Компютерні засоби підтримки навчального процесу Інститут високих технологій Сусь Б.Б.

Мета доповіді: Огляд засобів інформаційних технологій в освіті які можуть бути застосовані в навчальному процесі ІВТ при підготовці бакалаврів та магістрів.

Типи електронних навчальних матеріалів Засоби для створення електронних навчальних матеріалів. Використання електронних навчальних матеріалів в навчальному процесі. Особливості проведення лабораторних робіт в електронному навчанні. Автоматизація наукових досліджень

Електронні навчальні матеріали електронні підручники, посібники та конспективні матеріали лекцій; електронні методичні розробки для підготовки до семінарів, практичних та лабораторних занять; електронні довідники та бази даних, до яких необхідно звертатися в процесі навчання (фізичні чи історичні довідники, бази юридичних законів, картографічних даних, стандартів тощо);

Електронні підручники Електронні демонстрації Запис і відтворення таких навчальних матеріалів виконується комп'ютерними засобами у форматах, що підходять для використання в комп'ютерних мережах та зовнішніх носіях памяті (CD).

Джерела отримання електронних навчальних матеріалів ЕНМ виробництва комерційних фірм; ЕНМ з відкритих джерел в Інтернеті; ЕНМ власного виробництва навчального закладу;

Основні характеристики ЕНМ Складність застосування ЕНМ; Насиченість засобами відображення інформації; Спосіб доставки до користувача; Наявність засобів взаємодії з системами управління навчанням; Відповідність стандартам;

Переваги електронних підручників та демонстрацій У підручниках з фізики, хімії, біології використовуються графічні зображення, вони логічно вибудовуються, ускладнюються і врешті рисунки набувають досить складного вигляду, важкого до сприйняття у традиційному представленні Компютер дає можливість забезпечити поступовість викладу через послідовність окремих кадрів таким чином, що попередні кадри зберігаються, а наступні поступово ускладнюються, що важко зробити у друкованому варіанті через значне зростання обсягу підручника.

Приклади з підручника механіки

Flash Objects Newton's Laws of Motion Введення інтерактивності.

Комп'ютерне моделювання дає змогу створити на екрані наочну динамічну картину фізичного досліду або явища і відкриває широкі можливості для вдосконалення методики проведення занять.

Навчальні фільми 1. Фізика електрика 2. Ноутбук 3. Хімія – MIT opencourseware

High Quality Educational Resources for Free Free Online Course Materials + Simulations, Applets and Visualizations

Linear Algebra Course Format This course has been designed for independent study. It provides everything you will need to understand the concepts covered in the course. The materials include: A complete set of Lecture Videos by Professor Gilbert Strang. Summary Notes for all videos along with suggested readings in Prof. Strang's textbook. Problem Solving Videos on every topic taught by an experienced MIT Recitation Instructor. Problem Sets to do on your own with Solutions to check your answers against the when you're done. A selection of Java® Demonstrations to illustrate key concepts. A full set of Exams with Solutions, including review material to help you prepare.

Самостійна робота Болонський процес. Акцент на самостійну роботу студентів – половина навчального часу відводиться на самостійну навчальну діяльність Самостійне навчання потребує створення відповідного методичного забезпечення та дидактичної підтримки Використання сучасних методик тестування.

Системи управління навчанням (Електронні навчальні середовища) Основні Функції СУН Організаційнй функції Функції навчання Контроль навчання

18 ФУНКЦІЇ НАВЧАННЯ Розміщення навчального матеріалу Розміщення довідкового матеріалу Організація семінарів, обговорень Організація консультацій

19 КОНТРОЛЬ НАВЧАННЯ Проведення екзаменаційного тестування Проведення самостійного тестування Формування звітів за результатами навчання

20 Програмні продукти на основі відкритого коду (open source), мають ряд переваг перед комерційними Більшість таких програм є безплатними, напр. Moodle

Засоби та інструменти СУН

22 Структура системи керування навчанням (СУН) Система дистанційного навчання Навчальний матеріал Інструменти Глоссарій Бібліографія Іллюстрації Відео матеріали Аудіо матеріали Сторінки Тести та питанняКоммунікація Off-line комунікації Календар Форум On-line комунікації Chat Телеконференції

23 Для функціонування СУН важливе їх змістовне наповнення Обовязковим елементом такого наповнення є електронні навчальні посібники (підручники), які становлять основу навчального курсу, тому вони повинні бути створені.

24 Однак, універсальної технології і відповідного навчального посібника по створенню електронних підручників ще немає. В багатьох СУН передбачені засоби для створення навчального курсу. Для цих цілей існують також різні комерційні програмні продукти.

25 Електронні підручники можна поділити на 2 типи: підручники з підтримкою СУН (Learning Management System – система керування навчанням) і без такої підтримки. СУН виконує комунікаційну функцію, яка здійснює зв'язок між викладачем та студентами. Зворотній звязок є особливістю підручників, які взаємодіють з СУН.

26 Роль викладача у створенні електронного підручника є центральною Справою викладача є розробка змісту навчального матеріалу, створення тексту, розробка завдань для компютерного моделювання, їх детальний опис.

Програмні засоби для створення електронних навчальних матеріалів. MS WORD, PDF, POWER POINT, HTML COURSELAB * ADOBE CAPTIVATE ADOBE FLASH HOT POTATOES * WOLFRAM MATHEMATICA LABVIEW

Дослідницька діяльність і лабораторні роботи Якщо проблеми отримання навчальної інформації при дистанційному навчанні успішно вирішуються, то набуття дослідницьких навичок залишається навчальною і науково-методичною проблемою.

Організація електронного практикуму. Дистанційне виконання лабораторних робіт дозволяє вирішити проблему підготовки студентів до проведення сучасних лабораторних досліджень. Лабораторний практикум є невід'ємною складовою навчального процесу у вищій школі при вивченні природничих дисциплін. Завдяки виконанню лабораторних робіт студент отримує знання і набуває умінь, що є обов'язковою умовою формування його компетентності як фахівця. Для цього створюються спеціальні лабораторії, де акумулюються розроблені лабораторні роботи і існує відповідна методична база.

Структура віртуальної лабораторії Технічні ресурси: Засоби віртуальної комунікації; Дистанційно виконувані лабораторні роботи; Віртуальні симулятори; Система автоматичного оцінювання; Віртуальні обчислювальні машини; Програмне забезпечення;

Створення та наповнення практикуму Найбільш важливим напрямком проекту є створення дистанційно виконуваних лабораторних робіт та віртуальних симуляторів (virtual labs). Доцільним є створення практикуму на базі автоматизованих дослідницьких установок.

Дистанційно виконувані лабораторні роботи

Застосування PIC-контролерів в автоматизації Керування експериментом здійснюється послідовно з окремих діалогових вікон, кожне з яких викликається з спільного інтерфейсу користувача. 1. Вибір необхідних умов проведення експерименту. 2. Проведення експерименту. 3. Аналіз отриманих результатів. 4. Проведення обчислень, побудова графіків оформлення звіту.

Інтерфейс головного вікна програми керування експериментом

Віртуальні симулятори

Успішне застосування ВС для навчання та підготовки пілотів, військових, космонавтів. Ці симулятори досить складні. Спрощені моделі ВС лабораторних робіт можливо розробити в навчальному закладі на базі даних реальних вимірювань.

Етапи створення практикуму

Особливості алгоритмів вимірювань Експериментальні" дані відтворюються на моніторі у вигляді графіків або таблиць. Додавання випадкової похибки і внесення часової затримки.

Особливості алгоритмів вимірювань При отриманні "експериментальних даних результат кожного "спостереження" може бути визначений інтерполяцією даних та додаванням випадкової похибки. Величина похибки розраховується на основі характеристик приладів. Значення похибки може задаватися викладачем або студентом.

Інтерфейс користувача ВС може бути таким же, як у реальної установки, тому студент отримує навички і досвід постановки та проведення експерименту. Перевагою ВС є можливість підвищення швидкодії обладнання, що дає можливість у стислий термін дослідити вплив різних параметрів експерименту на його точність.

Приклади віртуальних лабораторних робіт Вольт-Фарадна характнеристика діода Шотткі Визначення часу життя нерівноважних носіїв заряду

Такий підхід за умови творчої співпраці програмістів та викладачів наближає виконання віртуальної лабораторної роботи до реальної і дає можливість студенту набути навичок науково- дослідної роботи.

Організація взаємозвязків між лабораторіями навчальних центрів.

Розроблені програми і бази даних можуть передаватися до інших навчальних центрів. При наявності розгалуженої мережі електронних практикумів, одним з варіантів їх змістовного наповнення можуть бути виключно ВС, створення яких вимагає участі програміста у взаємодії з викладачем.

При виконанні віртуальної лабораторної роботи у студента повинна створюватися ілюзія роботи на реальному обладнанні. Подібність інтерфейсів ВС до панелей управління реальних приладів. Експериментальні" значення "вимірюваних величин" беруться з бази даних, які були отримані на реальних установках. Застосування засобів самоконтролю і наявність методів оцінки досягнутих результатів. Віртуальні вимірювання. Пробудження творчих можливостей і допитливості студентів.

Пропозиції до навчального плану ІВТ Основні напрямки: Розробка електронних підручників Робота з системами управління навчанням Створення інтерактивних мультимедійних демонстрацій Компютерне моделювання фізичних (біологічних, хімічних..) процесів Дистанційні та віртуальні лабораторні роботи. Електронне тестування