МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА «ИС МАДИ: физика»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МАДИ)

Кафедра «Физика»

Утверждаю Декан энерго-экологического факультета, канд. техн. наук, доц. _____________ В.Е. Ерещенко «____» __________ 2017 г.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА «ИС МАДИ: физика»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

МОСКВА МАДИ 2017

УДК 53:004.9 ББК 22.3:32.81

И741

Составители: Смык А.Ф., Бахтина Е.Ю., Белкова Ю.А., Спиридонова Л.В.

И741 Информационная система «ИС МАДИ: физика»: учебно-ме-

тодическое пособие / сост.: А.Ф. Смык, Е.Ю. Бахтина, Ю.А. Бел-кова, Л.В. Спиридонова. – М.: МАДИ, 2017. – 48 с.

Учебно-методическое пособие «ИС МАДИ: физика» составлено преподавателями кафедры «Физика», участвовавшими в разработке информационной системы «ИС МАДИ: физика», и предназначено для преподавателей и студентов всех направлений подготовки, изучаю-щих физику.

Пособие составлено преподавателями кафедры «Физика», уча-ствовавшими в разработке информационной системы по физике «ИС МАДИ: физика» для обучения студентов. Авторы получили свиде-тельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в Рее-стре программ для ЭВМ № 2016618473 от 1 августа 2016 г.

Эта система представляет собой веб-ресурс, программную обо-лочку с наполнением в виде методических материалов и многоступен-чатой системы контроля усвоения учебного материала. Методическое пособие содержит указания по использованию «ИС МАДИ: физика» как преподавателями кафедры, так и студентами всех направлений подготовки, изучающими курс физики.

УДК 53:004.9 ББК 22.3:32.81

© МАДИ, 2017

3

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................. 4

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И СТРУКТУРА «ИС МАДИ: ФИЗИКА» ............ 5

1.1. Библиотека ресурсов «ИС МАДИ: физика» .................................. 6

1.2. Обучающий модуль «ИС МАДИ: физика» .................................. 10

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ «ИС МАДИ: ФИЗИКА» ............. 14

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАБОТЕ С «ИС МАДИ: ФИЗИКА»

ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ................................................................... 16

3.1. Авторизация преподавателя ........................................................ 16

3.2. Создание групп студентов ............................................................ 17

3.3. Создание обучающих программ .................................................. 19

3.4. Контроль за выполнением студентами

обучающих программ .................................................................... 23

3.5. Редактирование содержания заданий

«ИС МАДИ: физика» ..................................................................... 27

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

ПО РАБОТЕ В «ИС МАДИ: ФИЗИКА» .............................................. 31

ЗАКЛЮЧЕНИЕ .......................................................................................... 44

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................... 46

4

ВВЕДЕНИЕ

В техническом университете физика является базовой учебной дисциплиной, определяющей успешность освоения других естествен-но-научных, общепрофессиональных и специальных дисциплин. От эффективности изучения курса физики во многом зависит дальнейшая успешная подготовка современного специалиста. Качественная подго-товка высококвалифицированных специалистов в современных усло-виях предполагает освоение студентами не только базовых знаний, но и знаний, лежащих в основе передовых технологий. Это приводит к возрастанию фактического объема учебного материла при общей тен-денции к сокращению количества аудиторных часов. В условиях мо-дернизации образовательных стандартов высшего образования (ФГОС ВО 3++) большое внимание уделяется электронным и дистанционным образовательным технологиям. В сложившейся ситуации существенно возрастает роль самостоятельной работы студента. Перед преподава-телем стоит задача на первом курсе уже при изучении базовых дисци-плин помочь студенту грамотно организовать самостоятельную работу с учебным материалом и координировать ее в течение семестра [5]. При этом важно учитывать актуальный вопрос индивидуализации обу-чения. В силу ряда причин фактом является то, что преподаватель большую часть времени, отводимого на консультации, уделяет не очень хорошо успевающим студентам, оставляя без должного внима-ния более сильных. Это снижает средний уровень образования, а ведь именно сильные студенты впоследствии становятся «технической эли-той», определяют развитие и внедрение новых технологий. Таким об-разом, преподавателю необходимо уделять внимание студентам с различным уровнем подготовки, различными способностями к обуче-нию, предоставлять возможность развития всем студентам, в том чис-ле и студентам с ограниченными возможностями в соответствии с тре-бованиями ФГОС ВО 3++. Решить столь сложную задачу возможно с использованием современных информационных технологий [2–4].

На кафедре физики МАДИ спроектирована, разработана и реа-лизована информационная система «ИС МАДИ: физика», предназна-

5

ченная для повышения качества обучения студентов и учитывающая особенности подготовки студентов в техническом университете. Ин-формационная система создана для изучения студентами курса фи-зики, но в силу универсальности своей структуры может быть адапти-рована для изучения любого другого учебного предмета.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И СТРУКТУРА «ИС МАДИ: ФИЗИКА»

При разработке «ИС МАДИ: физика» решались две основные задачи – информационная и обучающая, поэтому система информа-ционной поддержки изучения физики состоит из двух основных моду-лей – библиотеки ресурсов и обучающего модуля (рис. 1).

Рис. 1. Общая структура информационной системы

При изучении любого предмета всегда первым делом возникает проблема поиска и выбора требуемой достоверной информации. За последнее десятилетие эта задача кардинально поменяла свой век-тор. Раньше студентам необходимо было найти нужную информацию в условиях ее дефицита, стояла проблема поиска информации. Сей-час же гораздо более остро стоит проблема выбора достоверной ин-формации из огромного потока информационного шума. С помощью

6

«ИС МАДИ: физика» эта проблема решается – студенту предоставля-ется весь необходимый учебный материал, который ему требуется для работы. Разумеется, заинтересованные студенты могут пользо-ваться и другими, дополнительными источниками информации, но не-обходимые учебные материалы для работы у них уже есть в библио-теке ресурсов.

1.1. Библиотека ресурсов «ИС МАДИ: физика»

В состав библиотеки ресурсов «ИС МАДИ: физика» (рис. 2) вхо-дят три раздела – полный комплект теоретических материалов, пол-ный комплект материалов для лабораторного практикума и методиче-ские рекомендации по решению задач.

Рис. 2. Меню библиотеки ресурсов «ИС МАДИ: физика»

В комплект теоретических материалов включены тексты лекций, презентационные материалы к лекциям и дополнительные материалы, список рекомендуемой литературы. Тексты лекций содержат необхо-димый минимум теоретического материала, обязательный для освое-ния. К каждой лекции подготовлена презентация [3], разработанная с помощью приложения MS PowerPoint. При подготовке комплекта пре-зентационных материалов учитывались следующие требования:

– курс общей физики в техническом вузе должен быть практи-коориентированным, что предполагает тщательный отбор учебного материала, выделение наиболее важного: уход от избыточных мате-матических выкладок, акцент на обсуждение физической сути законов и их следствий, практическое применение в повседневной жизни, тех-нике, наблюдение в природе;

7

– учебный материал должен быть хорошо структурированным, поскольку объем знаний, необходимый для усвоения студентами, все возрастает, а время на его усвоение сокращается;

– особое внимание следует уделять вопросу визуализации представляемой учебной информации.

