Средства обучения

Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 2626

В числе переменных компонентов структуры обучения как систе­мы значительное место отводится средству обучения как предметной поддержке учебного процесса. Естественно, отдельное средство может быть положительным или отрицательным. Решающим моментом яв­ляется не его прямая логика, а логика и действие системных средств, гармонически организованных.

Обычно для усвоения знаний используется некоторое множество средств организации и активизации в обучении процессов восприя­тия, понимания, обобщения, запоминания и применения учебной информации. Средства обучения используются учителем и учащими­ся как орудия познавательной (учебной) деятельности. В обучении они участвуют дважды: вначале как предмет усвоения, а затем как средство усвоения новых знаний. Средства обучения сочетаются с методами, однако если методы отвечают на вопрос «как учить?», то средства – «чем учить?», «с помощью чего учить?».

Средства обучения представляют собой материальные или духов­ные ценности, избранные для достижения учебно-воспитательных целей. К традиционным средствам обучения относятся учебники, учебные пособия, рисунки, таблицы, речь, оборудование кабинетов, мастерских, лабораторий, информационно-коммуникативные и компьютерные средства, а также средства организации и управления процессом обучения. Педагогические средства – это инструменты, с помощью которых достигаются педагогические цели. Образование, ориентированное на знаниевый и практический опыт обучаемого, приспосабливало педагогические средства к различным видам пред­метной деятельности, в которой обретался соответствующий опыт. Многообразие педагогических целей всегда порождало и разнообра­зие средств их достижения. История обучения и воспитания (обра­зования) показывает, что на протяжении длительной педагогической практики человечества педагогические цели и средства их достижения менялись и дополнялись в соответствии с доминирующими социаль­ными целями и мировоззрением, трансформировались в качественно новые педагогические системы.

Заметим, что иногда в понятие «средство» вкладывается очень широкий смысл – все то, что стоит между субъектом и продуктом деятельности: понятие, материальные объекты, а также методы этой деятельности. С.Л. Рубинштейн отмечал, что, поскольку конечная цель деятельности достигается в целом ряде действий, результат каждого из этих действий, будучи по отношению к конечной цели средством, является вместе с тем для данного частного действия целью. Будучи объективно и средством и целью, частной целью и средством, результат отдельного действия субъективно может пере­живаться или осознаваться субъектом по-разному.

В педагогической науке разработаны различные подходы к класси­фикации средств обучения. Так, Т.В. Габай классифицирует средства обучения по следующим трем основаниям: 1) по отношению средств к применяющему их субъекту и полноте охвата их функций; 2) по видам предмета опосредуемых деятельностей; 3) по природе объектов, используемых в качестве средств.

И.А. Зимняя отождествляет средства обучения и средства учебной деятельности. Она считает, что средства учебной деятельности сле­дует рассматривать в трех планах: во-первых, это лежащие в основе познавательной и исследовательской функции учебной деятельности интеллектуальные действия: анализ, синтез, классификация, обоб­щение и др., без которых никакая умственная деятельность невоз­можна; во-вторых, это знаковые, языковые, вербальные средства, в форме которых усваивается знание, рефлексируется и производится индивидуальный опыт; в-третьих, это фоновые знания, посредством включения в которые новых знаний структурируется индивидуальный опыт, тезаурус обучающегося.

Е.А. Климов считает, что средства могут быть не только веще­ственными, но и процессуальными, функциональными. Класси­фикация Е.А. Климова складывается с учетом специфики будущей профессиональной деятельности и выглядит так:

- вещественные средства познания (приборы, машины);

- вещественные средства воздействия, применяемые в социаль­ных, природных и технических системах;

- функциональные внешние средства, присущие субъекту;

- функциональные внутренние средства труда (несловесные и словесно-логические).

А.Ф. Меняев, определяя средства обучения как материальные и идеальные объекты, которые используются учителем и учащимися для усвоения новых знаний, дает следующую классификацию по различным основаниям:

- по субъекту деятельности;

- по составу объектов их функций в учебном процессе;

- по отношению к учебной информации.

