Опыт интеграции виртуальной лабораторной среды «PROGRAM LAB» в практикум по дорожно-строительным материалам (на примере специальности 08.02.12 Строительство и эксплуатация автомобильных дорог, аэродромов и городских путей сообщения)

Автор: Короткая Марина Игоревна

Организация: САФУ им. М.В. Ломоносова

Населенный пункт: Архангельская область, г. Архангельск

Аннотация. В контексте цифровизации среднего профессионального образования актуальным становится поиск инструментов, повышающих эффективность практической подготовки. В статье обобщается трехлетний опыт использования виртуального симулятора «Program Lab» при проведении лабораторных работ по междисциплинарному курсу «Дорожно-строительные материалы» для специальности 08.02.12 «Строительство и эксплуатация автомобильных дорог, аэродромов и городских путей сообщения». В статье детально рассмотрены методические аспекты внедрения, ключевые педагогические преимущества технологии, включая обеспечение индивидуализации заданий, безопасность и повторяемость экспериментов, а также развитие самостоятельности обучающихся. Особое внимание уделено решению проблемы ликвидации академической задолженности и формированию устойчивых визуальных образов технологических процессов. Делается вывод о высокой дидактической ценности виртуального практикума как компонента blended learning в инженерно-строительных дисциплинах.

Ключевые слова: цифровые образовательные ресурсы, виртуальный лабораторный практикум, дорожно-строительные материалы, профессиональные компетенции, методика преподавания, индивидуализация обучения, среднее профессиональное образование.

Введение. Современные вызовы, стоящие перед системой СПО, требуют модернизации материально-технической базы и образовательных методик. Подготовка конкурентоспособного специалиста-дорожника невозможна без формирования глубоких практических навыков исследования свойств материалов. Однако традиционная лабораторная база часто ограничена факторами стоимости, износа оборудования, логистики расходных материалов (цемент, щебень, песок) и строгими нормами безопасности [1, с. 45]. Это создает «узкие места» в организации учебного процесса. Выходом из сложившейся ситуации видится интеграция симуляционных технологий, которые не заменяют, но эффективно дополняют реальный эксперимент, формируя базовый алгоритмический и понятийный аппарат у обучающегося [2, с. 112]. Настоящая статья посвящена анализу опыта применения именно такого решения – виртуальной лаборатории «Program Lab», внедренной на кафедре дорожного строительства при поддержке индустриального партнера.

Методическая и техническая основа внедрения. В 2022 году в рамках развития социального партнерства ООО «СевЗапДорстрой» передало образовательному учреждению лицензионный пакет виртуального лабораторного комплекса «Program Lab». Программный продукт был развернут в стандартном компьютерном классе, что не потребовало создания специализированной инфраструктуры. Среда моделирует полный цикл испытаний: от подготовки проб щебня, песка и цемента до определения ключевых характеристик – истинной и насыпной плотности, прочности на сжатие, гранулометрического состава. Интерфейс представляет собой интерактивное 3D-пространство, где пользователь может свободно менять ракурс обзора, взаимодействовать с виртуальными приборами (весами, прессами, ситами) и соблюдать поэтапный протокол испытаний.

Дидактические результаты и преимущества. Систематическое использование платформы в течение трёх семестров позволило выделить ряд значимых педагогических эффектов.

1. Гарантия академической добросовестности и индивидуализации. Алгоритм симуляции закладывает случайный разброс начальных параметров материалов в рамках ГОСТ. Следовательно, расчетные показатели у каждого студента носят уникальный характер, что делает бессмысленным механическое копирование результатов и стимулирует самостоятельный анализ. Это напрямую коррелирует с формированием компетенции ответственного отношения к результатам работы.

2. «Безопасная» среда для формирования навыков. Обучающиеся получают возможность многократно повторять эксперимент, исправляя ошибки без риска порчи дорогостоящей аппаратуры или травм. Исчезают такие сопутствующие факторы, как пыль, шум и работа с тяжелыми образцами, что позволяет сконцентрироваться на сути методики. Это особенно ценно на начальном, ознакомительном этапе.

3. Повышение уровня самостоятельности и гибкости учебного процесса. Наиболее ярко преимущество проявилось в контексте работы с пропустившими занятия студентами. Обучающийся может самостоятельно освоить материал в удобное время, выполнив все этапы работы и получив автоматически генерируемый протокол (отчет) с внесенными данными. Это снижает нагрузку на преподавателя и воспитывает учебную автономию.

4. Визуализация и мнемонический эффект. Иммерсивная 3D-графика и возможность детального осмотра установок способствуют созданию четких ментальных моделей лабораторного оборудования. Наблюдения и опросы показывают, что эмоциональная вовлеченность в игровой форме симулятора приводит к более прочному запоминанию последовательности операций, что впоследствии облегчает работу в реальной лаборатории.

5. Экономическая эффективность. Виртуальный практикум позволил существенно снизить постоянные расходы на закупку, доставку и утилизацию больших объемов инертных материалов и цемента, направив высвободившиеся ресурсы на другие учебные нужды.

Заключение. Практика использования виртуальной лаборатории «Program Lab» доказала свою состоятельность как эффективный элемент смешанного обучения (blended learning). Она решает конкретные педагогические и организационные задачи: обеспечивает доступность практики, индивидуализирует обучение, формирует безопасную и комфортную образовательную среду. Важно подчеркнуть, что цифровой симулятор является не альтернативой, а обязательным подготовительным и сопутствующим этапом к работе в физической лаборатории. Синтез виртуального и реального экспериментов создает целостную систему формирования профессиональных умений будущего техника-дорожника, отвечая на вызовы цифровой трансформации инженерного образования.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность коллективу компании-партнера ООО «СевЗапДорстрой» за предоставление лицензии на программный комплекс «Program Lab» и содействие в укреплении материально-технической базы кафедры.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Петров, А.И. Актуальные проблемы материально-технического обеспечения лабораторного практикума в строительном колледже / А.И. Петров, С.К. Волкова // Современные педагогические технологии в СПО: сб. статей. – М.: ИЦ «Академия», 2021. – С. 44-51.

2. Симонова, В.Л. Виртуальные и дистанционные лаборатории в инженерном образовании: теория и практика / В.Л. Симонова. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2020. – 178 с.

3. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего профессионального образования по специальности 08.02.12 Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов (утв. приказом Минобрнауки России). – М., 2022.

4. ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли в воздухе рабочей зоны» (актуальная редакция). – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2018.

5. Рекомендации по применению виртуальных симуляторов в профессиональном обучении (метод. письмо) / Сост. Н.Д. Игнатьева. – СПб.: НИИ профобразования, 2023. – 32 с.