ИТО-98/99/Секция E

Одной из важнейших проблем профессионального образования в области физики и химии, а также в тех областях, где эти дисциплины составляют необходимый элемент базовой подготовки, является обеспечение современного уровня аппаратурной и методической базы учебных практикумов. В докладе описан интерактивный программный комплекс (тренажер) для обучения работе на инфракрасном решеточном спектрофотометре и, в сочетании с соответствующей базой данных, для выполнения лабораторных работ, знакомящих студентов с фундаментальными законами природы и их практическими применениями. В отличие от подавляющего большинства существующих учебных программ, тренажер позволяет имитировать в интерактивном режиме реакции и свойства прибора и исследуемого объекта так, что получаемые в реальном времени результаты измерений мало отличаются от результатов, получаемых при настоящих измерениях. Нами использована база данных спектроскопических параметров атмосферных газов (как основных, так и малых компонент земной атмосферы, в т.ч. поллютантов). Параметры модельного эксперимента, такие, как давление, температура, химический и изотопный состав смеси, инструментальные характеристики и т.д., могут меняться в широких пределах и обеспечивать большую совокупность качественно различных результатов. Поэтому тренажер может быть использован при обучении физическим, химическим и техническим специальностям, основанных на применении оптических методов исследования вещества, для тренировки персонала проведению рутинных аналитических измерений, в т.ч. для экологического мониторинга, а также для лекционных демонстраций.

Как и при реальных измерениях, при работе с тренажером необходимо оптимизировать процедуру измерений, выбирая определенные комбинации инструментальных характеристик. Это свойство тренажера не имеет аналогов в учебном программном обеспечении и существенным образом повышает его методическую ценность.

Поскольку тренажер управляется аналогично реальному прибору и воспроизводит его "поведение", то на первом этапе его применения можно использовать известные методические подходы, существующие методические материалы, с минимальными изменениями. В дальнейшем можно использовать такие задачи, объекты и методики, которые не могут быть рекомендованы для студенческой лаборатории по соображениям безопасности, стоимости, сложности манипулирования с образцом и т.п. Особое внимание следует уделить задачам, в которых требуется оптимизация параметров прибора и процедуры измерений для достижения заданного результата. Некоторые методические примеры будут представлены в докладе. Будут описаны также границы применимости использованных модельных подходов.

Для построения тренажера применен метод имитационного моделирования реального времени. Разработаны версии тренажера для систем MS-DOS и Windows’95/NT. Технические детали реализации описаны в работе [1]. Для работы программного комплекса достаточно персонального компьютера 486 DX2-66 с 8 Мбайт оперативной памяти, для размещения на диске требуется до 30 Мбайт.

Авторы полагают, что представляемый в докладе тренажер реализует новый подход как в применении информационных технологий для целей образования, так и в организации лабораторного практикума. Общность методических установок позволяет сочетать обучение на реальных приборах и тренажерах, что дает возможность преодолеть ограничения каждого из подходов. Использование тренажеров предоставляет уникальную возможность реализации дистанционного лабораторного практикума даже при ограниченных ресурсах студенческих компьютеров за счет возможностей локальных или глобальных сетей.

Литература

1. Денисов Г.С., Тарабухин В.М., Тарабухин Е.В. Создание имитационных моделей реального времени для 32-разрядных операционных систем Microsoft. Материалы Международной конференции "Современные технологии обучения", с. 180–183. Санкт-Петербург, 1998.

Сервер поддерживается фирмой НПП "БИТ про" и Московским центром Федерации Интернет Образования