Таковы наиболее известные в теории педагогики подходы к клас­сификации средств обучения. Одни из них только обозначены, дру­гие – сопровождаются характеристиками, описанием и анализом, но подавляющее большинство из них в полную меру еще не раскрыты.

Видимо, этим объясняется тот факт, что традиционно в учебном процессе используются следующие средства обучения:

а) идеальные: языковые системы знаков, используемые в устной и письменной речи; произведения искусства и иные достижения куль­туры (живопись, музыка, литература); средства наглядности (схемы, рисунки, чертежи, диаграммы, фото и др.), учебные компьютерные программы; организующе-координирующая деятельность учителя; формы учебной деятельности на занятиях;

б) материальные: отдельные тексты из учебников, пособий и книг, отдельные задания, упражнения, задачи из учебников, задачников, дидактических материалов; текстовой материал; средства наглядности (предметы, действующие макеты, экспонаты); технические средства обучения; лабораторное оборудование.

Материальные и идеальные средства не противостоят, а допол­няют друг друга. Влияние всех средств обучения на качество знаний учащихся многосторонне: материальные средства связаны в основном с возбуждением интереса и внимания, осуществлением практиче­ских действий, усвоением существенных новых знаний; идеальные средства – с пониманием материала, логикой рассуждений, запо­минанием, культурой речи, развитием интеллекта.

Между сферами влияния материальных и идеальных средств нет четких границ: часто они влияют в совокупности на становление тех или иных качеств личности учащихся.

Вопросы формирования систем современных средств обучения достаточно подробно рассмотрены Т.С. Назаровой и Е.С. Полат [35]. На вопрос, какими качествами должна обладать формируемая система, авторы отвечают: «Прежде всего, это должна быть открытая система, развитие которой определяется социально-экономическим развитием общества, достижениями в области науки, техники, культуры. Все компоненты системы должны иметь между собой внутренние связи по содержанию, используемым методам, отражать особенности учебной деятельности, в том числе и самостоятельной, на разных уровнях усвоения материала, овладение способами разных видов деятельности. Система средств обучения должна обладать такими качествами, как необходимость и достаточность для усвоения с их помощью определенного вопроса, раздела, темы программы, учебного курса, обеспечивая при этом вариативность учебного материала, подбора рациональных форм и методов его изучения» [35, С. 64-68]. Всем этим условиям должны отвечать системы средств обучения с учетом тех эволюционных преобразований, которые были рассмотрены выше.

С развитием микропроцессорной техники и широким распространением персональных компьютеров произошли серьезные изменения в структуре системы средств обучения, которая представлена на рис. 4.

Рис. 4. Современная система средств обучения

Эти изменения привели к смене представления любой информации в цифровом виде, что, в свою очередь, потребовало новых носителей информации и устройств ее считывания. Полностью изменилась структура группы технических средств обучения. Центральное место в группе технических средств обучения занимает персональный компьютер, который дополняется интерфейсными устройствами для ввода и отображения информации. Его появление стало возможным в результате интеграции работы машины и непрерывного общения оператора (обучающегося, педагога), но без него ни педагог, ни обучающийся не смогут получить и воспринять информацию с магнитных и оптических дисков, из телекоммуникационных сетей (например, Интернет) или, наоборот, оперативно передать имеющуюся информацию, а также обработать результаты экспериментальных исследований или создать современные средства обучения (например, компьютерный учебник, интерактивное учебное пособие, аудиопособие, фотопособие, видеопособие, транспаранты, слайды, плакаты и др.).

Так как обучающийся получает информацию с различных современных источников посредством персонального компьютера, последний становится системообразующей единицей, интегрируя все технические средства обучения. Т.С. Назарова и Е.С. Полат отмечают: «В процессе интеграции выявляются средства обучения с близкими функциями, из которых отбирают наиболее пригодные для данной учебной ситуации и достижения поставленной цели, определяют количество предметов учебного оборудования для разнообразных видов труда и способов деятельности учителя и учащихся, а также целесообразности модернизации существующих пособий и создания новых, в том числе вспомогательных, универсальных и т.д.» [35, С. 61].

