Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ 12
1.1. Роль и место эксперимента в мышлении, процессе познания и в учебном процессе технического вуза 12
1.2. Анализ возможностей использования компьютерного моделирования в практике изучения физических основ электромагнитных явлений 30
1.3. Использование компьютерного моделирования - средство повышения эффективности учебной деятельности студентов 41
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ИЗУЧЕНИИ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ 54
2.1. Применение компьютерного моделирования с целью модернизации натурного эксперимента 54
2.2. Применение компьютерного моделирования с целью модернизации демонстрационного эксперимента. 72
2.3. Использование компьютерного моделирования для оптимизации самостоятельной учебной деятельности студентов 84
ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 99
3.1. Организация педагогического эксперимента 99
3.2. Состояние проблемы изучения физических основ электромагнитных явлений в практике преподавания физики и специальных дисциплин вуза 107
3.3. Формирующий эксперимент 130
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 145
БИБЛИОГРАФИЯ 147
- Роль и место эксперимента в мышлении, процессе познания и в учебном процессе технического вуза
- Применение компьютерного моделирования с целью модернизации натурного эксперимента
- Организация педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы. Болонская конвенция, подписанная в 2003 году министром образования Российской Федерации, существенно меняет положение физики, как предмета, изучаемого в средней школе и на нефизических факультетах вузов. Следуя положениям Сорбонской декларации, российское государство в срок до 2010 года берет на себя обязательства трансформировать физику из важнейшего общекультурного и образовательного компонента личности в один из предметов, выбираемых студентом в соответствии с личной образовательной траекторией.
Выбранный курс реформирования образования вызывает справедливую и обоснованную обеспокоенность в среде педагогической общественности [1,2, 14, 86, 99]. В то же время, нельзя не признать, что он согласуется с проводимыми в стране административной, финансовой, законодательной и другими реформами: необходимые объ_ем и глубину знаний по физике должны определять потребности рынка, а не планы создания абстрактного человека будущего.
Вместе с тем, необходимо отметить, что никакие реформы физического образования не способны изменить объективный статус физики как фундаментальной основы всех областей современного научного знания. Самые первые попытки философов древности объяснить устройство мира были не чем иным, как занятиями физикой, а современная цивилизация, существующая в едином глобальном информационном пространстве, приобрела свои характерные черты также благодаря развитию физической науки. История физики - это история человечества, познающего Вселенную и создающего неприродную реальность, изучение физики развивает интеллект и формирует мировоззрение.
Сохранение и повышение качества физического образования технического вуза в условиях перераспределения аудиторных часов между традиционными предметами и новыми дисциплинами, повышения доли самостоятельной работы в сумме часов по дисциплине, развития дистанционного, открытого обучения физике требует разработки, обоснования и использования новых педаго-
4 гических методик, в том числе, опирающихся на современные компьютерные технологии.
Помимо требований модернизации обучения, обусловленных современными тенденциями развития образования, традиционно актуальной является необходимость обеспечения содержательной и методологической преемственности в изучении физических явлений, процессов и закономерностей при их рассмотрении в курсах общей физики и специальных дисциплин технического вуза. Анализ учебного процесса в техническом вузе с позиции развития представлений студентов об электромагнитных явлениях обнаруживает недостаточное использование фундаментальной физической основы этих явлений при их рассмотрении в прикладном аспекте специальных электротехнических дисциплин. Формализованное изложение учебного материала и алгоритмизация учебной исследовательской деятельности студентов, свойственные как для курса общей физики, так и для дисциплин, развивающих его положения, ведут к тому, что понимание физической сущности предмета уступает место усвоению готовых знаний и приобретению ограниченного числа навыков. В то же время, современные тенденции развития физического образования нацелены на формирование у учащихся умений нестандартно мыслить, использовать интеллектуальные и коммуникативные способности для успешной организации профессиональной и социальной деятельности в непрерывно меняющихся многофакторных ситуациях.
