При поддержке Центр компьютерного обучения

Информационно-образовательная среда технического вуза

 
Содержание:
  • Современное состояние исследований и разработок в области построения информационно-образовательных сред
  • Структура информационно-образовательной среды
  • Дидактика применения информационно-образовательной среды

    На опыте Московского государственного института электроники и математики (технический университет) рассматривается концептуальный подход к построению информационно-образовательной среды технического вуза. Данные разработки могут быть положены в основу применения новых информационных технологий в образовательном процессе. В статье приводятся примеры реализации среды на основе специальности «Проектирование и технология радиоэлектронных средств».

    Стратегическим направлением развития образовательных систем в современном обществе является обеспечение интеллектуального и нравственного развития человека на основе вовлечения его в разнообразную, самостоятельную, целесообразную деятельность в различных областях знания. Быстрое обновление знаний, включая базовые, в области технических наук ставит перед высшей школой задачу подготовки специалистов, способных:

    • адаптироваться к быстро изменяющимся условиям современного общества, самостоятельно приобретать необходимые для успешной работы знания и навыки, применять их на практике для решения разнообразных задач;
    • самостоятельно, критически мыслить, уметь видеть возникающие в реальной действительности проблемы и искать рациональные пути их решения, используя современные технологии;
    • грамотно работать с информацией, извлекать и обрабатывать информацию, а также эффективно использовать информационные ресурсы, в том числе и мировые, для решения поставленных задач;
    • уметь работать в коллективах, объединяющих специалистов различных областей знания.

    Это направление развития признано главным в ходе реформ образовательных систем в ведущих странах мира — США, Великобритании, Канаде, Германии, Франции и др. При этом основной задачей процесса реформирования является подготовка необходимых обществу кадров в нужном количестве за минимальное время и при минимальных затратах.

    Анализ процесса реформирования образования ведущими университетами мира (Гарвардский университет, Wisconsin Technical College System), а также некоторыми Российскими вузами показывает, что, в сегодняшних условиях, он развивается в следующих основных направлениях:

    • прогнозирование потребностей общества в специалистах разного профиля;
    • определение спектра специальностей и требуемой квалификации специалистов;
    • определение необходимых условий для подготовки специалистов;
    • активного внедрения новых информационных технологий (НИТ) в образовательный процесс.

    Отличительными особенностями применения новых информационных технологий являются:

    • повышение эффективности и доступности образования вне зависимости от социальных условий и места проживания обучающихся;
    • развитие самостоятельности и активности обучающихся, повышение осознанности процесса познания;
    • возможность оперативно реагировать на запросы общества.

    Традиционный подход к образованию, ориентированный на классно-урочную систему занятий, на слушание, а не на активную самостоятельную деятельность не позволяет оптимально использовать возможности появившихся в последнее время новых информационных технологий.

    К этим возможностям, прежде всего, относится возможность вовлечения каждого учащегося в активный познавательный процесс, направленный на самостоятельную деятельность, применение им на практике полученных знаний и четкого понимания, где, каким образом и для достижения каких целей эти знания могут быть применены. Это также возможность работать коллективно при решении разнообразных проблем, в сотрудничестве не только с преподавателями, но и со сверстниками, возможность свободного доступа к информации с целью формирования собственного независимого и аргументированного мнения по той или иной проблеме.

    Новые информационные технологии позволяют легко решить проблемы хранения, поиска и доставки информации учащимся. В настоящее время в вузах в электронном виде накоплены обширные информационные ресурсы, однако существующие примеры использования НИТ в вузах представлены фрагментарно. В первую очередь это происходит из-за отсутствия научной и методологической базы, четкого представления о технических и методических проблемах, применения НИТ в образовательном процессе. Несмотря на отдельные успехи применения НИТ, достигнутые результаты носят разрозненный характер, имеют частные решения, не поддаются тиражированию и внедрению в различных образовательных учреждениях. Поэтому, на первый план выходят задачи:

    • создание на базе обобщений и развития достигнутых результатов использования НИТ в образовательном процессе единой концепции построения информационно-образовательной среды (ИОС);
    • разработка методов проектирования и внедрения ИОС в учебный процесс с целью дальнейшего повышения эффективности обучения, расширения сферы экспорта образовательных услуг и адекватной реакции на возрастающую динамику изменения знаний, особенно в области технических наук.

    Таким образом, в настоящее время необходима единая концепция построения информационно-образовательной среды, которая в полной мере учитывает новые возможности создания, распространения и применения многокомпонентных распределенных и интегрированных баз данных и знаний, ориентированных на образование, учитывающая национальные требования к системе образования и гармонизированная с мировыми тенденциями.

