Виды контроля знаний и умений учащихся

      - тренировочные  задания;

      - задания - лабораторные, требующие дополнительных знаний;

      - проектное задание;

      - обращение к тестам самоконтроля;

      - контрольные работы. 
 

 

                 Рисунок 1 – Алгоритм работы с «Портфелем» 

      Порядок  использования электронного «Портфеля» не обязательно соблюдается студентом, он может сам регулировать последовательность работы, но в результате должен выполнить  обязательно творческое задание  и контрольную работу или проектное  задание, должен сдать как минимум три теста.

      Немаловажный  фактор, заложенный в «Портфель» - личностно-ориентированный  подход к обучению:

в центре учебного процесса находится ученик, его познавательная и творческая деятельность;

      - роль учителя – направлять и помогать;

ответственность за успех учебной деятельности студенты берут на себя.

      Важен еще один фактор — оценка знаний. В соответствии с принятой концепцией обучения важно оценивать не столько  достигнутые результаты, сколько  усилия студента. Если он претендует на более высокий уровень знаний (а это всегда его выбор), то целесообразно оценивать его исходя из более высоких требований к знаниям, умениям и навыкам. Это тоже справедливо. Чтобы добиться более высоких результатов, ему потребуется приложить больше усилий, но в соответствии с его способностями. Это и понятно: если я могу, не прилагая особых усилий, получить свою отличную отметку по требованиям базового уровня, зачем мне стараться? А если меня сравнивают все время с более сильными учениками, я никогда не получу хорошую отметку, опять же зачем тогда стараться? Вот философия вопроса для студента. Если оцениваются не усилия, а знания, да еще на базовом уровне, да еще в сравнении с сильными учениками, то практически нет стимула для достижения лучшего результата. Только когда я знаю, что меня оценивают с учетом моих способностей, затраченных мной усилий, я могу понять, зачем мне стараться. Такой подход, кроме всего прочего, учит ребят ценить не столько сами отметки, сколько знания.

      Третий  фактор, определяющий эффективность использования «Портфеля» - инструмент самооценки собственного туда, рефлексия его собственной деятельности.

      Применение  такой технологии работы требует  огромной подготовительной работы, но с лихвой окупается по следующим  причинам:

достаточно  высокий результат усвоения в пределах требований к обязательным результатам обучения;

за пределами  этих обязательных требований, конечно  же, мы имеет различие в учебных  результатах;

      - при освоении обязательного базового курса у всех студентов, имеющих стартовый уровень, поддерживается интерес к изучаемому материалу;

      - преподаватель имеет возможность работать в режиме "индивидуального подхода" практически на одном и том же методическом материале;

      - у студентов имеется материал для самоподготовки, возможность заниматься дома или дополнительно в аудитории;

      - упрощается работа по отработкам пропущенных занятий:

      - упрощается работа по пересдаче темы или предмета в конце семестра, так как проект рассчитан на все темы и может быть выполнен в любое время;

студенты, не знакомые с материалом могут получить хорошие оценки в своем уровне;

      - студенты, имеющие навыки работы в программе, не выполняют элементарной работы;

      - имеется возможность оперативного контроля;

      - имеется возможность хорошей накопляемости оценок;

      - студенты знают уровень, который должны достичь.

      На  мой взгляд, эта технология хотя бы частично решает проблему личностно-ориентированного образования по парадигме: студент-учебник-преподаватель.[3] 

2.2 Виртуальный эксперимент  

      Эксперимент является важным этапом образовательного процесса, т.к. он стимулирует познавательную деятельность учащихся, их творческий подход к получению знаний. Такая возможность реализуется в ходе выполнения комплекса лабораторных работ, практических занятий.  Информационные технологии позволяют проводить эксперимент виртуально и дистанционно, т.е. таким образом, когда обучающийся, не соприкасаясь с реальным оборудованием и даже находясь на любом расстоянии от объекта исследования, может конструировать в интерактивном режиме в операционной среде компьютера изображение инструментов или целой лаборатории для проведения необходимых испытаний.

      Следует отметить, что компьютерная версия лабораторной работы с ее преимуществами и большими возможностями не может  полностью заменить лабораторную работу с реальными приборами и возможностью своими руками изменять условия эксперимента.

      Однако  в ряде случаев виртуальный эксперимент  оказывается необходим:

      - при дистанционном обучении;

      - при ограниченной возможности  доступа учащихся к наиболее интересному и уникальному оборудованию;

      - при невозможности или опасности  реального эксперимента.

      Эти задачи решаются с применением современных  программных средств, которые позволяют  имитировать на экране компьютера, например, движение тел в гравитационных полях, хаотическое движение молекул, работу ядерного реактора. Это лишь немногие примеры из множества явлений и процессов, которые можно моделировать с помощью компьютера, что не всегда удается сделать с помощью обычных экспериментальных средств.

      Составной частью понятия «виртуальная лаборатория» является распространенное техническое  понятие виртуального инструмента  – набора аппаратных и программных  средств, добавленных к обычному компьютеру таким образом, что пользователь получает возможность взаимодействовать с компьютером как со специально разработанным для него обычным электронным прибором. Существенная часть виртуального инструмента и виртуальной лаборатории – эффективный графический интерфейс пользователя, т.е. программный инструментарий с развитой системой графического меню в виде наглядных графических образов привычной предметной области пользователя, обеспечивающий удобный интерактивный режим его взаимодействия с компьютером.

