Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Семенова Наталья Геннадьевна

Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам
<
Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Семенова Наталья Геннадьевна. Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам : диссертация ... доктора педагогических наук : 13.00.02 / Семенова Наталья Геннадьевна; [Место защиты: Астрахан. гос. ун-т].- Астрахань, 2007.- 478 с.: ил. РГБ ОД, 71 08-13/57

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ становления и развития мультимедийных обучающих систем электротехнических дисциплин

1.1 Анализ становления и развития мультимедийных средств учебного назначения 21

1.1.1 Мультимедиа: дефиниции и подходы 21

1.1.2 Этапы становления и развития мультимедийных средств учебного назначения 27

1.1.3 Взаимосвязь программных и психолого-педагогических возможностей мультимедийных средств учебного назначения 36

1.2 Мультимедийные обучающие системы электротехнических дисциплин 47

1.2.1 Особенности обучения электротехническим дисциплинам.. 47

1.2.2 Типизация компьютерных учебных программ. Определение мультимедийной обучающей системы электротехнической дисциплины 53

1.2.3 Возможности использования мультимедийных обучающих систем электротехнических дисциплин для организации репродуктивной и продуктивной учебно-познавательной деятельности 64

Выводы 82

Глава 2. Психолого-педагогические требования к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин

2.1 Виды лекций. Лекция Мультимедиа 88

2.2 Дидактические требования к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов 2.3 Методические требования к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин 117

2.4 Психологические требования к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин...

2.4.1 Приемы эмоциональной регуляции учебно-познавательной деятельности программными возможностями мультимедийных обучающих систем электротехнических дисциплин 128

2.4.2 Эргономические требования к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин 140

Выводы 156

Глава 3. Активизация учебно-познавательной деятельности посредством мультимедийной обучающей системы лекционного курса

3.1 Модель активизации учебно-познавательной деятельности посредством мультимедийной обучающей системы лекционного курса 160

3.2 Компьютерное моделирование как метод научного познания и активного обучения 172

3.2.1 Компьютерное моделирование как метод научного познания 172

3.2.2 Компьютерное моделирование как метод активного обучения 177

3.2.3 Классификации компьютерных моделей 184

3.3 Проблемное обучение и проблемные задачи электротехнических дисциплин 202

3.4 Метод компьютерного моделирования проблемных задач электротехнических дисциплин лекционных курсов 214

3.4.1 Сущность и содержание метода компьютерного моделирования проблемных задач 214

3.4.2 Структура деятельности преподавателя по реализации метода компьютерного моделирования проблемных задач электротехнических дисциплин 224

3.5 Методика проведения лекционных занятий с применением метода компьютерного моделирования проблемных задач 231

Выводы 238

Глава 4. Структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины

4.1 Дидактические компоненты лекции Мультимедиа 245

4.2 Структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины в плане реализации основных функций лекции Мультимедиа 264

4.3 Структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины как форма реализации контента учебного материала лекции Мультимедиа 270

4.4 Интегративная структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины 277

Выводы 280

Глава 5. Проектирование и программная реализация мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин

5.1 Этапы проектирования мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин 284

5.2 Техническая и программная реализация мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин 2 5.2.1 Характеристика технических средств 292

5.2.2 Сравнительная характеристика программных средств 308 5.3 Классификация видеоряда, применяемого на лекции Мультимедиа 319

5.4 Примеры программной реализации мультимедиийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин 332

Выводы 337

Глава 6. Научно-методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов

6.1 Методика применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин 339

6.1.1 Методика применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин в реализации вариативных видов лекций 340

6.1.2 Методика применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин в реализации различных видов занятий и форм обучения... 345

6.2 Подготовка педагогических кадров к применению мультимедийных обучающих систем лекционных курсов 350

6.3 Экспериментальная оценка активизации учебно-познавательной деятельности на лекционных занятиях с применением МОС(ЛК) 360

6.4 Перспективные направления разработки мультимедийных обучающих систем 380

Выводы 394

Заключение , 397

Список использованных источников

Введение к работе

Актуальность исследования. Современный этап развития общества характеризуется переходом к инновационной модели развития науки, техники, технологий. Определены девять приоритетных направлений научно-технической политики страны на период до 2010 г. и на дальнейшую перспективу. При этом наивысший приоритет получило направление информационно-телекоммуникационных технологий и электроники. В этих условиях решающее значение приобретает проблема информатизации образования.

В настоящее время информатизация образования рассматривается как процесс интеллектуализации деятельности обучающего и обучаемого, как погружение человека в новую интеллектуальную среду. К перспективным направлениям информатизации образования отнесены (Концепция модернизации Российского образования до 2010 года): разработка и оптимальное использование средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), а именно электронных образовательных изданий и ресурсов (ЭОИР), и расширение масштабов их внедрения в учебный процесс.

Достижения, имеющиеся в настоящее время в области применения ЭОИР, обусловлены прежде всего высоким уровнем аппаратного и программного обеспечения современных ИКТ (мультимедиа, гипермедиа, виртуальная реальность, система Internet). Между тем, как отмечают Л.Х. Зайнутдинова, В.Л. Латышев, И.В. Роберт, в образовании методологически господствует традиционный подход со всеми вытекающими противоречиями. Во-первых, основной объем работы по созданию ЭОИР выполняют программисты, не имеющие педагогической подготовки. Во-вторых, специалисты в области дидактики и методики преподавания конкретных дисциплин, в свою очередь, зачастую далеки от информационных технологий и потому не могут в полной мере использовать их потенциальные возможности.

В связи с этим повышается необходимость в формировании новых подходов к разработке ЭОИР, создании новых технологий и методик обучения с применением ЭОИР и в обучении этим методикам профессорско-преподавательского состава.