Ввод фото-, видео-, аудиоинформации с натуральных объектов осуществляется фото, видеокамерой, телемикроскопом, микрофоном, а других физико-химических величин – с помощью датчиков различных величин. Для представления информации с компьютера на бумаге и пленке используется принтер, а для представления ее аудитории – мультимедиа-проектор, демонстрационный телевизор и звуковые колонки, если мощности звука с мультимедиа проектора и телевизора не достаточно.

Именно в группе технических средств обучения находятся информационные источники сложной структуры – датчики физико-химических величин и интерфейсный блок, фото, видеокамера, телемикроскоп, которые обеспечивают поиск, сбор, отбор и анализ информации, организацию, преобразование и представление информации в необходимом обучающемуся виде, а также использование полученной информации для исследования познаваемых объектов, явлений, процессов, закономерностей и систем.

Как видно из рисунка 4, на нем представлены четыре группы средств обучения с более подробным представлением класса «Технические средства обучения», сгруппированных на основе персонального компьютера. В персональный компьютер, снабженный необходимыми программными системами, информация поступает из информационных сетей, из объектов натурального мира и других групп средств обучения в виде компьютерных учебников, видео- и аудиозаписи, электронных конспектов на магнитных и оптических дисках, флешкартах. С объектов натурального мира информация воспринимается несколькими способами.

Видеоинформация фиксируется цифровой фото и видеокамерой и записывается на магнитные носители компьютере. Звуковая информация, независимо от видео, может записываться из внешнего мира на магнитные диски компьютера и флешкарты. Кроме звуковой и видеоинформации, объекты внешнего мира (натуральные объекты) несут массу другой, которую даже всеми органами чувств не сможет воспринять человек. Эта информация с натуральных объектов снимается датчиками физико-химических величин и через интерфейсный блок вводится в персональный компьютер, обрабатывается и сохраняется на магнитных носителях. В любой момент накопившуюся на магнитных носителях важную информацию можно переписать на лазерные диски с большей емкостью и/или флешкарту.

Если обучающийся работает самостоятельно или (обучаясь в сотрудничестве) в небольшой группе, то видеоинформацию он воспринимает с экрана монитора или демонстрационного телевизора.

Звуковая информация воспроизводится компьютера звуковыми колонками. Обработанная информация с датчиков выводится на монитор по желанию обучающихся.

При проведении в классе уроков-лекций, вся видеоинформация выводится из компьютера, видеокамеры, видеомагнитофона на экран (лучше, если экран интерактивный) или демонстрационный телевизор, а звуковая информация – через звуковые колонки.

Несмотря на то, что в состав системы входит цифровая фото, видеокамера, лабораторную малогабаритную видеокамеру (документ-камеру) необходимо оставить в составе системы, так как она позволяет снимать изображения микропрепаратов под микроскопом, малые предметы, фрагменты текстов и графики, вводить их в компьютер или представлять изображения через мультимедиа-проектор на экран.

Появилась новая группа средств обучения «Информационные сети и сетевые технологии», и произошла интеграция групп отображения натуральных объектов и описания предметов и явлений условными средствами в одну группу «Описание условными средствами и отображение натуральных объектов и явлений». Именно в интегральную группу можно отнести компьютерный учебник и компьютеризированный учебно-методический комплекс, который содержит знако-символьную, графическую, фото-, видео-, аудиоинформацию, т.е. весь мультимедиа ряд. В данной группе сохранились учебники, схемы, графики, диаграммы, планы на бумажной основе (выделены курсивом).

Натуральные объекты должны быть представлены средствами (оборудованием) для проведения учебного эксперимента (демонстрационного и лабораторного), вспомогательным оборудованием, техническими приспособлениями, станками, машинами и т.д. для проведения экспериментов. В ней обязательно наличие материальных моделей, предназначенных для воспроизведения структуры реального объекта или системы, характера протекания явления или сущности изучаемого процесса. Кроме того, в лаборатории по физике должны быть учебники, схемы, диаграммы, планы и инструкции для самостоятельной учебной деятельности обучающихся. Также группа натуральных объектов дополнилась управляемыми персональным компьютером моделями станков, устройств учебных роботов на основе конструкторов.

