работы студентов. Данная методика применялась нами при работе со студентами, проявившими интерес к изучению физических моделей в рамках самостоятельной работы. При этом студент может сам выбрать для изучения заинтересовавшую его работу из тех, которые не входят в учебный план.

Комплексное применение предложенных методик поможет длительно удерживать интерес студентов к работам лабораторного практикума, поэтому автором разработаны и практически реализованы в учебном процессе кафедры ТиЭФ ЕНМФ 111У следующие рекомендации по сочетанию различных методик в течение семестра (рис. 4). Первая работа лабораторного цикла

Фронтальная компьютерная лабораторная - работа

Компьютерные и натурные лабораторные работы___-

тг

Фронтальная компьютерная лабораторная работа с элементами метода проектов

Компьютерные и натурные лабораторные работы,

--тг

Компьютерные лабораторные работы, самостоятельная работа студентов

Фронтальная компьютерная лабораторная работа с элементами метода проектов

Рис. 4. Комплексное применение различных методик в течение семестра

- моделирующая, выполняется фронтально (без элементов метода проектов), посвящена теме, являющейся базовой для данного. цикла. Например, «Свободные колебания» в цикле «Колебания».

Далее выполняются несколько работ по адаптированной традиционной методике. В зависимости от количества часов в учебном плане маршрут может содержать как моделирующие, так и натурные лабораторные работы. Соотношение натурных и моделирующих работ определяется преподавателем в зависимости от специальности, по которой обучаются студенты, и их базовой подготовки. ;

В середине семестра моделирующая работа выполняется фронтально с элемен- -

тами метода проектов. Для ее выполнения выбирается модель с достаточно большим количеством параметров, чтобы обеспечить максимальную возможность для более широкого выбора области индивидуальных исследований студентов. Например, «Вынужденные колебания». • •

После фронтального выполнения работы с элементами метода проектов студентам предлагают по желанию выполнить одну или несколько моделирующих работ, не вошедших в учебный план. Студенты ставятся в известность, какие работы можно выполнить самостоятельно, где, в течение какого периода, какова форма отчетности и критерии оценки такой деятельности.

Далее вновь выполняются работы по адаптированной традиционной методике.

Последняя работа цикла — вновь моделирующая, выполняется фронтально с элементами метода проектов, носит обобщающий характер по всему циклу. Например, «Связанные колебания». . -* ■

Данная последовательность открывает возможность обобщения теоретического материала не только на лекционных и практических занятиях, но и в лабораторном практикуме.

Глава 3. Экспериментальная проверка эффективности применения комплекса компьютерных моделирующих лабораторных работ в курсе общей физики технического вуза. Для практической проверки теоретических результатов диссертационного ис-

следования проводился педагогический эксперимент. В соответствии с целями и задачами исследования были выделены следующие этапы педагогического эксперимента.

1. Изучение степени готовности студентов первого курса к выполнению и восприятию компьютерных моделирующих лабораторных работ.

2. Выделение из существующих операционных систем наиболее перспективной платформы для эффективного использования компьютерных моделирующих лабораторных работ в учебном процессе.

3. Изучение субъективного психологического восприятия студентами разработанного автором диссертационного исследования комплекса компьютерных моделирующих лабораторных работ.

4. Изучение объективного влияния циклов компьютерных моделирующих лабораторных работ на знания студентов по разделам «Колебания» и «Электрическое и магнитное поля».

5. Изучение объективного влияния компьютерных моделирующих лабораторных работ на формирование теоретических знаний студентов по курсу общей физики.

6. Выявление возможности корреляции между уровнем теоретических знаний студентов и долей компьютерных моделирующих лабораторных работ в физическом практикуме.

Педагогический эксперимент проводился на кафедре теоретической и экспериментальной физики (ТиЭФ) Томского политехнического университета в период с 2003 по 2006 гг.

Для изучения степени готовности студентов к выполнению и восприятию компьютерных моделирующих лабораторных работ среди студентов проводился опрос «гОценка студентов уровня своей компьютерной грамотности». Статистическая обработка результатов опроса позволила получить следующие результаты и сделать выводы.

Согласно проведенному опросу среди студентов 1 курса с операционной системой Windows знакомы и имели опыт работы 98% опрошенных. По их собственной субъективной оценке 76% студентов владеют компьютером на уровне пользователя, причем 42% считают себя квалифицированными пользователями и 34% — неквалифицированными. О знании стандартного интерфейса различных прикладных программ и математических пакетов заявили 87% опрошенных. Только 24% школьников, поступивших в вуз, не умеют программировать. 59% студентов первого курса имеют персональный компьютер. Еще 15% студентов имеют постоянную возможность работать на компьютере своих знакомых или родственников. Только 9% студентов не имеют возможности самостоятельно работать на компьютере вне учебных аудиторий.

Эти данные позволили сделать следующие выводы: 1) студенты первого курса имеют достаточный опыт работы на компьютере, технически и психологически готовы к использованию специальных учебных программных средств; 2) наиболее перспективной для разработки этих программных средств является платформа операционной системы Windows.

Для изучения влияния компьютерных моделирующих лабораторных работ на психологическое состояние обучаемых среди студентов проводился опрос «Субъективная оценка учебного содержания компьютерных моделирующих лабораторных работ по физике». Большинство студентов (59%) при изучении методических указаний выделили некоторое количество новых знаний при опоре на известные им аспекты. Для основной массы (92%) самостоятельное изучение материала оказалось посильным. После выполнения компьютерных лабораторных работ 63% студентов подтвердили, что теперь (после выполнения работы) полностью поняли теоретический материал, на котором основана работа. Опрос выявил явный интерес студентов к выполнению компьютерных моделирующих лабораторных работ. Студенты отметили, что выполнять работу было: очень интересно -23%; интересно -

57%; не очень интересно — 17%; не интересно — 2% и скучно - 1%. Несмотря на то, что многие студенты (45%) на момент опроса сделали уже более двух работ, подавляющее большинство (73%) хотели бы выполнить еще одну компьютерную лабораторную работу.

Для проверки влияния выполнения компьютерных лабораторных работ на усвоение материала по отдельным темам был проведен пробный педагогический эксперимент, который включал в себя тестирование студентов по материалу одной темы. Для проведения эксперимента была выбрана тема «Колебания». Тестовые задания включали как материал школьного курса физики, так и материал курса общей физики вуза (14 вопросов). Необходимо было идентифицировать: 1) гармонические колебания; 2) свободные колебания; 3) затухающие колебания; 4) вынужденные колебания; 5) движение, являющееся результатом сложения двух одинаково направленных колебаний; 6) движение, являющееся результатом сложения нескольких (более двух) одинаково направленных колебаний; 7) движение, являющееся результатом сложения перпендикулярных колебаний; 8) фигуры Лиссажу; 9) биения; 10) колебания с переменным положением равновесия; 11) негармонические колебания; 12) пакет колебаний; 13) связанные колебания; 14) колебания с модуляцией. Первый этап тестирования проводился после того как лекционный материал по данной теме был прочитан. Второе контрольное тестирование проводилось после выполнения лабораторных работ (в конце семестра).

Результаты тестирования обрабатывались методами Хи2 и Стьюдента. Результаты в силу специфики эксперимента оценивались с доверительной вероятностью а = 0,90. Критическое значение коэффициента Стьюдента для доверительной вероятности а = 0,90 и числа степеней свободы V = 26 равно 1а — 1,706. Критическое значение Хи2 для доверительной вероятности а = 0,90 и числа степеней свободы V = 13 равно х2 = 19,8.

Статистическая обработка результатов тестирования перед выполнением цикла лабораторных работ по данной теме показала, что коэффициент Стьюдента равен I = 0,194, а коэффициент Хи1 равен /2 = 12,35. Оба коэффициента меньше приведенных выше критических значений, следовательно, обе группы (и контрольная, и экспериментальная) можно считать статистически равнозначными до начала педагогического эксперимента (рис. 5а).

Статистическая обработка результатов тестирования после выполнением цикла лабораторных работ по данной теме показала, что коэффициент Стьюдента равен I — 1,815, а коэффициент Хи2 равен = 23,96. Оба коэффициента превышают соответствующие критические значения, следовательно, в результатах тестирования контрольной и экспериментальной групп наблюдается статистически значимая разница (рис 56). Разница наблюдается как на уровне среднего количества правильных ответов (критерий Стьюдента), так и по характеру распределения доли правильных ответов по вопросам (критерий Хи2).

X Л 1

X

¡8 ш 0,5

<0 зд

£ о 0

■

I. г—тСЧ

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11 12 13 14

N1: вопроса

2 X л

С ш

I

Л _1 1

|| | 1 г! Г*Ш гШ .-1 гШ

6 7 8 9 10 11 12 13 14

№ вопроса

□ Кошрольная группа (39 чел.) И Экспериментальная группа (46 чел.)

Рис. 5. Результаты тестирования по теме «Колебания»: а) до выполнения лабораторных работ; б) после выполнения лабораторных работ

□ Контрольна* группа (218 чел.) Я Экспериментальная группа (265 чел.)

Рнс. 6. Результаты первого теоретического коллоквиума (а) и экзамена (б) в контрольной и экспериментальной группах .

Аналогичные результаты были получены при экспериментальном обучении по теме «Движение заряженной частицы в электрическом и магнитном полях», которое проводилось на другой выборке студентов.