Компьютерное моделирование, являющееся составной частью и инструментом компьютерного обучения, содержит в себе потенциальные возможности повышения эффективности изучения физических основ электромагнитных явлений в курсах общей физики и специальных дисциплин технического вуза. К этим возможностям относятся:
- повышение наглядности, вариативности, интерактивности и информационной емкости предоставляемого учебного материала, компенсация, посредством этого, сокращения количества часов аудиторных занятий;
- проведение экспериментальной деятельности, затрудненной, невозмож
ной или небезопасной в условиях учебной лаборатории, обеспечение множест
венности и вариативности экспериментов;
модернизация натурного лабораторного исследования посредством применения компьютерных моделей для наглядного представления электрических величин на этапе измерений;
повышение эффективности самостоятельной работы студентов через предоставление возможности выбора и реализации индивидуального маршрута самостоятельного обучения, соответствующего уровню знаний, темпераменту и особенностям мышления учащихся;
развитие у студентов навыков самостоятельной работы с важнейшей формой представления информации - моделью, выработка навыков применения математической модели при планировании, постановке и интерпретации результатов учебного натурного эксперимента, умение производить оценку области применения модели;
создание условий для реализации личностно-ориентированного подхода к обучению;
рационализация труда студента и педагога через передачу рутинных функций расчета и проверки и сосредоточение внимания на творческом аспекте учебного исследования.
Реализация перечисленных возможностей особенно актуальна в отношении изучения электромагнитных явлений. Во-первых, потому, что они относятся к категории непосредственно ненаблюдаемых физических явлений и усвоение сути этих явлений происходит на основе модельных представлений о них. Во-вторых, опыты с электродинамическими объектами содержат потенциальную опасность поражения электрическим током, поэтому проходят в условиях строгого соблюдения правил безопасности и часто не предусматривают возможности экспериментальной проверки студентом собственных гипотез. В то же время, такая возможность, как и право студента на ошибку, должны существовать для того, чтобы интерес к предмету исследования имел неформальный
характер, а само учебное исследование было приближено, в этом отношении, к научному творчеству. В-третьих, математические расчеты электромагнитных явлений объемны и требуют свободного владения дифференциальным и интегральным исчислением, операторными методами, прямыми и обратными преобразованиями функций и оригиналов, что, при выполнении расчетных работ приводит к преобладанию значимости математических расчетов над значимостью физических выводов, а при экспериментальной деятельности - к затруднениям при оценке получаемых данных. В-четвертых, все эти трудности усугубляются при реализации педагогической установки на изучение процессов, происходящих в сложных электротехнических объектах с позиции фундаментальной физической основы электромагнетизма.
Широкий спектр возможностей, предоставляемых компьютерным моделированием, сам по себе не подразумевает его широкое применение и распространение в изучении электромагнитных явлений. Характерной особенностью компьютеризации обучения на современном этапе является отставание уровня развития содержательной компоненты этого процесса от уровня технико-технологической компоненты. Возможности вузов в оснащении учебных аудиторий компьютерной техникой растут темпами, превосходящими интенсивность разработки методического обеспечения процесса интеграции компьютерных средств с традиционными формами учебных занятий. В этой связи образовательный потенциал компьютерного обучения в целом, и компьютерного моделирования в частности, остается не вполне раскрытым. Идеи применения микропроцессорных измерительных систем, компьютерных программ обработки данных, компьютерных математических пакетов, компьютерных приложений, имитирующих поведение реальных объектов, являются очевидными, а перечисленные элементы - все более доступными, вместе с тем, их системное использование при изучении физических основ электромагнитных явлений в курсах общей физики и специальных дисциплин технического вуза нуждается в методическом обеспечении, а целесообразность - в теоретическом обосновании.
Объектом исследования является процесс обучения студентов технических вузов физическим основам электромагнитных явлений в курсах общей физики и специальных технических дисциплин.
Предметом исследования является методика применения компьютерных моделей в изучении физических основ электромагнитных явлений в курсах общей физики и специальных дисциплин технического вуза.
Цель исследования - теоретическое обоснование и реализация методики применения компьютерного моделирования при изучении физических основ электромагнитных явлений в курсах общей физики и специальных дисциплин технического вуза.
Гипотеза исследования - применение компьютерного моделирования в процессе обучения студентов технических вузов физическим основам электромагнитных явлений будет эффективным, если:
- позволит использовать математические средства представления
электрических величин на этапе их измерений;
его включение в натурный лабораторный и демонстрационный лекционный эксперименты будет направлено на обеспечение методологической и содержательной преемственности в изучении физических основ электромагнитных явлений как на этапе формирования общих представлений о них, так и при рассмотрении этих явлений в прикладном аспекте специальных дисциплин;
применение программ, моделирующих работу электрических цепей, предоставит студентам возможность использовать в учебных исследованиях электромагнитных взаимодействий метод поисковых проб;
потенциал компьютерных технологий будет направлен не на замену традиционных методов учебного исследования, а на интеграцию с ними при использовании всего положительного опыта организации и проведения учебных занятий, накопленного в образовании.
