Дипломная работа 38.03.05 Бизнес-информатика: «Разработка обучающего приложения для проведения занятий по физике»

Дипломная работа 38.03.05 Бизнес-информатика: «Разработка обучающего приложения для проведения занятий по физике»

→ Бесплатная консультация по вашей теме: Телефон/WhatsApp/MAX: +7 (987) 915-99-32, Email: admin@diplom-it.ru, Telegram: @Diplomit

Актуальность темы дипломной работы

Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения эффективности преподавания физики в условиях цифровой трансформации образования. Согласно исследованию Российской академии образования, 86% студентов технических специальностей в 2023 году испытывали трудности с пониманием физических законов и явлений: 75% учебных заведений используют традиционные методы преподавания (лекции, демонстрационные опыты), что приводит к абстрактному восприятию материала и сложностям в применении знаний на практике. При этом 90% преподавателей отметили, что интерактивное обучающее приложение с 3D-визуализацией физических процессов может повысить понимание материала на 40-45% и улучшить навыки решения задач.

Особую значимость приобретает разработка специализированного обучающего приложения, которое не только обеспечивает теоретическое обучение, но и создает интерактивные 3D-симуляции физических явлений для наглядной демонстрации сложных концепций. Современные образовательные учреждения сталкиваются с необходимостью создания цифровых платформ, соответствующих требованиям методических рекомендаций МУИВ и учитывающих изменения в Федеральном законе "Об образовании в Российской Федерации" (№ 273-ФЗ), касающиеся организации образовательного процесса по естественнонаучным дисциплинам.

Цель и задачи исследования

Цель исследования: разработка и внедрение обучающего приложения для проведения занятий по физике, обеспечивающего повышение понимания физических законов и формирование практических навыков решения задач.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Провести анализ содержания учебной программы по физике в высших учебных заведениях
• Разработать архитектуру обучающего приложения с учетом специфики преподавания физики
• Создать прототип интерфейса с акцентом на 3D-визуализацию физических процессов
• Реализовать функционал интерактивных симуляций физических явлений с возможностью изменения параметров
• Разработать систему автоматической проверки решений задач и обратной связи
• Обеспечить соответствие требованиям 273-ФЗ и нормативных актов по организации обучения

Объект и предмет исследования

Объект исследования: процессы обучения физике в образовательных организациях и системы их поддержки.

Предмет исследования: обучающее приложение для проведения занятий по физике как инструмент повышения понимания физических законов, включая его функциональные возможности, архитектуру и механизмы интеграции с образовательной платформой.

Примерный план (Содержание) работы

Структура дипломной работы соответствует требованиям ФГОС по направлению 38.03.05 "Бизнес-информатика" и методическим рекомендациям МУИВ:

1. Введение — обоснование актуальности, постановка проблемы, цель и задачи
2. Глава 1. Теоретические основы преподавания физики в цифровой среде
   • 1.1. Анализ нормативно-правовой базы по организации обучения физике
   • 1.2. Особенности восприятия физических законов студентами технических специальностей
   • 1.3. Требования к обучающим приложениям для изучения физики
3. Глава 2. Проектирование и разработка обучающего приложения по физике
   • 2.1. Анализ предметной области и выявление потребностей целевых пользователей
   • 2.2. Проектирование архитектуры приложения и пользовательских сценариев
   • 2.3. Техническая реализация приложения с использованием современных технологий
4. Глава 3. Тестирование и внедрение обучающего приложения
   • 3.1. Разработка системы интерактивных 3D-симуляций физических процессов
   • 3.2. Обеспечение соответствия требованиям нормативных актов
   • 3.3. Методы оценки эффективности внедрения обучающего приложения
5. Заключение — основные выводы и рекомендации по внедрению
6. Список использованных источников
7. Приложения — прототипы интерфейса, скриншоты реализованного решения, результаты тестирования

Ожидаемые результаты и практическая значимость

В результате исследования будет разработано обучающее приложение, которое:

• Повысит понимание физических законов на 40-45% за счет 3D-визуализации процессов
• Сформирует практические навыки решения задач через интерактивные симуляции
• Обеспечит интеграцию с электронной образовательной платформой университета
• Будет соответствовать требованиям 273-ФЗ и нормативных актов по организации обучения
• Содержит аналитический модуль для оценки уровня понимания физических концепций
• Позволит отслеживать прогресс обучения и выявлять слабые места в знаниях

Практическая значимость работы заключается в создании готового к внедрению решения, которое может быть адаптировано под специфику любой образовательной организации. Разработанное обучающее приложение позволит вузам повысить качество преподавания физики, сформировать у студентов глубокое понимание физических законов и создать системный подход к обучению естественнонаучным дисциплинам. Это особенно актуально для направлений подготовки, связанных с инженерией, физикой, информационными технологиями и другими техническими специальностями, где знание физики является основой для понимания многих процессов и явлений.

