Дипломная работа по педагогике на тему Дидактическое и технико-экономическое обоснование внедрения в образовательный процесс виртуальных лабораторий на примере дисциплины

ВВЕДЕНИЕ

Динамично развивающееся современное общество предъявляет новые требования к системе образования. Одной из задач обучения является адаптация учащихся к жизни в мире высоких технологий и постоянно возрастающего объема информации. В настоящее время информационные и компьютерные системы имеют решающее значение в научных исследованиях и образовании, промышленности и других областях человеческой деятельности. Развитие информатики и использование компьютеров в научных исследованиях ставит вопрос о пересмотре основных понятий представления научных знаний даже в уже глубоко развитых и сильно формализованных областях, выдвигая на первый план задачу структурирования этих знаний. Развитие мультимедийных образовательных и научных лабораторий и их использование в инженерном образовании является перспективным направлением для обучения современным высоким технологиям, подготовки высококвалифицированных научных сотрудников и специалистов отрасли, повышения квалификации инженеров и технических работников, а также сотрудников промышленных предприятий.
В последние десятилетия внедрение компьютерных технологий и технологий в образовательный процесс в системе высшего профессионального образования заметно возросло, но традиционные формы и методы лабораторной работы все еще существуют при подготовке технических специальностей, реальных стендов, станков, моделей и другого оборудования. Следует согласиться, что они довольно просты в использовании, наглядны и понятны, но основным недостатком таких учебных инструментов является то, что, к сожалению, из-за технологического развития оборудование устарело, а обновление лабораторий в срок довольно дорого и сложно.
Виртуальные лаборатории - это программы компьютерного моделирования (или связанные программы), которые имитируют основные этапы выполнения лабораторных работ или экспериментов с различным лабораторным оборудованием, инструментами и виртуальными реагентами и включают теоретический материал по изучаемой теме, методические рекомендации и различные инструменты для составления отчета о работе и контроле знаний. С их помощью студенты отрабатывают основные действия, навыки и навыки, необходимые для проведения всестороннего эксперимента.
Работа с помощью виртуальных лабораторий становится особенно актуальной:
- при необходимости проведите эксперимент, который невозможен или опасен в классе;
-при подготовке к проведению эксперимента в классе (это значительно повысит эффективность работы в классе и позволит учащимся ознакомиться с принципами лабораторного оборудования, последовательностью действий при монтаже лабораторной установки, а также с методологией лабораторной работы и ожидаемыми результатами);
-с дистанционным обучением (например, во время пандемии).
Одной из современных тенденций в образовательном процессе университета является широкое использование виртуальной лабораторной работы в интерактивном обучении при подготовке к программам бакалавриата в области инженерии и технологий.
Виртуальная лабораторная работа позволяет полностью воссоздать процесс выполнения реальных лабораторных работ. Неотъемлемой частью образовательного процесса в изучении технических дисциплин является лабораторная мастерская, задачей которой является развитие практических навыков студентов в обращении с оборудованием, получении и обработке экспериментальных данных, планировании эксперимента, анализе и сравнении полученных результатов с литературными данными.
Целью данной выпускной квалификационной работы является дидактическое и технико-экономическое обоснование внедрения в образовательный процесс виртуальных лабораторий на примере дисциплины «Гидравлика».
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– выполнить анализ рабочей программы дисциплины «Гидравлика»;
– разработать план мероприятий по модернизации лаборатории «Гидравлика»;
– разработать методику проведения лабораторных работ по курсу «Гидравлика», с использованием технологий электронного обучения;
– выполнить технико-экономическую оценку принятых проектных решения.
 
1. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ ЛАБОРАТОРИИ «СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ»
1.1. Анализ рабочей программы дисциплины «Гидравлика»
Рабочая программа по курсу «Гидравлика» разработана на основе примерных ООП и требований ФГОС ВО по направлению «Педагогическое образование» (профили «Технология» и «Экономика») и с учетом обязательного минимума содержания специального технологического компонента подготовки обучающихся в школе, входящего в содержание образовательной области «Технология» [8].
Основной целью преподавания рассматриваемой дисциплины является овладение обучающимися теоретической базой для выработки знаний и проектных умений для расчета машин с гидроприводом и гидропередачами.
Дисциплина дает возможность ознакомить студентов с основными направлениями развития современного производства, особенностями внедрения высокоэффективных машин, роботов, гибких автоматических систем, в которых широко применяются различные гидравлические системы и устройства.
Дисциплина «Гидравлика» является инновационным курсом и направлена на формирование у студентов знаний, умений и навыков для расчета машин с гидроприводом и гидропередачами. Лекционный курс (интерактивные проблемные лекции с элементами дискуссии и использованием мультимедийных технологий) излагается с использованием компьютерных презентаций и мультимедийного оборудования. Для образовательного процесса обучающиеся могут использовать электронную версию учебного пособия «Гидравлика» для самостоятельной работы [5].
Лабораторный практикум (проблемно-активный практический тренинг) проводится с использованием комплекса ИКТ, учебных стендов и контрольно-измерительных приборов, направлен на приобретение знаний основных понятий и законов гидростатики и гидродинамики; устройства, принципов действия и применения гидравлических машин. Для самостоятельной работы студентам доступна электронная версия учебно-методического пособия «Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»» [10] в электронном учебном курсе «Гидравлика», размещенном в элек-тронной образовательной среде ТГПУ им. Л. Н. Толстого (http://moodle.tsput.ru).
Преподавание дисциплины «Гидравлика» включает в себя образовательные технологии (рис. 1), включая инновационные образовательные технологии.
В рамках изучения дисциплины «Гидравлика» обучающиеся должны освоить компетенции, представленные в рабочей программе дисциплины:\
– разрабатывает программы учебных предметов, курсов, дисциплин (модулей), программы дополнительного образования в соответствии с нормативноправовыми актами в сфере образования (ОПК-2.1);
– разрабатывает и реализует программы учебной дисциплины «Технология» в рамках основной общеобразовательной программы в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования и дополнительных общеобразовательных программ, участвует в разработке и реализации программы развития образовательной организации (ПК-1.1).

Рис. 1. Образовательные технологии, используемые в процессе преподавания дисциплины «Гидравлика»

Планируемые результаты при изучении курса «Гидравлика»
Знать:
– основные понятия и законы гидростатики и гидродинамики; устройство, принципы действия и применения гидравлических машин. 
Уметь:
– разрабатывать программы учебных предметов, курсов, дисциплин (модулей), программы дополнительного образования в соответствии с нормативно-правовыми актами;
– разрабатывать и реализовывать программы учебной дисциплины «Технология» в рамках основной общеобразовательной программы в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования и дополнительных общеобразовательных программ.
Владеть:
– методами разработки гидравлических систем в выпускных квалификационных работах по специальным технологиям.
Программа курса рассчитана на 108 часов. Из них 44 часа выделяют на контактную работу обучающихся с педагогом, а оставшееся время (66 часов) отводят на самостоятельную работу обучаемых.
Анализ рабочей программы дисциплины «Гидравлика» позволяет изучить структуру и содержание дисциплины (модуля) (табл. 1).
Таблица 1
Содержание дисциплины «Гидравлика»
Наименование разделов Количество часов
Введение в гидравлику 12
Основы гидростатики 31
Основы гидродинамики 51
Подготовка к зачёту 12
Контроль самостоятельной работы студентов 2
Итого 108

Таким образом, можно отметить, в рамках рабочей программы дисциплины «Гидравлика» обучающиеся проходят 3 блока тем: «Введение в гидравлику», «Основы гидростатики», «Основы гидродинамики». При этом, занятия осуществляются в различных видах (табл. 2).
Как видно из анализа таблицы 2, большая часть аудиторных занятий проводится в форме лабораторных работ.
Таблица 2
Виды занятий по дисциплине «Гидравлика»
Форма занятия Итого
УП РПД
Лекции 8 8
Лабораторные 34 34
Итого аудиторных 42 42
Контроль самостоятельной работы студентов 2 2
Контактная работа 44 44
Самостоятельная работа 64 64
Итого (трудоемкость в часах) 108 108


Для оценки знаний обучающихся по освоению рабочей программы дисциплины «Гидравлика» разработаны оценочные средства, которые включают:
1) контрольные вопросы по материалам лекций и лабораторных работ;
2) типовые задания для проведения промежуточной аттестации, включающие 80 вопросов для промежуточного контроля по курсу «Гидравлика»;
3) выполнение лабораторных работ;
4) контрольная работа;
5) зачет.
Критерии оценивания компетенций сформированы на основе балльно-рейтинговой системы:
– лекции – 2 балла (6×2 = 12 баллов)
– лабораторные работы №1 – 4 балла (1×4 = 4 балла)
– лабораторные работы № 2, № 3, № 4, №7 – 5 баллов (5×4 = 20 баллов)
– лабораторные работы № 5 и № 6 – 7 баллов (2×7 = 14 баллов)
– лабораторные работы № 8, № 9 и №10 – 10 баллов (3×10 = 30 баллов)
– контрольная работа – 10 баллов макс.
– зачет – 10 баллов макс.
Итого – 100 баллов макс.
Помимо вышеизложенного, рабочая программа дисциплины «Гидравлика» содержит учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля), в котором представлены такие разделы, как: рекомендуемая литература, Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», материально-техническое обеспечение дисциплины.
Таким образом, можно говорить о том, что рабочая программа дисциплины «Основы строительных технологий» соответствует ФГОС и учебному плану Тульского государственного педагогического университета им. Л. Н. Толстого.