По результатам теоретического коллоквиума в начале семестра и экзамена в конце семестра было проведено изучение влияния компьютерных моделирующих лабораторных работ на формирование теоретических знаний студентов по курсу общей физики. Из студентов, обучавшихся на кафедре ТиЭФ, были сформированы контрольная и экспериментальная группы, показавшие статистически равнозначные результаты на теоретическом коллоквиуме. Студенты контрольной группы выполняли только натурные лабораторные работы (218 чел.), а студенты экспериментальной группы наряду с натурными выполняли 35 компьютерных моделирующих лабораторных работ (265 чел.).

Критическое значение Хи1 для доверительной вероятности а - 0,999 и числа степеней свободы V = 3 равно %2 ~ 16.27. Статистическая обработка результатов экзамена показала, что коэффициент Хиг равен х2= 41,03. Полученное значение превышает критическое, следовательно, в результатах экзамена в контрольной и экспериментальной группах наблюдается статистически значимая разница. Увеличение доли повышенных оценок на экзамене в экспериментальной группе по сравнению с контрольной нельзя назвать значительным (рис.6). Это связано с тем, что эффективность теоретической подготовки зависит не только от выполнения компьютерных моделирующих лабораторных работ, а лекционные и практические занятия и в контрольной, и в экспериментальной группах проводились традиционным образом. Тем не менее, следует отметить, что включение в учебный процесс компьютерных моделирующих лабораторных работ отражается не только на повышении интереса (мотивации) к физике, но и на уровне теоретических знаний студентов.

Обработка результатов экзаменационных оценок по критерию Пирсона позволила также выявить умеренную корреляционную связь между количеством выполненных компьютерных моделирующих лабораторных работ и средней успеваемостью студентов по курсу общей физики. Экспериментальное значение коэффициента корреляции равно 0,436, в то время как при 99% доверительной вероятности критическое значение коэффициента корреляции составляет 0,392. При установлении корреляционной зависимости использовались данные 765 студентов из 43 учебных групп.

Использование различных статистических методов для обработки результатов педагогического эксперимента и полученное при этом согласие в их интерпретации повышает достоверность проведенного диссертационного исследования.

Заключение. В ходе проведенных исследований получены следующие результаты:

• разработан комплект компьютерных моделирующих лабораторных работ, отвечающих выработанной концепции поэтапного усвоения теоретического материала;

• разработана последовательность различных методик организации изучения физических теоретических моделей с использование компьютерных моделирующих лабораторных работ в рамках лабораторного физического практикума.

Проведенное исследование, подтвердившее выдвинутую гипотезу, позволило сделать следующие выводы:

• исходя из теоретического характера физических моделей и предметно-деятельностного характера их исследования, сформулирована педагогическая концепция и развита трактовка дидактических принципов проектирования и применения компьютерных моделирующих лабораторных работ;

• предложенная педагогическая концепция проектирования и проведения компьютерных моделирующих лабораторных работ способствует формированию познавательной деятельности студентов на высоком теоретическом уровне сложности;

• в процессе педагогического эксперимента подтверждено, что пренебрежение этапом изучения физических моделей в методике формирования навыков моделирования является неоправданным, в методике формирования экспериментальной компетентности выявлены теоретические и методические подходы, которые можно применять для изучения теоретических моделей, например, роль виртуальных приборов в формировании активно-поискового характера познавательной деятельности студентов;

• экспериментальная проверка гипотезы о позитивном влиянии компьютерных моделирующих лабораторных работ на результат изучения студентами теоретического материала курса общей физики проведена на достаточно большом статистическом материале и дала положительный результат.

Исходя из проведенных исследований, можно сделать вывод, что эффективность усвоения студентами технического вуза теоретического материала в курсе физики повышается, если для изучения физических теоретических моделей в лабораторном практикуме систематически используются компьютерные моделирующие лабораторные работы, спроектированные на основе выработанной концепции поэтапного усвоения теоретического материала и применяемые с учетом предлагаемых методик.

Благодаря предложенной концепции изменено представление о характере формируемой при выполнении компьютерных моделирующих лабораторных работ деятельности студентов. Так как деятельность по работе на компьютере является сформированной, то работы стимулируют развитие интеллектуальной деятельности по работе с абстрактным материалом в материализованной форме, формируют взаимосвязь абстрактных теоретических понятий и категорий математического аппарата с визуальным представлением модели. На основе специально разработанных упражнений развиваются такие виды умственной деятельности как выявление причинно-следственных связей, взаимоподчиненности различных теоретических категорий, анализ характера и особенностей проявления различных взаимосвязей в изучаемой системе.

Показано, что в отличие от натурных лабораторных работ, где ориентировочная основа (в силу объективных причин) представляет совокупность частных, конкретных ориентиров, предоставляемых учащемуся в готовом виде, являясь, в большинстве случаев, неполной, при выполнении компьютерных моделирующих лабораторных работ, спроектированных на основе предложенной концепции, ориентировочная основа деятельности формируется самими студентами на основе полной системы обобщенных ориентиров. Это позво-

ляет формировать действия быстро, безошибочно, с большой устойчивостью и широтой переноса. Благодаря чему интенсифицируете/! учебный процесс.

Использование разработанных автором компьютерных моделирующих лабораторных работ в реальном учебном процессе позволило повысить мотивацию студентов к изучению такой общеобразовательной дисциплины как общая физика. Изучение теоретических моделей в рамках лабораторных занятий позволило сгладить противоречие между теорией и практикой в процессе изучения курса общей физики технического вуза, а также расширить область включенности моделирования в учебный процесс.

Предложенная концепция поэтапного усвоения теоретического материала в сочетании с активно-поисковым характером учебной деятельности позволяет перевести компьютерные лабораторные работы, направленные на изучение физических теоретических моделей, из средств объяснительно-иллюстративного метода в средства эвристического метода обучения. Наряду с углублением и интенсификацией усвоения теоретического материала курса физики, возрастанием мотивации учения, этот факт можно также считать показателем повышения эффективности компьютерных лабораторных работ как дидактического средства.

Результаты исследования достоверно подтверждают правильность выдвинутой концепции и гипотезы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Результаты исследования отражены в 25 публикациях, основными из которых являются:

1. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г. Роль компьютерных лабораторных работ в подготовке иностранных студентов по физике // Физическое образование в вузах. - 2005. - Т. 11, Jfe 2. - С. 101-105.

2. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г., Стародубцев В.А. Комплекс компьютерных моделирующих лабораторных работ по физике: принципы разработки и опыт применения в учебном процессе // Физическое образование в вузах. - 2006. - Т. 12, № 2. - С. 85-95.

3. Ревинская О.Г., Стародубцев В.А. Развивающая роль компьютерных моделирующих лабораторных работ // Педагогическая информатика - 2006. - № 2. - С. 52-56.

4. Ревинская О.Г., Стародубцев В.А. Развивающая роль компьютерных моделирующих лабораторных работ // Информатика и образование. - 2006. - № 2. - С. 120-123.

5. Ревинская О.Г., Стародубцев В.А. Эмпирическое изучение теоретических моделей в физическом образовании // Открытое образование. - 2006. —№ 5. - С. 12-21.

6. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г. Комплекс компьютерных моделирующих лабораторных работ по физике Laboratory Simulations 1.0/М.: ВНТИЦ, 2005. - №50200501393. - 8 с.

7. Богданов О.В., Ревинская О.Г., Филимонов С.С. Компьютерные лабораторные работы как один из способов развития интереса к изучению физики И Материалы X Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в высшей школе» Краснодар, 23-26 сентября 2004 г. - Краснодар, 2004. - С. 98-99.

8. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г. Об опыте разработки, методического сопровождения и применения в учебном процессе компьютерных лабораторных работ по физике // Материалы VIII международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-05), Санкт-Петербург, май - июнь 2005 г. - СПб., 2005. - С. 556-558.

9. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г. Роль виртуального лабораторного практикума в углубленном изучении некоторых физических явлений // Материалы XVI Международной конференции «Применение новых технологий в образовании», Троицк, 28-29 июня 2005 г. - Тровант, 2005. -С. 353-355.

10. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г., Стародубцев В.А. Инновационные технологии разработки и использования лабораторных работ по моделированию физических процессов на компьютере II Педагог. -2005. - № 2(19). -С. 155-161.

11. Ревинская О.Г. Концепция формирования навыков мысленного физического эксперимента с помощью компьютерных моделирующих лабораторных работ // Материалы XII Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в высшей школе» Краснодар, 21-24 сентября 2006 г. - Краснодар, 2006. - С. 163-165.

12. Ревинская О.Г. Методические особенности изучения теоретических физических моделей с помощью виртуальных лабораторных работ // Материалы II межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Открытое образование: опыт, проблемы, перспективы», Красноярск, 15-17 мая 2006 г. — Красноярск, 2006. - С. 220-223.

. 13. Ревинская О.Г., Стародубцев В.А., Федоров А.Ф. Методология моделирования в физическом образовании // Сборник тезисов докладов III Международной научно-практической конференции «Новые образовательные технологии в вузе (НОТВ-2005)», Екатеринбург, 13-15 декабря 2005 г. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. - С. 163-166.

14. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г. Лабораторный практикум по моделированию физических процессов на компьютере. Механика. Жидкости и газы. Колебания и волны. Электричество и магнетизм. - Томск: Изд. ТПУ, 2006. - 270 с.