Нужно учитывать тот факт, что физика – наука эксперименталь-ная и без демонстраций, в первую очередь лекционных, сложно до-биться глубокого понимания предмета. Но, к сожалению, именно де-монстрационный эксперимент в ряде вузов, в том числе технических, становится все более трудно организуемым, а порой и невозможным, а значит нужно искать другие способы продемонстрировать изучае-мые физические явления и процессы. Здесь на помощь приходят ин-формационно-коммуникационные технологии – в презентации к лек-циям включаются видеозаписи натурных экспериментов, анимации физических явлений и/или процессов, компьютерные модели (в том числе интерактивные), другие цифровые (электронные) образова-тельные ресурсы.

Характерными особенностями комплекта лекционных презентаци-онных материалов, представленных в «ИС МАДИ: физика», являются:

– регулируемая преподавателем постепенность (последова-тельность) предъявляемого учебного материала – на экране видна только та информация, которая обсуждается в данный момент; де-монстрация каждого слайда («кадра», фрагмента лекции) обычно за-нимает от одной до пяти минут, что позволяет студентам полностью осмыслить их содержание;

– визуализация изучаемых явлений и процессов с помощью анимаций, видеофрагментов, схем и рисунков, а также визуализация логических рассуждений с помощью схем;

– большое количество вопросов и исследовательских заданий позволяет организовать дискуссию, обсуждение изучаемого учебного материала, уходя от трансляции знаний от преподавателя студенту;

– вариативность (по объему учебных часов и по сложности) учебного материала. Комплект рассчитан на сопровождение лекций по курсу общей физики, который может содержать различное количе-

8

ство аудиторных часов. Вариативность по количеству часов осущест-вляется за счет вариативности демонстрируемого материала, глуби-ны и скорости его обсуждения, уровня подготовленности студентов: изначально презентации к каждой лекции содержат заведомо больше учебного материала, чем это требуется к двухчасовой лекции; мате-риал структурирован таким образом, что позволяет, в зависимости от разных условий, использовать ее краткий или полный вариант с по-мощью гиперссылок внутри документа;

– открытость, дополняемость – презентации к каждой лекции можно дорабатывать, дополнять новым материалом, легко добавлять новые слайды и ссылки, менять последовательность представления учебного материала.

Опыт чтения лекций с использованием описываемого комплекта презентационных материалов в течение семи учебных лет со студен-тами разных специальностей позволил выявить и сформулировать ряд положительных моментов.

Во-первых, использование большого количества иллюстратив-ного материала, в первую очередь динамичного ряда (видеозаписи, анимации, компьютерные интерактивные модели), играет огромную роль в освоении сути изучаемых физических законов, явлений и про-цессов, а также принципов их использования на практике, что особен-но важно в случае отсутствия возможности проведения лекционного демонстрационного эксперимента.

Во-вторых, наглядность, лаконичность и эстетичность предъяв-ляемого учебного материала, легко реализуемые с помощью инфор-мационных технологий, позволяют существенно сократить время на оформление записей на доске. Таким образом, высвобождается вре-мя на обсуждение изучаемых вопросов. Этот факт особенно важен в условиях сокращения учебных часов на освоение курса физики сту-дентами технических специальностей. При этом, однако, не стоит от-казываться от использования обычной или интерактивной доски. На-пример, в зависимости от уровня подготовленности студентов часто возникают ситуации, когда требуется вспомнить изученный ранее

9

учебный материал, сделать отступление от основной темы лекции и вернуться к обсуждению предыдущих тем.

В-третьих, распечатанные слайды презентации играют роль опорных конспектов и призваны облегчить работу студента по даль-нейшему освоению учебного материла и подготовку к зачету и/или эк-замену. Здесь, однако, нужно помнить, что записи в тетради, сделан-ные студентом во время лекции, очень важны, так как позволяют за-действовать разные виды памяти.

В состав библиотеки ресурсов включаются также дополнитель-ные материалы, в частности, теоретический материал, выходящий за рамки необходимого минимума, информация по истории физики и др., а также список учебников и другой рекомендуемой литературы.

Вторым разделом библиотеки ресурсов «ИС МАДИ: физика» яв-ляется комплект материалов для лабораторного практикума, в кото-рый включены полные описания лабораторных работ по всем разде-лам изучаемого курса физики. Описания лабораторных работ содер-жат основные теоретические положения, цели и методику выполнения работ, расчетные формулы для обработки результатов, контрольные вопросы. Кроме подробного описания каждой из лабораторных работ, данный раздел содержит рабочие таблицы для записи полученных результатов для каждой из них.

Третий раздел библиотеки ресурсов «ИС МАДИ: физика» со-держит Методики и примеры решения задач для всех разделов изу-чаемого курса физики и включают описания особенностей методиче-ских подходов к решению задач по каждой теме; приведены примеры решения задач.

Из всего многообразия учебно-методического материала, со-держащегося в библиотеке ресурсов, для определенного направления подготовки (потока) в соответствии с учебным планом формируется учебный курс. Каждый преподаватель имеет возможность редактиро-вать материалы учебного курса. В течение всего учебного процесса студенту предоставляется неограниченный доступ к материалам биб-лиотеки в соответствии с его программой обучения. Все учебные ма-териалы, размещенные в «ИС МАДИ: физика» (лекции, методические

10

рекомендации, практикумы, вопросы и задачи и т.д.), тщательно вы-верены преподавателями кафедры, что гарантирует качественные и проверенные источники информации по предмету, необходимые сту-денту в процессе обучения.

Таким образом, «ИС МАДИ: физика» предоставляет каждому студенту проверенный преподавателями источник учебных материа-лов в доступной форме.

1.2. Обучающий модуль «ИС МАДИ: физика»

Процесс изучения учебного материала предполагает проверку уровня (глубины) усвоения знаний – сначала самопроверку, а затем и проверку преподавателем. Банк заданий для проверки знаний «ИС МАДИ: физика» содержит полный перечень вопросов и задач для проверки знаний, полученных при изучении каждой темы, структури-рованный по уровням сложности.