    Современное состояние исследований и разработок в области построения информационно-образовательных сред

    Достижения в области современных информационных и телекоммуникационных технологий находят всё большее применение в различных сферах человеческой деятельности, в том числе в образовании. Внедрение их в сферу образования привело к возникновению термина информационно-образовательная среда, понимаемого, обычно, как совокупность компьютерных средств и способов их функционирования, используемых для реализации обучающей деятельности. В состав компьютерных средств входят аппаратные, программные и информационные компоненты, способы, использования которых регламентируются в методическом обеспечении образовательного процесса.

    Анализ показывает, что возможные сферы применения информационно-образовательных сред не ограничивается образовательными учреждениями. Это крупные промышленные предприятия, военные и гражданские организации, ведущие самостоятельную подготовку и переподготовку кадров. Кроме того, в цивилизованных странах уже становится стандартом снабжать новые сложные машины и технологии компьютерными обучающими системами, облегчающими и ускоряющими процесс их освоения и внедрения. За рубежом разработку информационно-образовательных сред считают весьма дорогостоящим делом в силу его высокой наукоемкости и необходимости совместной работы высококвалифицированных специалистов: проектировщиков, психологов, преподавателей-предметников, компьютерных дизайнеров. Несмотря на это, многие крупные зарубежные фирмы финансируют проекты создания ИОС в учебных заведениях и ведут собственные разработки в этой области.

    В методологическом плане разработка и использование компьютерных средств поддержки обучения, с самого начала развивались по двум направлениям, слабо связанным между собой. Первое направление опирается в своей основе на идеи программированного обучения. В его рамках разрабатываются и эксплуатируются автоматизированные обучающие системы (АОС) по различным учебным дисциплинам. Ядром АОС являются так называемые авторские системы, позволяющие преподавателю-разработчику вводить свой учебный материал в базу данных и программировать с помощью специальных авторских языков или других средств алгоритмы его изучения. Характерными представителями АОС, построенных на технологии программированного обучения, длительное время являлись: за рубежом система PLATO, в нашей стране семейство АОС ВУЗ. С начала 90-х годов в России и странах СНГ распространяются инструментальные среды для создания компьютерных курсов на ПЭВМ типа IBM PC зарубежного (Private Tutor, LinkWay, Costoc) и отечественного производства: АДОНИС, АСОК, УРОК и др.

    Однако эти системы решали частные задачи, их применение требовало специальной подготовки, а развитие и распространение полностью зависело от автора программы. Невозможность применения подобных программ на различных аппаратных платформах, фрагментарность, отсутствие универсального интерфейса и ряд других причин серьезно ограничивают их применение для построения информационно-образовательной среды.

    Второе направление компьютеризации обучения является как бы вторичным приложением компьютеризации различных отраслей человеческой деятельности (науки, техники, экономики и др.). Это отдельные программы, пакеты программ, элементы автоматизированных систем, предназначенные для автоматизации трудоемких расчетов, оптимизации, исследования свойств объектов и процессов на математических моделях и т.п. Применение таких программных систем в учебном процессе носит более массовый характер, чем использование универсальных АОС, как в нашей стране, так и за рубежом, но, в силу своей разобщенности в содержательном плане и отсутствия единой дидактической платформы, менее известно, не достаточно систематизировано и обобщено в научно-методической литературе. Среди многочисленных работ в нашей стране по адаптации отраслевых программных разработок для целей обучения определенной системностью и попытками дидактических и технических обобщений выделяются работы по созданию учебно-исследовательских САПР.

    Появление персональных компьютеров и доступа в глобальную сеть Интернет привнесло в сферу образования не только новые технические, но и дидактические возможности. Это простота диалогового общения, доступ к гигантским объемам информации и, конечно же, возможность визуализации. Применение графических объектов в учебных компьютерных системах позволяет не только увеличить скорость передачи информации обучаемому и повысить уровень ее понимания, но и способствует развитию таких важных для специалиста любой отрасли качеств, как интуиция, профессиональное чутье, образное мышление. А на рынке компьютерных технологий появляются еще более перспективные для целей профессиональной подготовки технические и программные новинки. Это оптические внешние запоминающие устройства на компакт-дисках CD-ROM с большими объемами памяти, инструментальные программные средства гипертекста, мульти — и гипермедиа системы «виртуальной реальности».

    Интеграция двух этих направлений с современными техническими средствами и глобальной сетью Интернет наполнило новым содержательным смыслом понятие информационно-образовательная среда. Ключевыми стали такие понятия, как «виртуальная лаборатория», «виртуальная экскурсия», «виртуальный класс», «виртуальный студенческий городок», «виртуальный университет». Все они могут быть обобщены понятием информационно-образовательная среда.