В настоящее время в российский образовательный процесс внедряются технологии Мультимедиа, представляющие особый вид компьютерных технологий, которые объединяют в себе как традиционную статическую визуальную информацию (текст, графику), так и динамическую (речь, музыку, видеофрагменты, анимацию), обусловливая возможность одновременного воздействия на зрительные и слуховые органы чувств обучающихся, что позволяет создавать динамически развивающиеся образы в различных информационных представлениях (аудиальном, визуальном). Анализ отечественных и зарубежных научных источников показал, что характерной (отличительной) особенностью технологий Мультимедиа по сравнению с традиционными в учебном процессе является представление информации не только в виде текста, но и в виде образов (Зайнутдинова Л.Х., Касторнова В.А., Поздняков С.Н., Осин А.В., Роберт И.В., Уайт М.А., Шлыкова О.В. и др.), которые позволяют максимально сконцентрировать внимание обучающихся, способствуют лучшему пониманию, осмыслению и запоминанию информации.

Благодаря одновременному воздействию на обучающегося аудиальной (звуковой) и визуальной (статической и динамической) информации мультимедийные обучающие системы (МОС) обладают большим эмоциональным зарядом, способствуют развитию креативного потенциала обучаемых и обучающихся, созданию разнообразных и действенных форм и методов обучения.

Технологии Мультимедиа (ТМ) в системе образования – явление достаточно новое и до конца не изученное. До настоящего времени отдельные аспекты проблемы изучения и использования ТМ в учебном процессе были отражены в работах: использование технологий Мультимедиа в процессе подготовки учителя – Косенко И.И., Смолянинова О.Г., Тумалев А.В.; создание мультимедийных средств учебного назначения – Белицын И.В., Касторнова В.А., Кравцов С.С., Манторова И.В., Лобач О.В., Осин А.В.; применение технологий Мультимедиа в обучении – Анисимова Н.С., Браун Ю.С., Клемешева Н.В., Муравлев Д.П., Шампанер Г.М., Шлыкова О.В. Несмотря на бесспорную ценность проведенных в этих направлениях исследований, следует отметить, что они не в полной мере решают комплекс задач по созданию и применению мультимедийных обучающих систем. Наименее исследованными являются методические аспекты, учитывающие специфику преподавания учебных дисциплин или блоков дисциплин. На наш взгляд, именно в учете специфики их преподавания заложен существенный резерв повышения психолого-педагогического уровня МОС, служащий повышению эффективности обучения.

В настоящее время имеется ряд исследований (Великанова С.С., Зайнутдинова Л.Х., Лыскова В.Ю., Огородников Е.В., Павлова Л.В., Сташкевич И.Р., Сероусов И.Ю. и др.), подтверждающих активизацию учебно-познавательной деятельности обучающихся на практических и лабораторных занятиях программными и психолого-педагогическими возможностями электронных средств образовательного назначения.

Вместе с тем недостаточно проработаны методико-технологические вопросы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов. Необходимость применения МОС в процессе обучения электротехническим дисциплинам на лекционных занятиях обусловлена тем, что первичное формирование своего собственного представления об объекте (явлении) происходит на лекциях, поэтому именно на этих занятиях, в первую очередь, должны применяться технологии Мультимедиа.

В современных исследованиях отсутствует научное обоснование комплекса психолого-педагогических требований к МОС лекционных курсов электротехнических дисциплин.

Проведенный анализ научно-педагогических материалов по вопросам применения ТМ на лекционных занятиях показал, что в настоящее время основная дидактическая цель применения ТМ как правило сводится лишь к визуализации учебного материала и организации учебно-познавательной деятельности обучающихся на репродуктивном уровне. Практически не исследованы вопросы использования ТМ в лекционных курсах электротехнических дисциплин в сочетании с активными методами обучения. Такое сочетание могло бы активизировать учебно-познавательную деятельность обучающихся и перевести ее на продуктивный уровень.

Таким образом, обобщая вышеизложенное, можно сформулировать группу противоречий между:

существующими потребностями процесса обучения в лекционных курсах по техническим дисциплинам в использовании МОС, ориентированных на реализацию компьютерной визуализации изучаемых абстрактных понятий и отношений с ними, электротехнических устройств и систем в динамике их функционирования, обеспечивающих одновременное предъявление аудио- и визуальной информации, и недостаточной разработанностью дидактических, методических, психологических требований к реализации МОС лекционных курсов электротехнических дисциплин;

– направленностью современной образовательной системы на активизацию учебно-познавательной деятельности обучающихся и недостаточной разработанностью методов активизации учебно-познавательной деятельности посредством психолого-педагогических и программных возможностей МОС;

– достижениями современных теоретических и экспериментальных исследований в области создания и применения электронных образовательных изданий и ресурсов для лабораторно-практических занятий и недостаточной проработанностью методического и технологического обеспечений лекционных занятий с использованием МОС;

– требованиями к повышению ИКТ компетентности преподавательских кадров и недостаточной разработанностью научно-методических подходов к подготовке и повышению квалификации в области создания и применения МОС.

Обобщая сказанное, необходимо отметить, что проблема исследования отражает противоречие между объективными потребностями образовательного процесса технического вуза в расширении использования средств ИКТ и отсутствием теоретических основ и методических подходов к созданию и применению МОС, способных обеспечить активизацию учебно-познавательной деятельности не только на лабораторно-практических, но и на лекционных занятиях.

Ведущая идея исследования заключается в разработке нового средства обучения для лекционных занятий по электротехническим дисциплинам на основе технологий Мультимедиа, способствующего активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся.

В связи с этим целью исследования является разработка теоретических основ создания и применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин, обеспечивающих активизацию учебно-познавательной деятельности.

Объектом исследования является процесс обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам в условиях применения мультимедийных обучающих систем.

Предмет исследования – теоретические и методические подходы к созданию и применению мультимедийных обучающих систем лекционных курсов в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам, обеспечивающих активизацию учебно-познавательной деятельности.

Гипотеза исследования.

