www.VuzLib.com

Головна arrow Педагогіка arrow Засоби графічного програмування у формуванні інформаційної компетентності майбутніх учителів фізики
Меню
Головна
Каталог освітніх сайтів

Засоби графічного програмування у формуванні інформаційної компетентності майбутніх учителів фізики

О.С. Мартинюк,
кандидат педагогічних наук, доцент
(Волинський національний університет імені Лесі Українки)

ЗАСОБИ ГРАФІЧНОГО ПРОГРАМУВАННЯ У ФОРМУВАННІ ІНФОРМАЦІЙНОЇ КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ ФІЗИКИ

   Постановка проблеми. Основою прискорення науково-технічного прогресу є впровадження у всі сфери людської діяльності засобів нових інформаційних технологій, автоматизованих і мікропроцесорних систем, пристроїв програмного керування, робототехніки. Перед сучасною педагогічною наукою постає важливе завдання – виховати та підготувати підростаюче покоління, здатне активно залучитися до якісно нового етапу розвитку сучасного суспільства, пов’язаного з інформатизацією. Вирішення цього завдання залежить як від технічної оснащеності навчальних закладів електронно-обчислювальною технікою з відповідним периферійним устаткуванням, так і від інформаційної компетентності вчителів фізики та інформатики. Тенденції сучасного інформаційного суспільства вимагають інтеграції предметних досліджень та інформаційних технологій. Як показує практика, дослідницька робота є складовою загального процесу формування інформаційної компетентності майбутніх фахівців. Аналізуючи науково-педагогічну літературу, можна зробити висновок про те, що поняття компетентність більшість учених трактують як готовність людини застосувати одержані знання, уміння, досвід у повсякденній і професійній діяльності під час вирішення певних конкретних завдань . Cуттєву роль у формуванні інформаційної компетентності майбутніх вчителів можуть виконувати дослідницькі проекти різного рівня складності, що базуються на основі використання міжпредметних зв’язків.
   Тому актуальною є проблема розробки певних методичних підходів до формування вмінь використання студентами (майбутніми вчителями) засобів нових інформаційних технологій.
   Аналіз досліджень і публікацій. Аналіз педагогічної літератури свідчить, що проблема професійної підготовки майбутніх учителів та інформатизація освіти була предметом дослідження багатьох учених, серед яких С. Величко, А. Верлань, Б. Гершунський, М. Жалдак, Ю. Жук, В. Клочко, Ю. Машбіць, Н. Морзе та ін. Засоби нових інформаційних технологій надають унікальні можливості, реалізація яких створює передумови для інтенсифікації навчального процесу [2]. Основними чинниками є: постійний зворотний зв’язок між користувачем комп’ютерною технікою; комп’ютерна візуалізація інформації про об’єкти або закономірності фізичних процесів і явищ; зберігання достатньо великих обсягів інформації з можливістю її передачі та доступу до центрального банку даних. Не менш важливими є можливості електронно-обчислювальної техніки в експериментально-дослідницькій роботі: автоматизація процесів обчислювальної та інформаційно-пошукової роботи; обробка результатів навчального експерименту з можливістю багаторазового повторення фрагменту або самого експерименту; збереження результатів експерименту; автоматизація процесів інформаційно-методичного забезпечення тощо. Вище перелічені види діяльності засновані на інформаційній взаємодії між студентом, викладачем і засобами нових інформаційних технологій і спрямовані на досягнення навчальних цілей: розвиток мислення (наприклад, наочно-дієвого, інтуїтивного, творчого, теоретичного тощо); естетичне виховання (наприклад, за рахунок використання можливостей комп’ютерної графіки, технології мультимедіа); розвиток умінь здійснювати експериментально-дослідницьку діяльність (наприклад, за рахунок реалізації можливостей комп’ютерного моделювання або використання обладнання, що сполучається з комп’ютером); формування інформаційної культури, умінь здійснювати обробку інформації (наприклад, на основі пакетів різних графічних і моделюючих фізичні процеси редакторів); забезпечення спонукальних мотивів (стимулів), що обумовлюють активізацію пізнавальної діяльності (наприклад, за рахунок комп’ютерної візуалізації навчальної інформації, вкраплення ігрових ситуацій, можливостей вибору режимів навчальної діяльності); поглиблення міжпредметних зв’язків за рахунок використання сучасних засобів обробки інформації тощо.