Исходя из цели и гипотезы исследования, были поставлены следующие задачи:
На основе анализа теории и практики применения компьютерного моделирования, изучить возможности, предоставляемые современными компьютерными технологиями, для изучения электромагнитных явлений в общем курсе физики и в прикладном аспекте специальных электротехнических дисциплин технического вуза.
Разработать инструментальное средство исследования электромагнитных процессов, позволяющее использовать наглядность и информативность символического метода представления электрических величин на этапе их измерений.
Разработать методические указания, компьютерные приложения и конспекты лекций, реализующие методику использования компьютерного моделирования в изучении физических основ электромагнитных явлений.
С целью проверки эффективности интеграции компьютерного моделирования с традиционными формами учебных занятий по изучению физических основ электромагнитных явлений, провести педагогический эксперимент и выполнить анализ его результатов.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют:
- труды классиков физической науки по ее методологическим аспектам
(М.Борн, Н.Бор, П.Дирак, П.Л.Капица, Л.Д.Ландау, Дж.Максвелл, Р.Фейнман,
А.Эйнштейн и др.);
- философские, психологические и педагогические концепции познава
тельной деятельности (Р. Арнхейм, Л. С. Выготский, П. Я. Гальперин, В. В. Да
выдов, У. Джемс, А. Н. Леонтьев, Ж. Пиаже, А. Я. Пономарев, С. Л. Рубинштейн,
А. П. Тряпицына );
- философские, психологические, педагогические концепции и научно-
методические работы по вопросам мировоззренческой и методологической ин
терпретации ключевых достижений классической и современной физики (Г.А.
Бордовский, С.Н. Богомолов, Б.С. Гершунскии, В.В. Давыдов, В.А. Извозчиков,
СЕ. Каменецкий, А. С. Кондратьев, Ю.Н. Кулюткин, О.Е. Лебедев, И.Я. Лани-
9 на, А.Е. Марон, В.Н. Мощанский, В.В. Мултановский, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, С.Л. Рубинштейн, А.П. Тряпицына, Г.И. Щукина и др.);
- достижения и тенденции развития теории и методики обучения фи
зике (В. А. Бордовский, С. В. Бубликов, Ю.И. Дик, В.А. Извозчиков, СЕ. Каме-
нецкий, В.А. Касьянов, А.С. Кондратьев, И.Я. Ланина, В.В. Лаптев, А. И. Наза
ров, А.А. Пинский, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, Ю.А. Сауров, А.В. Усо
ва, С. Д. Ханин, Л.С. Хижнякова, Т.Н. Шамало, Б.М. Яворский и др.);
- научно-методические работы по технологиям компьютерного обуче
ния, применяемым в физике (Э.В. Бурсиан, Е.И. Бутиков, И.Б. Горбунова, Л. В.
Жуков, В.А. Извозчиков, А.С. Кондратьев, А. В. Ляпцев, Г.Г. Матаев, А.И. Хо-
данович, А.С. Чирцов и др.);
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
теоретический анализ проблемы на основе изучения философской, психологической, физической и методической литературы;
анализ теории и методики обучения разделу общей физики "Электродинамика";
анализ теории и методики обучения материалу специальных дисциплин технического вуза, изучение которых базируется на разделе общей физики "Электродинамика";
проведение педагогического эксперимента и анализ его результатов с целью определения эффективности использования компьютерного моделирования в изучении физических основ электромагнитных явлений.
Достоверность и обоснованность результатов обеспечиваются:
- использованием фундаментальных положений педагогики, психологии,
теории и методики обучения физике по использованию компьютерных техноло
гий, развитию исследовательского подхода, интеллектуальных и творческих спо
собностей студентов;
выбором адекватных показателей эффективности предложенной методики применения компьютерного моделирования на различных этапах учебной деятельности;
использованием различных методов исследования, соответствующих поставленным задачам;
- апробацией разработанной методики в вузах России.
Научная новизна работы заключается в следующем:
В отличие от предыдущих работ, определяющих подходы к компьютеризации обучения общей физике, в настоящей работе дано теоретическое обоснование педагогической целесообразности, разработаны средства и методические основы применения компьютерных моделей с целью обеспечения непрерывности, содержательной и методологической преемственности в изучении физических основ электромагнитных явлений, рассматриваемых в курсе общей физики и в рамках специальных электротехнических дисциплин.