    С начала становления виртуальных университетов (ВУ) прошло около 10 лет. Это десятилетие стало эрой распределения образовательных ресурсов с помощью ВУ, которые, по мере расширения информационной инфраструктуры и развития сетей стали включать в себя виртуальные классы, студенческие центры, библиотеки и пр.

    Анализ мировых информационных ресурсов показывает, что в настоящий момент с помощью современных сетевых технологий можно получить доступ к значительному числу Открытых или Виртуальных университетов, включая Всемирную сетевую академию, Всемирный лекционный зал, Открытый университет Великобритании и др.

    Быстро расширяющаяся Всемирная сетевая академия включает в себя информационно-образовательные среды почти по 20 областям знаний, в их числе бизнес, гуманитарные науки, законодательство, здравоохранение, инженерное дело, искусство и др. Каждая область знаний, по сути, представляет собой информационно-образовательную среду, включающую определенное число программ, а каждая программа содержит ряд курсов. Например, информационно-образовательная среда в области «бизнес» состоит из 71 программы и 622 курсов, в области «общество» — из 32 программ и 790 курсов, а в области «здравоохранение» — из 42 программ и 491 курса.

    Построение ИОС на основе современных информационных технологий привносит в учебный процесс новые возможности: сочетание высокой экономической эффективности и гибкости учебного процесса, широкое использование информационных ресурсов, существенное расширение возможностей традиционных форм обучения, а также возможность построения новых эффективных форм обучения.

    Анализ структуры и состава, существующих информационно-образовательных сред Всемирной сетевой академии и Всемирного лекционного зала, как мировых лидеров в области применения современных информационных технологий в образовательных системах, позволяет выделить следующие основные особенности их построения.

    В основу построения этих информационно-образовательных сред положен принцип модульности, предполагающий представление отдельного курса как законченного модуля в узкой предметной области не связанного с другими курсами, справочными материалами и т.д. Такой подход к построению информационно-образовательных сред, по всей видимости, обусловлен дидактическими традициями западной системы образования, основанной на стандартизации не только образовательной программы, но и всех ее составляющих и имеет свои достоинства и недостатки.

    Достоинствами такого подхода являются:

    • простота проектирования и построения информационно-образовательной среды, как совокупности дисциплин образовательной программы;
    • сравнительно несложная организация учебного процесса;
    • распределенность информационно-образовательной среды, трактуемая как возможность использования стандартизованных курсов, подготовленных разными образовательными организациями или авторами в образовательной программе.

    К недостаткам такого подхода можно отнести:

    • противоречивость между интегральностью системы знаний в рамках образовательной программы, заключающейся в междисциплинарных связях и базирующейся на дополнительных учебных материалах, детализирующих и углубляющих отдельные разделы дисциплины и попыткой представления ее в виде системы не взаимосвязанных модулей;
    • субъективизм автора, присутствующий при подготовке курсов в плане использования терминологии, обозначений и пр.;
    • необходимость поиска дополнительных источников информации для углубления знаний по дисциплине;
    • отсутствие системности, целостности в восприятии учебного материала (большое количество модулей не способствует обобщениям);
    • отсутствие логики причинно-следственных связей в образовательной программе.
    • сложность адаптации в российскую образовательную систему, ориентированную на подготовку специалистов широкого профиля;
    • разрыв между процессом обучения и традициями научных и научно-педагогических школ.

    В то же время процесс обучения с использованием информационно— образовательных сред наследует и основные элементы модели традиционной системы образования, такие как лекции, практические занятия, лабораторные практикумы, контрольные задания и пр.

    Анализ составляющих некоторой обобщенной существующей модели ИОС, позволяет выявить следующие особенности:

    • отсутствие единого интерфейса между ИОС и обучающимся, что затрудняет использование ИОС в процессе обучения;
    • отсутствие дифференцированной системы навигации в курсе, учитывающей различные способы передвижения при изучении курса, повторении материала, а также при подготовке к экзаменам;
    • лабораторные практикумы носят демонстрационный характер, не требующий творческого участия обучающегося в процессе проведения экспериментов;
    • отсутствие стратегии использования наукоемкого программного обеспечения:
    • несмотря на декларируемое использование в процессе обучения метода проектов, являющегося аналогом курсового проектирования в традиционной образовательной системе, отсутствуют примеры его использования, даже на уровне постановки задач;
    • хорошо продумана и доведена до стандарта система тестового контроля, однако примеры ее использования встречаются крайне редко и фрагментарно.

