Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Организация дистанционного обучения физике в ВУЗе

#8 август 2007

1

 

Я.Б. Константинова, Л.И. Котельницкая,  А.В. Бородин

 

Северо – Кавказский филиал Московского технического
университета связи и информатики,

344002, Ростов-на-Дону, Серафимовича 62

e-mail:mlnzk@yandex.ru

 

В настоящее время всё большее значение в системе вузовского  образования приобретают методы и приёмы, способствующие активизации самостоятельной работы учащихся. Особое место среди них занимает дистанционное обучение, которое базируется на применении новейших информационных технологий. Постоянный рост возможностей компьютеров, рассчитанных на массового пользователя, расширение объёма их памяти, а также внедрение  цифровых технологий в процесс обучения требуют создания принципиально новых обучающих программных продуктов.

В  СКФ МТУСИ разрабатывается виртуальная образовательная система по физике. Система включает базу данных и программу, позволяющую с ней работать. В базе данных весомое место занимают задачи. Кроме того, формируются теоретический раздел, раздел лабораторных работ, раздел биографий великих учёных и т. д. Программа работы с базой состоит из подпрограмм, позволяющих использовать содержимое базы в зависимости от поставленной цели.

Ниже будет представлен алгоритм программы, которая рассчитана на работу с задачами. Здесь можно выделить две подпрограммы, каждая из которых адресована своему пользователю, то есть  а) преподавателю, б) студенту.

 

1. Подготовка преподавателя к контролю знаний учащихся

 

Спектр возможностей данной подпрограммы широк. В частности, она может быть применена для формирования контрольных заданий в виде карточек. Рассмотрим схему её организации, представленную на рис. 1.

Вначале преподаватель выбирает из предложенного списка тему, например “Механика”, а затем раздел, например, “Динамика материальной точки и тела, движущегося поступательно”. Тем самым он локализует область базы данных, с которой будет работать. Затем вводится то количество задач в одном варианте, которое в данный момент необходимо. В принципе, это количество ограничено только объёмом выделенной области базы. Далее происходит ввод числа задач разных уровней сложности (УС), то есть, если задач в варианте всего 6,  можно ввести, например, две задачи 1 – го УС, две 2 – го, одну 3 – го и одну 4 – го.

После этого преподаватель выбирает один из предложенных режимов подбора задач. Рассмотрим, как работает каждый из них.

1. Самостоятельный подбор. Позволяет выбирать задачи из поочерёдно предлагаемых. При этом общее число вариантов, задач в варианте, а также количество задач разных УС контролируется программой.

2. Случайный подбор. Программа сама формирует набор контрольных заданий, случайным образом выбирая задачи, соответствующие введенным параметрам. Может быть применена в случае, когда число отбираемых задач значительно меньше их общего числа (то есть вероятность повторения одной и той же задачи в разных вариантах мала) или наоборот, когда при очень большом количестве вариантов заранее известно что задачи неизбежно должны повторяться.

3. Неслучайный подбор. Автоматический подбор задач, соответствующих введённым параметрам при одновременном контроле на отсутствие повтора. Может применяться при относительно небольшом количестве вариантов и задач в варианте. Например, пусть в базе данных имеется 15 задач 1 – го УС, 15  ~ 2 – го, 10 ~ 3 – го и 10 ~ 4 – го. Если в варианте 6 задач, из них 2 ~ 1 – го УС, 2 ~ 2 – го, 1 ~ 3 – го и 1 ~ 4 – го,  то без повторений удастся организовать не более 7 вариантов.

 

Рис.1.

Схема организации программы для создания

контрольных заданий.

 

Рис.2.

 

Схема организации программы по самообразованию студентов

Итогом работы программы является текстовый файл, отдельные части которого представляют собой варианты контрольных заданий. Далее возможна распечатка для работы по карточкам  или проведение контрольной работы с использованием компьютерной сети, отчет по работе выполняется письменно, оценка выставляется преподавателем.

В дальнейшем предполагается разработка программы, рассчитанной на интерактивные формы контроля знаний. Учащиеся будут получать задания, сформированные описанным выше способом, по компьютерной сети или через сеть интернет. При этом они будут иметь возможность общения с преподавателем или базой данных через сеть. Каждое обращение за помощью будет учитываться при выставлении результата.

Подбор задач по четырем уровням сложности производится с учетом следующих позиций. Первый уровень:  качественные задачи, при решении которых не требуются математические действия. Второй уровень:  простые задачи, решаемые с применением одного – двух  физических законов или уравнений. Третий уровень: более сложные задачи, при решении которых  необходимо знание  разных разделов физики. Четвертый уровень: самые сложные задачи,  решаемые с применением знаний из разных физических разделов при использовании нетривиальных математических приёмов.

 

2. Организация самообразования студентов

 

Данный раздел программы предполагает наличие некоторого объема теоретических знаний у студента. Процесс самообразования базируется на решении задач с выявлением областей теории, на которые необходимо обратить дополнительное внимание. При работе с программой происходит более глубокое понимание основных физических закономерностей, вырабатываются навыки решения задач, повышается интерес к изучению предмета физики.