Активизация учебно-познавательной деятельности студентов технических вузов в процессе обучения электротехническим дисциплинам может быть усилена за счет применения на лекционных занятиях мультимедийной обучающей системы, разработка и использование которой будут осуществляться в соответствии с теоретическими основами создания и применения, включающими:

– комплекс дидактических, психологических и методических требований, учитывающих специфику обучения электротехническим дисциплинам;

– модель активизации учебно-познавательной деятельности программными и психолого-педагогическими возможностями мультимедийной обучающей системы лекционного курса;

– методы активизации учебно-познавательной деятельности студентов на лекционных занятиях, основанные на синтезе методов проблемного обучения и компьютерного моделирования;

– структуру мультимедийной обучающей системы лекционного курса как форму отражения контента учебного материала, основных функций лекции Мультимедиа и ее дидактических компонентов;

– методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов в проведении вариативных видов лекций.

В соответствии с целью и выдвинутой гипотезой были сформулированы задачи исследования:

1. Провести анализ научно-педагогической литературы по состоянию и перспективам использования мультимедийных средств учебного назначения, ориентированных на активизацию учебно-познавательной деятельности обучающихся в условиях реализации деятельностного подхода.

2. Научно обосновать комплекс взаимосвязанных психолого-педагогических требований, предъявляемых к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин.

3. Теоретически обосновать модель активизации учебно-познавательной деятельности на лекционных занятиях по электротехническим дисциплинам программными и психолого-педагогическими возможностями мультимедийных обучающих систем лекционных курсов.

4. Провести анализ компьютерного моделирования как метода научного исследования и метода активного обучения. Разработать метод активизации учебно-познавательной деятельности на лекционных занятиях по электротехническим дисциплинам, основанный на синтезе методов проблемного обучения и компьютерного моделирования.

5. Обосновать структуру мультимедийной обучающей системы лекционного курса как форму отражения контента учебного материала, основных функций лекции Мультимедиа и ее дидактических компонентов.

6. Разработать методику проектирования мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнических дисциплин, создать и внедрить в процесс обучения МОС лекционного курса по дисциплине «Теоретические основы электротехники».

7. Разработать научно-методические основы применения МОС лекционного курса электротехнических дисциплин.

8. Провести экспериментальную оценку активизации учебно-познавательной деятельности студентов на лекционных занятиях по электротехническим дисциплинам за счет применения МОС.

Методологической основой исследования явились фундаментальные работы в области педагогики и психологии (Бабанский Ю.К., Беспалько В.П., Выготский Л.С., Гальперин П.Я., Давыдов В.В., Зимняя И.А., Краевский В.В., Лернер И.Я., Немов Р.С., Скаткин М.Н., Талызина Н.Ф., Тихомиров О.К., Чебыкин А.Я. и др.), в области теории и практики информатизации образования (Апатова Н.В., Бешенков С.А., Захарова И.Г., Козлов О.А., Колин К.К., Лапчик М.П., Машбиц Е.А., Панюкова С.В., Полат Е.С., Роберт И.В. и др.), в области применения электронных средств учебного назначения в техническом образовании (Башмаков А.И., Душков А.В., Зайнутдинова Л.Х., Латышев В.Л., Маслов С.И., Норенков И.П., Шатуновский В.Л. и др.), в области использования технологий Мультимедиа в учебном процессе (Анисимова Н.С., Осипов А.В., Смолянинова О.Г., Шлыкова О.В. и др.).

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ положений психолого-педагогической науки по вопросам познания и управления процессом усвоения знаний, рефлексия собственной учебной и педагогической деятельности; теоретический анализ научной педагогической литературы по вопросам разработки и применения информационных и коммуникационных технологий в инженерном образовании; деятельностный и системный подходы при анализе и синтезе МОС; наблюдение, беседа, анкетирование, проведение лекций в специализированной мультимедийной аудитории, педагогический эксперимент, обработка и теоретический анализ результатов эксперимента.

Научная новизна исследования состоит в том, что в диссертации разработаны:

– модель активизации учебно-познавательной деятельности в лекционных курсах электротехнических дисциплин, отражающая взаимосвязь программных и психолого-педагогических возможностей мультимедийных обучающих систем лекционных курсов и их влияние на активизацию инвариантных компонент учебно-познавательной деятельности;

– метод компьютерного моделирования проблемных задач, основанный на синтезе методов проблемного обучения и компьютерного моделирования;

– новые требования, включенные в комплекс психолого-педагогических требований к МОС лекционных курсов: синкретичность предъявления учебной информации, обеспечение полной структуры учебно-познавательной деятельности, избыточность учебной информации, комплементарность традиционных и Мультимедиа технологий, а также требования динамически развивающегося теоретического образа и эмоционального регулирования учебно-познавательной деятельности обучающихся;

– интегративная структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса, отражающая не только блоки контента учебного материала, но и их соотнесение с дидактическими компонентами лекции Мультимедиа и ее основными функциями;

– научно-методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов, включающие методики: проведения вариативных видов лекций; подготовки и повышения квалификации преподавателей сообразно уровню их специальной, методической и ИКТ компетентности; экспериментальной оценки активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа.

Теоретическая значимость результатов исследования. Внесен вклад в развитие теории и методики электронных средств учебного назначения: сформулировано новое категориальное понятие «Мультимедийная обучающая система электротехнической дисциплины»; разработан комплекс психолого-педагогических требований к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов; выявлены типы и дана классификация компьютерных моделей, адекватных содержательной специфике процесса обучения электротехническим дисциплинам; разработана интегративная структура МОС лекционных курсов электротехнических дисциплин; разработаны методические основы проведения вариативных видов лекций с применением МОС лекционных курсов.

Практическая значимость исследования заключается в следующем:

– предложена методика проектирования МОС (ЛК) на основе сформулированных психолого-педагогических требований и разработанной интегративной структуры;

– разработана и внедрена в учебный процесс высшей школы мультимедийная обучающая система лекционного курса по дисциплине «Теоретические основы электротехники»;

– разработан и внедрен учебный курс «Мультимедиа технологии в образовании» для студентов специальности 030500 «Профессиональное обучение»;

– разработана и внедрена программа научно-методического семинара для преподавателей «Создание и применение мультимедийных средств учебного назначения в современной школе».