Таким образом, представленная система средств обучения позволяет заниматься образованием индивидуально, совместно в творческих группах, классах или аудиториях. Она позволяет как обучающемуся, так и педагогу заниматься поиском и сбором новой информации, проектировать, разрабатывать и использовать различные необходимые средства обучения.

Данная система средств обучения является общей, поэтому педагог, проектируя педагогическую технологию для освоения конкретной дисциплины (учебного предмета), выбирает необходимое и строит конкретную систему средств обучения. В зависимости от формы проведения занятий, педагог выбирает и устройства представления информации.

Чтобы педагог смог построить систему средств обучения по изучаемой дисциплине и воспользоваться ею, он должен:

· знать и уметь пользоваться персональным компьютером и рядом сервисных программных средств;

· уметь работать в информационных сетях;

· создавать и использовать средства обучения группы «Отображения натуральных объектов и описание предметов и явлений условными средствами».

С помощью рассмотренной системы средств обучения появляется возможность поднять на новый качественный уровень демонстрационный и лабораторный эксперимент, повысить не только интерес обучающихся, но и обеспечить условия их творческого подхода к обучению, позволяя работать как самостоятельно, так и по заданию учителя. Педагогу данная система средств обучения позволит реализоваться в своем новом качестве – организатора самостоятельной (коллективной, совместной и индивидуальной) учебной деятельности обучающихся.

Преимуществом рассмотренной современной системы средств обучения является также универсальность, однако нет смысла иметь полную систему средств обучения для изучения конкретных наук, к примеру, при изучении гуманитарных наук нет необходимости в натуральных объектах; отличающиеся требования предъявляются и к составу класса средств обучения «Технические средства обучения».

Т.С. Назарова и Е.С. Полат отмечают, что первичная система учебного оборудования включает необходимое и достаточное множество средств обучения для изучения определенной темы [35, С. 67]. Современные средства и технологии обучения требуют создания таких систем, которые бы позволяли обучающемуся индивидуально или совместно с другими обучающимися творчески подходить к освоению изучаемой науки. Поэтому система средств обучения должна быть гибкой, универсальной и функционально активной. В соответствии с этим можно выделить системы средств обучения для изучения:

· лекционной аудитории;

· естественных наук;

· гуманитарных и социально-экономических наук, библиотечно-информационный центр (БИЦ);

· технологии.

Наличие в составе компьютеризированной системы средств обучения персонального компьютера обеспечивает реализацию его четырех основных функций в учебном эксперименте:

1. Проведение вычислений с помощью персонального компьютера.Использование персонального компьютера для проведения расчетов и вычислений может осуществляться двумя способами в режиме встроенного в операционную систему калькулятора и с помощью специализированных программ. Если первый способ является достаточно простым и обучающиеся им пользуются без каких-либо проблем, то второй способ требует либо предварительного программирования расчетной формулы, либо владения технологией работы со специальными программами. В первом случае для этого используются алгоритмические языки программирования, изучаемые на занятиях по информатике. Ввод данных производится либо вручную по запросу персонального компьютера, либо при его автоматическом обращении к заранее созданной базе данных. Во втором случае обучающиеся применяют специальные программные средства для построения плана эксперимента и программные средства для обработки и анализа экспериментальных данных.

Среди математического программного обеспечения обработки результатов учебного эксперимента следует выделить широко распространенные программные продукты Statistica, Mathematica, MathCad, MatLab и др. Мы не будем подробно исследовать возможности данных программ, т.к. они рассмотрены в специальной литературе.

Стоит отметить, что при использовании персонального компьютера для проведения расчетов и вычислений обучающиеся осуществляют математическое компьютерное моделирование, в основу которого положена деятельность с аналитическими математическими моделями.

