Система моделей представлення знань з комп’ютерної підготовки інженерів-технологів фармацевтичних виробництв

Размещено на http://www.allbest.ru/

Система моделей представлення знань з комп'ютерної підготовки інженерів-технологів фармацевтичних виробництв

Постановка проблеми. Інформаційний вибух, інтенсивний розвиток та оновлення української промисловості - це все ознаки сьогодення. Тому не дивно, що для забезпечення усіх потреб виробництва конкурентно-спроможної продукції спеціалісти різних галузей народного господарства широко впроваджують у виробничий процес сучасну комп'ютерну техніку та спеціальне програмне забезпечення. У процесі комп'ютеризації усіх галузей виробництва не стала виключенням і фармацевтична галузь. Однією з найважливіших проблем комп'ютерної підготовки майбутніх інженерів-технологів фармацевтичних виробництв є інтенсивне формування стійких практичних навичок роботи на персональному комп'ютері.

Майбутні інженери-технологи, яких навчає Національний фармацевтичний університет, після вивчення дисципліни “Інформаційні технології” повинні не лише оволодіти основами роботи на комп'ютері (стати користувачем ПЕОМ), але й навчитися використовувати ПК для розв'язання своїх професійних завдань. Це свідчить про необхідність суттєвого вдосконалення професійної комп'ютерної підготовки майбутніх інженерів-технологів фармацевтичних виробництв.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Відсутність в традиційних технологіях навчання [1-3] розроблених дидактичних матеріалів для кожної операції, дії, руху свідчить про втрату оперативності управління пізнавальною діяльністю студентів на цьому етапі. Іншим недоліком існуючих технологій комп'ютерної підготовки майбутніх спеціалістів є відсутність узагальнення елементарних, типових дій та дій, що повторюються. Багаторазове повторення таких дій під час виконання будь-якого завдання (розв'язання задачі) без попереднього їх формування призводить в багатьох випадках до значних непродуктивних витрат навчального часу.

Постановка завдання. Метою дослідження є розробка дидактичних моделей та методики їх використання для інтенсивного формування стійких практичних навичок.

З цією метою було видано навчальний посібник “Практикум з інформаційних технологій у фармації” (на основі інтенсивних методик навчання) [4]. Зазначені вище інтенсивні методики навчання призначені для формування стійких практичних навичок та основані на використанні адаптивних імітаційних моделей діяльності. Ці моделі являють собою ієрархічну систему структурно-логічних схем та описують діяльність студентів на дидактичному мікрорівні операцій, дій, рухів [5].

Поданий у “Практикумі...” дидактичний матеріал дозволяє реалізувати інтенсивні педагогічні технології професійної комп'ютерної підготовки спеціалістів фармації на основі реалізації основних положень теорії діяльнісного підходу та теорії поетапного формування розумових дій П.Я.Гальперіна та Н.Ф.Тализіної [6].

У відповідності з цією теорією організується багаторазове повторення студентами практичних завдань за допомогою однієї чи кількох адаптивних імітаційних моделей. В результаті послідовного, багаторазового виконання всієї сукупності завдань за допомогою моделей у студентів формується система знань, умінь та навичок за відповідною темою.

Інтенсивність навчання базується на виконанні студентом вірних, хоч спочатку і досить повільних дій. Такий підхід майже повністю виключає формування помилкових навичок, на корегування яких в традиційних технологіях навчання витрачається досить суттєвий обсяг часу. Причина полягає в тому, що перевчити набагато складніше і довше, ніж навчити.

Розглянемо загальну структуру дисципліни “Інформаційні технології”. З її складу легко можна виділити чотири модулі (рис.1), які базуються на задачах, що входять до комп'ютерної підготовки майбутніх інженерів-технологів [7]. Наприклад, для засвоєння модулю “Виконання розрахунків” передбачено вивчення двох комп'ютерних програм MathCAD та MS Excel. Розглянемо ієрархічну структуру моделей, що були розроблені для вивчення програми MathCAD.