Основные этапы исследования. Исследование выполнялось в рамках подпрограммы «Мультимедийное образование в информационном пространстве Университетского округа», проводимой Южно-Уральским научно-образовательным Центром; госбюджетных работ Оренбургского государственного университета «Новые технологии при модульном изучении курса ТОЭ» (начало работы – 1990 г.), «Влияние мультимедийных технологий на психофизиологическое состояние обучающихся».

1. Изучение и анализ психолого-педагогических и учебно-методических материалов по вопросам повышения эффективности обучения средствами ИКТ (1990–2005 гг.).

2. Разработка МОС (ЛК) по дисциплине «Теоретические основы электротехники» и апробация в процессе обучения студентов инженерно-технических специальностей (1997–2006 гг.).

3. Разработка теоретических основ создания и применения МОС (ЛК) (2002–2006 гг.).

4. Оформление текста диссертации (2005–2007 гг.).

Апробация результатов исследования. Теоретические положения и результаты исследований были изложены и одобрены на следующих межвузовских, всероссийских и международных конференциях, симпозиумах и семинарах: научно-практический семинар «Опыт и проблемы внедрения компьютерной техники в учебный процесс», Челябинск, 1990 г.; Всесоюзная научно-практическая конференция «Опыт и проблемы перестройки учебного процесса в вузе», Киев, 1991 г.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Современные методы активизации творческих способностей», Оренбург, 1992 г.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Оптимизация проектирования учебного процесса», Оренбург, 1993 г.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Наука и учебный процесс», Оренбург, 1994 г.; Всероссийская научно-техническая и методическая конференция «Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование», Новомосковск, 1996, 1998 гг.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Технологии образовательного процесса», Оренбург, 1997 г.; Международная научно-практическая конференция «Инновационные процессы в образовании», Оренбург, 1998 г.; Межвузовская научно-методическая конференция «Профессиональная педагогическая культура как основополагающий фактор технологии обучения», Оренбург, 1999 г.; Международная научно-практическая конференция «Учебная, научно-производственная и инновационная деятельность высшей школы в современных условиях», Оренбург, 2001 г.; Всероссийский симпозиум, Казань, 2001 г.; Всероссийская научно-техническая и методическая конференция «Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование», Оренбург, 2001, 2003 гг.; Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы подготовки кадров для развития Оренбуржья», Оренбург, 2002 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике», Оренбург, 2002, 2005 гг.; Всероссийская научно-практическая конференция «Качество профессионального образования»; Международная научно-практическая конференция «Формирование профессиональной культуры специалистов XXI века в техническом университете», Санкт-Петербург, 2003, 2004, 2006 гг.; Международная научно-практическая конференция «Роль университетской науки в региональном сообществе», Москва–Оренбург, 2003 г.; Международная научно-методическая конференция «Новые информационные технологии в электротехнике», Астрахань, 2003, 2006 гг.; Всероссийская научно-техническая конференция «Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения», Таганрог, 2003, 2004 гг.; Всероссийская научно-практическая конференция «Модернизация образования», Оренбург, 2004 г.; Международные научные конференции «Технологии 2004», «Технологии 2005», «Технологии 2006», Турция (г. Анталия); Всероссийская научно-практическая конференция «Новые информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике», Чебоксары, 2004 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Формирование профессиональной компетентности», Бузулук, 2005 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные и коммуникационные технологии в общем, профессиональном и дополнительном образовании», Москва, 2005, 2006, 2007 гг.; XVI Международная научная конференция «Применение новых технологий в образовании», Троицк, 2005 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Вызовы XXI века и образование», Оренбург, 2006 г.; Международная конференция «Современное электронное обучение», Болгария (г. Варна), 2006 г.; Международная научно-практическая конференция «Новые информационные технологии в образовании», Екатеринбург, 2007 г.

Внедрение результатов исследования.

Разработанные теоретические основы создания и применения МОС включены в программу научно-методического семинара «Создание и применение мультимедийных педагогических средств в современной школе», которая внедрена для подготовки и повышения квалификации преподавателей в Ассоциации «Оренбургский университетский (учебный) округ».

Разработана мультимедийная обучающая система лекционного курса по дисциплине «Теоретические основы электротехники», которая внедрена в учебный процесс Оренбургского государственного университета и ряда других вузов: Московского государственного горного университета, Московского института радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), Екатеринбургского государственного технического университета (УПИ), Казанского государственного энергетического университета.

Разработан новый учебный курс «Мультимедиа технологии в образовании», который внедрен в учебный процесс ОГУ для студентов специальности 030500 «Профессиональное обучение».

На защиту выносятся:

1. Модель активизации учебно-познавательной деятельности на основе мультимедийной обучающей системы лекционного курса, отражающая взаимосвязь программных (визуализация, анимация, цвет, гипертекст, многооконность, манипулирование, моделирование, контаминация, аудиосопровождение, интерактивность) и психолого-педагогических (наглядность, доступность, прочность, эмоциональное регулирование, проблемность, избыточность, синкретичность, обратная связь) возможностей мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины и их влияние на активизацию инвариантных компонентов учебно-познавательной деятельности (целевого, потребностно-мотивационного, содержательного, операционально-деятельностного, эмоционально-волевого, контрольно-регулировочного, оценочно-результативного).

2. Интегративная структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины, включающая блоки контента учебного материала (установочно-целевой, справочно-энциклопедический, электронного конспекта, объяснительно-иллюстративный, проблемных задач, тестовых заданий) и отражающая возможности их использования для реализации дидактических компонентов (целевого, потребностно-мотивационного, содержательного, операционально-деятельностного, оценочно-результативного) лекции Мультимедиа и основных ее функций (познавательной, развивающей, организующей, воспитательной).