Подписано к печати 09.11.06. Формат 60x84/16. Бумага "Классика". Печать RISO. Усл.печл. 1,4. Уч.-изд.л. 1,26. Заказ 1167. Тираж 100 экз.

излашьствоУтпу. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Ревинская, Ольга Геннадьевна, 2006 год

Введение.

Глава 1. Педагогические и компьютерные технологии в процессе обучения физике в высшей школе.

1.1 Деятельностный подход как психолого-педагогическая основа развития современного образования.

1.2 Современные педагогические технологии.

1.3 Этапы развития и классификация педагогических программных средств.

1.4 Система учебного физического эксперимента.

1.5 Моделирование как звено в цепи познания.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Теоретические и методические основания педагогического проектирования компьютерных лабораторных работ по изучению физических теоретических моделей.

2.1 Педагогическая концепция изучения теоретических моделей в лабораторном практикуме.

2.1.1 Цели изучения теоретических моделей посредством компьютерных лабораторных работ.

2.1.2 Особенности восприятия виртуальной реальности как среды учебной деятельности.

2.1.3 Изучение теоретических моделей как психолого-педагогическая проблема.

2.1.4 Концепция поэтапного погружения в теоретический материал.

2.2 Система принципов проектирования и проведения компьютерных моделирующих лабораторных работ.

2.2.1 Принцип интерактивности.

2.2.2 Принцип реальности результатов.

2.2.3 Принцип максимальной выразительности.

2.2.4 Принцип адаптивности.

2.2.5 Принцип аппаратной доступности.

2.2.6 Принцип многовариантности.

2.2.7 Принцип цикличности.

2.2.8 Принцип методической обеспеченности.

2.2.9 Принцип активизации межпредметных связей.

2.3 Структура компьютерных моделирующих лабораторных работ.

2.4 Методика проведения занятий с использованием компьютерных моделирующих лабораторных работ.

2.4.1 Адаптация традиционной методики проведения лабораторного практикума к выполнению компьютерных моделирующих лабораторных работ.

2.4.2 Методика фронтального выполнения компьютерных моделирующих лабораторных работ с элементами метода проектов.

2.4.3 Методика выполнения компьютерных лабораторных работ в рамках самостоятельной работы студентов.

2.4.4 Комплексное применение разработанных методик.

2.5 Особенности проектирования компьютерных моделирующих лабораторных работ по физике.

2.5.1 Выбор тем для изучения с помощью компьютерных моделирующих лабораторных работ.

2.5.2 Планирование учебного процесса с использованием компьютерных моделирующих лабораторных работ.

2.5.3 Роль компьютерных моделирующих работ в процессе обучения физике иностранных студентов.

2.5.4 Компьютерные моделирующие лабораторные работы как способ поддержки и развития натурного эксперимента.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Экспериментальная проверка эффективности применения комплекса компьютерных моделирующих лабораторных работ в курсе общей физики технического вуза.

3.1 Степень готовности студентов первого курса к выполнению и восприятию компьютерных моделирующих лабораторных работ.

3.2 Субъективное психологическое восприятие студентами компьютерных моделирующих лабораторных работ по физике.

3.3 Влияние циклов компьютерных моделирующих лабораторных работ на знания студентов по разделам «Колебания» и «Движение заряженной частицы в электрическом и магнитном полях».

3.4 Влияние компьютерных моделирующих лабораторных работ на уровень теоретических знаний студентов по курсу общей физики. 158 3.5 Корреляция между уровнем теоретических знаний студентов и количеством компьютерных моделирующих лабораторных работ в физическом практикуме.

Выводы к главе 3.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Методика проектирования и проведения компьютерных лабораторных работ для изучения теоретических моделей явлений и процессов в курсе общей физики технического вуза"

Актуальность исследования. Фундаментальная подготовка по физике всегда являлась одним из приоритетных направлений высшего политехнического образования. Основным результатом фундаментализации физического образования можно считать развитие теоретического мышления студентов. При этом физическая теория остается одним из наиболее трудных для усвоения элементов содержания курса общей физики вследствие наличия в ней большого объема абстрактного материала. Это обстоятельство препятствует обучению физике на высоком теоретическом уровне сложности, эффективность которого доказана основоположниками теории деятельностного развития в педагогике (В.В. Давыдов, Н.Ф. Талызина, Д.Б. Эльконин). В обучении физике в вузе, по-прежнему, можно отметить определенную оторванность теоретического материала от его практического применения [259]. Практическим применением теории является построение теоретических моделей реальных процессов и явлений. Для полноценного овладения физической теорией студенты должны не только изучить основные теоретические концепции, но и познакомиться с построенными на их основе теоретическими моделями, представлять область их применимости. Важно не только освоить методику построения модели применительно к определенной физической ситуации, но и показать студентам значение изучения модели для понимания физического явления или процесса.

При традиционном (на лекциях и, частично, на практических занятиях) изучении моделей основное внимание студентов концентрируется на представляющем субъективную трудность математическом аппарате. При этом поведение изучаемой модели должно воспроизводиться в мысленном эксперименте, который практически не поддается контролю со стороны преподавателя в отличие от математических выкладок. При выполнении мысленного эксперимента у студентов отсутствует возможность опоры на материальную деятельность, на преимущественно развитый у студентов технического вуза предметно-деятельностный стиль мышления. Таким образом, деятельностное изучение модели обрывается на полпути, у студентов не возникает законченной взаимосвязи теоретических концепций, математических выкладок с поведением некоторого физического объекта. Очевидно, что для полноценного (активно-деятельностного) изучения теоретических моделей необходимо формировать навыки мысленного эксперимента и связанное с ним понимание физических процессов и явлений, упражняясь во внешней, контролируемой извне и преподавателем, и студентами, деятельности с объектом той же степени идеализации, которая заложена в теории и математических выкладках. В натурном физическом эксперименте трудно воспроизвести идеальные условия, описанные в теории, поэтому он не всегда может стать опорой для формирования навыков мысленного эксперимента. Таким объектом, посредством которого обучение мысленному эксперименту происходит во внешней материализованной деятельности, которой можно управлять, является компьютерная модель.

Поскольку в изучении теоретических моделей основной упор делается на овладении физическим содержанием, то наиболее целесообразным следует признать изучение физических теоретических моделей с помощью компьютерного моделирования в курсе физики. Методике использования в учебном процессе компьютерных моделей посвящен ряд научных исследований и диссертационных работ (Е.И. Бутиков, И.М. Нуркаева, И. А. Несмелова, Е.В. Оспенникова, A.M. Толстик, A.B. Худякова). В этих работах убедительно показано, что наилучшей организационной формой изучения компьютерных моделей являются лабораторные работы, во время которых каждый обучаемый лично взаимодействует с моделью. Однако основной акцент в этих исследованиях сделан на конструирование моделей. Но для того чтобы получить знания о модели недостаточно только ее сконструировать, необходимо изучить свойства и физический смысл построенной модели. Поэтому активное материализованное изучение теоретических моделей в имеющихся компьютерных разработках реализуется не в полной мере. Это препятствует пониманию студентами физической сути модели и усвоению соответствующего теоретического материала.

В настоящее время разработкой компьютерных лабораторных работ по физике занимаются во многих отечественных и зарубежных вузах (Москва, С-Петербург, Тверь, Томск, фонд Shoder и др.). Анализ современных разработок компьютерных лабораторных работ позволил разделить их на две группы: работы, направленные на воспроизведение реальных физических экспериментов - В.В. Ларионов, В.В. Монахов, Д.В. Пичугин, С.К. Стафеев, др.; и работы, направленные на изучение физических теоретических моделей (компьютерные моделирующие лабораторные работы) - A.A. Бессонов, Е.И. Бутиков, С.М.Козел, В.А. Стародубцев.

При проектировании тех и других работ существенной разницы в подходах не наблюдается, что нельзя считать оправданным, так как работы направлены на изучение объектов разной природы (реальной и идеальной). При выполнении компьютерных лабораторных работ, направленных на изучение теоретических моделей, (как и при выполнении компьютерных работ, воспроизводящих реальные физические эксперименты) за основу берется методика проведения натурного эксперимента. Полное усвоение теоретического материала здесь является необходимым условием допуска к работе. В результате выполнение компьютерной моделирующей лабораторной работы становится иллюстрацией к изученной теории. Естественно, если теорию удалось изучить достаточно хорошо без компьютерной модели, то не следует ожидать большой эффективности от выполнения самой работы. Поэтому низкая эффективность компьютерных лабораторных работ неоднократно критиковалась в печати (A.A. Гладун, О.Н. Крохин, А.Н. Мансуров).

Для повышения эффективности компьютерных лабораторных работ, направленных на изучение физических теоретических моделей, необходимо разработать специальную педагогическую концепцию проектирования, которая позволит усваивать теоретический материал постепенно в процессе изучения модели, формировать навыки выполнения мысленного эксперимента во внешней материализованной деятельности. Основой для построения такой концепции является концепция последовательного (поэтапного) погружения в материал, не применявшаяся ранее к компьютерным лабораторным работам.