Рис.1. Структура дисципліни “Інформаційні технології”

комп'ютер фармацевтичний інженер

Тема “Математичне моделювання хімічних, фармацевтичних та медико-біологічних задач в системі MathCAD” містить чотири розділи, до кожного з яких входить перелік задач фармацевтичного спрямування:

1. Розв'язання систем лінійних алгебраїчних рівнянь.

1.1. Розрахунок нітруючої суміші.

1.2. Розрахунок харчових сумішей.

2. Нелінійні алгебраїчні та трансцендентні рівняння.

2.1. Розрахунок кількості тварин в популяції.

2.2. Визначення кислотності ph розчину.

2.3. Визначення часу протікання хімічної реакції типу A R.

3. Обчислення визначених інтегралів.

3.1. Кількісне визначення речовини за результатами спектрального аналізу.

3.2. Визначення часу протікання реакції омилення.

4. Численне розв'язання диференційних рівнянь.

4.1. Моделювання процесу зміни кількості бактерій в популяції.

4.2. Комп'ютерне дослідження стабільності та прогнозування терміну дії лікарського препарату.

4.3. Моделювання процесу зміни концентрації лікарського препарату в крові пацієнта.

4.4. Моделювання процесу розвитку епідемії.

4.5. Моделювання кінетики екзотермічної реакції другого порядку.

Наприклад, для розв'язання задачі “Моделювання кінетики екзотермічної реакції другого порядку” була розроблена схема “Розрахунок кінетики” (рис.2), але насправді для кращого оволодіння моделюванням кінетики екзотермічних реакцій необхідне засвоєння більше двадцяти дидактичних адаптивних імітаційних моделей. На перший погляд це здається забагато. Але справа в тому, що окремі моделі були розроблені для елементарних дій та дій, що часто повторюються, тобто є типовими. Наприклад, до імітаційних моделей елементарних дій можна віднести модель “Миша”, що стоїть на першому рівні ієрархії. Ця модель (рис.3) не містить вкладених дій. Для виконання дії за цією моделлю, взагалі, не потрібні будь-які специфічні знання. До другого рівня ієрархії належать моделі дій, виконання яких спирається на моделі попереднього, першого рівня ієрархії. Моделі другого рівня ієрархії складаються з моделей типових дій як для конкретної програми, в даному випадку для MathCAD, так і для будь-якого програмного засобу (універсальні дії при роботі на комп'ютері). До моделей другого рівня можна віднести такі дидактичні імітаційні моделі, як “Меню” та “Курсор” (універсальні), “Виділення MCAD” та “Індекс-ступінь” (типові для MathCAD), бо для вірного виконання дій за цими моделями необхідно спочатку навчитися вірно користуватися маніпулятором “миша” за допомогою моделі “Миша”.

До наступного рівня ієрархії належать дидактичні адаптивні імітаційні моделі дій, по-перше, виконання яких спирається на моделі попередніх рівнів ієрархії, та, по-друге, ці дії повинні бути інваріантами для майбутніх фахівців з різних галузей народного господарства. Прикладом моделі цього рівня ієрархії є модель “Графіктаблиця” (рис.4), бо ця модель містить вкладені дії (з попередніх рівнів ієрархії), до того ж навички побудови графіків для таблично-заданих функцій є необхідними для кожного користувача, який вивчає програму MathCAD в незалежності від його професійного спрямування.

До верхнього рівня ієрархії належать моделі дій, засвоєння яких необхідне для майбутніх інженерів-технологів фармацевтичних виробництв у процесі вивчення дисципліни “Інформаційні технології”. Прикладом дидактичної адаптивної імітаційної моделі верхнього рівня ієрархії є модель “Розрахунок кінетики” (див. рис.2).

Центральною задачею побудови процесу навчання на основі використання дидактичних адаптивних імітаційних моделей є розробка практичних завдань, які б, з одного боку, враховували необхідність багаторазового повторення початкових дій, а з іншого, не порушували логіку викладання навчального матеріалу.

