Кас’ян І.М.

ДВНЗ „Переяслав-Хмельницький державний педагогічний університет імені Григорія Сковороди”

МОДЕЛЮВАННЯ – ЯК НЕВІД’ЄМНА ЧАСТИНА
НАВЧАЛЬНОГО ПРОЦЕСУ

Найважливішим фактором прогресу країни є освіченість та інтелект її населення, різносторонність розвитку особистості, широта і гнучкість її професійної підготовки, прагнення до творчості, вміння вирішувати нестандартні задачі, вміння працювати з інформацією. Сучасний фахівець повинен бути підготовлений до самостійного вдосконалення знань, знаходити і відбирати потрібну інформацію, зберігати, обробляти і перетворювати її.

Тому, потреба готувати випускників вищої школи до праці вимагає від викладача такої форми навчально-виховної діяльності, яка забезпечила б, насамперед, високу інтенсифікацію навчального процесу. Такий підхід до викладання дисциплін сприяє формуванню в молоді вмінь і навичок самостійно поповнювати свої знання, з величезного потоку наукової інформації вибрати найважливіше і творчо розв’язувати поставлені завдання.

Концепція вищої освіти вказує на те, що при викладанні фізики та загальнотехнічних дисциплін необхідно здійснити кардинальний перехід від пояснювально-ілюстративного підходу до діяльнісного. Реалізація цього можлива шляхом запровадження в навчальний процес сучасних технологій навчання.

На сьогодні нагромаджено певний досвід використання інформаційних технологій у навчальному процесі, який детально описаний в працях Жалдака М.І., Жука Ю.О., Касперського А.В., Богданова І.Т. та багатьох інших.

Традиційне навчання не вичерпало себе, проте, якщо в нього привнести ще й елементи мультимедіа, то воно стане ще ефективнішим та цікавішим. Головне, на сьогодні, відсутність достатньої кількості різнопланових комп’ютерних навчальних програм і відповідних посібників до них.

Існує велика кількість напрямів застосування комп’ютерних технологій у навчальному процесі у вищій педагогічній школі. У пропонованій статті ми зупинимось на комп’ютерному моделюванні фізичних явищ (процесів), адже, загальноприйнятим є твердження стосовно значення курсу загальної фізики у вищих закладах освіти (у тому числі і для нефізичних спеціальностей) як найважливішої фундаментальної складової природничої освіченості особистості, фундаментального ґрунту вивчення інженерних та фахових дисциплін. У тих випадках, коли для оцінки схвалюваних рішень експеримент з реальними системами неможливий або дуже дорогий, використовується моделювання.

Моделювання є загальновизнаним засобом пізнання абстрактної дійсності. Цей процес складається з двох великих етапів: розробки моделі і аналізу розробленої моделі. Моделювання дозволяє досліджувати суть складних процесів і явищ за допомогою експериментів не з реальною системою, а з її моделлю.

Метою моделювання є ухвалення і прийняття адекватних (тобто обґрунтованих, доцільних і таких, що реалізовуються) рішень.

Створення комп’ютерних аналітичних та графічних моделей фізичних явищ дозволяє гармонійно поєднати класичні дидактичні принципи і відтворювати досліджуване явище у довільному масштабі часу, проводити імітаційне моделювання явищ, які є недоступними для класичних методів спостереження.

Комп’ютерне моделювання можна розглядати як активно-пізнавальну процедуру, яка є особливою формою вивчення фізичних явищ засобами експериментування з моделлю реальної установки. При моделюванні вельми важливо обґрунтувати відповідність моделі реальному фізичному явищу (процесу) і можливість поставити у відповідність йому результати, отримані на моделі. У противному випадку, моделювання втрачає свій пізнавальний сенс, бо інформація, отримана при цьому не є близькою до реальної.

Вихідні положення для створення комп’ютерних моделей базуються на відомих із фізіології фактів про те, що пропускна здатність слухового аналізатора людини (50 тис. біт/с) значно менша зорового (5 млн. біт/с); активізація мислительної діяльності значно зростає внаслідок чіткого сприйняття, до якого залучається більша кількість аналізаторів.

Використання комп’ютерних моделей при вивченні матеріалу заняття дозволяє розвивати комунікативну діяльність, що досить важливо на сьогодні, за умов монологічної побудови навчального процесу (розповідає викладач, студент здебільшого відповідає (репродукує) вивчений матеріал).

Іншими словами, якщо це питання загальноосвітнє, то, вочевидь, воно має бути відоме, висвітлене, пояснене, сприйняте всіма. При цьому це одне з важливих питань, які формують у молодих людей цілісну, повну картину світу і визначають своє місце в ній, розкриваючи при цьому лише основи наук і діяльності, не вдаючись до детальних наукових подробиць.