По степени познавательной активности компьютерные работы существенно отстают от натурных лабораторных работ. При изучении теоретических моделей деятельность обучаемых обычно состоит в фиксировании информации о конечных параметрах модели, которая после изменения начальных условий предоставляется в готовом виде (Е.И. Бутиков, С.М.Козел, A.M. Толстик и др.). При этом происхождение информации остается неясным, обучаемые не имеют отношения к процессу ее получения. Поэтому эти работы справедливо критикуются как пассивно-иллюстративные в познавательном плане. В работах, воспроизводящих натурные физические эксперименты, информация об изучаемой системе также предоставляется в готовом, но не окончательном виде, а как информация о промежуточных характеристиках системы. Обучаемые должны самостоятельно получить конечные характеристики модели по известным формулам. При этом причастность обучаемых к полученным результатам повышается (A.B. Клингер, В.В. Ларионов, A.M. Толстик и др.). Наибольшая причастность обучаемых к полученным в компьютерных лабораторных работах результатам может быть реализована следующим образом. После изменения начальных параметров системы никакие данные не предоставляются в готовом виде, вместо этого предоставляется набор виртуальных инструментов, с помощью которых можно получить нужную информацию. При этом ответственность за правильное выполнение работы полностью ложится на студента, ставит его в активную позицию. Деятельность студентов в этом случае становится активно-поисковой, как в натурном эксперименте. Реализация это типа познавательной деятельности при выполнении компьютерных работ, направленных на изучение физических теоретических моделей, позволит повысить их эффективность в познавательном плане.

Изменить тип познавательной деятельности студентов при выполнении компьютерных работ путем изменения методики их выполнения не представляется возможным, так как когнитивные возможности каждой работы закладываются при ее проектировании (З.А. Дмитриева, А.Ф. Кавтрев, A.B. Худякова и др.). Поэтому необходимо пересмотреть не только методику выполнения компьютерных моделирующих лабораторных работ, но и принципы их проектирования так, чтобы по степени активности познавательной деятельности приблизить компьютерные лабораторные работы к работам натурного практикума.

Таким образом, актуальность данного исследования обусловлена: 1) односторонним развитием навыков конструирования моделей и неоправданным отсутствием внимания к развитию навыков самостоятельного активного изучения студентами известных моделей при обучении физике в вузе; 2) несоответствием традиционной методики проведения лабораторного практикума возможностям компьютерных моделирующих лабораторных работ как средства изучения теоретического материала; 3) нереализованностью возможностей активно-поисковой деятельности в процессе выполнения компьютерных лабораторных работ студентами технического вуза.

В процессе диссертационного исследования выявлено три группы противоречий, имеющих непосредственное отношение к проблеме исследования:

• противоречие в содержании образования: между ростом роли моделирования в научных исследованиях и недостаточно полным применением этого способа познания в системе среднего и высшего профессионального образования;

• психолого-педагогическое противоречие между абстрактным характером теоретических моделей и преимущественно предметно-деятельностным, конкретным стилем мышления студентов технических вузов - выпускников средней школы;

• научно-методическое несоответствие между принятым в традиционной методике способом проведения лабораторного практикума и новыми требованиями к изучению теоретического материала в процессе выполнения компьютерной моделирующей лабораторной работы в техническом вузе.

Таким образом, проблема исследования состоит в повышении эффективности компьютерных лабораторных работ, направленных на изучение студентами технических вузов теоретических моделей физических явлений и процессов.

Объектом исследования является процесс изучения теоретических моделей явлений и процессов на основе компьютерных лабораторных работ в курсе общей физики технического вуза.

Предмет исследования составляют принципы разработки, содержание и организационные формы изучения физических теоретических моделей в процессе выполнения компьютерных лабораторных работ студентами технического вуза.

Целью исследования является разработка методики проектирования и проведения компьютерных лабораторных работ, способствующей повышению эффективности изучения теоретических моделей физических явлений и процессов в курсе общей физики технического вуза.

Гипотеза исследования. Эффективность усвоения теоретического материала в курсе общей физики студентами технического вуза и мотивация учения будут повышаться, если для изучения физических теоретических моделей в лабораторном практикуме разработать и систематически использовать компьютерные моделирующие лабораторные работы, реализующие и концепцию поэтапного погружения в теоретический материал на основе активно-поисковой самостоятельно деятельности студентов.

Исходя из сформулированной гипотезы, для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

• разработать принципы проектирования компьютерных лабораторных работ для изучения теоретических моделей в курсе общей физики на основе концепции поэтапного изучения теоретического материала;

• выявить условия активно-поисковой самостоятельной деятельности студентов в процессе выполнения компьютерной лабораторной работы;

• создать комплект компьютерных моделирующих лабораторных работ, способствующих поэтапному изучению теоретического материала в процессе выполнения работы;

• разработать методику изучения теоретических моделей при проведении компьютерных лабораторных работ, способствующую самостоятельному поэтапному получению студентами физических знаний;

• проверить эффективность разработанной методики в ходе педагогического эксперимента.

Методологическую основу диссертационного исследования составили: деятельностный подход к пониманию развития личности и теория поэтапного формирования умственной деятельности (JI.C. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, C.JI. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина); основы построения и использования педагогических технологий (Дж. Аринсон, В.П. Беспалько, Д. Дьюи, Т.А. Ильина, Е.И. Машбиц, A.A. Машиньян, О.П. Око-лелов, И.В. Роберт, Г.К. Селевко и др.); дидактические особенности обучения физике, в частности через учебный физический эксперимент (В.А. Буров, Ю.И. Дик, Б.С. Зворыкин, П.А. Знаменский, Э.Д. Новожилов, A.B. Перыш-кин, Б.Ш. Перкальскис, A.A. Покровский, Л.И. Резников, И.М. Румянцев, В.Я.Синенко, A.A. Шаповалов и др.); основы использования информационных технологий в обучении физике (A.A. Веряев, A.A. Гладун, В.А. Извозчиков, С.Е. Каменецкий, В.В. Лаптев, А.Д. Ревунов и др.).

Методы исследования. Использованные в ходе исследования методы и виды деятельности можно объединить в две группы. Теоретические методы: изучение и анализ научной литературы по общим и частным проблемам методики обучения физике, дидактики, психологии; анализ, синтез, обобщение и абстрагирование, сравнение и сопоставление, моделирование, системный подход к разработке концепции поэтапного усвоения теоретического материала при выполнении компьютерных лабораторных работ для изучения физических теоретических моделей на компьютере. Практические методы: наблюдение, анкетирование, тестирование, критериальная оценка педагогической деятельности; педагогический эксперимент.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

• предложена концепция изучения студентами технических вузов теоретических моделей в курсе общей физики, основанная на поэтапном погружении в теоретический материал при выполнении компьютерных лабораторных работ, позволяющая выявлять и закреплять понимание взаимосвязи между математическим описанием и физическим смыслом изучаемой модели;

• выявлена эффективность совместного применения общедидактических принципов, принципов естественнонаучного и эмпирического обучения при проектировании и проведении компьютерных лабораторных работ для изучения физических теоретических моделей;

• обоснована и практически реализована возможность организации активно-поисковой деятельности студентов при выполнении компьютерных моделирующих лабораторных работ, заключающейся, во-первых, в получении результатов исследования модели через промежуточные измерения с помощью виртуальных приборов, а не в готовом виде, вовторых, в создании ситуаций выбора оптимальных условий эксперимента.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:

• разработана методика изучения теоретических моделей при выполнении компьютерных лабораторных работ на основе применения теории поэтапного формирования умственной деятельности;

• расширена область применения ориентировочной основы деятельности, составленной обучаемыми самостоятельно на основе полной системы обобщенных ориентиров, на процесс изучения студентами технических вузов физических теоретических моделей при выполнении компьютерных лабораторных работ;

• разработана последовательность методик проведения компьютерных лабораторных работ, направленных на изучение физических теоретических моделей в курсе общей физики технического вуза: 1) фронтальное выполнение работы в начале семестра; 2) адаптированная традиционная методика в течение семестра; 3) фронтальное выполнение работ с элементами метода проектов в середине и конце семестра; 4) самостоятельное выполнение работ, не вошедших в учебный план в течение второй половины семестра.

Практическая значимость исследования заключается в разработке комплекса программных дидактических средств (17 моделирующих лабораторных работ), достаточный для формирования навыков изучения физических теоретических моделей; учебно-методических пособий; методических рекомендаций по проектированию компьютерных моделирующих лабораторных работ по физике и проведению лабораторных занятий с их использованием в техническом вузе.

Опытно-экспериментальной базой диссертационной работы является кафедра теоретической и экспериментальной физики факультета естественных наук и математики Томского политехнического университета в период с 2002 по 2006 год.

Обоснованность и достоверность полученных результатов исследования обеспечены опорой исходных положений на теоретические достижения психологии, общей педагогики, методики преподавания физики, информатизации образования и системный подход при рассмотрении дидактических принципов проектирования и использования компьютерных моделирующих лабораторных работ; внутренней непротиворечивостью логики исследования, результатами педагогического эксперимента, адекватностью применяемых методов целям и задачам исследования, использованием математических методов обработки результатов.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Концепция поэтапного усвоения теоретического материала при выполнении компьютерных моделирующих лабораторных работ, основанная на теории поэтапного формирования умственных действий, заключается в том, что теоретический материал изучается не одномоментно (перед получением допуска к работе), а постепенно, в процессе всего выполнения лабораторной работы. Составляющими концепции являются: 1) постепенное освоение теоретического материала в практической материализованной деятельности; 2) активная познавательная деятельность студентов; 3) этапы освоения теоретического материала (ознакомление, детализация, обобщение); 4) система упражнений, стимулирующих регулярное обращение к теоретическому материалу; 5) средства контроля и самоконтроля выполняемой деятельности студентов, сопровождающие каждый этап выполнения работы.

