Компьютерное моделирование реализует деятельностный подход в обучении, усиливает самостоятельность студентов, позволяет решать многие задачи за более короткий временной интервал. Обычно ядром компьютерной модели является математическая модель с графической интерпретацией результатов обработки данных. Анализировать можно и число, но, как показала практика, лучше проводить анализ на графиках, схемах, рисунках, особенно если они отражают динамику процесса. Компьютерное моделирование является первым шагом к возможностям виртуальной реальности, дистанционного обучения. Использование компьютерных моделей в учебном процессе накладывает на них специализированные требования. Мы выделяем следующие:
- Компьютерная модель (КМ) должна наиболее полно отражать те свойства объекта или явления, которые являются существенными для целей обучения.
- КМ должна отражать различные стороны изучаемого объекта или явления (форма, строение, функция).
- Обучаемому не обязательно знать заранее все возможности КМ, он может обращаться к модели в рамках поставленной им задачи, постепенно расширяя возможности КМ.
- Одна и та же система должна удовлетворять требованиям различных учебных предметов.
- Модель должна быть адекватной на границах изучаемого объекта или явления, показывая модельный характер познания и ограниченность знаний.
Работа с компьютерной моделью ведет к рефлексии, развитию системного мышления, пониманию ограниченности модели по сравнению с оригиналом. Постепенно программные педагогические средства на основе компьютерного моделирования перерастут в интеллектуальные обучающие системы. В современных же условиях необходимо соблюдать следующие принципы педагогического проектирования:
- Методическое обеспечение. Для того, чтобы студент мог заранее подготовиться к работе с моделью, изучить необходимый теоретический материал, возможности самой модели, необходимо методическое описание, с которым можно познакомится заранее.
- Обратная связь. Включение моделирования дает возможность формировать вспомогательную внутреннюю обратную связь продуктивно-творческого характера, т.е. не в виде готовых подсказок, а в виде такой информации об изучаемых объектах или процессах (преимущественно в наглядной графической форме), которая побуждала бы обучаемого к размышлению и рефлексии.
- Педагогический интерфейс. Т.е. диалог, приближенный к общению между людьми, не должно быть дискомфорта, что студент общается с машиной.
- Учебный и исследовательский режимы работы. Два режима работы с моделью: учебный и исследовательский позволяют организовать работу студента, как под руководством преподавателя, так и в самостоятельном режиме. Самостоятельный режим дает возможность использовать для работы с моделью внеучебное время. Самостоятельная работа обучаемого в среде программного комплекса развивает у него ряд социально значимых черт: работоспособность, добросовестность, целеустремленность, настойчивость, обязательность и т.д.
- Профессиональная ориентированность. Учебные и исследовательские задания должны быть связаны с будущей профессиональной деятельностью, что повышает мотивацию студентов к работе с моделью, вызывает интерес и самостоятельную работу по данной теме.
- Когнитивная наглядность. Обучающие возможности компьютерной графики позволяют, не прибегая к анализу конкретных чисел, провести интерпретацию полученных результатов, получить новое знание исходя из наглядных изображений. Три основных задачи когнитивной компьютерной графики. Первой задачей является создание таких моделей представления знаний, в которых была бы возможность однообразными средствами представлять как объекты, характерные для логического мышления, так и образы-картины, с которыми оперирует образное мышление. Вторая задача - визуализация тех человеческих знаний, для которых пока невозможно подобрать текстовые описания. Третья - поиск путей перехода от наблюдаемых образов-картин к формулировке некоторой гипотезы о тех механизмах и процессах, которые скрыты за динамикой наблюдаемых картин.
- Соревновательность. Создание соревновательных ситуаций для активизации познавательной деятельности. Этот принцип позволяет ввести в схему сценария игровые элементы.