В отличие от принятой практики исследования цепей переменного тока, в работе предлагается, теоретически обосновывается и реализуется методика проведения натурного эксперимента, предполагающая использование математических символов, традиционно применяемых при обработке данных, на этапе электрических измерений.
Показано, что в отличие от натурного исследования электромагнитных явлений, их компьютерное моделирование позволяет исследовать более широкий спектр объектов и режимов, включая аномальные и экстремальные режимы и предусматривает возможность экспериментальной проверки студентом собственных гипотез.
Теоретическая значимость работы заключается в следующем:
- теоретически обоснованы роль и место компьютерного моделирования в
процессе обучения студентов технических вузов физическим основам
электромагнитных явлений;
- сформулированы требования к инструментальным средствам исследова
ния электротехнических объектов и показано значение компьютерного модели
рования для разработки этих средств;
- показана необходимость приведения результатов экспериментальной
учебной деятельности студентов в соответствие содержанию используемых ими
модельных представлений об электромагнитных процессах.
Практическое значение работы состоит в том, что основные результаты доведены до уровня конкретных методических разработок, наглядных интерактивных пособий и инструментальных средств, дающих возможность эффективного использования компьютерного моделирования в изучении физических основ электромагнитных явлений.
Разработаны и внедрены в учебный процесс технического вуза инструментальное средство измерения и символического отображения переменных электрических величин, электронные методические указания к выполнению подготовительной части лабораторных работ, компьютерные приложения и конспекты лекций.
Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты работы докладывались на Международных научноых конференциях "Наука и образование - 2004" (Мурманск, 2004), "Наука и образование -2005" (Мурманск, 2005), "Наука и образование -2006" (Мурманск, 2006),'Терценовские чтения -2006" (Санкт-Петербург, 2006), Международной научно-практической конференции "Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики" (Екатеринбург, 2006), семинарах кафедры физики Мурманского государственного педагогического университета, были использованы при разработке и реализации учебных программ Мурманского государственного технического университета.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Необходимость приведения результатов экспериментальной учебной деятельности студентов в соответствие содержанию используемых ими модельных представлений об электромагнитных процессах делает целесообразным, а
12 компьютерное моделирование - возможным использование в электрических измерениях символического метода представления электрических величин.
Осуществляемый на основе компьютерного моделирования демонстрационный эксперимент способствует построению теоретического занятия по изучению электромагнитных явлений, процессов и закономерностей в форме учебной модели научного исследования
Применение компьютерных программ, моделирующих работу электрических цепей, предоставляет студентам возможность экспериментальной проверки собственных гипотез и включения в учебную исследовательскую деятельность метода поисковых проб, что приближает учебное исследование к научному поиску и способствует активизации самостоятельной учебной деятельности студентов при изучении электромагнитных явлений в курсах общей физики и специальных дисциплин технического вуза.
Роль и место эксперимента в мышлении, процессе познания и в учебном процессе технического вуза
Приступая к теме применения компьютерного моделирования в изучении физических основ электромагнитных явлений в курсах общей физики и специальных дисциплин, необходимо определить как общий подход к проблеме, так и конкретную область деятельности по его реализации. Согласно [56], можно выделить три подхода к внедрению компьютерных технологий в практику обучения: первый - достижение начальной компьютерной осведомленности, второй - предметный подход, подразумевающий изучение компьютеров, как самостоятельной области знания и третий - общий подход, заключающийся в использовании компьютерной и микропроцессорной техники как технического средства для решения различного рода задач по всем учебным дисциплинам. [56, с.5] Мы позиционируем свою деятельность в рамках [56, с.5] Мы позиционируем свою деятельность в рамках третьего, общего подхода и направляем ее на совершенствование экспериментальной учебной деятельности по изучению электромагнитных явлений на основе интеграции компьютерного моделирования с традиционными формами учебных занятий, понимая под изучением электромагнетизма непрерывный процесс начинающийся курсом общей физики и продолжающийся в рамках специальных электротехнических дисциплин вуза.
Рассмотрение роли и места эксперимента - натурного, вычислительного, демонстрационного - в учебном процессе технического вуза целесообразно начать с анализа современных целей обучения, а также - роли и места, занимаемого экспериментальной деятельностью в структуре человеческого мышления и познания.