Функция персонального компьютера при его применении в качестве вычислительного средства получила название вычислительной. Такой способ применения персонального компьютера методически оправдан в тех случаях, когда от обучающихся требуется расчет величин с большой точностью по сложной формуле и с большим чис­лом переменных, а также когда необходимо многократное обращение к одной и той же формуле. Методическая целесообразность вычислительной функции персонального компьютера заключается в том, что обучающиеся освобождаются от рутинных и долгих расчетов, представляющих собой автоматическую подстановку данных и не требующих особенного умственного напряжения. При этом использование вычислительной функции персонального компьютера экономит достаточно большое количество времени обучающихся при выполнении учебного эксперимента: при планировании эксперимента, обработке, анализе и представлении полученных экспериментальных данных.

2. Использование интерфейсных блоков, сопрягаемых с персональным компьютером, и датчиков физико-химических величин для демонстрационного и лабораторного учебного эксперимента. Данная функция представляет собой использование в учебном эксперименте персонального компьютера с применением внешних дополнительных устройств сопряжения и согласования. В настоящее время стало возможным создание на основе персонального компьютера универсальных измерительных комплексов, позволяющих не только измерять, но и анализировать результаты измерений. С этой целью к персональному компьютеру должны быть присоединены датчики различных физико-химических величин и интерфейсный блок, позволяющий информацию с датчиков автоматически вводить в компьютер, образуя, тем самым, компьютерную лабораторию.

При этом персональный компьютер как измерительное средство позволяет с помощью аналого-цифровых преобразователей (устройств сопряжения и согласования) и датчиков (внешних преобразователей) осуществить сбор, обработку и преобразование физической информации и отражение результатов эксперимента в наглядной форме, удобной для пользователя. Функция персонального компьютера при использовании интерфейсных блоков, сопрягаемых с персональным компьютером, и датчиков физико-химических величин получила название измерительной.

3. Использование персонального компьютера для автоматизации управления экспериментом, различными технологическими процессами, роботами и пр. Данная функция, выполняемая персональным компьютером, является наиболее интересной и одновременно наиболее сложной с точки зрения ее технической реализации.

При проведении обучающимися учебного эксперимента на основе персонального компьютера может быть организована автоматизированная система управления экспериментом, которая представляет собой замкнутую систему, обеспечивающую сбор, регистрацию и обработку информации, необходимой для оптимизации управления объектом эксперимента в соответствии с принятыми критериями, и реализацию управляющих воздействий на объект исследования.

Кроме того, в процессе изучения, например робототехники, обучающиеся знакомятся и овладевают опытом деятельности по управлению различными технологическими процессами, роботами и другими техническими устройствами.

Функция персонального компьютера при использовании автоматизированных систем управления экспериментом и различными технологическими процессами, роботами и другими техническими устройствами называется управляющей.

4. Компьютерный модельный эксперимент. В общем и целом, компьютерный модельный эксперимент есть метод решения задачи анализа или синтеза сложной системы (объектов и явлений), которую невозможно исследовать с помощью натурного эксперимента, на основе использования ее компьютерной модели. Суть компьютерного модельного эксперимента заключается в получении количественных и качественных результатов по имеющейся модели. Качественные выводы, получаемые по результатам анализа, позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства сложной системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и т.д. Количественные выводы, в основном, носят характер прогноза некоторых будущих или объяснения прошлых значений переменных, которые отражают систему. Функция персонального компьютера при исследовании и познании модели, замещающей реальный объект или явление, получила название моделирующей.

Проведенный анализ использования персонального компьютера и средств информационных и телекоммуникационных технологий в учебном эксперименте показал, что выделенные нами функции персонального компьютера: вычислительная, измерительная, управляющая и моделирующая реализуют разные его возможности при применении различных классов учебного эксперимента и, соответственно, разных форм организации учебной деятельности обучающихся (см. рис. 13).

Рис. 13. Функции персонального компьютера в учебном эксперименте

При этом персональный компьютер становится основным техническим средством, на основе которого могут создаваться самостоятельные системы средств обучения для проведения преподавателем демонстрационного эксперимента, выполнения обучающимися лабораторного эксперимента (фронтальных лабораторных работ и лабораторного практикума) и внеаудиторных и домашних экспериментов обучающихся.