    Это говорит о том, что методологические аспекты ИОС отстают от развития технических средств, поскольку в методическом плане ИОС интегрируют знания таких разнородных наук, как психология, педагогика, математика, кибернетика, информатика. Разработка ИОС для поддержки профессионального образования осложняется еще и необходимостью хорошо знать содержание предметной области и учитывать присущую ей специфику обучения. Именно отставание в разработке методологических проблем, «нетехнологичность» имеющихся моделей, методов и методик являются одними из основных причин разрыва между потенциальными и реальными возможностями фрагментов ИОС, разработанными на настоящий момент.

    Структура информационно-образовательной среды

    Введем определение ИОС как информационной системы, объединяющей посредством сетевых технологий, программные и технические средства, организационное, методическое и математическое обеспечение, предназначенное для повышения эффективности и доступности образовательного процесса подготовки специалистов.

    Анализ достоинств и недостатков, существующих ИОС, дидактических традиций российской системы образования, а также современного состояния информационных технологий и средств телекоммуникаций, позволяет сформулировать следующие принципы, на которых должны строиться проектируемые в настоящее время информационно-образовательные среды:

    • Многокомпонентность — информационно-образовательная среда представляет собой многокомпонентную среду, включающую в себя учебно-методические материалы, наукоемкое программное обеспечение, тренинговые системы, системы контроля знаний, технические средства, базы данных и информационно-справочные системы, хранилища информации любого вида, включая графику, видео и пр., взаимосвязанные между собой.
    • Интегральность — информационная компонента ИОС должна включать в себя всю необходимую совокупность базовых знаний в областях науки и техники с выходом на мировые ресурсы, определяемых профилями подготовки специалистов, учитывать междисциплинарные связи, информационно-справочную базу дополнительных учебных материалов, детализирующих и углубляющих знания.
    • Распределенность — информационная компонента ИОС оптимальным образом распределена по хранилищам информации (серверам) с учетом требований и ограничений современных технических средств и экономической эффективности.
    • Адаптивность — информационно-образовательная среда должна не отторгаться существующей системой образования, не нарушать ее структуры и принципов построения, также должна позволить гибко модифицировать информационное ядро ИОС, адекватно отражая потребности общества.

    Сформулированные принципы построения ИОС делают необходимым рассмотрение информационно-образовательной среды, с одной стороны, как части традиционной образовательной системы, а, с другой стороны, как самостоятельной системы, направленной на развитие активной творческой деятельности учащихся с применением новых информационных технологий.

    Структура информационно-образовательной среды (ИОС) представлена на рис. 1.

    Структура информационно-образовательной среды

    Рис. 1. Структура информационно-образовательной среды

    В отличие от известных подходов, основой разработанной ИОС, является дисциплинарное ядро, представляющее полный спектр дисциплин соответствующей специальности, который оговорен Государственным образовательным стандартом. Именно специальность, по которой проводится обучение, является тем информационно-образовательным продуктом, который востребован обществом. Известные ранее предпринятые попытки фрагментарно решить вопрос за счет построения некоторой образовательной среды на базе одной или нескольких дисциплин не приводили к успеху, поскольку при этом разработка оказывалась инородным телом в традиционной образовательной среде. Кроме дисциплинарного ядра в ИОС входят информационно-справочная база, интерактивные компоненты поддержки учебного процесса, а также блок сопровождения и администрирования учебного процесса.

    Дисциплинарное ядро

    Дисциплинарное ядро представляет собой большой гипертекстовый документ, связывающий в единое целое основную информацию по отдельным дисциплинам, который представляет завершенный продукт, как с позиций содержательной и информационной цельности, так и с позиций рынка. Таким завершенным продуктом в зависимости от поставленной задачи могут быть:

    • образовательный стандарт, включающий все предусмотренные дисциплины — для подготовки специалистов с высшим образованием;
    • комплекс специальных и общеинженерных дисциплин — для получения второго высшего образования;
    • комплекс дисциплин, составляющих единое информационное поле — для проведения курсовой подготовки, повышения квалификации и переподготовки специалистов;
    • отдельные дисциплины — для самостоятельной подготовки.

    Каждая дисциплина, входящая в дисциплинарное ядро разрабатывается на основе соответствующих лекционных курсов (рис. 2).