Современный мир характеризуется бурным развитием новых, высокотехнологичных отраслей науки, практики и знания. В результате появления и развития компьютера на смену проводной и традиционной радиосвязи пришли и стали доступны сотовая и спутниковая связь, средства массовой информации объединились для потребителя в единое информационное пространство, электронные деньги вышли из исключительно банковской сферы и распространились на сферу расчетов рядовых граждан. Создание программного обеспечения и технологий защиты информации требуют сегодня подготовки специалистов смежных областей: математики и программирования с одной стороны, и технологии производств, связи, банковского, музейного дела, социологии, политологии и т. п. - с другой. Понятие "квалификация" все больше замещается понятием "компетенция", включающим не только осведомленность в определенной области знаний, но и способность применять эти знания в соответствии с изменяющимися обстоятельствами [1, с.З].
Человечество вступило в информационную фазу развития, характеризующуюся нарастанием и постоянным обновлением потока информации, необходимой индивидууму для выполнения своих функциональных обязанностей в обществе [9, с. 23]. Успешность профессиональной деятельности все больше определяется способностью извлекать и использовать информацию для принятия решений в непрерывно меняющихся многофакторных ситуациях. Обладание суммой знаний уступает в ценности умению добывать знания, умению учиться.
В этих условиях меняются требования к целям и методам обучения вообще и обучения физике, в частности. Говоря о мировых тенденциях развития физического образования, В. А. Алешкевич отмечает, что непрерывно обновляющийся и "...многообразный рынок труда диктует необходимость развития у молодых специалистов умения нестандартно мыслить, требует наличия интеллектуальных и коммуникативных способностей, позволяющих успешно организовывать деятельность, не только в узко профессиональном, но и в широком социальном, экономическом и культурном аспектах" [1, с.З]. На это же, но в отношении физического образования, указывает А. С. Кондратьев: "Сейчас необходимо добиваться того, чтобы для учащихся наука была не перечнем открытий, не суммой формул, а способом мышления в процессе познания окружающего мира [40, с.5]".
Применение компьютерного моделирования с целью модернизации натурного эксперимента
Область процесса обучения, в которую мы вторгаемся и которую намереваемся совершенствовать, является важнейшим этапом развития как научного, так и учебного знания. Стремясь в своем исследовании делать акцент на изучение физики явления, мы понимаем, что натурное исследование представляет собой физику явления в самом чистом виде, и возможность совершенствования его при помощи виртуальных моделей совсем не очевидна. Натурный эксперимент - это работа "в поле", на природе, это непосредственный контакт с физическим явлением. А как можно модернизировать ветер, молнию, свет или атом?
Нам возразят, что мы слишком осторожны, поскольку неверно понимаем задачу; контакт с природой отнюдь не непосредственный, и улучшать необходимо средства и программы исследования физических явлений, а не сами явления. Но всегда ли можно точно определить грань, отделяющую явление от инструментов его исследования?
Ветер интересует человека потому, что он воспринимается человеческой кожей, а звук - потому, что слышен ухом. Приборы с высокой точностью зафиксируют и опишут движение воздуха, а компьютер смоделирует этот процесс, но кто востребует полученные результаты? При изучении электромагнитных явлений также не очевидно, где заканчиваются эти явления и начинаются средства исследования. Электрическая цепь переменного тока с включенными в нее стрелочными приборами представляет собой комплекс взаимодействующих друг с другом электромагнитных устройств. Одни из них устроены так, что отражают, прямо или косвенно, параметры других. Если все старые стрелочные приборы заменить на компьютерный измерительный комплекс, исчезнет путаница с проводами, неверное включение ваттметра, ошибки при выборе системы измерительного прибора. Но выиграет ли учебный процесс?
Если целью обучения ставится умение максимально точно определять добротность, коэффициент мощности, корни характеристического уравнения и прочие формальные показатели, то в этом смысле учебный процесс, возможно, выиграет. Если же требуется научить студента понимать электрические цепи как часть окружающего мира, в которой два уникальных накопителя энергии -емкость и индуктивность - соединяясь в разнообразных комбинациях, образуют бесконечное множество явлений, процессов, приборов и устройств, то этому пониманию будет нанесен урон.