3. Метод компьютерного моделирования проблемных задач, реализуемый мультимедийной обучающей системой лекционных курсов электротехнических дисциплин, как способ активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекционных занятиях, обеспечивающий усиление инвариантных компонент учебно-познавательной деятельности и осуществляющий перевод обучающихся с репродуктивного уровня деятельности на продуктивный за счет компьютерного моделирования проблемных задач с априорно неизвестным решением и возможными гипотетическими вариантами их решения с использованием графических, геометрических и имитационных моделей и таких программных возможностей мультимедиа, как многооконное представление информации на одном слайде, «манипулирование», контаминация, дискретная подача информации.

4. Комплекс психолого-педагогических требований к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин, учитывающий особенности процесса обучения электротехническим дисциплинам (предъявление учебного материала на лекционных занятиях должно строиться с опорой на взаимосвязь вербально-логического, сенсорно-перцептивного и представленческого (образного) уровней когнитивного процесса) и включающий следующие новые требования: синкретичности предъявления учебной информации, обеспечения полной структуры учебно-познавательной деятельности, избыточности учебной информации, комплементарности, динамически развивающегося теоретического образа, эмоционального регулирования учебно-познавательной деятельности.

5. Научно-методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов, включающие:

а) методики проведения вариативных видов лекций:

– в лекциях, ориентированных на организацию репродуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (информационных, обзорных, установочных, консультативных), в качестве ключевого следует использовать объяснительно-иллюстративный блок контента МОС (ЛК);

– в лекциях, ориентированных на организацию продуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (проблемных, лекциях-диалогах, лекциях с запланированными ошибками), в качестве ключевого должен быть применен блок проблемных задач;

б) методики подготовки и повышения квалификации преподавателей сообразно уровню их специальной, методической и ИКТ компетентности;

в) методику экспериментальной оценки активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа, включающую определение уровня усвоения основных понятий лекционного материала и оценку функционального состояния студентов с применением физиологических, психометрических и субъективных методов.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены применением комплекса методов, адекватных объекту, целям, задачам и логике исследования, длительным характером опытно-поисковой работы, репрезентативностью объема выборок и статистической значимостью экспериментальных данных.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений.

Взаимосвязь программных и психолого-педагогических возможностей мультимедийных средств учебного назначения

В работе Е. В. Ширшова дается следующее определение ИОС. Интеллектуальная обучающая система - педагогическое программное средство, созданное на основе идей искусственного интеллекта и предназначенное для адаптивного управления учебно-познавательной деятельностью обучающихся [Ширшов, 2005, С. 103].

Интеллектуальные обучающие системы [Гаврилова, Хорошевский, 2001] предназначены для решения логических задач, а не вычислительных. ИОС строятся на принципиально ином механизме обработки информации. Там, где программы используют процедурный анализ, ИОС прибегают к помощи дедуктивных рассуждений. Основой для работы такой системы служит база знаний, эвристик, заложенных при ее создании, которая постоянно пополняется. В системах, основанных на знаниях, предполагается, что исходные знания способны в соответствии с запросами пользователей к системе порождать новые знания. ИОС способны не только выдавать решения задач, но и пополнять собственную базу знаний, конструируя новые эвристики на основе имеющихся. Причем так называемые знания для этого должны быть приведены к виду, пригодному для обработки ЭВМ. Именно алгоритм обработки знаний, а не алгоритм решения задачи закладывается при создании ИОС.

Проектирование ИОС базируется на базе идей искусственного интеллекта. В идеале - это попытка создать систему, подобную человеку-учителю, индивидуально работающему сучеником [Ширшов, 2005, С.102].

ИОС еще называют адаптивными, поскольку в процессе диалога с обучаемым определяется уровень его умственных способностей и меняющихся знаний и навыков и в соответствии с полученными данными выстраивается весь сценарий обучения. Так как характеристики обучаемого в процессе могут изменяться, то и сценарий обучения постоянно меняется, подстраиваясь к новому состоянию обучаемого. В связи с чем можно утверждать, что ИОС являются не только обучающими, но и самообучающимися. Как отмечает И. В. Роберт [Роберт, 1994, С. 169]: «Использование возможностей систем искусственного интеллекта создает веские предпосылки для организации процесса самообучения; формирует умения самостоятельного представления и извлечения знаний; способствует интеллектуализации учебной деятельности; инициирует развитие аналити-ко-синтетических видов мышления, формирования элементов теоретического мышления».

С конца 80-х гг. стали интенсивно развиваться технологии «Виртуальная реальность», основанные на использовании возможностей средств отображения, манипулирования и управления информацией. Как отмечено в работе [Роберт, 2007, С. 48]: «Технология «Виртуальная реальность» - это технология неконтактного информационного взаимодействия, реализующая с помощью комплексных мультимедиа-операционных сред иллюзию непосредственного вхождения и присутствия в реальном времени в стереоскопически представленном «экранном мире» (виртуальном мире) при обеспечении тактильных ощущений при взаимодействии пользователя с объектами виртуального мира».

Комплексные системы «Виртуальная реальность» помимо систем стереоскопической визуализации используют средства перемещения объектов в виртуальном пространстве, методы интерактивного манипулирования объектами, компьютерную имитацию зрительных, слуховых, осязательных, моторных ощущений.

Технология неконтактного информационного взаимодействия, реализуемая системой «Виртуальная реальность», позволяет компьютеру отобразить непосредственно в цифровой форме импульсы от «информационной перчатки» («интерфейс-перчатка»), «информационных очков» и «информационного костюма». Рука пользователя, одетая в «информационную перчатку», может быть спроектирована в виртуальной форме в трехмерной компьютерной среде. Манипулируя «информационной перчаткой», пользователь может взаимодействовать с «виртуальным миром», передвигая объекты, управляя ими, а наличие «информационных очков» и «информационного костюма» позволяет создать иллюзию присутствия в виртуальном мире.

В настоящее время возможности системы «Виртуальная реальность» используются при подготовке спортсменов, будущих специалистов в области астронавтики, военного дела, архитектуры, медицинской диагностики и медицинской реабилитации двигательных функций, в организации развлечений и досуга [Роберт, 2007, С. 49].