2. Способ сочетания общедидактических принципов и принципов естественнонаучного и эмпирического обучения при проектировании и проведении компьютерных лабораторных работ для изучения физических теоретических моделей, выраженного в принципах интерактивности, реальности результатов, максимальной выразительности, адаптивности, аппаратной доступности, многовариантности, цикличности, методической обеспеченности, активации межпредметных связей.

3. Методики выполнения компьютерных лабораторных работ для изучения физических теоретических моделей, разработанные на основе предложенной концепции: адаптированная традиционная методика проведения занятий лабораторного практикума; методика фронтального выполнения работ с элементами метода проектов.

4. Результаты педагогического эксперимента.

Апробация и внедрение результатов исследования. Теоретические положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на: Международной конференции «Применение новых технологий в образовании», г. Троицк (2003-2005 г.), VIII конференции стран Содружества «Современный физический практикум», г. Москва (2004 г.), XII Международная конференция «Математика. Компьютер. Образование», г. Пущино (2005 г.), VIII Международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-05), г. Санкт-Петербург (2005 г.), Международной научно-технической конференции «Компьютерные и вычислительные технологии в задачах естествознания и образования», г. Пенза (2005 г.), VI Международной конференции «Компьютерное моделирование 2005», г. Санкт-Петербург (2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в высшей школе», г. Краснодар (2004, 2006 г.), X Всероссийской научно-практической конференции «Учебный физический эксперимент», г. Глазов (2005 г.), II Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Открытое образование: опыт, проблемы, перспективы», г. Красноярск (2006 г.).

Материалы исследования опубликованы в журналах «Физическое образование в вузах», «Педагог», «Педагогическая информатика», «Информатика и образование», «Открытое образование». Созданные программные средства учебного назначения зарегистрированы в ФГУП Всероссийском научно-техническом информационном центре под № 50200501393 [125]. Комплекс компьютерных моделирующих лабораторных работ используется в учебном процессе на кафедре теоретической и экспериментальной физики Томского политехнического университета с 2002 г., в Беловском филиале Томского политехнического университета с 2005 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения, изложена на 229 страницах, содержит 19 рисунков, 5 таблиц и список используемой литературы из 282 наименований.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

Результаты исследования достоверно подтверждают правильность выдвинутой концепции и гипотезы и дают основания считать работу завершенной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведенных исследований получены следующие результаты:

• разработан комплект компьютерных моделирующих лабораторных работ, отвечающих выработанной концепции поэтапного усвоения теоретического материала;

• разработана последовательность различных методик организации изучения физических теоретических моделей с использование компьютерных моделирующих лабораторных работ в рамках лабораторного физического практикума.

Проведенное исследование, подтвердившее выдвинутую гипотезу, позволило сделать следующие выводы:

• исходя из теоретического характера физических моделей и предметно-деятельностного характера их исследования, сформулирована педагогическая концепция и развита трактовка дидактических принципов проектирования и применения компьютерных моделирующих лабораторных работ;

• предложенная педагогическая концепция проектирования и проведения компьютерных моделирующих лабораторных работ способствует формированию познавательной деятельности студентов на высоком теоретическом уровне сложности;

• в процессе педагогического эксперимента подтверждено, что пренебрежение этапом изучения физических моделей в методике формирования навыков моделирования является неоправданным, в методике формирования экспериментальной компетентности выявлены теоретические и методические подходы, которые можно применять для изучения теоретических моделей, например, роль виртуальных приборов в формировании активно-поискового характера познавательной деятельности студентов;

• экспериментальная проверка гипотезы о позитивном влиянии компьютерных моделирующих лабораторных работ на результат изучения студентами теоретического материала курса общей физики проведена на достаточно большом статистическом материале и дала положительный результат.

Исходя из проведенных исследований, можно сделать вывод, что эффективность усвоения студентами технического вуза теоретического материала в курсе физики повышается, если для изучения физических теоретических моделей в лабораторном практикуме систематически используются компьютерные моделирующие лабораторные работы, спроектированные на основе выработанной концепции поэтапного усвоения теоретического материала и применяемые с учетом предлагаемых методик.

Благодаря предложенной концепции изменено представление о характере формируемой при выполнении компьютерных моделирующих лабораторных работ деятельности студентов. Так как деятельность по работе на компьютере является сформированной, то работы стимулируют развитие интеллектуальной деятельности по работе с абстрактным материалом в материализованной форме, формируют взаимосвязь абстрактных теоретических понятий и категорий математического аппарата с визуальным представлением модели. На основе специально разработанных упражнений развиваются такие виды умственной деятельности как выявление причинно-следственных связей, взаимоподчиненности различных теоретических категорий, анализ характера и особенностей проявления различных взаимосвязей в изучаемой системе.

Показано, что в отличие от натурных лабораторных работ, где ориентировочная основа (в силу объективных причин) представляет совокупность частных, конкретных ориентиров, предоставляемых учащемуся в готовом виде, являясь, в большинстве случаев, неполной, при выполнении компьютерных моделирующих лабораторных работ, спроектированных на основе предложенной концепции, ориентировочная основа деятельности формируется самими студентами на основе полной системы обобщенных ориентиров. Это позволяет формировать действия быстро, безошибочно, с большой устойчивостью и широтой переноса. Благодаря чему интенсифицируется учебный процесс.

Использование разработанных автором компьютерных моделирующих лабораторных работ в реальном учебном процессе позволило повысить мотивацию студентов к изучению такой общеобразовательной дисциплины как общая физика. Изучение теоретических моделей в рамках лабораторных занятий позволило сгладить противоречие между теорией и практикой в процессе изучения курса общей физики технического вуза, а также расширить область включенности моделирования в учебный процесс.

Теоретические исследования различных подходов к методике использования компьютерных моделирующих лабораторных работ в учебном процессе позволили углубить педагогическую обоснованность применения данного вида учебных программных продуктов, ликвидировать несоответствие между ролью теоретического материала в методике проведения занятий лабораторного практикума и теоретическим характером компьютерных моделирующих лабораторных работ. В результате наблюдалось повышение методической активности преподавателей.

Предложенная концепция поэтапного усвоения теоретического материала в сочетании с активно-поисковым характером учебной деятельности позволяет перевести компьютерные лабораторные работы, направленные на изучение физических теоретических моделей, из средств объяснительно-иллюстративного метода в средства эвристического метода обучения. Наряду с углублением и интенсификацией усвоения теоретического материала курса физики, возрастанием мотивации учения, этот факт можно также считать показателем повышения эффективности компьютерных лабораторных работ как дидактического средства.

Таким образом, изучение теоретических моделей в лабораторном практикуме с помощью компьютерных моделирующих лабораторных работ возможно и необходимо, так как, с одной стороны, способствует повышению качества теоретической подготовки по физике, а, с другой стороны, создает условия для поэтапного формирования устойчивых навыков изучения теоретических моделей, что является основой для дальнейшего развития компетентности моделирования.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Ревинская, Ольга Геннадьевна, Томск

1. Авданина Э.А., Дежурко М.Д., Дубовская И.Я., Зайцева A.M., Ямный В.Е. Универсальный лабораторный практикум по ядерной физике // Физическое образование в вузах. 2004. - Т. 10, № 1. - С. 71-79.

2. Агафонов E.H., Майер В.В. Использование нити для демонстрации зависимости силы сопротивления от скорости движения // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. - № 10. - С. 43-45.

3. Акатов Р.В., Майер В.В., Шуклин Д.А. Применение компьютера для измерения скорости и ускорения // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. - № 10. - С. 104-105.

4. Акманова З.С., Королева В.В. Особенности использования информационных технологий в учебном процессе // XIV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 26-27 июня 2003 г. -Тровант, 2003. С. 54-56.

5. Акуленко В.Л. Два подхода к использованию компьютерных моделей на уроках физики // XIV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 26-27 июня 2003 г. Тровант, 2003. - С. 313-315.

6. Аленичева Е., Монастырев Н. Электронный учебник (Проблемы создания и оценки качества) // Высшее образование в России. 2001. - № 1. -С.121-123.

7. Альниндеров В.В., Калмыков Ю.В. Что такое обучающая программа по физике // Материалы Международного конгресса «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2003). Москва. 16-20 ноября 2003 г. М., 2003. -С. 6.

8. Ампилова Н.Б. Компьютерное моделирование хаоса в сложных динамических системах // Компьютерные инструменты в образовании. 1999. - № 3-4.-С. 38-47.

9. Аналитический обзор международных тенденций развития высшего образования // Аналитические обзоры Центра проблем развития образования Белорусского государственного университета. 2002. - № 4. -http ://charko. narod.ru/index 14 .html

10. Аналитический обзор международных тенденций развития университетского образования // Аналитические обзоры Центра проблем развития образования Белорусского государственного университета. 2003. - № 6. -http://charko.narod.ru/index 16.html

11. Анищенко Н.Г., Васильев П.М., Граменицкий И.М., Дорожкона C.B., Журавель Д.В., Клюева Е.В., Крюков Ю.А., Мельникова О.И., Шевчук И.И.

12. Компьютерный практикум в системе дистанционного обучения // Физическое образование в вузах. 2005. - Т. 11, № 1. - С. 90-97.

13. Аржаник А.Р., Михайличенко Ю.П., Сотириади Г.Н. Демонстрация явлений самоорганизации // Материалы VI Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2000 г. -М., 2000. С. 192-193.