Технологія та методика навчання на основі використання дидактичних адаптивних імітаційних моделей складається з виконання наступних етапів:

- студент повинен прочитати та зрозуміти поставлене завдання;

- звернутися до відповідної моделі та повільно, без помилок виконати всі вказані в ній дії. При цьому дії, що їх виконує студент, рекомендується проговорювати вголос. Доцільно, щоб на цьому етапі студенти працювали групами по 2-3 людини за комп'ютером (взаємний контроль один одного на етапі повільної роботи дає позитивні результати);

Рис.2. Модель розрахунку кінетики хімічної реакції за методом Ейлера

комп'ютерний фармацевтичний інженер

Рис.3. Модель першого рівня ієрархії “Миша”

Рис.4. Модель побудови в системі MathCAD графіка таблично-заданих функцій

? поступове збільшення швидкості виконання завдань та все більш рідке звертання до відповідних моделей, перехід зовнішнього приговорювання дій до внутрішнього (процес інтеріоризації дії). На цьому етапі студенти повинні працювати на комп'ютерах самостійно (по одному);

? студенти виконують завдання без моделей взагалі, без помилок та досить швидко. Це свідчить про практичне засвоєння дій, про формування стійкої навички.

Для формування стійкої практичної навички необхідно виконати біля 7-10 завдань для кожної моделі. Кількість завдань, що потрібно виконувати для кожної моделі протягом одного заняття, повинна бути не менша за 4-5.

Висновки та результати

1. Розроблена ієрархічна структура системи дидактичних моделей дисципліни “Інформаційні технології”, що дозволяє виділити: моделі елементарних дій; моделі типових дій (універсальних дій при роботі на комп'ютері); моделі інваріантів для спеціалістів з різних галузей народного господарства та моделі дій, засвоєння яких необхідне для майбутніх інженерів-технологів фармацевтичних виробництв.

2. Розроблена система моделей для кожного рівня ієрархії, що дозволяє інтенсифікувати процес формування стійких практичних навичок та підвищити його якість.

3. Практичне використання розроблених дидактичних адаптивних імітаційних моделей в процесі вивчення дисципліни “Інформаційні технології” показало, що витрати навчального часу на формування стійких практичних навичок зменшилися в середньому в 1,8-2,3 рази.

Подальшої розробки потребує методика розробки та використання дидактичних адаптивних імітаційних моделей.

Література

комп'ютерний фармацевтичний інженер

1.Чирский Н.В., Горлов А.А., Абдулхаиров и др. Введение в информатику: Учебно-методическое пособие по вводному циклу информатики для студентов медицинских ВУЗов / Под ред. Н.В.Чирского. - Симферополь: Из-во КГМУ, 2000. - 56 с.

2.Чирский Н.В., Горлов А.А., Абдулхаиров и др. Медицинская информатика: Учебное пособие для студентов медицинских ВУЗов / Под ред. Н.В.Чирского. - Симферополь: Из-во КГМУ, 2000. - 154 с.

3.Курс компьютерной технологии: Учебное пособие по курсу «Информатика и вычислительная техника» в 2-х томах. - I том: Шафрин Ю.А. Основы компьютерной технологии. - 656 с. - II том: Ефимова О.В., Морозов В.В. Практикум по компьютерной технологии. - 560 с. - М.: АБФ, 1998.

4.Лазарев Н.И., Вельма С.В. Практикум по информационным технологиям в фармации (на основе интенсивных методик обучения): Учебное пособие для студентов фармацевтических вузов. - Х.: Изд-во НФАУ: Золотые страницы, 2002. - 264 с.

5.Лазарєв М.І. Теоретичні основи розробки мікромодульних педагогічних технологій // Проблеми розробки та впровадження модульної системи професійного навчання: Збірник наукових праць. - К.: Науковий світ, 2001. - С.131-137.

Размещено на Allbest.ru