Перечень тем (категорий), по которым составлены задания обу-чающего модуля, и количество заданий по каждой из них:

1. Кинематика (около 130). 2. Динамика (около 130). 3. Законы сохранения (более 120). 4. Молекулярно-кинетическая теория (около 200). 5. Термодинамика (около 200). 6. Электростатика (более 200). 7. Постоянный ток (более 150). 8. Магнитное поле (более 150). 9. Колебания (около 200). 10. Упругие и электромагнитные волны (более 170). 11. Геометрическая оптика (более 150). 12. Волновая оптика (около 150). 13. Квантовая оптика (около 100). 14. Атомная и квантовая физика (около 200). 15. Ядерная физика (более 150). Таким образом, общее количество заданий, включенных на се-

годняшний день в обучающий модуль – около 2 500.

11

С помощью обучающего модуля ИС МАДИ проверка минималь-но необходимых знаний по предмету осуществляется поэтапно с час-тичной автоматической проверкой и последующим переходом на сле-дующий уровень (обучающий модуль состоит из нескольких уровней, предполагающих поэтапный контроль усвоения полученных знаний).

Количество вопросов, количество предлагаемых вариантов от-ветов, ограничения по времени, количество допустимых ошибок на каждом уровне определены в системе изначально, но могут быть из-менены преподавателем. Преподавателем задаются также сроки, в течение которых нужно пройти каждый из этапов проверки знаний.

Изучив определенный раздел учебного курса, студент, прежде всего, должен знать определения физических величин, основные за-коны, поэтому на первом уровне (этапе) проверяется усвоение сту-дентами основных понятий и определений изучаемого раздела учеб-ного курса физики. Требуется выбрать правильный ответ из несколь-ких предлагаемых – продолжить формулировку определения, выбрать определенный закон, нужную формулу для расчета той или иной ве-личины. Для успешного перехода на второй уровень необходимо пра-вильно ответить на все вопросы, не превысив при этом заданный ли-мит времени, в противном случае система возвращает студента на-зад, и ему формируется новое задание.

На втором уровне требуется решить некоторое количество не-сложных задач. Ответ нужно выбрать из нескольких предложенных. В случае успешного выполнения задания система переводит студента на следующий уровень, но если превышено количество неправильных от-ветов или лимит времени, система возвращает его на первый уровень.

На третьем, уже не тестовом уровне, студенту предлагается решить ряд задач базового уровня сложности. Ответ нужно вводить с клавиатуры с учетом заданной точности. При превышении количества неправильных ответов или лимита времени система вновь возвраща-ет студента на первый уровень.

Достоинством «ИС МАДИ: физика», на наш взгляд, является то, что она представляет собой веб-ресурс, пользоваться которым можно с помощью любого современного браузера как на стационарном ком-

12

пьютере или ноутбуке, так и на мобильном устройстве; студент может работать в компьютерном классе университета или у себя дома и да-же в транспорте, в удобное для него время, независимо от препода-вателя, т.е. первые три уровня он проходит дистанционно. Таким об-разом, достигается индивидуализация обучения в условиях, наиболее подходящих для работы каждого студента, создается комфортная среда для изучения физики – каждый студент изучает теоретический материал в требуемом объеме столько времени и в таком режиме, ко-торый ему наиболее подходит.

Однако, наряду с преимуществами, у дистанционного обучения есть и недостатки. Прежде всего, происходит снижение и так дефи-цитного в учебном процессе живого диалогического общения главных участников образовательного процесса – преподавателя и студента [3, 5]. В связи с этим в «ИС МАДИ: физика» предусмотрен четвертый уровень (на который студент переходит после успешного прохождения третьего уровня), на котором студенту выдается индивидуальное за-дание, требующее более серьезной самостоятельной работы (рас-четно-графическая задача). Проверка правильности выполнения за-дания четвертого уровня проводится при устном ответе преподавате-лю. Если в ходе этой проверки преподаватель понимает, что знания студента слабые и высока вероятность того, что студент не сам вы-полнял задания первых трех уровней, преподаватель имеет возмож-ность направить студента для повторного выполнения этих заданий уже в аудитории в присутствии преподавателя.

Для сильных студентов по их желанию информационная система «ИС МАДИ: физика» может предложить задание повышенного уровня сложности (пятый уровень). Данный уровень не является обязатель-ным, но его прохождение является проявлением желания студента по-лучить более глубокие знания по изучаемому предмету и учитывается преподавателем с помощью балльно-рейтинговой системы (БРС).

Наглядно иерархия уровней обучающего модуля информацион-ной системы для эффективного изучения курса физики представлена на рис. 3.

13

Рис. 3. Иерархия уровней обучающего модуля «ИС МАДИ: физика»

Обучающий модуль «ИС МАДИ: физика» прошел апробацию в учебном процессе на факультете автомобильного транспорта МАДИ. Последующее анкетирование студентов показало, что работа в «ИС МАДИ: физика» помогает лучше усвоить материал (80% опрошенных), желательна по всему курсу физики (40%), желательна по некоторым разделам курса физики, которые рассматриваются недостаточно пол-но (40%). Только 20% студентов (наиболее слабых и немотивирован-ных) отметили, что работа в «ИС МАДИ: физика» отнимает много времени, и ее нужно выполнять по желанию студента. Необходимо отметить, что в основном студенты очень заинтересованно отнеслись к работе в «ИС МАДИ: физика», предложили целый ряд улучшений интерфейса системы, большинство из которых было реализовано.

Таким образом, с помощью обучающего модуля «ИС МАДИ: фи-зика» осуществляется проверка минимально необходимых знаний по предмету, причем поэтапно, с частичной автоматической проверкой и последующим переходом на следующий уровень (обучающий модуль состоит из четырех уровней). Банк заданий «ИС МАДИ: физика» со-держит полный набор вопросов и задач для проверки знаний, полу-ченных при изучении каждой темы изучаемого курса физики, структу-рированных по уровням сложности.

14

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ «ИС МАДИ: ФИЗИКА»

В информационной системе предусмотрены три типа пользова-телей – преподаватель, студент, администратор. Вход в информаци-онную систему предоставляется по индивидуальным логину и паролю. Студент имеет неограниченный по времени доступ к теоретическим материалам своего учебного курса, методическим рекомендациям по решению задач, ему доступны описания тех лабораторных работ, ко-торые ему предстоит выполнять, и рабочие таблицы к ним. На стра-нице студента (рис. 4) представлено содержание учебного курса фи-зики с указанием разделов, по которым нужно выполнить задания, и сроки их выполнения. Отображается также информация о полученных результатах.

Рис. 4. Структура страницы студента в «ИС МАДИ»

Пользователь с правами преподавателя имеет доступ ко всем ресурсам библиотеки, может размещать новые учебные материалы, формировать из библиотеки ресурсов учебные курсы в соответствии с учебной программой по тому или иному направлению обучения, фор-мировать и редактировать программу проверки знаний. При формиро-вании программы проверки знаний определяются учебные темы, сроки выполнения заданий, количество заданий на каждом уровне сложно-

15

сти, лимиты времени и максимально допустимое количество ошибок. Каждый преподаватель имеет возможность дополнить ресурсы биб-лиотеки, разместив, например, дополнительный теоретический мате-риал, ссылки на информационные источники, пополнить банк заданий. Однако у пользователя с правами преподавателя нет возможности удалять какие бы то ни было материалы из библиотеки ресурсов.