14. Аржаник А.Р., Михайличенко Ю.П., Сотириади Г.Н. Постановка демонстрации ячеек Бенара и вихрей Тейлора // Физическое образование в вузах. 2000. - Серия Б, т. 6, в. 4. - С. 60-67.

15. Асеев С.Г. Современные технологии в учебном процессе // XIV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 26-27 июня 2003 г. Тровант, 2003. - С. 61-63.

16. Багазеева JI.В., Довгань Е.В. Определение комплексных показателей в автоматизированных обучающих системах // Материалы X Международной конференции «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 30 июня 3 июля 1999 г. - Тровант, 1999. - С. 83-84.

17. Баженов М.В., Горбушин Д.Ш., Любимов К.В. Visual Basic как инструмент решения учебных физических задач // XV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 29-30 июня 2004 г. Тровант, 2004. - С. 27-28.

18. Баженова И.И. Развитие контрольно-оценочных умений учащихся в процессе обучения физике: Автореф. дис. . канд. пед. наук: 13.00.02 / Уральский гос. университет. Екатеринбург, 2000 - http://www.gnpbu.ru/aref/ aref302.txt

19. Балабанова Т.Е. Совершенствование методики преподавания физики в школе на основе физического эксперимента: Автореф. дис. . канд. пед. наук: 13.00.02 / Коломенский пед.институт. Рязань, 2000 -http ://www.gnpbu.ru/aref/aref334.txt

20. Баяндин Д.В. Опыт внедрения информационных компьютерных технологий в учебный процесс // Материалы XIV Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2004). Москва. 1-5 ноября 2004 г. -М., 2004. С. 32-33.

21. Белицын И.В. Лекционный мультимедийный комплекс как средство активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся: Автореф. дис. . кандидатапед. наук: 13.00.02 / Томский политехнический университет. -Томск, 2003.-24 с.

22. Бело дед Н.И. Построение и использование электронных учебников // XIV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 26-27 июня 2003 г. Тровант, 2003. - С. 186-187.

23. Беляева А. Управление самостоятельной работой студентов // Высшее образование в России. 2003. - № 6. - С. 105-109.

24. Беляева Н.В. Использование НИТ на лабораторных занятиях по физике //Материалы VIII Международной учебно-методической конференции

25. Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2004 г. М.,2004.-С. 138-139.

26. Бессонов A.A. Лекционные компьютерные демонстрации по физике атома // Материалы Международного конгресса «Информационные технологии в образовании» (ИЮ-2003). Москва. 16-20 ноября 2003 г. М., 2003. -С. 32.

27. Бессонов A.A., Дергобузов К.А. Пакет моделирующих программ «физика атома и ядра» // Материалы XII Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2002). Москва. 4-8 ноября 2002 г. М., 2002. - С. 51 -52.

28. Бессонов A.A., Дергобузов К.А. Пакет моделирующих программ «Физика атома и ядра» // Компьютерные инструменты в образовании. 2002. - № 6.-С. 24-27.

29. Борисенок C.B. Современный подход к моделированию в курсе теоретической физики в педагогических университетах // Физическое образование в вузах. 2004. - Т. 10, № 3. - С. 6-18.

30. Борисов С.И., Кручинин В.В., Песков М.А., Томиленко В.А. Компьютерное учебное пособие «ТМЦДО. Высшая математика. Введение в анализ. Дифференциальное исчисление» // Открытое образование. 2005. - № 3. - С. 13-19.

31. Бородаченок Л.П., Воронова И.А. Использование информационных технологий в изучении физики // XIV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 26-27 июня 2003 г. Тровант, 2003.-С. 18-20.

32. Брендаков В.Н., Носков М.Д., Артюхина Л.В. Информационные технологии в инженерном образовании // Материалы Международного конгресса «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2003). Москва. 16-20 ноября 2003 г. М., 2003. - С. 37-38.

33. Бутиков Е.И. Лаборатория компьютерного моделирования // Компьютерные инструменты в образовании. 1999. - № 5. - С. 24-39.

34. Бутиков Е.И. Лаборатория компьютерного моделирования для изучения физики колебаний // Телекоммуникации и информатизация образования. -2002.-№ 1(8).-С. 44-60.

35. Васильев В. Виртуально-тренинговая система обучения // Высшее образование в России. 2003. - № 6. - С. 93-95.

36. Вознесенская Н.В. Трехуровневая организация физического практикума в техническом вузе // Материалы VIII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2004 г. М, 2004. - С. 150-151.

37. Воронин Ю.А., Чудинский P.M. Соотношение натурного и модельного экспериментов в физическом практикуме // Физическое образование в вузах. 2003. - Т. 9, № 2. - С. 59-73.

38. Выготский Jl.С. Педагогическая психология / Под ред. В.В. Давыдова. -М.: Педагогика, 1991.-479 с.

39. Галкин C.B. Компьютерный эксперимент. Система PhysLab // Материалы XII Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТ02002). Москва. 4-8 ноября 2002 г. М., 2002. -С. 27.

40. Гальперин П.Я. Методы обучения и умственное развитие ребенка. -М.: Педагогика, 1985. 212 с.

41. Гладун А.Д. Физика как культура моделирования // Физическое образование в вузах. 1996. - Т. 2, № 3. - С. 56-60.

42. Голубовская М.П., Ходанович А.И. Компетентностный подход в информационном пространстве системы непрерывного физического образования // Физическое образование в вузах. 2004. - Т. 10, № 3. - С. 112-121.

43. Голубь П.Д. Роль и место отечественной физики в развитии мировой науки // Педагог. 2000. - № 9. - С. 75-83.

44. Гомулина H.H. Новые телекоммуникационные средства обучения физике // Материалы XII Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2002). Москва. 4-8 ноября 2002 г. -М., 2002. С. 28-29.

45. Григорьев В.А. Роль методического пособия при проведении лабораторных занятий //Материалы VIII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2004 г. М., 2004. - С. 139-140.

46. Грудин Б.Н., Кисленок Е.Г., Плотников B.C. Компьютеризованный практикум по когерентной оптике // Материалы Международного конгресса «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2003). Москва. 16-20 ноября 2003 г. М., 2003. - С. 79-80.

47. Гудков П.Г. Рынок учебных компьютерных программ в 2002 году: большой взрыв и осколки образования // Материалы XII Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2002). Москва. 4-8 ноября 2002 г. М., 2002. - С. 35.

48. Давидович М.Н., Кац A.M., Ставский Ю.В., Иванов С.В. Компьютерные модели трех физических опытов // Материалы XIV Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2004). Москва. 1-5 ноября 2004 г. М., 2004. - С. 41.

49. Давыдов В.В. Теория развивающего обучения. М.: Педагогика, 1996. -361 с.

50. Данчев В.З. Компьютерные программы виртуальных лабораторных стендов // Материалы VI международной конференции Украинской ассоциации дистанционного образования «Образование и виртуальность». Ялта. 24-27 сентября 2002 г. Харьков-Ялта, 2002. - С. 61-64.

51. Дивин Н.П., Яковлева Т.А. Применение двойного станка Фарадея при изучении электромагнитных явлений // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. -№ Ю. - С. 65-67.

52. Добрынина Т.Н. К вопросу о специфике компьютерных образовательных технологий // Педагог. 2002. - № 12-13. - С. 112-115.

53. Дымченко Н.П. Использование ЭВМ при изучении явления сверхпроводимости // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. - № 10. -С.112-115.

54. Енуков Ю.В. Компьютерно-интерактивная реализация опыта Резер-форда // Материалы VIII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2004 г. М., 2004.-С. 237-238.

55. Ерофеева Г.В. Интерактивная обучающая система по физике: Учебное пособие. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2003. - 470 с.

56. Ерофеева Г.В. Курс физики в техническом университете на основе применения информационных технологий. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2004. - 248 с.

57. Жолнеревич И.И., Филипп А.Р. Новый учебно-методический комплекс лабораторных работ общего физического практикума по молекулярной физике // Физическое образование в вузах. Т. 11, № 1. - 2005. - С. 36-40.

58. Жуков И.А. Комплекс компьютерных лабораторных работ и лекционных демонстраций по курсу «Атомная физика» // Материалы VIII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2004 г. М., 2004, с.234-235.

59. Зинченко В. Деятельность. Знание. Духовность // Высшее образование в России.-2003.-№5.-С. 81-91.

60. Иванов А.Е., Шутов Ю.Н. Изучение колебаний пружинных маятников. //Материалы VIII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2004 г. М., 2004.-С. 130-131.

61. Игнатьева Г. Деятельностное содержание образования: современная дискуссия // Высшее образование в России. 2003. - № 5. - С. 64-74.

62. Идиатулин B.C. Естественнонаучная подготовка в образовании инженера // Физическое образование в вузах. 2003. - Т. 9, № 2. - С. 8-23.

63. Ицхоки И.Я. Сочетание компьютерного моделирования и экспериментального изучения движения заряженных частиц в скрещенных электрическом и магнитном полях // Физическое образование в вузах. 2005. - Т. 11, № 2. -С. 113-115.

64. Кабасов Ю.К., Коханый В.В., Устюгова Е.В. Установка для изучения вынужденных механических колебаний и ее компьютерная модель // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. - № 10. - С. 68-73.

65. Кавтрев А.Ф. Методика работы с «On-line виртуальной лабораторией» компании «Физикон» // Материалы Международного конгресса «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2003). Москва. 16-20 ноября 2003 г. -М., 2003.-С. 53-54.