    Пример конспекта лекций в окне браузера

    Рис. 2. Пример конспекта лекций в окне браузера

    В структуре дисциплинарного ядра следует выделить следующие структурные уровни: дисциплина; тема; раздел; страница. Дисциплина соответствует требованиям образовательного стандарта по соответствующей специальности или утвержденной учебной программе по другим формам образования. Тема — часть лекционного курса по дисциплине, охватывающая определенные и смысловые понятия. Дисциплина и тема не связаны с технологией представления информации в WWW. Раздел — соответствует примерно одной лекции. Раздел разбивается на страницы HTML-документа. Раздел завершается тестом или каким-либо другим контролем усвоения материала. Дисциплина, тема и раздел определяются только информационным содержанием курса и составляют пункты оглавления. Они должны иметь первую вводную страницу с соответствующей общей исходной информацией (аннотация, узловые моменты, особенности изучения и т. п.)

    Информационно-справочная база

    Учебный процесс в ИОС технического вуза сопровождается развитым информационно-справочным обеспечением, которое включает в себя следующие разделы:

    • физико-математический справочник;
    • стандарты;
    • термины и определения по дисциплинам специальности;
    • глоссарий: русский глоссарий; англо-русский словарь; глоссарий аббревиатур с расшифровкой на языке оригинала и с переводом;
    • буквенные обозначения физических величин согласно требованиям ГОСТов, физические постоянные и др.;
    • материалы: марки, свойства, стандарты;
    • фирмы, продукция которых может служить примером технических решений, изучаемых в лекционных курсах: наименование, почтовый адрес, E-mail, URL, характеристика продукции;
    • оборудование, используемое в изучаемых технологических процессах: название оборудования, назначение оборудования, краткая характеристика, фирма — изготовитель, ее электронные адреса, в том числе URL;
    • библиотека рекомендуемой литературы (книги статьи; каталоги, методическая литература) либо в полнотекстовом варианте, либо в виде библиографических данных;
    • персоналии: исторические личности в развитии науки и техники;
    • законы Российской Федерации, необходимые для изучения дисциплин специальности.

    Наличие развитой информационно-справочной базы (ИСБ) существенно сокращает затраты времени при изучении соответствующих вопросов на поиск дополнительной и справочной литературы, позволяет оперативно через систему связей обратиться к необходимому разделу базы. При построении учебных курсов за счет информационно-справочной базы удается устранить повторы, например при изложении методов решения уравнений, которые встречаются в ряде курсов. Если эти методы одинаковы, то при этом достаточно каждый раз обратиться к каноническому изложению, представленному в физико-математическом справочнике в составе ИСБ. Кроме этого, наличие ИСБ позволяет высвободить часть времени лекционного курса, которое затрачивалось на изложения справочных данных, иллюстрирующих изучаемый материал. Это особенно важно для дисциплин конструкторско-технологического цикла, в которых велика практическая направленность и необходимы примеры технических решений и технологического оборудования. Совокупность отмеченных сведений сосредоточена в разделах ИСБ: материалы, фирмы, оборудование, стандарты.

    Важнейшим вопросом технически грамотного представления материалов является вопрос терминологии и стандартизованного применения буквенных обозначений физических величин. Несмотря на то, что существует значительное число соответствующих стандартов, не секрет, что многие преподаватели пользуются произвольными обозначениями, не всегда придерживаются терминологических стандартов. Наличие в ИСБ таких разделов, как «Стандарты» (рис. 3), «Термины и определения», «Глоссарий» позволяет поддерживать в пределах информационно-образовательной среды единую стандартизованную терминологию и использовать одинаковые обозначения для одной и той же физической величины, в каком бы курсе она не встречалась.

    Пример раздела «Стандарты»

    Рис. 3. Пример раздела «Стандарты»

    Визуализация и интерактивная поддержка учебного процесса

    Современные инструментальные средства, открывают широкие перспективы для визуализации и интерактивности учебного процесса. Применение графических объектов в учебных компьютерных системах позволяет не только увеличить скорость передачи информации обучаемому и повысить уровень ее понимания, но и способствует развитию таких важных для специалиста любой отрасли качеств, как интуиция, профессиональное чутье, образное мышление. Визуализацию в концепции информационно-образовательной среды следует понимать не только как насыщенность учебных материалов высококачественными цветными иллюстрациями (что само по себе очень полезно), но и как использование анимационных изображений, построенных на основе математических моделей изучаемого объекта или явления. В качестве примера можно привести анимационные изображения картины электромагнитного поля, построенной по его математической модели. К сожалению, печатное издание не может передать анимационный эффект, что определяет одно из достоинств ИОС, по сравнению с учебником.