На стартовой странице преподавателя (рис. 5) представлены списки всех групп студентов, обучающихся по различным программам (по потокам).

Рис. 5. Структура стартовой страницы преподавателя

Преподаватели, работающие с информационной системой, имеют возможность получить детальную статистику успеваемости по каждому студенту, по каждой учебной группе, анализировать динами-ку изучения учебного материала студентами. В сводной ведомости на-глядно представлена информация о том, на каком этапе изучения учебного курса находится каждый студент. При желании можно про-смотреть полную информацию по работе каждого студента – когда и в течение какого времени он заходил в систему, сколько времени по-тратил на выполнение того или иного задания, где допустил ошибки.

Кроме того, преподаватель получает статистику не только по ра-боте студентов, но и по каждой теме, по каждой задаче. Анализируя

16

эту информацию, он может выявить наиболее сложный для усвоения студентами учебный материал и соответствующим образом скоррек-тировать свою дальнейшую работу. В первую очередь интерес пред-ставляют наиболее простые вопросы (практически все студенты отве-чают на них правильно с первого раза) и наиболее сложные вопросы. Первая группа вопросов не эффективна с точки зрения обучения сту-дентов (т.к. содержит сведения о том, что и так знают все) и подлежит замене. Вторая группа требует более тщательного анализа – возмож-на чересчур сложная формулировка вопроса, непонятно для студен-тов сформулировано условие задачи или вопрос по материалу объек-тивно высокого уровня сложности. Если в первых двух случаях доста-точно редактирования задания, то в третьем случае, возможно, тре-буется перенесение заданий по данному разделу в 4–5 уровень слож-ности для устного обсуждения с преподавателем.

Пользователю информационной системы с правами администра-тора предоставлен полный доступ ко всем материалам системы. Его обязанностью является формирование списков групп студентов, он создает логины и пароли для входа в систему, контролирует прохожде-ние «ИС МАДИ: физика» на различных потоках студентов, анализирует статистику освоения курса физики различными группами студентов, при необходимости предоставляет полученную статистику в деканаты.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ С «ИС МАДИ: ФИЗИКА» ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ

3.1. Авторизация преподавателя

Для работы в «ИС МАДИ: физика» преподаватели должны прой-ти авторизацию. Для этого логины и пароли необходимо получить у администратора системы. После того как логины и пароли получены, нужно зайти на сайт http://crmf.ru, ввести логин и пароль и нажать кнопку «Войти».

Если авторизация прошла успешно, преподаватель получает доступ к своему личному профилю, в котором содержится информация

17

о группах студентов, обучающихся у преподавателя, и программах, ко-торые студенты этих групп выполняют по заданию преподавателя.

Рис. 6. Авторизация преподавателя в «ИС МАДИ: физика

Рис. 7. Профиль преподавателя

3.2. Создание групп студентов

Для работы со студентами необходимо вначале создать группы студентов, а затем занести данные студентов, обучающихся в этих группах. В верхней строке меню «ИС МАДИ: физика» нужно выбрать пункт «Студенты».

В открывшемся списке выбрать «Создать группу». На появив-шейся странице (рис. 9) указать год поступления студентов создавае-мой группы в МАДИ и ввести аббревиатуру группы. Рекомендуется пользоваться общепринятыми обозначениями для групп студентов различных направлений подготовки. Если на потоке несколько групп, аббревиатура дополняется номером группы.

18

Рис. 8. Меню работы со студентами в ИС МАДИ

Рис. 9. Создание групп студентов

Нажав кнопку «Готово», преподаватель заносит созданную им группу студентов в «Список групп». Таким образом, список групп должен содержать все группы, с которыми преподаватель работает в ИС МАДИ.

После того как группа студентов была создана, преподаватель повторно заходит в пункт меню «Студенты» (рис. 8) и выбирает кнопку «Создать студента».

На появившейся странице (рис. 10) преподаватель заполняет имя, отчество, фамилию студента, его почтовый адрес (может быть заменен адресом старосты группы или общим адресом группы). Груп-па, в которой учится данный студент, выбирается из списка, ранее созданного преподавателем. После заполнения всех полей нужно на-жать кнопку «Готово», и данный студент заносится в список группы. Аналогично заносятся данные всех студентов всех групп, с которыми преподаватель работает в информационной системе.

19

Рис. 10. Создание студента и занесение его в список указанной группы

3.3. Создание обучающих программ

Для формирования учебных программ, с помощью которых бу-дут обучаться студенты созданных групп, в верхней строке меню «ИС МАДИ: физика» нужно выбрать пункт «Обучение» и нажать кнопку «Создать программу».

Рис. 11. Меню работы с обучающим модулем «ИС МАДИ: физика»

20

Открывшаяся страница (рис. 12) позволяет сформировать про-грамму на тему, выбранную из раздела «Выберите категорию». Спи-сок категорий (разделов физики), представленных в «ИС МАДИ: фи-зика», можно предварительно посмотреть в разделе «Список катего-рий» (рис. 11).

Название программы задается преподавателем. Поскольку в те-чение семестра преподавателем открывается, как правило, несколько программ, удобно в названии программы отражать ее содержание и аббревиатуру группы (потока), для которых данная программа пред-назначена.

В «ИС МАДИ: физика» каждая программа состоит из трех уров-ней (рис. 12). Принимая во внимание учебный план конкретной группы (количество часов, отводимых на лекции, практические и лаборатор-ные занятия по физике), преподаватель задает количество вопросов, обязательных для выполнения на каждом уровне, ограничение по времени (время, за которое студент должен ответить на все вопросы уровня) и максимальное количество ошибок, которое студент может сделать, чтобы уровень считался успешно пройденным.

При создании программы необходимо помнить, что сложность каждого следующего уровня «ИС МАДИ: физика» больше, чем преды-дущего, поэтому рекомендуется увеличивать время прохождения и количество допустимых ошибок и/или уменьшать количество вопросов по мере возрастания номера уровня. После задания всех указанных параметров программы нужно нажать кнопку «Готово».

Список созданных преподавателем программ можно посмотреть в разделе меню «Обучение» (рис. 11), нажав кнопку «Список про-грамм». На открывшейся странице «Мои программы» (рис. 13) при не-обходимости заданные параметры программы могут быть изменены с помощью кнопки «Редактировать». При переходе к изучению следую-щего раздела физики преподаватель может удалить созданную им программу с помощью кнопки «Удалить».

Для того чтобы данная программа была доступна для работы студентам определенной группы, необходимо созданную программу

21

прикрепить к выбранной группе студентов. Для этого нужно зайти в меню работы со студентами (рис. 8) и нажать кнопку «Список групп», чтобы вывести список всех групп, созданных преподавателем.