66. Калинин В.В., Кузин Ю.В., Татарников К.А. Проведение компьютерного физического практикума при помощи Интернет // Материалы V международной конференции Украинской ассоциации дистанционного образования

67. Образование и виртуальность». Ялта. 19-21 сентября 2001 г. Харьков-Ялта, 2001.-С. 247-252.

68. Каменецкий С.Е., Степанов C.B., Петрова Е.Б. и др. Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. М.: «Академия», 2002. - 304 с.

69. Каспенков С. «КСЕ»: виртуальный курс // Высшее образование в России.-2002.-№ 1. -С.108-110.

70. Катаев С.Г. Принципы моделирования систем различной природы // Педагог. 2000. - № 8. - С. 110-116.

71. Кашицын A.C. Методологические аспекты учебного физического эксперимента в педагогическом университете // Материалы VIII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2004 г. М, 2004. - С. 60-61.

72. Кеспиков В.Н., Менщиков В.М., Ерахтина Т.А. Метод научного моделирования как основа анализа структуры содержания учебного материала // Педагог. 2000. - № 8. - С. 46-50.

73. Козленко А.Г. Виртуальные лабораторные работы в преподавании естественных наук // Материалы XIV Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2004). Москва. 1-5 ноября 2004 г.-М., 2004.-С. 57.

74. Колпаков В.Ю. Мультимедийный спецкурс «Современная оптика» // Материалы XIV Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2004). Москва. 1-5 ноября 2004 г. -М., 2004. С. 59-60.

75. Кондратьев A.C., Финагин A.A. Вычислительный эксперимент в рамках школьного курса физики // Компьютерные инструменты в образовании. -2004. -№1.~ С. 25-30.

76. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г. Комплекс компьютерных моделирующих лабораторных работ по физике Laboratory Simulations 1.0. М.: ВНТИЦ, 2005. - №50200501393.

77. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г. Компьютерное моделирование физических экспериментов // Материалы XII Международная конференция «Математика. Компьютер. Образование». Пущино. 17-22 января 2005 г. Пущино, 2005.-С. 33.

78. Кравченко Н.С., Ревинская ОТ. Лабораторный практикум по моделированию физических процессов на компьютере. Механика. Жидкости и газы. Колебания и волны. Электричество и магнетизм. Томск: Изд. ТПУ, 2006. -270 с.

79. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г. Роль компьютерных лабораторных работ в подготовке иностранных студентов по физике // Физическое образование в вузах.-2005.-Т. 11, №2.-С. 101-105.

80. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г., Стародубцев В.А. Инновационные технологии разработки и использования лабораторных работ по моделированию физических процессов на компьютере // Педагог. 2005. - № 2(19). - С. 155-161.

81. Кравченко Н.С., Ревинская О.Г, Стародубцев В.А. Комплекс компьютерных моделирующих лабораторных работ по физике: принципы разработки и опыт применения в учебном процессе // Физическое образование в вузах. -2006.-Т. 12,№2.-С. 85-95.

82. Крохин О.Н. Интервью журналу «Физическое образование в вузах» // Физическое образование в вузах. 2004. - Т. 10, № 3. - С. 5-6.

83. Кудрявцева Е.В. Компьютерные технологии обучения // Материалы X Международной конференции «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 30 июня 3 июля 1999 г. - Тровант, 1999. - С. 58-59.

84. Куликов В.А., Парахин A.C. Компьютерная модель лабораторной работы «Опыты Резерфорда» // Физическое образование в вузах. — 2003. Т. 9, №4.-С. 106-115.

85. Куприянов М., Околелов О. Дидактический инструментарий новых образовательных технологий // Высшее образование в России. 2001. - № 1. -С. 124-126.

86. Лаптенков Б.К., Тихомиров Ю.В. Опыт организации виртуального лабораторного практикума по курсу физики // Физическое образование в вузах. -2005.-Т. И,№2,-С. 90-100.

87. Ларионов В.В., Гаранин Г.В. Лабораторная работа «Определение длины волны и частоты СВЧ генератора с помощью системы Лехера» // Физическое образование в вузах. 2004. - Т. 10, № 3. - С. 68-72.

88. Ларионов В.В., Гаранин Г.В. Лабораторная работа «Определение длины волны СВЧ генератора с помощью системы Лехера» // Физическое образование в вузах. 2005. - Т. 11, № 1. - С. 54-58.

89. Ларионов В.В., Гаранин Г.В., Чернов И.П. Компьютеризованная лабораторная работа по физике «Прецизионное измерение тепловой энергии проточным калориметром» // Физическое образование в вузах. 2004. - Т. 10, № 1.-С. 103-107.

90. Ларионов В.В., Лидер A.M., Чернов И.П. Определение концентрации водорода в металлах на классическом приборе Гофмана // Физическое образование в вузах. 2003. - Т. 9, № 2. - С. 91-95.

91. Ларионов В.В., Писаренко С.Б. Обучающие компьютерные тесты // Материалы VIII международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-05). Санкт-Петербург. Май июнь 2005 г. - СПб., 2005. - С.562-564.

92. Ларионов В.В., Пичугин Д.В. Академические инновационные университеты в системе открытого образования: дидактические проблемы физического практикума // Открытое образование. 2005. - № 3. - С. 4-10.

93. Леонтьев А.Н. Лекции по общей психологии. М.: Педагогика. -2001.-509 с.

94. Лисицын С.Г. Компьютерный практикум по физике Озерского технического института // Материалы XI Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2001). Москва. 5-9 ноября 2001 г.-М, 2001.-С. 52-53.

95. Майер В.В., Мамаева Е.С. Самостоятельный эксперимент в физическом практикуме // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. -№ 10.-С. 25-27

96. Майер Р.В. Использование компьютера для изучения реактивного движения сегнерова колеса // Материалы XVI Международной конференции «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 28-29 июня 2005 г. -Тровант, 2005.-С. 145-147.

97. Майер Р.В. Принципы формирования эмпирических знаний // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. - № 10. - С. 28-30.

98. Мануйлов В., Федоров И., Благовещенская М. Современные технологии в инженерном образовании // Высшее образование в России. 2003. - № 3. -С. 117-123.

99. Миронов Ю.П., Голубь П.Д., Сазонов И.Е. Роль Физики в системе образования. // Педагог. 2003. - № 14. - С. 81-83.

100. Москалев А.Н., Никулова Г.А. Использование компьютерных технологий для активации знаний // XIV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 26-27 июня 2003 г. Тровант, 2003.-С. 128-129.

101. Назаров А.И., Малиненко И.А., Сергеева О.В. Методические аспекты использования электронных сред для преподавания курса общей физики на инженерно-технических факультетах // Физическое образование в вузах. -2005.-Т. 11,№ 1.- С. 23-28.

102. Назаров А.И., Ханин С.Д. Информационно-образовательная среда как средство повышения эффективности обучения физике в вузе // Физическое образование в вузах. 2003. - Т. 9, № 4. - С. 14-29.

103. Никифоров В.Ю. Использование компьютерных технологий в ходе лабораторного практикума при изучении распределения молекул идеального газа по скоростям // Физическое образование в вузах. 2003. - Т. 9, № 4. - С. 116-128.

104. Нищев К.Н. Применение компьютерных моделей в университетском курсе оптики // Материалы XI Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2001). Москва. 5-9 ноября 2001 г.-М., 2001.-С. 65-66.

105. Носов H.A. Образование и виртуальная реальность. // Материалы IV международной конференции Украинской ассоциации дистанционного образования «Образование и виртуальность». Севастополь. 13-15 сентября 2000 г. -Харьков-Севастополь, 2000. С. 24-30.

106. Нуркаева И.М. Методика организации самостоятельной работы учащихся с компьютерными моделирующими программами на занятиях по физике: Автореф. дис. . канд. пед. наук: 13.00.02 / Московский пед. университет. -М., 1999- http://www.gnpbu.ru/aref/zot61.htm

107. Образцов П.И. Психол о го-педагогические аспекты разработки и применения в вузе информационных технологий обучения. Орловский государственный технический университет. - Орел, 2000. - 145 с.

108. Околелов О. Электронный учебный курс // Высшее образование в России. -1999.- №4. -С. 126-129.

109. Оспенникова Е.В. Модельный компьютерный эксперимент в лабораторном физическом практикуме // Материалы XI Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2001). Москва. 5-9 ноября 2001 г. -М., 2001. С. 84.

110. Педагогика: Большая современная энциклопедия / Сост. Е.С. Рапаце-вич Мн.: «Соврем, слово», 2005. - 720 с.

111. Петров А., Мануйлов В., Приходько В., Федоров И. Методология и организация элитной подготовки // Высшее образование в России. 2003. - № 4.-С. 56-65.

112. Плеухова Л.Ф., Ситников Ю.К. Сопровождение учебного эксперимента компьютерным моделированием // XIV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 26-27 июня 2003 г. -Тровант, 2003.-С. 142-143.

113. Повзнер A.A., Сидоренко Ф.А. Графическая поддержка лекций по физике // Материалы Международного конгресса «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2003). Москва. 16-20 ноября 2003 г. М., 2003. - С. 88.

114. Попов С.Е., Прилепин B.C. О возможностях пакета MathCad при анализе классических распределений // Проблемы учебного физического эксперимента. -2000. -№ 10. С. 119-122.