Рассмотрим схему организации программы по самообразованию студентов (рис.2). Вначале, как и в первой части выбирается тема и раздел. Следует подчеркнуть, что данная программа рассчитана на любой раздел физики. Далее студенту предлагается выбрать режим работы. В случае, если он уверен в своих знаниях  и  практических   навыках,  ему  может  быть  рекомендовано  обратиться   к режиму “от сложного к простому”. Схема, по которой будет происходить в этом случае решение задач, показана на рис. 3. Отметим, что в квадратах показаны номера задач. Первая цифра указывает на уровень сложности задачи (УС) (1 – самый низкий, 4 – самый высокий), вторая – порядковый номер задачи в пределах данного УС. В случае, если студент правильно решает задачу (выбирает правильный ответ из 6-10 предложенных), ему ставится оценка “5” и дается рекомендация перейти к новому разделу.  Если же  решение  неверно  или  вызывает  затруднения,   предлагается  решить задачу более низкого УС (переход  4.1-3.1).

Рис.3.             Схема решения задач “От сложного к простому”.

 

-  переход при правильном решении задачи,

 -  переход при неправильном решении,

 -  первый переход,

 -  второй переход.

 

Задачи, входящие в схему, которая показана  на рис. 3,  подобраны  таким  образом, что решение задач более высокого УС содержит в себе элементы решения задач более низкого УС. В случае правильного решения задачи 3.1 студенту предлагается перейти к решению задачи 3.2. При правильном ответе снова (в последний раз) дается возможность решить задачу  4.1. В зависимости от результата выставляется оценка. Оценка выставляется также и в случае неверного решения задачи 3.2. Если неверно решена задача 3.1, происходит переход к задачам второго УС (3.1→2.1, 2.1→2.2); при удачном их решении УС повышается. Если задача 2.1 не решена, в последний раз происходит понижение УС, (2.1→1.1), в зависимости от дальнейших результатов либо растет УС, либо выставляется оценка ( рис. 3).

Следует отметить, что в процессе решения задач программа позволяет следующее:

1. Обращаться к теоретическим разделам физики, причем происходит подсчет количества таких обращений (КО).

2. Просматривать решения задач. При этом  подсчитывается количество просмотренных решений (КР). Если оно не больше 3, оценка может быть положительной.

Из трех просмотренных решений для получения положительной оценки два могут относиться к задачам 1 – го УС, одно к задаче 2 – го УС.

3. Посчитать количество переходов по схеме на рис. 3 (КП). Очевидно, что правильное решение задачи 4.1 с первого раза должно быть оценено иначе, чем решение её же после спуска к задаче 1.1 и обратного подъёма.

Оценка вычисляется с учетом чисел КО, КР, и КП, а также номера наивысшего УС, на котором была решена задача, по специальному алгоритму.

        

Рис.4. Схема решения задач “ Пошаговый выбор”,

 

 

                                      -  переход при правильном решении задачи,

                                       -  переход при неправильном решении.

 

Рис.5.                Схема решения задач “ Преимущество задач одной цепочки”,

                                      -  переход при правильном решении задачи,

                                       -  переход при неправильном решении.

 

Если студент не уверен в своих силах и желает начать с самого простого УС, ему предлагаются следующие варианты:

1. Случайный выбор. Предлагается решить произвольно выбранную  задачу 1-го УС. При правильном ответе УС повышается и т.д.

2. Пошаговый выбор. Реализуется схема, показанная на рис.4. Преимущество этой схемы в том, что для неё преподаватель заранее может подобрать задачи, близкие по характеру решения. Для перехода на более высокий УС достаточно решить одну из задач предыдущего УС.

3. Преимущество задач одной цепочки. Задачи также подбираются заранее, при этом существует особая цепочка задач, к которой происходит возвращение (рис. 5). Такая схема позволяет вносить дополнительную градацию по сложности решения  задач в пределах одного УС (переход по стрелке вправо сопровождается снижением сложности или появлением дополнительной подсказки).

При решении задач способом “от простого к сложному “ студенту также как и в случае “от сложного к простому” выставляется оценка с учетом чисел КО, КР и КП. .

Если студент желает потренироваться в решении задач определённого УС, ему предлагаются два варианта.

1. Случайный выбор. Задачи выбираются автоматически с помощью функции случайных чисел.

2. Самостоятельный выбор. Каждой задаче одного уровня соответствует “кнопка” на экране.  При “нажатии” на неё появляется задача. При правильном решении “кнопка” меняет цвет.

В этих двух случаях оценка не выставляется. Обращение к теоретическим разделам во время решения и просмотр решений возможны.

Разработанная нами программа имеет ряд преимуществ по сравнению с некоторыми аналогами, например, [1]. Это, прежде всего, её универсальность. Программа рассчитана  не на работу с конкретными задачами конкретной темы, а представляет собой оболочку, в которую подставляются данные. При этом  она позволяет выбирать группы данных по определенному признаку (например, по одной теме  или степени сложности) и оставляет возможность неограниченного расширения базы данных.

 

Литература

1. Ан А.Ф., Самохин А.В. Автоматизированная  обучающая система в преподавании курса физики // Физическое образование в вузах. – 2007. - Т.13,  № 1. – С. 112 -116.

 

 

 

 

Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2024 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)