Рис. 12. Создание обучающей программы

Рис. 13. Список обучающих программ

22

Рис. 14. Список групп студентов

На открывшейся странице «Мои группы» в колонке «Действия» для выбранной группы студентов нужно нажать кнопку «Добавить про-грамму» и выбрать программу, созданную ранее преподавателем.

Рис. 15. Привязка программы к группе студентов

К данной группе студентов можно прикрепить любую из про-грамм, содержащихся в списке (рис. 13). По мере изучения следую-щих разделов курса физики можно к группе студентов дополнительно прикреплять соответствующие обучающие программы.

После того как созданы студенческие группы и обучающие про-граммы к ним прикреплены, необходимо обеспечить доступ студентов к работе с этими программами. Для этого преподаватель в списке групп студентов (рис. 14) открывает страницу печати доступов, содер-

23

жащую пароли и логины для работы студентов в «ИС МАДИ: физика». Эта информация может быть распечатана или сохранена в электрон-ном виде и предоставляется студентам группы (старостам).

Если студент добавляется в список группы, ему автоматически становятся доступны все активные программы группы.

3.4. Контроль за выполнением студентами обучающих программ

Информация о созданных преподавателем группах студентов и динамике освоения ими прикрепленных обучающих программ доступ-на в профиле преподавателя.

Рис. 16. Обучающие программы в профиле преподавателя

Для получения информации по освоению студентами конкретной программы нужно нажать кнопку «Показать» напротив этой программы.

Открывшаяся страница позволяет следить за результатами ра-боты конкретных студентов. Статус «Не приступал» означает, что сту-дент ни разу не заходил в данную программу информационной систе-мы. Дробные числа в разделе «Статус» показывают, сколько уровней «ИС МАДИ: физика» успешно прошел студент: 1/4 – первый уровень из четырех, 2/4 – первые два уровня, 3/4 – три уровня программы. По-сле успешного прохождения трех уровней студенту выдается индиви-

24

дуальное задание 4 уровня (РГР1) по данному разделу физики, кото-рое студент должен решить и сдать преподавателю в устной форме. При этом в разделе «РГР» становится активной кнопка «Зачесть». Ес-ли студент успешно защищает РГР, то преподаватель в своем профи-ле нажимает кнопку «Зачесть» рядом с фамилией студента, после че-го в разделе «Статус» появляется надпись «Программа выполнена, доступна задача повышенной сложности». Решение задач повышен-ной сложности (5 уровень), как правило, не считается для студентов обязательным. Эти задания выполняются наиболее сильными сту-дентами по их желанию и защищаются преподавателю в устной бесе-де. Если студент успешно защищает решение задачи 5 уровня, то преподаватель в своем профиле нажимает кнопку «Зачесть» в разде-ле «Задачи повышенной сложности», и в разделе «Статус» появляет-ся надпись «Программа выполнена, решена задача повышенной сложности».

Рис. 17. Информация о прохождении студентами выбранной обучающей программы

В своем профиле преподаватель может посмотреть динамику прохождения «ИС МАДИ: физика» каждым студентом, нажав напротив его фамилии кнопку «Профиль».

1 РГР – расчетно-графическая работа.

25

Рис. 18. Профиль студента

Открывшаяся страница содержит полную информацию о работе студента в информационной системе в течение семестра, включая количество удачных и неудачных попыток прохождения всех уровней всех программ, содержание вопросов и ответы студента. Эта инфор-мация является полезной для оценки работы конкретного студента. Особого внимания преподавателя заслуживают случаи, когда слабые студенты, плохо успевающие по остальным разделам учебного плана, проходят все уровни «ИС МАДИ: физика» с первой попытки. В подоб-ной ситуации преподаватель может попросить более подробного от-чета о выполнении задания РГР при устной беседе со студентом. В исключительных случаях можно предложить студенту выполнить за-дания в «ИС МАДИ: физика» в аудитории в присутствии преподавате-ля. С другой стороны, для сильных, хорошо успевающих студентов успешное прохождение всех уровней «ИС МАДИ: физика» является дополнительным бонусом при подведении итогов работы за семестр.

Для получения сводной информации о работе студентов вы-бранной группы необходимо в списке групп (рис. 14) нажать кнопку «Показать список студентов».

26

Рис. 19. Статистика прохождения программ «ИС МАДИ: физика» студентами выбранной группы

Открывшаяся страница (рис. 20) позволяет преподавателю уви-деть, сколько заданий каждого уровня из доступных для работы сту-дент успешно прошел на данный момент времени. Успеваемость счи-тается равной 100%, если студент выполнил 4 уровня заданий в каж-дой открытой для данной группы программе.

Для получения информации о результатах работы группы сту-дентов необходимо в списке групп (рис. 14) нажать кнопку «Показать список программ».

Рис. 20. Статистика прохождения студенческой группой уровней различных программ «ИС МАДИ: физика»

27

В колонке «Успеваемость» отражается успешное прохождение студентами трех уровней ИС, успешная защита РГР и решение задач 5 уровня. Успеваемость считается равной 100%, если все студенты успешно прошли 4 уровня информационной системы. Представлен-ная информация позволяет оценить сложность разных уровней раз-личных программ «ИС МАДИ: физика» для освоения студентами. Для устранения возникающих трудностей возможна как корректировка учебного плана, так и редактирование заданий, содержащихся в «ИС МАДИ: физика».

Преподаватель может завершить работу студентов с выбранной программой, нажав кнопку «Завершить программу». Те студенты, кото-рые к моменту закрытия программы не прошли 4 уровня, переводятся в список должников, который можно посмотреть в профиле преподава-теля (рис. 7), нажав кнопку «Должники по закрытым программам».

Если у преподавателей возникают вопросы при создании групп студентов и/или обучающих программ, то соответствующая инструк-ция разработчика находится в разделе меню «Система».

Рис. 21. Инструкции разработчика

3.5. Редактирование содержания заданий «ИС МАДИ: физика»

В настоящее время «ИС МАДИ: физика» содержит около 2,5 ты-сяч заданий (кортежей) по пятнадцати разделам физики (категориям). Содержание этих заданий доступно преподавателям в разделе меню «Обучение» (рис. 11). Для просмотра содержания необходимо нажать кнопку «Список кортежей».

28

Рис. 22. Содержание заданий «ИС МАДИ: физика»

Если преподавателя интересует информация по заданиям оп-ределенной категории, необходимо нажать кнопку «Категории» и вы-брать нужную категорию из предложенного списка. Если в данной ка-тегории интересуют задания определенного уровня сложности, то вы-брать их можно, нажав кнопку «Уровень». Если интересует конкретное задание (например, если при прохождении «ИС МАДИ: физика» у сту-дента возникают конкретные вопросы к условию или численным дан-ным), то найти его можно по индивидуальному номеру (id).

