Rinat UnysovИзвестная поговорка о том, что «все течет и все изменяется», несомненно, применима и к такой достаточно консервативной области деятельности человека, как педагогика. Как бы мы ни восхищались ораторским мастерством талантливого лектора, стоящего с куском мела у доски, современному молодому человеку он зачастую представляется доисторическим существом, которого, однако, надо уважать. Современные люди, пришедшие в вуз, уже с колыбели привыкли к всевозможным электронным средствам получения информации. Если понаблюдать за такими людьми в транспорте и в других местах, то можно сделать вывод, что многие из них получают информацию не от внешнего мира, а от своих смартфонов, планшетов, наушников и других гаджетов. Наверное, этот факт не очень нас радует, но приходится с ним считаться. Таким образом, изменившийся образ жизни подталкивает преподавателей к использованию компьютерных технологий в современном образовательном процессе, которые можно считать новыми инновационными педагогическими методами.
Большинство ведущих вузов мира использует инновационную систему обучения на платформе Blackboard. В КНИТУ-КАИ на базе этой платформы создано множество электронных курсов. Автором разработаны курсы по общей физике, электродинамике, истории и перспективе развития науки о наноматериалах и нанотехнологии [1–5]. Все разработанные курсы содержат следующие компоненты: утвержденную рабочую программу, аннотацию к ней, фонд оценочных средств, методические рекомендации к практическим и лабораторным занятиям и в целом ко всему курсу, справочник, авторское учебное пособие. Указанные компоненты содержатся в папке «Материалы по курсу» в окне «Меню курса».
В методических указаниях имеются сведения о содержании курса, порядке его прохождения и плане работы студента в аудитории, а также вне ее пределов. Тем самым снимаются временные и пространственные ограничения учебного процесса. Для обучения оказывается не обязательным условие одновременного присутствия преподавателя и студента в одной аудитории. Заглянув в фонд оценочных средств, студент получит полное представление о видах промежуточной аттестации (экзамен или зачет) по семестрам и о том, какие компетенции он должен приобрести, о формах проведения аттестации (тестирование и письменное решение комплексного задания), о критериях оценки успеваемости и типовых контрольных заданиях для каждого вида аттестации. В методических рекомендациях по лабораторным занятиям (рис. 1)представлена программа прохождения лабораторного практикума по семестрам с указанием наименования лабораторных работ, их темы и трудоемкости выполнения в часах. Здесь же указаны файлы, в которых содержатся методические описания лабораторных работ, например тема 1. 2. Лабораторные работы. Это значительно облегчило задачу студентов, которым уже нет нужды копировать бумажные методические описания.
Рис. 1. Материалы по курсу
В методических рекомендациях по практике студенты увидят таблицу с темами практических занятий по семестрам и указанием трудоемкости их выполнения в часах. В качестве задачника используется «Сборник задач по общему курсу физики» (автор В. С. Волькенштейн). Несмотря на то что этот задачник имеется в библиотеке КНИТУ-КАИ, достается он не всем студентам, а электронная версия в интернете отсутствует. Для удобства студентов некоторые задачи из этого пособия также содержатся в соответствующих файлах, наприер, в файле тема 1. 1. Практика. Это позволяет студентам прямо во время аудиторных занятий заходить со своих смартфонов в обучающий курс и находить в нем задачи, необходимые для решения. Для удобства студентов также приведены примеры решения задач из разных разделов физики.
В информационном обеспечении дисциплины приведены основные и дополнительные источники литературы для изучения курса физики, а также источники из Интернета. Теперь преподавателю не нужно на вводной лекции тратить время на выписывание литературных источников. В качестве интернет-источника выбран учебник Д. В. Сивухина «Общий курс физики» в пяти томах. С помощью гиперссылки студенты могут непосредственно попасть на страницы этого учебника. Также с помощью гиперссылки студенты могут открыть учебное пособие [6–8]. В справочнике студенты могут найти подробные данные и таблицы, необходимые для решения задач по практике. В окне «Меню курса» также можно найти метаданные курса, глоссарий, объявления, содержание курса. В содержании курса общей физики содержится пять модулей, на которые он разбит в соответствии с рабочей программой. Если у студента возникнет необходимость уточнить определение некоторого понятия, он может обратиться к глоссарию (рис. 2), который содержит 285 терминов.