Следовательно, в том случае, когда проведение натурного эксперимента невозможно, наличие персонального компьютера обеспечивает постановку и проведение одного из видов модельного эксперимента – компьютерного модельного эксперимента, а также реализацию моделирующей функции. На этом этапе посредством заложенных в персональный компьютер программных средств и комплексов, в основном, вычислительного эксперимента и компьютерного имитационного модельного эксперимента, проводится построение и экспериментирование над компьютерной моделью познаваемого объекта или явления. Отличительной особенностью компьютерного модельного эксперимента является тот факт, что в нем объект-заместитель и экспериментальная установка объединяются, сливаются в действующей модели в единое целое, а остается единственное средство – персональный компьютер.

Компьютерный модельный эксперимент, осуществляемый с помощью компьютеризированной системы средств обучения, в состав которой входит персональный компьютер, субъект познания может проводить многократно, что зачастую невозможно осуществить с помощью натурного эксперимента в силу различных причин и обстоятельств (см. выше), до тех пор, пока модель не пройдет все стадии построения и не выполнит свое главное предназначение – быть использованной для познания и исследования реального объекта или явления.

Кроме того, посредством компьютерного модельного эксперимента осуществляется анализ и синтез объекта-оригинала или сложной системы на основе использования компьютерной модели. В компьютеризированной системе средств обучения также формируются и остальные виды компьютерных моделей, но они могут лишь в основном отображать результаты проведенного педагогом, обучающимся или группой обучающихся как компьютерного модельного эксперимента, так и натурного и модельного эксперимента над материальными моделями.

Все средства проведения экспериментов мы разделяем на 2 класса: техническиеипрограммные. Данное разделение средств эксперимента сложилось не так давно и обусловлено, в первую очередь, развитием технических средств эксперимента и, главным образом, широким использованием в качестве технического средства эксперимента персонального компьютера. Естественно, что с появлением средств вычислительной техники и персонального компьютера в структуре технических средств эксперимента начал формироваться и другой класс средств эксперимента – программный. И это понятно, т.к. в настоящее время редкий учебный эксперимент может обойтись без использования в качестве технического средства эксперимента персонального компьютера. Более того, в структуре учебного эксперимента персональный компьютер используется не только в качестве технического средства эксперимента, но и может быть использован при получении и обработке экспериментальных данных, контроле эксперимента, правильном вычисления, представлении и интерпретации результатов учебного эксперимента. При этом персональный компьютер позволяет реализовать различные его возможности: информационные – аудиовизуальные (представление знако-символьной, графической, звуковой и видеоинформации), вычислительные, измерительные; управляющие; моделирующие; организующие и контролирующие, которые могут быть использованы обучающимися на всем протяжении выполнения учебного эксперимента.

Итак, исследуем несколько подробнее каждую из категорий средств эксперимента и начнем с технических средств эксперимента.

Для обозначения технической оснащенности научного эксперимента выработано специальное понятие – «средства эксперимента или экспериментальное оборудование», одной из составных частей которой являются разнообразные классы приборов.

В учебном эксперименте естественные недостатки и ограниченность органов чувств экспериментатора, доставляющих информацию о внешнем мире преодолеваются, при познании объектов и явлений присоединением к ним деятельности мышления, и материальным выражением этого как раз и является то, что обучающиеся пользуются приборами, а также могут создавать их сами.

Действительно, важнейшим элементом более или менее развитого научно-экспериментального исследования, в том числе и учебного эксперимента, являются различного рода приборы и приспособления. Без использо­вания приборов технические науки не были бы экспериментальными.

Основное назначение технических экспериментальных устройств в учебном эксперименте состоит в том, чтобы служить проводником воздействий экспериментатора на познаваемый объект или явление. В отличие от непосредственного созерцания, от простого наблюдения, в учебном эксперименте обучающиеся как субъекты познания имеют дело уже не непосредственно с изучаемыми явлениями и объектами, а с экспериментальными установками, приборами, инструментами, которые воздействуют на объект и дают информацию о нем. Экспериментальные средства являются подлинными посредниками в познавательном активном отношении обучающихся к объектам и явлениям.