Представленная на рис. 22 страница содержит информацию о категории и уровне сложности, к которым принадлежит кортеж. Далее, приводится содержание задания и некоторые статистические данные, а именно: полное количество студентов, выполнявших это задание, количество правильных ответов в абсолютном и процентном выраже-нии. При анализе содержания заданий необходимо обратить внима-ние на кортежи, для которых количество правильных ответов, давае-мых студентами, ниже 50%. Причины этого могут быть различными: непонятная, неоднозначная или слишком сложная формулировка кон-кретного задания или неудачно представленные варианты ответов для выбора. В этом случае преподавателю необходимо обратиться к разработчикам системы (авторам данного методического пособия) с конкретными предложениями или замечаниями.

29

В том случае, когда в предложенных ответах допущена ошибка, преподаватель может отредактировать кортеж, нажав кнопку «Редак-тировать». Открывшаяся страница показывает категорию, уровень сложности, содержание вопроса и варианты ответов (рис. 23).

Рис. 23. Содержание кортежа

В зависимости от уровня сложности вопроса текст кортежа со-держит вопрос и четыре ответа для выбора (1 и 2 уровень) или один ответ (3 уровень). Задания 4 и 5 уровня ответов не содержат, т.к. сдаются студентами в устной форме преподавателю и проверяются по ходу решения. После внесения изменений в текст вопроса или от-ветов нужно нажать кнопку «Сохранить», после чего измененный кортеж будет возвращен в банк заданий «ИС МАДИ: физика» под тем же номером id.

Обо всех внесенных исправлениях преподаватель должен сообщить разработчикам «ИС МАДИ: физика» (авторам данного методического пособия).

30

Рис. 24. Статистика правильных ответов

Возможны ситуации, когда правильно и четко поставленные во-просы, несложные с точки зрения преподавателя, вызывают сущест-венные затруднения у студентов. Пример, приведенный на рис. 24, показывает, что явление интерференции света студенты понимают существенно лучше (93,8 и 76% правильных ответов), чем явление поляризации света (24,3 и 17,6% правильных ответов).

В этом случае преподавателю необходимо подробнее рассмот-реть разделы, вызывающие затруднения у студентов, на аудиторных занятиях. Преподавателю рекомендуется ознакомиться со статисти-кой ответов студентов на вопросы различной сложности данного раз-дела физики до начала изучения этого раздела.

Банк заданий (кортежей) «ИС МАДИ: физика» постоянно попол-няется. Если у преподавателя есть вопросы и/или задачи, которые он считает нужным использовать в информационной системе, то в раз-деле меню «Обучение» (рис. 11) нужно нажать кнопку «Создание кортежа».

На открывшейся странице (рис. 25) необходимо выбрать катего-рию и уровень сложности вопроса, затем в соответствующие поля за-нести содержание вопроса и правильный ответ (также варианты не-

31

правильных ответов для вопросов 1 и 2 уровня сложности). Нажав кнопку «Сохранить», преподаватель помещает созданное задание в базу кортежей.

Рис. 25. Создание нового кортежа

Обо всех внесенных новых заданиях с указанием их id пре-подаватель должен сообщить разработчикам «ИС МАДИ: физи-ка» (авторам данного методического пособия).

Если у преподавателя возникают технические сложности при создании кортежей (например, внесение формул и/или рисунков в текст задания), то в разделе меню «Система» содержится инструкция разработчика по созданию кортежей (рис. 21).

Если у преподавателя возникают вопросы или предложения по улучшению организации «ИС МАДИ: физика», он может написать разработчику, используя в разделе меню «Система» кнопку «За- дачи по ИС».

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО РАБОТЕ В «ИС МАДИ: ФИЗИКА»

Для работы в «ИС МАДИ: физика», прежде всего, вам необхо-димо получить логин и пароль для входа в систему у своего препода-вателя. Для этого нужно, чтобы преподаватель узнал ваши фамилию, имя и отчество, а также адрес электронной почты. После этого препо-даватель прикрепит вас к «ИС МАДИ: физика» в одну из своих групп и

32

выдаст вам адрес «ИС МАДИ: физика», логин и пароль для входа в нее, например:

ФИО: Иван Петрович Ларин Адрес информационной системы: http://crmf.ru Логин: user_pp6iw Пароль: bgn1ym Допустим, первый раздел, который вы изучаете с помощью «ИС

МАДИ: физика» – это электростатика. Тогда, войдя в систему, вы уви-дите следующее:

Рис. 26. Страница студента

Если вы хорошо учили физику в школе и сдали ЕГЭ на высокий бал, то вы, конечно, можете сразу нажать кнопку «начать тест» и ус-пешно его пройти за определенное время. Дело в том, что в зависи-мости от вашей учебной программы преподаватель установит ограни-чение по времени, за которое вы должны успеть ответить на вопросы теста, и максимальное количество ошибок, которое вы сможете сде-лать, чтобы тест был засчитан.

Каждый раздел, в том числе и электростатика, состоит из основ-ных обязательных четырех уровней (этапов):

– первый уровень – набор вопросов с выбором одного правиль-ного ответа из четырех возможных;

– второй уровень – несложные задачи с выбором одного пра-вильного ответа из четырех возможных;

– третий уровень – задачи с вводом полученного числового ре-зультата без тестового выбора;

33

– четвертый уровень – одна задача, решение которой должно быть записано в тетради; предполагает объяснение решения препо-давателю;

– пятый уровень – задача повышенного уровня сложности, не является обязательной и открывается преподавателем по желанию студента; решается также письменно в тетради.

Проходить первый, второй, третий уровни можно сколько угодно раз в любое удобное для вас время, но если вы не прошли второй уровень, допустим, потому, что не уложились по времени или сделали больше ошибок, чем можно, то программа вас автоматически сбросит на первый уровень. Вопросы каждого уровня при каждом последую-щем прохождении будут разные!

Итак, вы приступили к работе в «ИС МАДИ: физика». Если в сво-их знаниях вы не очень уверены, то для того чтобы не тратить время зря, пытаясь угадать правильные ответы, лучше обратиться к разделу информационной системы «Библиотека», нажав соответствующую кнопку в верхней линейке экрана. Перед вами появится весь перечень того, что может вам помочь при работе с «ИС МАДИ: физика» и, ко-нечно, просто при изучении курса физики.

Рис. 27. Меню библиотеки ресурсов «ИС МАДИ: физика»

В разделе «Лекции и презентации» вы найдете лекцию или лек-цию-презентацию по необходимому разделу.

В третьем разделе есть описания лабораторных работ кафедры физики МАДИ. Вы можете выбрать те, которые предусмотрены вашим учебным планом.