Технологии «Виртуальная реальность» позволяют создавать принципиально новый уровень предметной среды за счет погружения в трехмерную, стереоскопически представленную реальность, обеспечивающую [Там же, С. 72]: - моделирование аудиовизуальных и сенсорных ощущений непосредственного контакта пользователя с объектами виртуальной реальности (видеть, слышать, осязать рукой); - неконтактное управление пользователя объектами или процессами виртуальной реальности; - имитацию реальности - эффект «непосредственного участия» пользователя в процессах, происходящих на экране, и влияния на их развитие и функционирование; - взаимодействие с объектами или процессами, находящими свое отображение на экране, реализация которых в реальности невозможна.

Как отмечает И. В. Роберт, психолого-педагогические цели использования технологий «Виртуальная реальность» определяются возможностью (через реализацию и внедрение специальных методик) «встраивания» технологий обучения в учебные среды, осуществлять педагогическое воздействие, обеспечивающее развитие наглядно-образного, наглядно-действенного, интуитивного, творческого, теоретического мышления.

Методические требования к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин

Лекция - одна из важных форм обучения студентов в современном вузе. Лекция - lectio, дословно означающая «чтение», - в средневековых университетах имела форму чтения - профессора читали тексты первоисточников и комментировали их. Начиная с XVIII века она изменила свою форму -стала устным рассказом преподавателя (профессора).

Формы и задачи лекций менялись и совершенствовались на протяжении всего времени существования высшего образования. По мере развития высшего образования обучение становилось более фундаментальным и задачи его, с одной стороны, расширялись, а с другой - дифференцировались.

Суть лекции хорошо выразил великий русский ученый П. А. Флоренский: «Существо лекции - непосредственная научная жизнь, совместное со слушателями размышление о предметах науки, а не изнесение из запасов кабинетной учености готовых, отлившихся в стереотипную форму выводов. Лекция - это посвящение слушателей в процесс научной работы, приобщение их к научному творчеству, род наглядного и даже экспериментального научения методам работы, а не только передача «истин» науки в ее «настоящем» положении... Лекция ... должна не научить тому или другому кругу фактов, обобщений или теорий, а приучить к работе, создать вкус к научности, давать «затравку», дрожжи интеллектуальной деятельности» [Фейгенберг, 1989, С. 33-36].

Такой высокий статус лекции объясняется тем, что она позволяет за короткое время познакомить студентов с основными теоретическими положениями изучаемой дисциплины; дать самое современное научное освещение проблемы; позволяет экономно передать большой объем знаний; дает научный материал из первых уст; вводит в теоретическую лабораторию ученого, максимально учитывает запросы, уровень развития данной аудитории; позволяет передать личное отношение преподавателя к предмету. Важнейшей функцией лекции является создание у студентов полноценной ориентировки в предмете и способах работы над теоретическим материалом.

Лекция способствует формированию научного мышления при условии, если материал ее дает образцы и логику самостоятельной работы, упражняет в классификации смысловых единиц, отношения их к методологическому, теоретическому, фактическому уровням знаний.

В настоящее время наряду со сторонниками существуют противники лекционного изложения учебного материала в вузе [Чернилевский, 2001, Шатуновский, 2003]. В их аргументах есть доля правды. Каковы же доводы противников лекции? 1. Лекция приучает к пассивному восприятию чужих мнений, тормозит самостоятельное мышление обучающихся. Чем лучше лекция, тем эта вероятность больше. 2. Лекция отбивает стремление к самостоятельным занятиям. 3. Лекции нужны, если нет учебников или их мало. 4. Одни слушатели успевают осмыслить, другие - только механически записать слова лектора. Это противоречит принципу индивидуализации обучения.

Однако опыт обучения в высшей школе свидетельствует о том, что отказ от лекции снижает научный уровень подготовки обучающихся, нарушает системность и равномерность их работы в течение семестра. Так, например, в первые годы Советской власти делались попытки в высшей школе отказаться от лекций и экзаменов, перейти к бригадным методам работы, но в 1932 году вышло постановление ЦИК СССР о высшей школе, восстанавливающее систему лекций, экзаменов. В положении подчеркивалась целесообразность применения лекции как метода преподавания, способствующего сближению профессора с учащимися. Поэтому, как отмечено в работе [Ви-ленский и др., 2004, С. 92], «лекция по-прежнему остается как ведущим методом обучения, так и ведущей формой организации учебного процесса в вузе», а указанные выше недостатки в значительной степени могут быть преодолены применением нетрадиционных видов лекций.

Главное в лекции - это «добиться подъема интеллектуальной энергии обучающихся, вызвать движение мысли вслед за мыслью лектора, добиться ответной мыслительной реакции» [Виленский, 2004, С. 95]. То есть лекция должна не только давать обучающимся систематизированные научные знания по дисциплине, но и активизировать их учебно-познавательную деятельность и способствовать формированию творческого мышления. Проблеме активизации лекционного преподавания большое внимание уделял А. П. Минаков, который в своих трудах писал о том, что лекция в вузе должна «не читаться», а «совершаться» совместно с аудиторией.

Проведенный нами анализ литературы [Ахметов, 1983, Басова, 2000, Берулава, 1993, Васютин, 1997, Веников, Шнейберг, 1989, Виленский, 2004, Жураковский, 1989, Мухина, Соловьева, 2004, Попков, Коржуев, 2001] позволил классифицировать лекции на две большие группы: «традиционные» и «нетрадиционные» (термины взяты из книги С. А. Мухиной, А. А. Соловьевой, С. 31-33). Как правило, на лекциях, отнесенных к традиционной группе, применяются репродуктивные методы, основная цель которых заключается в передаче систематизированных основ научных знаний по дисциплине, раскрытии состояния и перспективы развития соответствующей области науки и техники, концентрировании внимания обучающихся на наиболее сложных, узловых вопросах. Самым слабым местом традиционных лекций является пассивность обучающихся при высокой односторонней активности преподавателя, поэтому в последнее время с целью активизации обучения появились новые методики предъявления лекционного материала. Они и организовали выделенную нами нетрадиционную группу лекций. На лекциях, отнесенных к нетрадиционной группе, применяются активные методы обучения.