   Інформаційна компетентність визначає знання майбутніми учителями фізики та інформатики комп’ютерних технологій, допоміжних пристроїв та іншого сучасного обладнання, а також уміння застосовувати його у викладацькій діяльності з урахуванням вікових особливостей учнів. Сучасному фахівцеві необхідно знати конфігурацію, будову і принцип дії комп’ютерних систем різного рівня. Учитель повинен уміти працювати з цифровою інформацією, мати уявлення про існуючі програмні продукти, їх призначення й уміти ними користуватися. Частково вирішити проблему підвищення рівня професійної компетентності практикуюч их учителів можна за рахунок відповідних комп’ютерних курсів, курсів підвищення кваліфікації.
   Комп’ютерна компетентність проявляється і в умінні використовувати комп’ютерні моделі як дидактичні умови підвищення ефективності навчального процесу, працювати з прикладним програмним забезпеченням, знанні мов програмування, основ електроніки, апаратної будови комп’ютера.
   У цьому контексті метою статті є аналіз методичних підходів до формування умінь використання майбутніми вчителями фізики засобів нових інформаційних технологій. Запропонувати засоби графічного програмування для підвищення інформаційної компетентності, на прикладі, проекту інформаційно-вимірювальної системи, створеної у графічному середовищі LabVIEW.
   Усі ці аспекти передбачено завданнями спецкурсів, що викладаються для студентів фізичного факультету нашого університету . Метою є забезпечення вироблення умінь, необхідних для роботи з радіоелектронними пристроями та комп’ютерною технікою, стати основою для розуміння технічних застосувань засобів електроніки та мікропроцесорної техніки, опанування студентами основ автоматизації фізичного експерименту, графічного програмування, програмування мікроконтролерів, проектування віртуальних інформаційно-вимірювальних лабораторій [4].
   Використання інтегрованих програмних систем моделювання аналогових і цифрових радіоелектронних пристроїв, таких як Electronics Workbench Multisim, дозволяють вирішувати наступні завдання: створення моделі принципової електричної схеми пристрою і її редагування; розрахунок режимів роботи моделі, частотних характеристик і перехідних процесів; провести оцінку й аналіз моделі; нарощувати бібліотеку компонентів; представляти дані у формі, зручній для подальшої роботи; підготовку науково-технічних документів, тощо [5].
   Наявність вимірювальних приладів, джерел електричних сигналів, бібліотек компонентів, дозволяють проектувати аналогові та цифрові схеми моделювати їх, здійснювати детальний аналіз а потім, зібравши прототип на реальній платформі, протестувати його. Тим самим для студентів реалізується реальна можливість пройти весь цикл створення конструкції – від моделювання до апробації.
   Electronics Workbench Multisim – одна з найбільш популярних у світі програм конструювання електронних схем, характеризується поєднанням професійних можливостей і простоти. Це пояснює широке використання цієї чудової програми як для навчальних цілей, так і для промислового виробництва складних електронних пристроїв [3].
   Крім того, в ній є можливість роботи з 3D-компонентами у принципових схемах. Multisim 10.1 містить функції професійної розробки, охоплюючи потужні засоби імітації, сумісність з PSpice| моделями і більше 300 нових компоненті в від провідних виробників радіоелектронних компонентів, таких, як Analog Devices і Texas Instruments. Набір інструментів LabVIEW Multisim, який вбудований в Multisim 10.1, додатково інтегрує засіб розробки схем Multisim з вимірювальною платформою LabVIEW [4].
   Програмний пакет LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) є засобом розробки прикладних програм, що використовує графічну мову програмування G (Graphics) [6]. Дозволяє створювати вимірювальні прилади, системи збору даних, системи автоматизованого керування, вимірювальні комплекси на основі спеціальних плат вводу-виводу. Такі програми в LabVIEW називаються віртуальними інструментами. Важливою особливістю такого інструменту є його гнучкість, оскільки запуск нової програми приводить до миттєвої появи іншого приладу з можливістю використання його для створення автоматизованих електронних лабораторних практикумів. Віртуальні інструменти мають подвійну функцію: це реальний прилад, оскільки біля спеціальної плати є всі необхідні зовнішні з’єднання, а на екрані комп’ютера – органи регулювання і стандартні форми представлення результатів. Разом з тим в LabVIEW є можливість організувати імітаційний експеримент, використовуючи фізичну або математичну модель реального об’єкту [1, 3].
   Як приклад, розглянемо проект нашої інформаційно-вимірювальної системи, створеної в графічному середовищі LabVIEW. Проектування зводиться до побудови структурної схеми конструкції і виконується студентами на лабораторному практикумі за наявності відповідних інструкцій. Із набору бібліотек формуються об’єкти у вигляді функціональних блоків, з’єднаних між собою.
   Передня панель віртуального приладу містить усі необхідні елементи керування програмою: вікно, в якому відображається вигляд сигналу, аналоговий (стрілковий) індикатор та два цифрових індикатори. Для того щоб запустити програму потрібно у блоці “Базова адреса” ввести адресу обраного порту, до якого буде підключено аналого-цифровий перетворювач, перевести вимикач в положення “ВКЛ” і натиснути кнопку “Run”.
   За наявності зовнішнього інтерфейсу програму можна використати у навчальному експерименті з фізики, позаурочній та науково-дослідницькій роботі. Розглядаючи недоліки віртуального інструменту, необхідно, насамперед, зазначити, що його точність (і як наслідок вартість) визначається розрядністю і частотою дискретизації використаного аналого-цифрового перетворювача. Тому нами розроблено та виготовлено автоматизовані системи збору даних, адаптовані для сумісної роботи з програмами, реалізованих за технологією VI (Virtual Instrument).
   Висновки. Імітаційне моделювання (Electronics Workbench Multisim) можна з успіхом використовувати під час організації автоматизації лабораторного практикуму. Використання натурних фізичних об’єктів і процесів для створення лабораторного практикуму з віддаленим доступом (LabView) ефективне під час формування практичних навичок. Але однозначно, засоби графічного програмування є на сьогодні невід’ємною часткою загального процесу формування інформаційної компетентності майбутніх висококваліфікованих фахівців.
   Перспективи подальших пошуків у напрямку дослідження – розробка психолого-педагогічних засад, спрямованими на виявлення оптимальних умов використання комп’ютерних технологій з метою інтенсифікації навчального процесу, підвищення його ефективності та якості.

ЛІТЕРАТУРА

1. Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе Lab VIEW 7 / под. ред. П.А. Бутырина. – М. : ДМК Пресс, 2005. – 264 с.
2. Величко С.П. Розвиток системи навчального ек сп ерименту та обладнання з фізики у середній школі / С.П. Величко. – Кіровоград, 1997. – 302 с.
3. Мартинюк О.С. Розробка та виготовлення вимірювальних приладів на мікроконтролерах як засіб формування пізнавальної діяльності учнів та студентів / О.С. Мартинюк // Теорія та методика вивчення природничо-математичних дисциплін: збірник науково-методичних праць: Рівненський державний гуманітарний університет. Вип. 12. – Рівне : Волинські обереги, 2009.– С. 148-152.
4. LabVIEW для всех / Джеффри Тревис; пер. с англ. Н.А. Крушин. – М. : ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2005. – 544 с.

 
< Попередня   Наступна >

При використанні матеріалів сайту активне гіперпосилання на http://vuzlib.com обов'язкове!
Зворотний зв'язок
© 2010 www.VuzLib.com