    Анимация в составе учебного материала

    Рис. 4. Анимация в составе учебного материала

    Интерактивные программы, органично встроенные в тексто-графические документы лежат в основе построения виртуальных лабораторных работ. Возможность самостоятельно менять параметры процесса, управлять измерительными приборами, изменять характеристики материалов позволяет для учащегося создать некую виртуальную творческую лабораторию, где он может не только изучить определенный раздел, но и развить в себе навыки исследователя. В качестве примера на рис. 5 приведена виртуальная лабораторная работа по курсу «Физика», посвященная изучению процесса заряда и разряда конденсатора.

    Виртуальная лабораторная работа по курсу «Физика»

    Рис. 5. Виртуальная лабораторная работа по курсу «Физика»

    Следует отметить, что применение виртуальной лабораторной базы не исключает проведения лабораторных работ в реальной лаборатории, но позволяет заместить часть из них или более детально подготовиться к ним.

    Применение наукоемкого программного обеспечения

    Одной из дидактических функций ИОС является возможность использования в учебном процессе современного универсального наукоемкого программного обеспечения, такого как Mathematica, Spice и др.

    На сегодняшний день существует два основных подхода к применению наукоемкого программного обеспечения в образовательном процессе.

    1. Разработка образовательными учреждениями собственных программных средств. К достоинствам этого подхода следует отнести традиционно скромные требования к операционным системам и компьютерному оборудованию. К недостаткам — значительные временные ресурсы, требуемые для их создания отдельными разработчиками или малыми коллективами разработчиков. Отсюда узкая специализация создаваемых программных продуктов, разнородность стиля и нестыковка интерфейсов различных программных продуктов при их объединении в одно целое для расширения их функциональных возможностей. Немаловажно также то обстоятельство, что такие программные средства представляют собой закрытые системы, оставляющие пользователя в узком и заранее заданном классе учебных или научных разделов или примеров.
    2. Применение универсальных математических программ. Фирмы-разработчики интегрированных математических пакетов широкого применения, имея материальные средства привлечь к созданию квалифицированных математиков и программистов и обеспечить их совершенным компьютерным оборудованием и информационной поддержкой, создают наукоемкие программные продукты, содержащие в себе огромный объем интерактивных математических объектов и функций. К достоинствам такого подхода относится тот факт, что последнее обстоятельство позволяет преподавателям сосредоточить свои усилия на обеспечении концептуальной и методической поддержки читаемых курсов. К недостаткам относятся: высокая стоимость таких пакетов программ и их развития, необходимость современного, дорогостоящего технического обеспечения компьютерных классов для реализации учебного процесса с использованием универсальных математических программ.

    Рассматриваемая концепция предлагает третий, на сегодняшний день, оригинальный подход к использованию наукоемкого программного обеспечения в образовательном процессе. Это подход предполагает использование технологии «тонкого клиента», позволяющей реализовать удаленное использование универсального пакета через сеть Интернет. Пользовательским интерфейсом в такой реализации является Web-браузер на клиентском компьютере, а расчетной частью — ядро универсального пакета.

    Такой подход имеет следующие положительные аспекты:

    1. Для проведения расчетов нет необходимости приобретать универсальный пакет, который имеет внушительную стоимость на каждый компьютер в классе.

      Для комфортной работы с пакетом не нужен мощный компьютер, т.к. все вычисления выполняются на сервере.

    На рис. 6 показан разработанный по такой технологии интерфейс, между Web-браузером и ядром пакета Mathematica.

    Пример Web-интерфейса с пакетом Mathematica

    Рис. 6. Пример Web-интерфейса с пакетом Mathematica

    Тестирование

    Одной из важнейших форм оценки качества подготовки специалиста является тестирование.

    При составлении вопросов для тестирования необходимо придерживаться следующих правил:

    • в вопросе должна быть ясно выражена только одна мысль;
    • мысль, выраженная в вопросе, должна быть записана, с одной стороны сжато, а с другой полно;
    • вопрос должен представлять важную часть пройденной темы;
    • вопрос по трудности должен быть доступен студенту, а по содержанию — соответствовать критериям будущей профессиональной деятельности студента или потребностям обучения по другим дисциплинам;
    • при формулировании вопросов и ответов к ним следует исключать намеки и подсказки к правильным ответам;
    • задания в тесте следует располагать в порядке постепенного возрастания трудности, что способствует снижению эмоционального стресса в процессе тестирования;
    • при тестировании следует предупреждать студента, ограниченное или неограниченное время дается для работы над тестом;
    • следует предупредить студентов, что после каждого использования теста его структура пересматривается, поэтому нет смысла сохранять ключ ответов на будущее.

    Тесты включают в себя вопросы, содержащиеся в программе дисциплины которые выносятся на контроль.