Необходимо отметить, что технические средства учебного эксперимента обязательным образом включают в себя материализованный результат предшествующей теоретической и экспериментальной деятельности исследователя (или группы исследователей) при осуществлении учебного эксперимента, иными словами, в технических средствах эксперимента отражены все достижения и все то новое (практическое и теоретическое), чего достигла та или иная техническая наука.

Технические средства эксперимента не только количественно увеличивают познавательные возможности, но позволяют осуществлять такие качественные преобразования в объектах исследования, построить такую цепь взаимодействия и превращений, что недоступный непосредственному восприятию объект экспериментирования опосредованно, через прибор, становится косвенно доступным для чувственного восприятия.

Учебные приборы, являясь материальной основой для проведения учебного эксперимента, используются непосредственно для сборки экспериментальных установок. Кроме того, учебное оборудование включает специальные устройства и приспособления, обеспечивающие необходимые условия для проведения опытов, реактивы и инструмент для поддержания работоспособности учебных приборов. Общие требования к учебным приборам определяются с учетом их назначения и особенностей как средств обучения и подробно исследованы нами в монографии [см. 259].

Для того, чтобы лучше разобраться в учебном оборудовании, соответствии его целям обучения, задачам, решению которых подчинена система учебного эксперимента, необходима классификация всего учебного оборудования по естественным и техническим наукам. Классифицировать учебное оборудование можно по разным признакам. Известна классификация по разделам той или иной дисциплины, курса и т.д. Обычно ее придерживаются при организации хранения приборов в кабинете и лаборантской, при составлении списков учебного оборудования, картотек учёта или каталогов. Для выявления требований к оборудованию больше подходит классификация, предложенная Б.С. Зворыкиным и несколько дополненная и измененная А.В. Смирновым и С.В. Степановым [229]. В ней приборы подразделяются по пяти признакам: по роли в учебном процессе; виду эксперимента, для которого они предназначены; по функции прибора в установке; по характеру взаимосвязи между приборами и по способам раскрытия явления. Деление учебного оборудования по этим признакам имеет вид, представленный на рисунке 14.

Рис. 14. Классификация технических средств учебного эксперимента

Второй класс средств учебного эксперимента – программные средства эксперимента – в настоящее время, в отличие от технических средств эксперимента, еще не имеет такой же разветвленной классификации в силу того, что персональный компьютер в качестве технического и инструментального средства эксперимента используется, по сравнению с другими, не сравнительно недавно. Несмотря на это, мы предлагаем следующую классификацию программных средств, применяемых в учебном эксперименте:

1. Программные средства, предназначенные для сбора, первичной обработки, отображения и регистрации информации о ходе эксперимента.

2. Программные средства для построения плана эксперимента.

3. Программные средства для обработки и анализа экспериментальных данных.

4. Программные средства компьютерного модельного эксперимента (вычислительный эксперимент и компьютерное имитационное моделирование).

Необходимо отметить, что если для проведения каждого отдельного научного эксперимента зачастую необходимо создавать новые программные средства эксперимента, то для осуществления учебного эксперимента проектируются такие программные средства, которые охватывают определенное количество учебных экспериментов по ряду разделов общетехнических дисциплин.

Из выделенных четырех классов программных средств, которые используются в учебном эксперименте, первые три класса программных средств, в основном, используются вместе с техническими средствами эксперимента и являются сервисным программным обеспечением, не позволяющим, в отличие от программных средств компьютерного модельного эксперимента, проводить полный цикл эксперимента, в данном случае, модельного.

Использование программных средств компьютерного модельного эксперимента в процессе развития учебной деятельности обучающихся, обязательно должно опираться на известные дидактические принципы обучения. Только соответствие программного средства определенным требованиям, установленным с учетом основных дидактических принципов, позволит эффективно использовать его в процессе обучения для проведения компьютерного модельного эксперимента.