При такому підході до організації і проведення занять, тобто застосування в навчальному процесі моделювання, зберігається постійний контакт між викладачем і студентом протягом всього заняття, підтримується зворотній зв’язок, вивільняється час для індивідуальної роботи зі студентом, оскільки викладачу немає потреби тривалий час працювати біля дошки, виконуючи зарисовки досить складних малюнків.

Дійсно, комп’ютерні технології безперечно мають багато можливостей щодо експерименту, моделюванню фізичних процесів та ін.

Сам студент стає дослідником-експериментатором, сам планує експеримент, уводить свої дані, втручається до протікання процесу. Стає можливим спостерігати на екрані дисплея ті фізичні явища, які неможливо побачити у традиційному фізичному експерименті. Під час викладання фізики, моделювання може бути використане, як доповнення до лекцій (теоретична частина), практичних робіт (хоча фізичні задачі це свого роду моделювання), але при цьому не може замінити справжній лабораторний експеримент.

Зазначимо, що комп’ютер розширює і доповнює границі реального експерименту, тобто надається можливість зміни умов, схем, середовища, об’єктів, матеріалів дослідження.

Роль моделей у фізичній освіті не нижча, ніж роль експерименту. Розвинутий діалог з комп’ютером, графіка і анімація зробили комп’ютерний експеримент легко керованим і наочним і тому ще більш привабливим в освіті. Машинна анімація робить „кіно” керованим, методи моделювання дозволяють показати зображення фізичних процесів при різних значеннях параметрів, причому сам студент може змінювати їх значення.

Таким чином, з’являється можливість створити не просто демонстраційний дослід, а активно виконуваний наочний „експеримент”.

Наші дослідження показали, що моделі мають велике значення для формування системності знань учнів, є зручною формою зберігання в пам’яті відповідної наукової інформації.

Однак, як показує аналіз існуючої навчальної літератури, у сучасній фізичній освіті, зокрема, для нефізичних спеціальностей, обов’язковість та атрибутивність статусу модельності стосовно конкретно-фізичного знання не знаходить цілеспрямованого та систематичного відображення.

Використання комп’ютерного моделювання в навчальному процесі з фізики та дисциплін технологічної освітньої галузі сприяючи опосередкованому предметно-маніпулятивному способу аналізу змодельованих реальних явищ і процесів, допомагає студенту в навчальній діяльності подібно до того, як і постійне тренування з реальними предметами. Таким чином, пізнавально-пошукова діяльність студента ототожнюється, хоча й зміна досліджуваного на екрані комп’ютера об’єкта зумовлюється зміною параметрів того досліджуваного явища, що відбувається опосередковано, через зміни параметрів математичної моделі. Поряд з цим, досить корисним є те. Що такі зміни й маніпуляції мають місце в процесі власного втручання тих, хто навчається у цей образ, що створює умови, за яких навчання активізує особисту діяльність студентів. Комп’ютерне моделювання дозволяє дотриматись основних дидактичних принципів: науковості – через відображення у змісті освіти сучасних науково-достовірних знань, знайомство з основами науково-дослідницької роботи; доступності – через поєднання наукового та емпіричного; наочності — шляхом використання комп’ютера як засобу наочності: самостійності – через створення умов для прояву пізнавальної активності під час навчання [1].

Отже, на нашу думку, моделювання – це мова, якою відтворюються та інтерпретуються об’єкти та процеси природи. Ця обставина є надзвичайно важливою для розуміння природи фізичного знання та сутності його співвіднесення з реальним світом, оскільки вплив базових моделей на процеси пізнання не обмежується колом фізичних явищ, ці моделі лежать в основі впливу фізики на наукове мислення в цілому.

Перспективу нашого дослідження ми вбачаємо в подальшій розробці та удосконаленні існуючих педагогічних програмних засобів, які сприяють унаочненню вивчення складних фізичних явищ; що загалом є передумовою підвищення якості підготовки й професійної компетентності майбутнього фахівця-педагога.

Література:

1. Богданов І.Т., Касперський А.В. Комп’ютерне моделювання фізичних процесів у колі однофазного змінного струму при змішаному з’єднанні R, L, C елементів // Збірник наукових праць Кам’янець-Подільського державного університету. Випуск 12. Серія педагогічна. – Кам’янець-Подільський: К-ПДУ, 2006. – С. 248 – 253.

2. Карпов Ю.Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с Any Logic 5. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 400 с.: ил.