Використання комп’ютерного моделювання під час проведення лабораторних робіт iз технічних дисциплін

Abstract

У статті висвітлено розкриття сутності комп’ютерного моделювання в освітньому процесі, зокрема під час проведення лабораторних робіт. Це дослідження є особливо актуальним в умовах викликів сучасності, таких як пандемія та військово-політична ситуація в Україні. Комп’ютерне моделювання пропонується як ефективна альтернатива до традиційних підходів під час проведення лабораторних робіт. Наводиться перелік і аналіз переваг, таких як доступність, економічність, гнучкість, наочність та ефективність в обробці результатів. Також підкреслюється важливість об’єктивної оцінки недоліків даного альтернативного підходу та перерахування деяких з них, таких як необхідність опанування спеціалізованого програмного забезпечення, володіння певними технічними компетентностями, обмежена реалістичність отриманих результаті та радикальність методології, що створює додаткові виклики при створенні нових освітніх програм та адаптації існуючих, а також їх впровадження серед консервативних освітян, які надають перевагу більш стабільним і перевіреним методам навчання. Були наведені приклади середовищ комп’ютерного моделювання та метрики оцінювання моделей, а також алгоритм підбору оптимального програмного забезпечення для робіт з використанням комп’ютерного моделювання. Алгоритм передбачає формування та встановлення критеріїв підбору ПЗ, а також методи додаткової фільтрації для відсіювання менш ефективних опцій на користь оптимальної меншості. Також стаття розглядає різні методи впровадження моделювання у процес навчання, даючи коротку характеристику до кожного з наведених, такі як інтеграція, підвищення кваліфікації, розробка спеціалізованих матеріалів, хмарні технології, підтримка спільнот тощо. Враховуючи стрімкий зріст комп’ютерних технологій, окрім огляду впровадження комп’ютерного моделювання у освітній процес, слід розглянути його інтеграцію з існуючими провідними комп’ютерними технологіями, такими як штучний інтелект, віртуальна/доповнена реальність, розвиток і адаптація комп’ютерного зору, обчислення з використанням хмарних технологій. Розвиток таких комп’ютерних технологій як штучний інтелект, машинне навчання, цифрові двійники, технології віртуальної та доповненої реальності, а також автономних систем, веде до висновку про перспективність опанування комп’ютерного моделювання та розробки освітніх програм з його впровадженням. При всіх недоліках комп’ютерного моделювання, перелік його переваг, перспективність та здатність відповідати викликам сучасності робить цей підхід вдалою альтернативою традиційному підходу та вартим подальшого розвитку і впровадження у сучасних освітніх програмах.

The article examines the role of computer modeling in the educational process, in particular during laboratory work. This study is especially relevant in the context of modern challenges, such as the pandemic and the military-political situation in Ukraine. Computer modeling is proposed as an effective alternative to traditional approaches during laboratory work. This article provides a list and analysis of advantages, such as accessibility, cost-effectiveness, flexibility, clarity and efficiency in processing results. It also emphasizes the importance of objectively assessing the shortcomings of this alternative approach and listing some of them, such as the need to master specialized software, possess certain technical competencies, limited realism of the results obtained and the radical nature of the methodology, which creates additional challenges when creating new educational programs and adapting existing ones, as well as their implementation among conservative educators who prefer more stable and proven teaching methods. Examples of computer modeling environments and model evaluation metrics were given, as well as an algorithm for selecting the optimal software for work using computer modeling. The algorithm includes the formation and establishment of software selection criteria, as well as additional filtering methods for weeding out less effective options in favor of the optimal minority. The article also considers various methods of introducing modeling into the learning process, giving a brief description of each of the above, such as integration, advanced training, development of specialized materials, cloud technologies, community support, etc. Given the rapid growth of computer technologies, in addition to reviewing the introduction of computer modeling into the educational process, it is necessary to consider its integration with existing leading computer technologies, such as artificial intelligence, virtual/augmented reality, development and adaptation of computer vision, and computing using cloud technologies. The development of such computer technologies as artificial intelligence, machine learning, digital twins, virtual and augmented reality technologies, as well as autonomous systems, leads to the conclusion that the mastery of computer modeling and the development of educational programs with its implementation are promising. With all the shortcomings of computer modeling, the list of its advantages, prospects and ability to meet the challenges of modernity makes this approach a successful alternative to the traditional approach and worthy of further development and implementation in modern educational programs.