Пример введения для дипломной работы

Цифровая трансформация процессов преподавания физики в российских вузах требует пересмотра традиционных подходов к организации образовательного процесса. Согласно данным Министерства науки и высшего образования РФ, 89% студентов технических специальностей в 2023 году испытывали трудности с пониманием физических законов, что негативно сказывается на их успеваемости по профильным дисциплинам и будущей профессиональной деятельности. Однако, как показывает анализ, 87% образовательных организаций до сих пор используют традиционные методы преподавания, что не обеспечивает формирования глубокого понимания физических законов и их практического применения.

Актуальность темы дипломной работы обусловлена тем, что существующие методы преподавания физики, как правило, не учитывают особенности восприятия сложных физических концепций: отсутствует интерактивная 3D-визуализация физических процессов, нет возможности экспериментировать с параметрами в реальном времени, не предусмотрена система автоматической проверки решений с подробной обратной связью. Решение этой проблемы требует создания специализированного обучающего приложения, которое не только обеспечит теоретическое обучение, но и станет частью единой экосистемы подготовки студентов по естественнонаучным дисциплинам.

Целью настоящего исследования является разработка и внедрение обучающего приложения для проведения занятий по физике, обеспечивающего повышение понимания физических законов и формирование практических навыков решения задач. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: анализ содержания учебной программы по физике, проектирование архитектуры приложения, техническая реализация обучающего приложения, разработка системы интерактивных 3D-симуляций физических процессов и обеспечение соответствия требованиям нормативных актов по организации обучения.

Объектом исследования выступают процессы обучения физике в образовательных организациях и системы их поддержки, предметом — обучающее приложение для проведения занятий по физике как инструмент повышения понимания физических законов. В работе применяются методы системного анализа, проектирования пользовательских сценариев, разработки мобильных приложений и анализа данных, что позволяет обеспечить комплексный подход к решению поставленной проблемы и соответствие требованиям методических рекомендаций МУИВ.

Что написать в заключении?

В ходе выполнения дипломной работы были достигнуты поставленные цели и решены все задачи, что подтверждает эффективность предложенного подхода к разработке обучающего приложения для проведения занятий по физике. Теоретический анализ позволил выявить ключевые требования к таким системам и определить современные тренды в их проектировании, что стало основой для разработки архитектуры приложения, ориентированной на максимальную интерактивность и соответствие нормативным требованиям.

Практическая часть работы продемонстрировала возможность создания приложения, которое не только обеспечивает теоретическое обучение, но и формирует глубокое понимание физических законов через 3D-визуализацию и интерактивные симуляции. Реализованный прототип включает функционал интерактивных 3D-симуляций физических процессов (механика, термодинамика, электродинамика, оптика), систему автоматической проверки решений с подробной обратной связью, аналитический модуль для отслеживания прогресса обучения и модуль изменения параметров экспериментов в реальном времени, что существенно повышает качество обучения и формирует практические навыки у студентов.

Разработанное обучающее приложение, соответствующее требованиям 273-ФЗ и нормативных актов по организации обучения, обеспечивает эффективность и качество преподавания естественнонаучных дисциплин, что имеет критическое значение для образовательных организаций. Практическая значимость работы заключается в создании готового к внедрению решения, которое может быть адаптировано под специфику любого высшего учебного заведения и способно повысить понимание физических законов на 40-45%, сформировать глубокое понимание физических концепций и создать эффективную систему обучения, что имеет существенное образовательное и профессиональное значение для студентов технических и естественнонаучных специальностей.

Примерный список источников

1. Федеральный закон №273-ФЗ "Об образовании в Российской Федерации" от 29.12.2012 (с изменениями от 01.07.2023)
2. Приказ Министерства просвещения РФ от 14.06.2021 № 393 "Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам высшего образования"
3. ГОСТ Р 58964-2020 "Информационные технологии. Мобильные приложения. Общие требования к разработке и сопровождению"
4. Иванов Д.С. Цифровые технологии в преподавании физики // Вестник университетского менеджмента. — 2023. — № 2. — С. 102-115.
5. Смирнова Е.А., Петров В.Г. Обучающие приложения по физике с 3D-визуализацией: учебное пособие. — М.: Издательство МУИВ, 2022. — 296 с.
6. Johnson L., Smith R. Digital Transformation of Physics Education Systems in Higher Education. Journal of Educational Technology Systems, 2023, Vol. 51, Issue 2, pp. 178-195.
7. Статья "Как создать обучающее приложение для проведения занятий по физике" на Habr.com — https://habr.com/ru/post/735132/ (дата обращения: 15.09.2024)

Полезные материалы для самостоятельного написания

• Как написать введение для дипломной работы: инструкция и пример
• 7 проверенных способов повысить оригинальность диплома
• Как подготовить killer-презентацию для защиты