34

Рис. 28. Раздел «Лекции и презентации»

Рис. 29. Раздел «Лабораторные работы»

35

Последний раздел – «Методики и примеры решения задач» – поможет ответить на вопросы второго и третьего уровней, а также решить и грамотно оформить задачи четвертого и пятого уровней.

Рис. 30. Раздел методических рекомендаций по решению задач

Итак, для изменения статуса «не приступал(а)» необходимо на-жать зеленую кнопку «начать тест». Перед вами появятся вопросы первого подраздела (рис. 31).

Второй вопрос этого теста достаточно простой – это определе-ние напряженности электростатического поля; в школьном курсе фи-зике он рассматривался, поэтому нажимаем на ответ под номером 2, а вот первый и третий вопросы могут вызвать затруднения.

Обратимся к тексту лекций и найдем там правильные ответы. Сначала на первый вопрос.

36

Рис. 31. Пример страницы по выполнению заданий первого уровня

«Энергия заряженного проводника и конденсатора сосредо-точена в его электрическом поле. Поэтому выразим энергию че-рез величины, характеризующие это поле. Для плоского конденса-тора имеем:

222

0 0 ,2 2 2

SUCU UW Sdd d

ε ε ε ε ⎛ ⎞= = = ⎜ ⎟⎝ ⎠

(1)

где Sd = V – объём, занимаемый полем.

37

Учитывая связь напряжённости и потенциала, можно записать:

,U Ed=

следовательно: 2

0 .2EW Vε ε

=

Отсюда объёмная плотность энергии электрического поля (т.е. энергия в единице объёма):

2 2

0

0

.2 2 2ЭE ED DW ε ε

= = =ε ε

(2)

Затем найдем ответ на третий вопрос. Теорема Остроградского–Гаусса: поток вектора напряжённо-

сти электрического поля в вакууме через любую замкнутую поверх-ность равен алгебраической сумме заключённых внутри этой поверх-ности зарядов, делённой на ε0:

0

1 ,ni iE dS q=ε ∑∫

где .E n

S

Ф E dS= ∫

Теперь, если вы ответили на все вопросы первого уровня, уло-жились в заданное время, нажали кнопку «Готово» и если все ответы правильные или количество ошибок не превосходит заданного препо-давателем числа, то вы перейдете к следующему уровню, если – нет, то первый уровень придется проходить снова.

Второй уровень (этап), как уже говорилось ранее, тоже тестовый, решаем задачи и выбираем правильные ответы.

При ответе на первый вопрос обратимся к разделу «Методики и примеры решения задач» (рис. 30). Ниже подробно разобрано реше-ние очень похожей задачи.

«Точечные заряды +q1 и +q2, находящиеся на расстоянии r1, вследствие отталкивания удалились друг от друга. При этом силы электростатического поля совершили работу А. На какое рас-стояние r2 разошлись заряды (ε = 1)?

38

Рис. 32. Пример страницы по выполнению заданий второго уровня

Краткая запись условия:

q1 q2 r1 А

r2 – ?

Будем считать, что заряд q1 покоится, а заряд q2 переместился из точки 1 в точку 2.

При этом работа сил электростатического поля А равна измене-нию потенциальной энергии заряда q2: А = W1 – W2. (1)

Потенциальная энергия W1 заряда q2 в точке 1 равна:

1 21 1 2

1

,kq qW qr

= ϕ = (2)

39

где 11

1

kqr

ϕ = – потенциал поля заряда q1 в точке 1.

Потенциальная энергия W2 заряда q2 в точке 2 равна:

1 22 2 2

2

,kq qW qr

= ϕ = (3)

где 12

2

kqr

ϕ = – потенциал поля заряда q1 в точке 2.

Подставляя (2) и (3) в (1), получаем:

1 2

1

kq qAr

= − 1 2 12

1 2 1

.kq q rrkq q r A

=−

Рассмотрев решение этой задачи, можно найти правильный от-вет на первый вопрос второго уровня:

1 2

1

kq qАr

= − 1 2

2

,kq qr

подставив числа получим 0,45 Дж, то есть ответ 1. При ответе на второй вопрос необходимо вспомнить, что при

внесении проводника в электростатическое поле, каким является поле точечного неподвижного заряда, на поверхности проводника индуци-руются заряды противоположного знака. Следовательно, поскольку сфера не заземлена, на ней индуцируются положительные заряды, поэтому правильным будет ответ 4 – притягиваются.

Для ответа на третий вопрос снова воспользуемся лекциями и примерами решения задач:

«Заряд движется в однородном поле, поэтому напряженность этого поля можно определить по формуле:

,UEd

=

где U – разность потенциалов между точками на силовой линии, вдоль которой движется заряд, d – расстояние между этими точ-ками, тогда работа поля может быть определена выражением:

A = q(ϕ1 − ϕ2) = qU, отсюда A = qEd, тогда d = А/(qE), подставив числа получим d = 2 м. То есть верным является ответ под номером 1.

40

Успешно закончив второй уровень, переходим к третьему.

Рис. 33. Пример страницы по выполнению заданий третьего уровня

Решаем первую задачу, также основываясь на задачах, разо-бранных в разделе «Методики и примеры решений».

qi = 5·10–9 Кл; а = 0,05 м F – ?

Решение. Поскольку все заряды одинаковы и расстояния между ними равны, то сила, действующая на любой из зарядов, например, на заряд q4, будет такой же, как сила, действующая на заряды q1, q2 и q3. Найдем силу, действующую, например, на заряд q4, со стороны трех зарядов q1, q2 и q3. Согласно рисунку – это векторная сумма трех сил, то есть:

1 2 3.F F F F= + +

По закону Кулона и учитывая, что 2

1 3 20

,4

qF Fa

= =πε

41

21

2 20

,24 ( 2 )FqF

a= =

πε

22 2

1 3 2 20

12 ,2 4

qF F F Fa

⎛ ⎞= + + = + ⋅⎜ ⎟ πε⎝ ⎠

F = 0,171H. Вводим в поле для ответа – 0.171. Следует обратить внимание, что разделителем разрядов в

числах является не запятая, а точка. Еще один важный момент – в условиях некоторых задач огова-

ривается разряд, до которого нужно округлить полученный результат. После правильного решения задач третьего уровня ваш статус

изменился.

Рис. 34. Пример страницы студента, прошедшего третий уровень

Далее перед вами открывается четвертая задача. Прежде всего, как только вы получили условие этой задачи, ее

необходимо переписать полностью в тетрадь для сдачи РГР.

Рис. 35. Пример страницы студента, получившего задачу четвертого уровня

42

Теперь кратко запишем условие задачи:

Е0 = 4000 эВ; R = 10 см; q = –0,1 мкКл

х – ?