      Учебная виртуальная лаборатория – законченный  программный продукт, характерной особенностью которого является использование современных концепций проектирования больших программных систем, ориентированных на повышение эффективности автоматизированного проектирования.

      Примером  компьютерного эксперимента является созданная нами виртуальная экспериментальная установка, позволяющая моделировать работу колебания груза на пружине в реальной среде. Компьютерный эксперимент выполнен на основе решения численными методами дифференциальных уравнений, описывающих колебания груза.  

 

            Рисунок 2 - Моделирование затухающих колебаний  

      В созданном Windows-приложении использованы принципы объектно-ориентрованного  программирования. Разработан простой  и наглядный интерфейс для  взаимодействия с пользователем, процесс колебаний визуализирован (рисунок 2).

      Приложение  дает возможность проводить численные  эксперименты, т. е. изучать зависимость  характера колебаний от задаваемых параметров.  Такими параметрами являются вязкость среды, жесткость пружины, масса груза, начальное отклонение от положения равновесия, начальная скорость. В случае некорректного ввода пользователем значений параметров программа предупреждает об этом и дает шанс повторного ввода. Описанный подход применим для решения широкого круга практических задач.

      Рассмотрим еще один пример компьютерного эксперимента – виртуальную экспериментальную установку, позволяющую моделировать работу ядерного реактора с помощью ЭВМ (рисунок 3). Компьютерный эксперимент по управлению ядерным реактором выполнен на основе решения численными методами системы линейных дифференциальных уравнений, описывающих кинетику нейтронного потока в реакторе.

                  Рисунок 3 - Модель ядерного реактора  

      В физической модели предполагается, что  мгновенные нейтроны образуются непосредственно  при делении урана, а запаздывающие – из осколков деления. Характерное время образования мгновенных и запаздывающих нейтронов, а также время жизни до следующего захвата и поглощения в стержнях-поглотителях подбиралось так, чтобы реактором можно было легко управлять, варьируя всего лишь два параметра – закладку ядерного топлива и количество стержней-поглотителей. Критический режим работы реактора наступает, когда коэффициент реактивности становится больше доли запаздывающих нейтронов. В ходе проведения лабораторной работы по виртуальному управлению ядерным реактором оператор должен внимательно следить за состоянием реактора, время для принятия решения в критической ситуации от 20 до 40 секунд. Особое внимание при разработке упрощенной физической модели реактора было обращено на то, чтобы основные технические характеристики реактора (мощность, время управления, критические параметры) в виртуальном эксперименте соответствовали реальным параметрам энергоблока типа РБМК-1000.

      Таким образом, виртуальная лаборатория  представляет собой информационную среду, позволяющую проводить эксперименты, не имея непосредственного доступа к объекту исследования, реалистично реагирующую на взаимодействие с пользователем. Виртуальная экспериментальная установка – законченный программный продукт. При ее создании используется технология имитационного математического моделирования реального эксперимента с привлечением аппаратно-программных средств визуализации, компьютерной графики, анимации для достижения эффективного интерактивного взаимодействия пользователя со средой моделирования. Применяя манипулятор «мышь», пользователь имитирует воздействие на кнопки, переключатели, регуляторы виртуального прибора. Создается возможность взаимодействовать с компьютером как со специально разработанным реальным прибором за счет эффективного графического интерфейса в виде наглядных графических образов реального лабораторного оборудования.

      Количество  сред, в которых можно разрабатывать  виртуальные приборы велико. Большинство  виртуальных лабораторий создаются с использованием специальных технологий программирования. Не все они предназначены для работы через сеть Интернет, также не все предполагают использование специализированного аппаратного обеспечения. Наиболее перспективной является разработка виртуальных лабораторий, в которых проводятся эксперименты с использованием реальных аппаратных средств в режиме удаленного доступа.

      Среда графического программирования LabVIEWTM корпорации National InstrumentsTM является стандартной  системой, применяемой для этих целей.

      Пакет LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) представляет собой универсальную систему (инструмент) визуального программирования с  расширенными библиотеками программ, ориентированную на решение задач  управления инструментальными средствами измерения и задач сбора, обработки и представления экспериментальных данных. LabVIEW – высоко интерактивная система, предназначенная для наиболее эффективного взаимодействия разработчика программной системы и среды разработки. Она содержит развитую систему меню, проблемно-ориентированные библиотеки стандартных модулей и процедур для задач проектирования систем сбора и обработки данных, традиционные средства разработки и отладки программных продуктов. Это система визуального (графического) программирования.

      Ее  характерной особенностью является использование универсального объектно-ориентированного языка визуального программирования, который оперирует графическими символами – пиктограммами (иконками), изображениями органов управления, приборных индикаторов, других элементов, близких и понятных предметной области инженеров и проектировщиков средств измерения. Это дает возможность пользователю даже с небольшим опытом программирования создавать качественный программный продукт, готовый для решения широкого круга прикладных задач.

      В процессе работы с LabVIEW пользователь создает  программные модули, называемые виртуальными инструментами, поскольку их назначение и характер функционирования в составе  ЭВМ соответствует характеру  функционирования реальных инструментов. Такие программные модули содержат мощные библиотеки математических функций. Используя подобные библиотеки, виртуальные инструменты позволяют решать широкий комплекс задач измерения, контроля и регулирования, управления объектами.[6]