Компьютерное моделирование как метод научного познания

Точка В соответствует эмоциональному пробуждению аудитории, появлению у обучающихся внутренних мотивов и началу организованной учебно-познавательной деятельности. Очень часто это состояние сопровождается тем, что преподаватель от скучного, сложного теоретического материала переходит к объяснению или демонстрации практических примеров. Для точки В характерны эмоции, соответствующие первому этапу учебно-познавательной деятельности: удивление, любопытство. Выделение этапов УПД и соответствующих им эмоций познавательного характера проведено А. Я. Чебыкиным [Чебыкин, 1986, С. 39-42]. Им выделено три этапа: этап знакомства с новой темой; этап рассмотрения основного содержания, этап усвоения и закрепления полученных знаний с последующим их использованием в дальнейшей деятельности. На первом этапе у обучающихся появляются эмоции, представленные на уровне удивления и любопытства, обусловленные восприятием эмоционально насыщенного дидактического материала. На втором - эмоции любопытства и любознательности, связанные с доминированием у обучающегося внутренних мотивов и появлением общих целей, направленных на осмысление и усвоение полученной учебной информации. На заключительном - эмоции любознательности и увлечения, которые активно включаются в гностическую структуру сознания.

Удивление рассматривается А. Я. Чебыкиным как неожиданно возникающая кратковременная эмоциональная реакция типа: Что это такое? В чем дело?; любопытство - как положительное эмоциональное отношение к внешней стороне дидактического материала; любознательность - как склонность к приобретению новых, но недостаточно глубоких знаний; увлечение - как полная захваченность, поглощенность учебным материалом.

Вернемся к анализу графика успешности учебно-познавательной деятельности от силы эмоционального возбуждения. Участок кривой ВС сопровождается повышением эмоциональной активности и успешности учебно-познавательной деятельности. Достижение точки С при чтении лекций по традиционной технологии возможно только преподавателями, высококвалифицированными в своей области научных знаний, в совершенстве владеющими методами педагогического мастерства и приемами регуляции эмоциональных состояний. Участок кривой ВС и окрестности точки С предполагает появление у обучающихся эмоций, соответствующих второму и третьему этапам учебно-познавательной деятельности и появлению таких эмоций как любознательность, увлечение.

Точка С соответствует оптимальному эмоциональному состоянию обучающегося при высокой эффективности (успешности) учебно-познавательной деятельности. Так как психофизиологические особенности (темперамент, способности, характер) у людей сугубо индивидуальны, то правильнее говорить не о точке С, а об интервале эмоционального возбуждения, в пределах которого удается поддерживать высокий уровень учебно-познавательной деятельности.

Участок кривой СД сопровождается повышением эмоциональной активности (возбужденности) и возрастанием дезорганизации учебно-познавательной деятельности. Точка Д соответствует состоянию полной дезорганизации учебно-познавательной деятельности. Состояния, соответствующие точке Д, в реальных условиях учебного процесса в высшей школе крайне редки. Они могут быть связаны, как правило, с какими-то нестандартными ситуациями, возникшими во время лекции: залетела птица в открытое окно, преподаватель очень много и активно шутил, чтобы осуществить психологическую разрядку во время чтения лекции и т. д. Все это приводит к тому, что студенческая аудитория на некоторое время становится неуправляемой в силу своей эмоциональной перевозбужденности. Требуется время, чтобы успокоить аудиторию и завладеть ее вниманием.

Анализ графика успешности учебно-познавательной деятельности от силы эмоционального возбуждения позволяет утверждать, что высокий уро 133 вень учебно-познавательной деятельности определяется интервалом оптимального эмоционального возбуждения, который, в свою очередь, зависит от многих факторов: от сложности темы лекции, от применяемых методов обучения, от психофизиологических особенностей аудитории, а также от методов воздействия на эмоциональную сферу обучающихся.

Анализ опыта педагогов-новаторов показывает, что методы воздействия на эмоциональную сферу обучающихся условно можно подразделить на две группы: это методы, направленные на оперативное коррегирование негативных эмоций учащихся, а также методы, усиливающие эмоциогенный эффект содержания дидактического материала.

К разряду особых и специальных методов управления эмоциями учащихся можно отнести суггестопедию. Она представляет собой целостную систему различных психологических приемов, направленных на создание комфортного состояния при усвоении дидактического материала: инфанти-лизация (принцип псевдопассивности), игра в учебном процессе, двуплано-вость представления заготовок дидактического материала, интонационные, звуковые и световые воздействия, ритм, концертика, псевдопассивность (внушение в обычном состоянии).

Имеются исследования, где предпринимаются попытки внедрить приемы эмоциональной регуляции состояний учащихся интенсификации процесса усвоения знаний [Лозанов, 1977], рассматриваются условия по созданию эмоционального комфорта на занятии [Моисеев, 1986, Полякова, 1986]. Исследование с учетом психологических и дидактических условий эмоциональной регуляции учебно-познавательной деятельности было проведено А. Я. Чебыкиным. Он создал целостную систему методов управления эмоциями учащихся на занятиях, проводимых по традиционной технологии в средних общеобразовательных учреждениях.

Учитывая специфику проведения лекционных занятий в высшей школе по электротехническим дисциплинам и результаты исследований А. Я. Чебыкина, нами разработаны приемы эмоциональной регуляции учебно 134 познавательной деятельности, связанные с представлением дидактического материала, осуществляемые программными возможностями МОС(ЛК). Прием цветового воздействия.