115. Прибылов H.H., Прибылова Е.И., Прицепова С.А. Лабораторный практикум по физике для дистанционного обучения // Физическое образование в вузах. 2003. - Т. 9, № 2. - С. 108-112.

116. Разумовский В.Г., Бугаев А.И., Дик Ю.И. и др. Основы методики преподавания физика в средней школе. М.: Просвещение, 1984. - 398 с.

117. Ревинская О.Г., Стародубцев В.А. Развивающая роль компьютерных моделирующих лабораторных работ // Педагогическая информатика. 2006. -№2.-С. 52-56.

118. Ревинская О.Г., Стародубцев В.А. Развивающая роль компьютерных моделирующих лабораторных работ // Информатика и образование. 2006. -№2.-С. 120-123.

119. Ревинская О.Г., Стародубцев В.А. Эмпирическое изучение теоретических моделей в физическом образовании // Открытое образование. — 2006. № 5.-С. 12-21.

120. Романов Р.В. Компьютерная иллюстрация применения метода Монте-Карло // Проблемы учебного физического эксперимента. — 2000. — № 10. — С. 122-123.

121. Рубинштейн C.JI. Основы общей психологии: В 2 т. — М.: Педагогика, 1998.-Т.2.-163 с.

122. Румбешта Е.А., Булаева О.В. Разработка технологии проблемно-деятельностного подхода к обучению физике // Вестник Том. гос. пед. ун-та. -2002.-№2.-С. 57-63.

123. Рыков В.Т. Информационные технологии и проблема базовых знаний по физике: Автореф. дис. . кандидата пед. наук: 13.00.02 / Ростовский гос. пед. университет. Томск, 2003. - 24 с.

124. Самойлов Е.А. Простые опыты по молекулярной физике // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. - № 10. - С. 88-90.

125. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: Учебное пособие. М.: Народное образование, 1998. - 256 с.

126. Семаков A.B. Лабораторная база спецкурса «Применение компьютеров в физическом эксперименте» // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. - № 10. - С. 126-130.

127. Семенов М.В., Якута A.A. Автоматизированная демонстрационная установка «Стол на воздушной подушке» и лекционные эксперименты на ее основе // Физическое образование в вузах. 2004. - Т. 10, № 1. - С. 55-70.

128. Сидоренко Ф.А., Кренцис Р.П., Глазунов Г.Б., Которов Н.П. Компьютерное сопровождение уроков физики: электромагнитная индукция и самоиндукция // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. - № 10. - С. 130-131.

129. Сидоренко Ф.А., Леменкова В.В., Повзнер A.A. Когнитивная графика для лекций по физике // Материалы XIV Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании» (ИГО-2004). Москва. 1-5 ноября 2004 г. М., 2004. - С. 68-69.

130. Синенко В.Я. О некоторых методологических основах использования компьютерных технологий в учебном процессе // Сибирский учитель. 2002. - № 6(22). - http://www.websib.ru/~su/article.htm7111.

131. Солнцева Н. Проблема мотивации: концептуальные основания // Высшее образование в России. 2003. - № 6. - С. 96-98.

132. Сорокина Н. Инновационные методы обучения: проблемы внедрения // Высшее образование в России. 2001. - № 1. - С. 116-119.

133. Старовиков М. И. Новый вид учебного компьютерного эксперимента //Педагог.-2001.-№ 10.-С. 35-42.

134. Стародубцев В.А. Компьютерные и мультимедийные технологии в естественнонаучном образовании. Томск: Дельтаплан, 2002. - 224 с.

135. Стародубцев В.А. Новая роль компьютерных практикумов // Физическое образование в вузах. 2004. - Т. 10, № 3. - С. 85-93.

136. Стародубцев В.А. Проектирование и реализация комплексов мультимедийных дидактических средств в педагогическом процессе вуза: Автореф.дис. . доктора пед. наук: 13.00.08 / Новосибирский гос. пед. университет -Томск, 2004. 44 с.

137. Стародубцев В.А., Федоров А., Чернов И. Инновационный программно-методический комплекс // Высшее образование в России. 2003. — № 1. — С. 146-151.

138. Стародубцев В.А., Федоров А.Ф. От традиционного учебно-методического комплекса дисциплины к информационному // XV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 29-30 июня 2004 г. -Тровант, 2004. С. 170-171.

139. Стародубцев В.А., Федоров А.Ф. Применение мультимедиа в образовании: комплексный подход // XV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 29-30 июня 2004 г. — Тровант, 2004.-С. 171-172.

140. Старостенков М.Д., Суппес В.Г., Полетаев Г.М. Компьютерный лабораторный практикум по молекулярной физике // XIV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 26-27 июня 2003 г. Тровант, 2003. - С. 206-208.

141. Степанов Н.С., Казарин П.В., Услугин Н.Ф. Лекционные опыты по деформации нелинейных эффектов с волнами на воде // Физическое образование в вузах.-2005.-Т. 11, № 1. С. 59-67.

142. Столяров А.И., Цивилев И.С. Виртуальный практикум «Сложение гармонических колебаний» // Материалы VIII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2004 г. -М., 2004. С. 123-124.

143. Суппес В.Г., Полетаев Г.М. Компьютерный лабораторный практикум по молекулярной физике // Физическое образование в вузах. 2003. — Т. 9, № 2.-С. 113-124.

144. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний. М.: МГУ, 1984.- 344 с.

145. Терин Д.В, Ставский Ю.В, Клинаев Ю.В, Кац A.M. VBA и Flash при моделировании физических систем // Материалы XVI Международной конференции «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 28-29 июня 2005 г. Тровант, 2005. - С. 190.

146. Толстик A.M. Визуализация цвета в учебных компьютерных экспериментах по физической оптике // Высшее образование в России. 1999. - № 4. -С. 47-49.

147. Толстик A.M. Изучение виртуальных молекулярных систем в модели твердых шаров // Физическое образование в вузах. 2005. - Т. 11, № 2. - С. 106-112.

148. Толстик A.M. Учебные компьютерные эксперименты по молекулярной физике в модели твердых шаров // Открытое образование. 2005. - № 3. -С. 19-22.

149. Трусевич А.Н., Пятаков А.П. Наблюдение бифуркационного перехода в конвективном потоке воздуха // Физическое образование в вузах. 2003. - Т. 9,№2.-С. 96-102.

150. Тыщенко О.Б. Диалог компьютера и студента // Высшее образование в России. 2000. - № 6. - С. 120-123.

151. Тыщенко О.Б. Диалоговое взаимодействие в системе «человек компьютер» // Компьютерная хроника. - 1999. - № 9. - С. 33-36.

152. Тыщенко О.Б. Новое средство компьютерного обучения электронный учебник // Компьютеры в учебном процессе. - 1999. - № 10. - С. 89-92.

153. Тюрина Л. Вузовский учебник сегодня и завтра // Высшее образование в России. 1998. - № 1. - С. 53-56.

154. Фаустова Э. Компьютер в жизни студента // Высшее образование в России. 2003. - № 1. - С. 87-90.

155. Федорова Ю.В., Трактуева С.А., Шапиро М.А., Панфилова А.Ю. Цифровые лаборатории «Архимед» // Материалы Международного конгресса «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2003). Москва. 16-20 ноября 2003 г. М., 2003. - С. 62-63.

156. Хасанов А. И. Использование идей программированного обучения при разработке компьютерных программ // Педагог. 2002. - № 12-13. - С. 106111.

157. Христочевский С.А. Электронный учебник текущее состояние // Компьютерные инструменты в образовании. - 2001. - № 6. - С. 24-28.

158. Худякова A.B. Формирование предметной информационной грамотности и компетентности учащихся при обучении физике: Автореф. дис. . канд. пед. наук: 13.00.02 / Волжская гос. инженерно-педагогич. академия. -Екатеринбург, 2005 24 с.

159. Худякова A.B., Оспенникова E.B. Работа с компьютерными моделями на занятиях школьного практикума //Материалы VIII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2004 г. М., 2004. - С. 246-247.

160. Чекалин В.Г. Учебный эксперимент в условиях ИКТ // Материалы XVI Международной конференции «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 28-29 июня 2005 г. Тровант, 2005. - С. 206-207.

161. Чернов И.П, Ларионов В.В. Об «эффекте» Джоуля-Томсона при радиационном стимулировании выхода водорода из металлов // Физическое образование в вузах. 2003. - Т. 9, № 2. - С. 54-58.

162. Шавлюгин А.И., Олейник А.И. Использование виртуального практикума для лабораторных занятий по физике // Материалы VIII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». Москва. 22-24 июня 2004 г. -М., 2004. С. 217-218.

163. Шагрова Г.В., Куликова Т.А. Электронный комплекс для организации самостоятельной работы студентов // XIV международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк. 26-27 июня 2003 г. Тро-вант, 2003. - С. 243-245.

164. Шаповалов A.A. Аз и Буки педагогической науки: введение в педагогическое исследование Барнаул: Изд-во БГПУ, 2002. - 123 с.

165. Шишлянникова JI.M., Киселева А.Р., Маллянов P.P. Экспериментальное определение численного значения постоянной Больцмана методом течения воздуха через тонкий капилляр // Проблемы учебного физического эксперимента. 2000. - № 10. - С. 102-103.

166. Эльконин Д.Б. Избранные психологические труды. М.: Педагогика, 1989.-554 с.

167. Якиманская И.С. Разработка технологии личностно-ориентированного обучения // Вопросы психологии. 1995. - № 2. - С. 31-42.