Рис. 2. Глоссарий
Несмотря на то что указанный курс удобен по навигации, желательно для более быстрого вовлечения студентов в работу с ним провести ознакомительную экскурсию по его содержанию и структуре. Нужно объяснить студентам последовательность изучения курса физики и прохождения им аттестационных контрольных точек. Также стоит студентам рассказать, как сочетать обучение непосредственно в аудитории с самостоятельной работой в системе Blackboard. Нужно ли требовать записывать лекции в аудитории, если они изложены в электронном курсе? Каждый преподаватель решает эту проблему по-своему. Но если педагог творчески относится к материалу лекций, старается привнести что-то новое, то указанный вопрос отпадает сам по себе. Кроме того, нужно объяснить студентам, что конспектирование лекции представляет собой интеллектуальный труд и способствует как усвоению материала, так и его запоминанию. Я поощряю качественные конспекты лекций определенными баллами. Успешные студенты не только конспектируют аудиторные и электронные лекции, но и добавляют свои материалы.
Изучение электронного курса физики начинается с модуля 1 (Физические основы классической механики). Здесь содержатся лекции, презентации, видеоролики, компьютерные демонстрации, задачи, тесты, описания лабораторных работ, соответствующие указанной теме. Презентации [9–15] позволяют лектору преподнести изучаемую тему в красочной лаконичной форме, когда отсутствуют громоздкие выкладки, представлены ключевые определения и формулы, важнейшие схемы и выводы. Физика – наука экспериментальная. К сожалению, демонстрационный эксперимент по ряду причин практически отсутствует на наших лекционных занятиях. Поэтому показ видеороликов, компьютерных демонстраций, посвященных различным опытам, в данном случае просто необходим. На моих занятиях студенты с удовольствием смотрят видеофильмы, такие как, например «Опыт Штерна», «Постулаты Бора», компьютерную демонстрацию «Фигуры Лиссажу». Можно представить себе ситуацию, когда лектор, пытаясь выполнить программу, заставляет студентов 1,5 часа записывать лекцию. Такое напряжение приводит к тому, что студенты переутомляются, теряют интерес к предмету и даже начинают его ненавидеть. Поэтому показ видеороликов, демонстрационных программ, презентаций позволяет снизить напряжение и повысить заинтересованность студентов к получению новых знаний. Несмотря на то что законы физики мы, преподаватели, изменить не можем, все-таки, я думаю, необходимо стремиться сделать лекционный материал авторским. На своем опыте убеждаюсь, как трудно студенты усваивают первичные понятия. Поэтому в методических указаниях (см. рис. 3) привел пример того, как надо ответить на вопрос: «Что такое скорость?» Ответ дан развернутый и состоит из пяти пунктов. В первом пункте дается определение скорости без формулы: скорость материальной точки характеризует быстроту и направление ее перемещения. Некоторые студенты ограничиваются быстротой перемещения, забывая, что скорость является вектором. Во втором пункте приводится формула для вектора скорости и соответствующая ей формулировка: скорость равна первой производной по времени от радиус-вектора. В третьем пункте указывается формула для модуля скорости и формулировка: модуль скорости равен первой производной по времени от длины пути. В четвертом пункте указывается направление вектора скорости: в каждой точке вектор скорости направлен по касательной к траектории в данной точке в сторону движения. И наконец, в пятом пункте указана размерность вектора скорости. После этого развернутого ответа студентам предлагается самим дать такие же развернутые ответы на другие ключевые понятия физики: «Проверьте себя, сможете ли Вы так же развернуто определить следующие понятия: ускорение, нормальное и тангенциальное ускорения, угловая скорость, угловое ускорение, импульс, работа, мощность?» Думается, что такие авторские обращения создателя курса к студентам оживляют лекционный материал, и они более заинтересованно к нему относятся. В таких местах лектор как бы незримо присутствует рядом со студентом, выражает личностное отношение к изучаемому вопросу, объясняет типичные ошибки формального усвоения и предлагает ему выполнить определенные действия.