Современной психологией накоплен богатый теоретический и эмпирический материал, позволяющий считать цвет и эмоции единой семантико-семиотической системой. Исследования, проведенные А. А. Мелик-Пашаевым (в НИИ общей и педагогической психологии АПН СССР) на школьниках старших классов, позволили сделать выводы о том, что свыше 70 % учащихся обладают нормальной выразительной функцией цвета. Из них около 20 % имеют повышенное чувство цвета, и только у 6 % испытуемых цвет не вызывает никаких эмоций.

Цвет является естественным психофизиологическим фактором регуляции эмоциональных состояний. Известно, что одни цвета способствуют активизации эмоционального возбуждения, другие - его снижению.

Цвет обладает эмоциональной выразительностью, он может создавать впечатление легкости и тяжести, торжества и уныния, печали и радости. Восприятие размера и глубины пространства также зависит от цвета: одни краски «выступают вперед», другие «уходят назад». Красный, оранжевый, желтый цвета и их оттенки человек ощущает как теплые, синий и фиолетовый -как холодные. Зеленый цвет - нейтральный, у него есть холодные и теплые оттенки. Теплые цвета, как правило, вызывают бодрое настроение - их называют активными , холодные {пассивные), наоборот, успокаивают.

Преобладание темных цветов может привести к развитию угнетенного состояния и пассивности обучающегося. Доминирование ярких красок - к общему перевозбуждению организма, которое часто граничит с быстрым развитием утомления зрительного анализатора.

Интегративная структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины

В работе [Антонов, 1972] А. В. Антонов выделяет два вида письма: идеографическое и пиктографическое. Идеография (идеографическое письмо) от греч. Idea - «идея, образ, понятие» + grapho «пишу») - изображение чего - либо с помощью образов (понятий). Пиктография (пиктографическое письмо) (лат. Pictus - «писанный красками, рисованный» + гр. grapho «пишу») - рисуночное письмо, изображение предметов, событий, действий путем условных знаков - пиктограмм. Примером использования пиктографического письма является компьютерная операционная система Windows.

Как отмечает А. В. Антонов: «Идеографические знаковые системы выполняют более сложную функцию, углубляя наши познания об объекте, давая возможность проникнуть в его более существенные связи и отношения, скрытые от непосредственного наблюдения» [Антонов, 1972, С. 149]. Из этого высказывания следует, что идеография представляет собой графическое изображение отношений и связей объекта, скрытых от непосредственного восприятия и дающих более полное представление об объекте. Например: дана вольтамперная характеристика резистивного сопротивления u(i), но какая эта зависимость: линейная или нелинейная - неизвестно. Если же вольтамперная характеристика u(i) будет задана в виде графика или таблицы, вопрос о характере зависимости, как и о типе резистивного элемента, будет решен однозначно, а следовательно, будет представлена более полная информация об этом элементе.

По мнению А. В. Антонова, к идеографическим знаковым системам относятся: графики, гистограммы, диаграммы, таблицы (расположены по мере возрастания «знаковости», абстрактности) - то есть все то, что нами ранее отнесено к абстрактным понятиям. Т. В. Кудрявцев указывает, что на графиках и диаграммах объем реальных признаков очень ограничен, а сами эти средства наглядности представлены в основном признаками-заместителями, которые характеризуют в основном не сами технические факты и явления как таковые, а отношения между ними (еще одно подтверждение, что графики и диаграммы относятся к абстрактным понятиям, - Н. Г.). Таким образом, можно утверждать, что в электротехнических дисциплинах идеографическое письмо характеризует абстрактные понятия и отношения с ними и именно оно составляет основу графической модели.

Итак, графическая модель - условный образ абстрактных понятий, которые невозможно представить обычными средствами предметной наглядности, выполненный с помощью графических редакторов в виде диаграмм, графиков, характеристик, таблиц и т. д.

Графики и диаграммы могут быть проиллюстрированы на экране компьютера с помощью:

- приложений Microsoft Office, с помощью иконки Создание диаграмм, расположенной на панели инструментов; - среды MatCad.

Первый способ предусматривает иллюстрацию числовых данных в виде диаграмм и графиков, используется как изображение полученного результата.

Построение графиков и диаграмм в среде MatCad производится введением в программу математических выражений, представляющих функциональные зависимости. Графическое изображение осуществляется с высокой степенью точности. Чаще всего используется при решении задач графическим или графоаналитическим способом.

Графическое моделирование связано с визуализацией, изучением, познанием абстрактных понятий и действий с ними.

Графическое моделирование на лекциях Мультимедиа предполагает дискретную подачу информации, причем каждая порция информации комментируется лектором. Наиболее целесообразно при графическом моделировании использовать офисную программу PowerPoint, легко реализуемую дискретность подачи информации и организацию повтора построения сложных графиков, диаграмм и т. д.

Для описания геометрических свойств изучаемых реальных объектов как отмечено в [Норенков, 2004, С. 233,], введено понятие геометрической модели. Это описание может быть представлено как в аналитической форме (в виде системы математических выражений или уравнений), так и виде изображения (схемы, рисунка, чертежа, фотографии и т. д.) [Там же]. Геометрические модели создаются средствами машинной графики. При конструировании реальных объектов они отображают форму, состав, расположение и компоновку элементов объекта [Норенков, 2002, С. 144].

Одной из основных задач курса ТОЭ, как было отмечено выше, является анализ и расчет электрических цепей. Электрической цепью называют совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, электрическом токе и электрическом напряжении [ГОСТ по электротехнике]. Для удобства расчета электрической цепи ее представляют в виде электрической схемы. Электрическая схема -графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов и показывающее соединения этих элементов [ГОСТ по электротехнике]. Как следует из этого определения, схема электрической цепи содержит следующую информацию: о составе элементов цепи и о способе их соединения (расположения). Сама электрическая цепь является реальным техническим объектом, она может быть изображена в виде схемы замещения и описана в виде системы уравнений связи или матриц соединений, характеризующих состав элементов и способы их соединения. Следовательно, на основании определения, данного И. П. Норенковым, схема электрической цепи может быть отнесена к классу геометрических моделей.

Похожие диссертации на Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам