авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки России

Московский государственный университет

им. М.В. Ломоносова

Российская Академия Наук

Научно методический совет по

информатике

при Министерстве образования и науки России

Совещание

«Актуальные проблемы информатики в со-

временном российском образовании»

Москва, июнь 2004 г.

2

Ответственные редакторы:

Председатель НМС по информатике,

академик РАН Ю.И. Журавлев, ученый секретарь НМС по информатике доцент В.В. Тихомиров 1-ое Всероссийское совещание НМС по информатике при Минобразования и науки Российской Федерации «Актуальные проблемы информатики в современном российском образовании»: Москва, 26 июня 2004 г.:

Труды/ отв. Ред. Ю.И. Журавлев, В.В. Тихомиров. – М.: МАКС ПРЕСС, 2004. - 150 с.

В сборнике представлены труды первого совещания НМС по ин форматике, посвященные актуальным проблемам в области инфор матики (информационных технологий) в российском образовании.

На совещании обсуждались вопросы методики профессионального преподавания информатики, дистанционного образования, совре менные тенденции сетевого взаимодействия и их использование в образовании, проблемы содержания курсов информатики в стан дартах третьего поколения, проблемы профессионального дополни тельного образования в области информационных технологий.

Оглавление Программа совещания....................................................................... Положение о научно-методическом совете по информатике при Министерстве образования и науки России.................................... Секции НМС по информатике Министерства Образования РФ..... Макаров И.М., Лохин В.М., Ионов Ю.Г., Манько С.В., Романов М.П., Штыков А.В.

Актуальные проблемы совершенствования подготовки дипломированного специалиста с использованием информаци онных технологий на примере направления 652000 – Мехатроника и робототехника....................................................... Синицын И.Н., Костогрызов А.И.

Методические вопросы анализа качества информационных систем двойного применения как важный компонент изучения информатики.................................................................................... Медведев О.С.

Мобильные информационные технологии – объективная потребность современной медицины............................................. Смелянский. Р.Л.

Опыт преподавания курса «Компьютерные сети» на факультете ВМиК МГУ с элементами дистанционного обучения................. Титарев Л.Г, Титарев Д.Л.

Технологические стандарты сетевого взаимодействия в образовании................................................................................... Ивановский Р.И.

О некоторых проблемах информатизации современной системы образования....................................................................... Курейчик В.М., Марков В.В., Кравченк Ю.А.

О подготовке преподавателей информатики в техническом ВУЗе.................................................................................................. Розов Н.Х.

Проблемы методики использования информационно компьютерных технологий и продуктов в учебном процессе средней школы............................................................................... Шахгильдян В.В., Шакин В.Н.

Преподавание дисциплины «Информатика» и прилегающих к ней дисциплин в МТУСИ........................................................... Корухов С.В.

О роли и значении использования дистанционных видеоконфе ренций в современном обучении................................................. Громыко В.И.

Интеллектуальные обучающие системы для базового обучения информатике.................................................................. Громыко В. И., Аносов С., Кондаков А., Крылов С., Фролов А.

Интеллектуальные обучающие системы для базового обучения информатике (реализация)........................................... Люцарев В.С., Терехов А.А.

Высшая школа и ИКТ-индустрия – возможности сотрудничества............................................................................... Глаголев В.Б., Калитин С.С., Савкин А.Н., Скворцова Т.М.

О подготовке обучающего курса по информатике..................... Алексеев В. Б., Применко Э. А.

Об опыте обучения студентов по специализации Математиче ское и программное обеспечение защиты информации»

в МГУ им. М. В. Ломоносова....................................................... Еремеев А.П., Кутепов В.П., Федин В.А.

О компьютерах, новых информационных технологиях, компьютерном обучении и подготовке инженеров по информатике............................................................................. Афанасьев А.П., Естехин О.С., Кривцов В.Е., Тарасов А.С., Хуторной Д.А., Шарыгин Д.И., Ярославцев А.А.