Найдем потенциал, который создает сфера заданного радиуса на расстоянии х от своей поверхности:

0

.4 ( )

qR x

ϕ =πε +

Тогда потенциальная энергия электрона в поле сферы на рас-стоянии х от нее будет равна:

0

.4 ( )

еqW еR x

= ϕ =πε +

По закону сохранения энергии: 0 0 ,E W E W+ = +

где 0E и 0W – соответственно кинетическая и потенциальная энергия

электрона на бесконечно большом расстоянии от поверхности сферы, а Е и W – соответственно кинетическая и потенциальная энергия электрона на расстоянии х от поверхности сферы.

00

0,4 ( )

еqWR

= =πε + ∞

0E = (по условию задачи электрон останавливается). Тогда

0 ,E W=

или

00

,4 ( )

еqER x

=πε +

откуда

0 0

.4еqx R

E= −

πε

43

Подставив числа, предварительно переведя все величины в систему СИ, получим:

х = 0,125 м. После успешной защиты задачи четвертого уровня преподава-

тель, по желанию студента, может открыть и пятый уровень, то есть задачу повышенной трудности. Эту задачу, как уже говорилось ранее, также нужно решать письменно в тетради с пояснением тех законов и формул, которыми вы пользуетесь.

Рис. 36. Пример страницы студента, получившего задачу пятого уровня

Запишем условие задачи в краткой форме:

R = 0,2 м; 917,7 10−σ = ⋅ Кл/м2;

82 10q −= ⋅ Кл

ϕ – ? А – ?

Для определения потенциала в центре полусферы разобьем по-лусферическую поверхность на элементарные участки с площадью dS. Каждая площадка содержит элементарный заряд .q dS= σ Этот заряд создает в центре полусферы потенциал:

0 0

.4 4

q dSdR R

σϕ = =

πε πε

Все заряды, расположенные на поверхности полусферы, созда-ют в центре полусферы потенциал, равный сумме потенциалов dϕ, созданных отдельными элементарными зарядами. Тогда потенциал в центре полусферы:

0

.4S

dSR

σϕ =

πε∫

44

С учетом вышесказанного, имеем: 2

0 0 0

·2 .4 4 2S

RdS RR R

σ σ σϕ = = π =

πε πε ε∫

Подставив численные данные, получим ϕ = 2000 В.

Работу сил электростатического поля по перемещению заряда q из центра полусферы в бесконечность определим, полагая потенциал в бесконечности равным нулю, тогда:

.A q= ϕ Подставив численные данные, получим А = 4·10–6 Дж.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На кафедре физики МАДИ спроектирована, разработана и реа-лизована информационная система, являющаяся удобным инстру-ментом для повышения качества обучения студентов.

«ИС МАДИ: физика» предоставляет каждому студенту прове-ренный преподавателями источник учебных материалов в доступ-ной форме.

«ИС МАДИ: физика» повышает индивидуализацию обучения, предоставляя студентам разного уровня подготовки комфортную сре-ду для получения и проверки (самопроверки) знаний, помогает сту-дентам оптимальным образом организовать самостоятельную работу по освоению курса физики в течение семестра.

«ИС МАДИ: физика» обеспечивает преподавателю возможность контроля за результатами работы студентов в течение всего семестра.

«ИС МАДИ: физика» – это развивающаяся, динамичная структу-ра, в которой все материалы библиотеки, включая банк тестовых во-просов и задач, могут пополняться; задания для выполнения студен-тами формируются по усмотрению преподавателя в зависимости от рабочей программы; время прохождения каждого уровня может варь-ироваться в зависимости от сложности изучаемого раздела, от уровня подготовки студента и т.д. Применение «ИС МАДИ: физика» в учеб-ном процессе на факультете автомобильного транспорта МАДИ полу-чило положительную оценку как преподавателей, так и студентов.

45

«ИС МАДИ: физика» спроектирована так, что при всех преиму-ществах дистанционного обучения в обязательном порядке предпо-лагается живое общение между преподавателем и студентом. Зада-ния четвертого уровня, получаемые студентами после успешного прохождения первых трех уровней, защищаются студентами в лич-ной беседе с преподавателем, после чего студент получает зачет по изученной теме.

Использование системы в учебном процессе формирует для студентов разного уровня подготовки комфортную среду при изучении физики, помогая им оптимальным образом организовать самостоя-тельную работу (СРС2). Преподаватели получают возможность посто-янного контроля за СРС и, при необходимости, внесения корректиро-вок в процесс обучения.

Структура и содержание «ИС МАДИ: физика», а также опыт ее внедрения в учебный процесс были представлены на ХIII Междуна-родной научной конференции «Физика в системе современного обра-зования» [2].

Информационная система «ИС МАДИ: физика» создана для изучения студентами курса физики, но может быть легко адаптирова-на для изучения любого другого учебного предмета при размещении в ней соответствующих учебных материалов.

2 СРС – самостоятельная работа студента.

46

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Информационная система для эффективного изучения курса физики / А.Ф. Смык, А.А. Спиридонов, Е.Ю. Бахтина, Е.Ю. Белкова, Л.В. Спиридонова // Физическое образование в вузах. – 2016. – Т. 22; № 1. – С. 99–110.

2. Информационная система для эффективного изучения курса физики / А.Ф. Смык, А.А. Спиридонов, Е.Ю. Бахтина, Е.Ю. Белкова, Л.В. Спиридонова // Материалы ХIII Международной научной конфе-ренции «Физика в системе современного образования (ФССО-2015)», Санкт-Петербург, 1–4 июня 2015 г. Т. 1. – СПб., 2015. – С. 360.

3. Бахтина, Е.Ю. Информационные технологии в преподавании физики бакалаврам технического вуза / Е.Ю. Бахтина, И.Г. Иванова // Физический вестник института естественных наук и биомедицины САФУ. – 2014. – №12. – С. 108–115.

4. Спиридонова, Л.В. Компьютеризация лабораторного практи-кума по физике / Л.В. Спиридонова // Материалы ХII Международной научной конференции «Физика в системе современного образования (ФССО-2013)», Петрозаводск, 3–7 июня 2013 г. Т. 2. – Петрозаводск, 2013. – С. 233.

5. Смык, А.Ф. Организация самостоятельной работы студентов / А.Ф. Смык // Материалы ХII Международной научной конференции «Физика в системе современного образования (ФССО-2013)», Петро-заводск, 3–7 июня 2013 г. Т.1. – Петрозаводск, 2013. – С. 176.

47

Учебное издание

Составители: СМЫК Александра Фёдоровна БАХТИНА Елена Юрьевна

БЕЛКОВА Юлия Александровна СПИРИДОНОВА Лариса Витальевна

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА «ИС МАДИ: физика»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Редактор Н.В. Шашина

Редакционно-издательский отдел МАДИ. E-mail: rio@madi.ru

Подписано в печать 26.12.2017 г. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 3,0. Тираж 100 экз. Заказ . Цена 105 руб.

МАДИ, Москва, 125319, Ленинградский пр-т, 64.