    Наиболее распространенными являются следующие типы вопросов:

    • с одним правильным ответом;
    • с подбором ответов на соответствие, сравнение и противопоставление;
    • с множественными ответами «верно — неверно»;
    • основанные на определении причинной зависимости;

    На рис. 7 представлен вид экрана при тестировании. При необходимости процесс тестирования может быть ограничен по времени, для чего на экране помещаются часы.

    Вид экрана при тестировании

    Рис. 7. Вид экрана при тестировании

    Организация учебного процесса

    Важной задачей, требующей решения при создании ИОС, является задача организации учебного процесса. Разрабатываемая ИОС позволяет реализовать три модели учебного процесса:

    1. Либеральную — когда обучаемому или группе открывается доступ ко всем или части учебных материалов по специальности, они снабжаются методическими рекомендациями — как изучать материалы дисциплин и графиком учебного процесса (рис. 8).
    2. Консервативную — когда обучаемому или группе, учебные материалы выдаются строго дозировано в соответствии с графиком учебного процесса.
    3. Адаптивную — учитывающую индивидуальные особенности обучаемого, когда он учится по индивидуальному графику, учитывающему степень его подготовленности, скорость усвоения материала и т.д.

    График учебного процесса

    Рис. 8. График учебного процесса

    Каждая из трех моделей имеет свои преимущества и недостатки. Так, либеральная модель, с точки зрения технической реализации, является самой простой. Она наравне с консервативной, позволяет работать с группой обучаемых, что является немаловажным не только для работы преподавателя, но и обучаемых, поскольку для молодой категории обучающихся важным, необходимым моментом обучения является соревновательность и борьба за лидерство в группе.

    Сложность технической реализации консервативной и адаптивной моделей примерно одинаковы, однако адаптивная модель позволяет учесть индивидуальные особенности обучаемого, что является несомненным преимуществом.

    Дидактика применения информационно-образовательной среды

    Дидактика применения ИОС в образовательной системе исходит из того, что наличие преподавателя в системе обучения является обязательным и его основная функция состоит не в передаче информации, а в управлении процессом обучения.

    Использование ИОС в процессе обучения строится на определенной дидактической концепции, которая определяет отбор содержания, методов, организационных форм и средств обучения для достижения педагогических целей.

    В качестве педагогических целей рассмотрим:

    • приобретение определенной суммы знаний в рамках специальности или направления подготовки;
    • развитие навыков самостоятельной познавательной деятельности;
    • развитие навыков и умений работы с информацией, овладение способами познавательной и творческой деятельности, которые можно применять в дальнейшем при переподготовке или смене профессиональной деятельности;
    • формирование социальных качеств, в первую очередь, умение работать в коллективе, где совместными усилиями решаются сложные познавательные задачи.

    Достижение педагогических целей в работе обеспечивается за счет дидактических функций, закладываемых в ИОС, к которым относятся:

    • формирование навыков исследовательской деятельности путем моделирования работы научных лабораторий;
    • формирование умения добывать необходимую информацию из разнообразных источников, начиная с партнера по совместному проекту и кончая удаленными базами данных, обрабатывать ее с помощью современных компьютерных технологий;
    • организация различного рода совместных учебных и исследовательских работ обучающихся и преподавателей;
    • оперативный обмен информацией, идеями, планами по совместным проектам, темам и т.д.;
    • формирование у партнеров по учебной деятельности коммуникативных навыков и культуры общения;
    • организация оперативной консультационной помощи;
    • гуманитарное развитие обучающихся.

    Реализация дидактических функций обеспечивается за счет применения при построении ИОС современных информационных технологий, обладающих следующими дидактическими свойствами, в первую очередь, к которым относятся:

    • возможность хранения, переработки и передачи информации любого вида (визуальной и звуковой, статичной и динамичной, текстовой и графической);
    • возможность доступа к различным источникам информации;
    • возможность использования для решения задач современного программного обеспечения, как учебного, так и профессионального наукоемкого назначения;
    • возможность организации компьютерных конференций, в том числе аудио и видео.

    Теоретическое осмысление традиционного учебного процесса позволяет выделить пять дидактических методов обучения: информационно — рецептивный, репродуктивный, проблемный, эвристический и исследовательский, которые охватывают всю палитру педагогического взаимодействия преподавателя и обучающегося как при очном контакте, так и при использовании информационно-образовательной среды. Рациональная, дидактически обоснованная последовательность обучения, предполагает следующие этапы работы в ИОС:

    • изучение теоретического материала по конспектам лекций;
    • осмысление и закрепление теории на практических занятиях;
    • приобретение и развитие практических умений, накопление профессионального опыта с использованием виртуальных лабораторных практикумов;
    • решение практических задач с помощью наукоемких пакетов программ и специализированного программного обеспечения.