Дистанционное обучение в режиме реального времени (на примере школьной геометрии)............................................... Петухова Т.П.

О подходе к проектированию компьютерного образования инженеров-электриков.................................................................. Синицын С.В., Стрижевский В.С., Щукин Б.А.

Аспекты технологической подготовки студентов в области разработки программного обеспечения....................................... Винокуров С.Ф., Пантелеев В.И., Перязев Н.А.

Вычислительный сервер для исследования термальных представлений булевых функций в учебных и научных целях................................................................................ Сухомлин В.А.

Концепция и принципы разработки образовательных профессиональных программ дополнительного ИТ-образования.............................................................................. Сухомлин В.А.

Подход к разработке требований к минимальному объему знаний по разделу «Информатика» (Информационные технологии) для непрофильных направлений и специальностей................... Павловский В.Е., Невенчанная Т.О., Пономарева Е.В.

Дистанционный учебник по теоретической механике............... Ивановский Р.И., Сигалов А.В.

О создании сайта НМС по информатике Министерства образования и науки...................................................................... Кохов В.А., Незнанов А.А., Ткаченко С.В.

Структурная информатика – новый актуальный раздел информатики для изучения в школе и в университете.............. Иванов В.Б.

Дистанционное образование в востоковедении.......................... Ижуткин В.С., Золотова Т.А., Семёнова Д.А.

Методика преподавания курса «Мультимедиа и Интернет»

для филологов................................................................................. Программа совещания:

1. Методические аспекты преподавания информатики.

• Методика преподавания курсов по информатике в педагогических университетах.

• Программы дисциплины «Информатика»

в российских университетах.

2. Современные тенденции сетевого взаимодействия и их ис пользование в образовании • Дистанционное обучение.

• Дистанционные конференции.

• Greed–системы.

• Беспроводное сетевое взаимодействие.

3. Проблемы дополнительного профессионального образования в области информатики.

4. Круглый стол.

• Дисциплина «Информатика» в стандартах третьего поколения.

• Обсуждение предложенных вопросов.

Сопредседатели программного комитета:

Журавлев Ю.И., академик РАН, заместитель директора Вычислитель ного центра РАН, профессор Матросов В.Л., член-корреспондент РАН, профессор, ректор Москов ского педагогического государственного университета, Федоров И.Б., член-корреспондент РАН, ректор Московского госу дарственного технического университета им. Н.Э.

Баумана Члены программного комитета:

Гребнев Л.С., заместитель Министра Образования Российской Федерации Попов Л.В., руководитель Департамента содержания высшего профессионального образования Моисеев Е.И., академик РАН, профессор, декан факультета вычис лительной математики и кибернетики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Петров А.А., академик РАН, профессор, зав. отдела Вычислитель ного центра РАН (по согласованию) Коровин С.К., академик РАН, профессор, заведующий отделом Ин ститута системного анализа РАН (по согласованию) Козлов В.Н., проректор, профессор Санкт-Петербургского госу дарственного политехнического университета Королев Л.Н., член-корреспондент РАН, профессор Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (по согласованию) Коршунов С.В., проректор Московского государственного техниче ского университета им. Н.Э. Баумана, профессор Стронгин Р.Г., член-корреспондент РАН, профессор, ректор Ниже городского государственного университета им. Н.И.

Лобачевского Софейр В.А., член-корреспондент РАН, профессор, ректор Саратов ского государственного аэрокосмического универси тета Положение о научно-методическом совете по ин форматике при Министерстве образования и нау ки России 1. Общие положения.

1.1. Научно-методический совет по информатике при Министер стве образования и науки России (далее Совет) – это научно общественный орган, осуществляющий координацию деятельно сти научно-педагогической общественности, ведущих ученых высших учебных заведений и научно исследовательских институ тов РАН. Совет участвует в реализации программ, направленных на развитие фундаментального образования в области информа тики, его научно-методического обеспечения, повышение качест ва подготовки по информатике школьников, студентов и аспиран тов. Совет оказывает всемерное содействие в развитии высокоэффективных информационных и наукоемких технологий.