Рис. 3. Модуль 1
Пример теста по механике изображен на рис. 4. Показаны два решенных вопроса теста. В первом задании приведена траектория движения материальной точки и нарисованы и пронумерованы четыре вектора. Требовалось определить, какой из этих векторов соответствует радиус-вектору. Правильный ответ соответствует кружочку с цифрой 1. Второе задание заключалось в том, что из четырех формул нужно было выбрать одну формулу, которая соответствует понятию скорости. Этот тест нельзя считать простым, так как три формулы из четырех совпадают по размерности с размерностью скорости. Только одна из указанных формул соответствует общему определению скорости.
Рис. 4. Тест по механике
В каталоге тестов по каждому модулю содержится 50 заданий. Из этих 50 тестов случайным образом выбираются 20 заданий. Поэтому, когда студент выполняет очередную попытку прохождения теста, ему могут попасть иные задачи. Результаты тестирования заносятся в центр оценок, где их могут видеть студенты, что побуждает последних к состязательности и повышению уровня своих знаний. Для преподавателя тестирование позволяет высвободить аудиторное время, так как нет необходимости проводить традиционный письменный коллоквиум. Однако остается проблема разработки качественных тестов и их постоянного обновления.
Отметим также очень полезный инструмент в виде вики-страниц, имеющийся в распоряжении преподавателя. Эти страницы позволяют студентам под руководством преподавателя разрабатывать собственные интеллектуальные продукты и опубликовать их в электронном курсе. Темы вики-страниц предлагает преподаватель, а иногда и сами студенты. По сути, вики-страница представляет собой учебно-исследовательскую и научно-исследовательскую работу. Материалы для изучения определенных тем, статьи по разным направлениям [16–39] выкладываются лектором, чтобы студенты могли быстрее включиться в собственную разработку. Тем самым электронный курс позволяет организовать не только самостоятельную, но и научно-исследовательскую работу. Лучшие студенческие разработки докладывались на различных конференциях [40–47]. Пример вики-страницы, созданный студентом, показан на рис. 5. Вики-страницы должны отличаться от обычного текста учебника. Они могут содержать движущиеся объекты, анимации, компьютерные модели, видеоролики. На приведенном примере в вики-страницу включен видеоролик НИЯУ МИФИ, посвященный экспериментальному показу стоячих волн, возникающих в вертикально закрепленном резиновом шнуре. Колебания в шнуре возбуждаются двигателем, расположенным в верхней части. Частоту вращения двигателя можно изменять. В результате сложения двух волн, бегущих от закрепленных концов шнура навстречу друг другу, образуется стоячая волна. В опыте сначала получили основной тон, когда в середине шнура образовалась пучность. Затем частоту вращения вала двигателя увеличили и получили первый обертон, когда в середине шнура образовался узел, а две пучности расположились на расстоянии четверти длины шнура от его концов.
Рис. 5. Вики-страница «Стоячая волна»
Этот момент зафиксирован на рис. 5. Далее в опыте был получен и второй обертон, когда на длине шнура расположились два узла и три пучности. Видеоролик не занимает много времени, нагляден и не может быть заменен никакими статическими схемами, нарисованными мелом у доски. Здесь напрашивается известная фраза Мефистофеля из произведения В. Гете «Фауст» в переводе В. Брюсова:
Суха, мой друг, теория везде,
Но древо жизни пышно зеленеет.