    Заключение

    На основе изложенных концептуальных положений в Московском институте создана, внедрена в учебный процесс и развивается ИОС по направлению «Проектирование и технология электронных средств».

    На базе ИОС, на кафедре «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» (РТУиС) МИЭМ создана система дистанционного обучения.

    Мы работаем в этом направлении с 1998 года, и у нас есть уже первые результаты. В настоящее время по этой форме на кафедре обучаются 30 студентов из Израиля, а четыре студента прошли весь цикл обучения и успешно защитили дипломные проекты.

    Наши адреса в сети интернет:

    Кечиев Л. Н., Путилов Г. П., Тумковский С. Р.

    Литература

    1. Кечиев Л.Н., Путилов Г.П., Тумковский С.Р. Методы и средства построения образовательного портала технического вуза. Открытое образование №2, 2002 г., с. 34–42.
    2. Путилов Г.П., Кечиев Л.Н., Тумковский С.Р. Интернет — технологии в повышении квалификации и переподготовке кадров. Наука и технологии в промышленности № 3, 2001г.— с. 76–77.
    3. Галыгин А.Н., Кечиев Л.Н., Тарасов И.А., Тумковский С.Р. Тестирование через Интернет. Внешкольник, №4, 2002 г. — с. 28.
    4. Путилов Г.П., Кечиев Л.Н., Степанов П.В. Информационн-образовательная среда технического вуза на базе образовательного интернет сервера. Материалы научно-практической конф. «Профессиональное инженерно-технич. и военное образование в XXI веке», Часть 2. Москва 2001.— с. 157–158.
    5. Воротилин П.С. Гердлер И.Н. Тумковский С.Р. Использование системы Математика для обучения через Интернет. Сб. науч. трудов СИТМО и каф. РТУиС. Интернет и автоматизация проектирования М.: МИЭМ, 2001. — с 146–151.
    6. Дудось И.Н., Путилов Г.П., Тумковский С.Р. WEB-интерфейс к пакету Mathematica в информационно-образовательной среде. Сб. науч. трудов СИТМО и каф. РТУиС. Интернет в образовании и технических приложениях— М.: МГИЭМ, 2000. — с. 38–42.
    7. Бородулин И.Н., Четвериков В.М., Путилов Г.П., Тумковский С.Р., Нежурина М. Научные и методологические основы дистанционного обучения. Сборник научных трудов каф. РТУиС. Вып. 2, 1998 г., с. 18.
    8. Путилов Г.П., Кечиев Л.Н., Тумковский С.Р. Реализация процесса дистанционного обучения в МГИЭМ на базе образовательного Интернет-сервера. Сборник докладов. Часть II.//Серия материалов Всероссийской школы-семинара «Информационные технологии в управлении качеством образования и развитии образовательного пространства — М.: Исслед. центр проблем качества подг. специалистов, 2000. — с.88–92.
    9. Дистанционное обучение: Уч. Пособие/ Под ред. Е.С. Полат. — М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 1998. — 192 с.
    10. Путилов Г.П. Интернет как средство информационного обеспечения образовательного процесса/ МИЭМ, ЦРСДОД. — М., 1999 г. — 48 с.
    11. Информатизация образования в России: сети, информационные ресурсы, технологии (аналитический доклад). М., Институт ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании (ИИТО), 1997, 52 с.
    12. Аналитические доклады Института ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании (буклет). М., изд-во «Магистр», 1998 г., 15 с.
    13. Федеральная программа развития образования (проект). М., 1997, 63 с.
    14. Высшее образование в Европе. ЮНЕСКО, Европейский центр по высшему образованию. М., «Люкс», 1996, 230 с.
    15. Концепция создания и развития единой системы дистанционного образования в России (разработана и утверждена Госкомвузом России в сентябре 1995 г.).
    16. Обзор национальной образовательной политики Российской Федерации. Доклад экспертов Образовательного комитета Центра сотрудничества со странами, экономика которых находится в стадии переходного периода, М., 1997, 195 с.
    17. Путилов Г.П., Воробьев Е.М. Информационно-образовательная технология «Математический анализ + Mathematica — М.: Книжный дом «Университет», 2000. — 64с.
    18. Путилов Г.П. Концепция построения информационно-образовательной среды технического вуза / М.: МГИЭМ, 1999. — 28 с.

    Вернуться на главную страницу обзора

  • Версия для печати

    Опубликовано в 2002 г.

    Техноблог | Форумы | ТВ | Архив
    Toolbar | КПК-версия | Подписка на новости  | RSS
    http://www.rbc.ru/