1.2. Совет осуществляет свою деятельность в соответствии с за конодательными актами Российской Федерации, нормативными правовыми актами органов управления образованием, решения ми Координационного совета по математическим и естественно научным дисциплинам, настоящим Положением.

1.3. Решения Совета носят рекомендательный характер.

1.4. Совет ежегодно отчитывается о проделанной работе перед Министерством образования и науки России (далее – Министер ство) в установленном порядке.

2. Цели и задачи научно-методического совета по информа тике.

2.1. Главной целью Совета является повышение качества фунда ментального образования в высших учебных заведениях России.

2.2. Деятельность Совета направлена на решение следующих задач:

• совершенствование содержания фундаментального образова ния и форм организации учебного процесса по информатике с учетом его непрерывности и преемственности;

• обеспечение методического единства содержания, средств и форм преподавания информатики в системе образования;

• подготовка рекомендаций по выбору и решению приоритет ных научно-методических и методологических исследований, направленных на улучшение преподавания информатики в вузах России, использованию современных наукоемких тех нологий образования в учебном процессе;

• внедрение прогрессивных методов и средств обучения в области фундаментального образования по информатике, базирующихся на использовании вычислительной техники, программного обеспечения, информационных и коммуникационных техноло гий, развитие новых технологий дистанционного обучения;

• анализ состояния учебно-методической литературы и подго товка рекомендаций по созданию и внедрению литературы, мультимедийных и аудиовизуальных пособий по информатике;

• участие в формировании концепции единого государственно го экзамена по информатике в рамках общеобразовательной программы среднего (полного) общего образования;

• совершенствование содержания, форм и методов переподго товки и повышения квалификации педагогических работни ков по информатике;

• участие в разработке новых программ профессионального дополнительного образования;

• разработка общих рекомендаций по минимальному содержа нию теоретических знаний информатики в государственных образовательных стандартах профессионального высшего об разования для различных образовательных направлений.

• развитие междисциплинарных связей для дисциплин естест веннонаучного и обще профессионального циклов: государ ственного образовательного стандарта профессионального высшего образования;

• экспертиза научных, научно-методических разработок, учеб ной литературы, документов на лицензирование программ до полнительного образования, мультимедийных и аудиовизуаль ных пособий по информатике по запросам Министерства, физических и юридических лиц в рамках компетенции Совета.

3. Направления деятельности научно-методического совета по информатике.

Для решения поставленных задач Совет осуществляет сле дующую деятельность:

3.1. Изучает и обобщает опыт учебной и научно-методической работы по преподаванию информатике в России и за рубежом, разрабатывает рекомендации для Министерства образования и науки России.

3.2. Разрабатывает структуру, содержание и примерные програм мы дисциплин федерального компонента по информатике естест веннонаучного цикла дисциплин государственного образователь ного стандарта профессионального высшего образования.

Принимает участие в подготовке примерных программ по информатике федерального компонента государственных требо ваний высшего и после профессионального вузовского образо вания.

Разрабатывает рекомендации Центру тестирования Мини стерства по структуре и содержанию тестов по информатике.

Высказывает рекомендации по проведению школьных и сту денческих олимпиад.

3.3. Рассматривает и готовит заключения для Министерства по планам и результатам научно-методических работ, по вопросам организации учебного процесса, совершенствованию форм и ме тодов проведения учебных занятий по информатике.

Члены Совета участвуют в экспертных советах по грантам Министерства образования и науки России в области информа ционных технологий.

3.4. Дает рекомендации и принимает участие в разработке муль тимедийных и аудиовизуальных пособий, типового учебно лабораторного и демонстрационного оборудования, наглядных пособий, участвует в экспертизе образцов и комплектов учебной техники.