Но, даже разделив цели и подходы на рациональные и чувственные, технократические и гуманистические, количественные и качественные, мы не разделим их на позитивные и негативные, на правильные и неправильные. Формальные методы и количественные оценки для понимания электротехники не менее важны, чем знание физики явлений, поэтому без умения определять добротность и коэффициент мощности все же не удастся научить студента размышлять и рассуждать о закономерностях электромагнитных явлений. Позитивным и правильным, как всегда, будет, трудно поддающаяся классификации и описанию, гармония в применении самых разнообразных подходов к методике выполнения лабораторного эксперимента и в определении его целей. Бесконечное совершенствование наукой своих средств - естественный и закономерный процесс, и сегодня физики строят ускорители, лазеры и запускают в космос телескопы. Но, в то же время, чтобы учить физике, они не расстаются и с лейденской банкой.
Резюмируя изложенное, мы формулируем принцип модернизации натурного эксперимента в более строгой форме: применение компьютерного моделирования в натурном эксперименте должно производиться лишь там, где традиционные методы и средства становятся факторами, ограничивающими темп, область и эффективность исследований, а также, сдерживают познавательную активность студентов. Взаимосвязь эксперимента с моделированием "...может и должна раскрываться в постановке учебного эксперимента, выборе методик измерений, интерпретации экспериментальных результатов на основе физической модели, трансформации последней в математическую модель, ее анализе, сопоставлении полученных результатов с данными натурного эксперимента, в том числе прогнозировании явлений и экспериментальной проверке прогнозов". [102, с.252]
Организация педагогического эксперимента
Проблематика данного педагогического исследования связана с существовавшими всегда и обострившимися в последнее время недостатками в практике изучения электромагнитных явлений в техническом вузе. Различия в методических подходах и формулировках при изложении материала, имеющего общую физическую основу существовали всегда. В курсе общей физики принято представлять гармоническую электрическую величину вращающимся вектором на том основании, что проекция этого вектора на горизонтальную ось изменяется по гармоническому закону. Как следствие - запись закона изменения величины производится с использованием функции косинуса. В теоретической электротехнике ведут речь о синусоидальных токах и напряжениях, для их представления используется функция синуса, а векторным изображением оригинал функции заменяется на том основании, что проекция вращающегося вектора на вертикальную ось представляет собой гармоническую зависимость.
Другой пример - представление трансформатора в курсе теоретической электротехники и в курсе электрических машин. В ТОЭ подчеркивается, что в основе принципа действия трансформатора лежит явление взаимоиндукции, рассмотренное еще общей физикой вуза и вводится символическая векторная модель этого электротехнического устройства, из которой видно, что электрическая энергия передается из первичной цепи во вторичную в виде ЭДС взаимоиндукции разных отраслях научного знания существуют устоявшиеся формы представления одного и того же устройства, и подтверждение этому можно обнаружить в учебниках по электрическим машинам, где используется именно вторая символическая модель (рис. 3.1.6, [66, с. 107]. Но в представлении студентов трансформатор со сталью является новым устройством, связь принципа действия которого с явлением взаимоиндукции существует номинально. "Новое" устройство изучается по-новому, с применением новых обозначений, терминов и схем, а физическое знание об основе происходящих в трансформаторе процессов остается невостребованным.
Указанная разобщенность в изложении родственного материала смежных курсов существовала всегда. Традиции различных дисциплин трудно изменить и едва ли следует к этому стремиться. Грамотный преподаватель, опираясь на собственные знания о методологии различных отраслей науки и техники и на фундаментальные физические знания студентов, способен установить связь между дисциплинами, объясняя материал не только при помощи принятых формализованных схем, но и с позиции физических основ процессов. Но нельзя не видеть, что физическое знание, на которое можно опереться и к которому можно обратиться, в студенческой среде ослабевает. Уровень физических знаний абитуриента при поступлении в технический вуз не учитывается вообще.
В качестве одного из путей преодоления существующих недостатков мы рассматриваем усиление физической составляющей в изучении материала электротехнических дисциплин. В связи с этим представляется актуальной работа, направленная на применение компьютерного моделирования в изучении электромагнитных явлений в курсах общей физики и специальных дисциплин технического вуза.
Необходимость работы в данном направлении определяется, также, и тем, что, несмотря на непрекращающееся с конца прошлого века обсуждение темы применения в образовании новых информационных технологий, остаются дисциплины или разделы дисциплин, для которых не существует методик применения современных компьютерных средств. Анализ материалов научных конференций, проводимых по обозначенной теме, показывает, что в данном направлении работают многие исследователи, но их работы узкоспециализированы и их опыт может быть перенят лишь в самом общем смысле. Разработка конкретных методических приемов применения современных информационных технологий при обучении электротехническим дисциплинам, изучение которых основывается на разделе физики "Электродинамика", является необходимым и актуальным.