3.5. Разрабатывает рекомендации по развитию дистанционных образовательных технологий в области информатики, по созда нию мультимедийных, аудиовизуальных и других технических средств обучения;

участвует в экспертизе этих средств;

обобща ет и распространяет опыт использования вычислительных средств, информационных систем и ЭВМ в учебном процессе при изучении курсов информатики и других дисциплин.

3.6. Участвует в формировании перспективных планов издания и переработки существующих учебников и учебных пособий по информатике для образовательных программ соответствующего типа, вносит предложения по составу авторов, рекомендует ре цензентов на рукописи учебников и учебных пособий, дает за ключения на планы-проспекты и рукописи, в том числе пред ставляемые на присвоение грифа Министерства.

3.7. Разрабатывает рекомендации по совершенствованию мето дического обеспечения учебного процесса в системе переподго товки и повышения квалификации профессорско преподавательского состава образовательных учреждений Рос сии.

3.8. По поручению Министерства принимает участие в процеду рах проведения экспертиз для лицензирования, аттестации, ак кредитации и промежуточного контроля образовательных учре ждений профессионального высшего образования по направлениям подготовки и специальностям, имеющим фунда ментальный компонент по информатике в структуре государст венных требований к уровню подготовки выпускников.

3.9. Проводит совещания, научно-методические конференции и методологические семинары различного уровня для педагогиче ских работников по информатике.

4. Организация деятельности научно-методического совета по информатике.

4.1. Совет формируется из представителей образовательных уч реждений, реализующих образовательные программы, сотрудни ков Министерства образования и науки России, Российской ака демии наук, Российской академии образования и утверждается приказом Министерства.

4.2. Руководящим органом Совета является Пленум.

Пленум Совета проводится не реже одного раза в 2 года. В период между пленумами руководство Советом осуществляется его Президиумом.

4.3. В состав Президиума Совета входят: председатель, ученый секретарь и члены президиума. Председатель, состав Совета и состав президиума Совета утверждаются приказом Министерства.

4.4. По предложения Президиума Совета могут быть организо ваны новые секции, которые утверждаются дополнительным приказом Министерства. Руководители секций и комиссий ут верждаются председателем Совета и входят в состав президиума Совета. Вопрос о включении в состав Совета новых членов ре шается Президиумом.

4.5. Функционально работа Совета осуществляется в секциях в соответствии с направлениями деятельности НМС по информа тике на основе годовых планов мероприятий, разрабатываемых в секциях. Секции работают постоянно (в текущем и оперативном режимах).

4.6. Президиум Совета собирается на свои заседания не реже двух раз в год.

4.7. Президиум Совета рассматривает и утверждает основные направления деятельности Совета в соответствии с текущей и перспективной политикой в области профессионального высше го образования, намечает кардинальные вопросы, подлежащие решению в планируемом году, утверждает годовые планы меро приятий, реализуемых Советом, а также осуществляет текущее руководство деятельностью секций Совета, заслушивает итоги выполнения годовых планов мероприятий секций.

4.8. Решения президиума Совета принимаются на его заседаниях простым большинством голосов при участии в голосовании бо лее половины членов и обязательном присутствии председателя Совета или его заместителя. При равном числе голосов предсе датель комиссии (или заменяющий его заместитель председателя Совета) обладает правом решающего голоса.

Специалисты, привлекаемые к работе Совета, принимают участие в заседаниях с правом совещательного голоса. Члены секций Совета, приглашенные на заседания Президиума Совета, обладают правом решающего голоса при рассмотрении вопро сов, относящихся к профилю этих структур.

4.9. В перерывах между заседаниями Президиума руководство Советом осуществляет его председатель (заместитель Председа теля) или, по поручению Председателя, один из председателей секций.

4.10. Председатель Совета направляет и организует работу Сове та, представляет Совет в органах управления образованием, осуществляет связь с вузами, Российской академией наук, обра зовательными учреждениями и иными учреждениями и органи зациями.

4.11. В процессе работы Совет может создавать региональные отделения по согласованию с Министерством, которые утвер ждаются дополнительным приказом.

Председатель НМС по информатике академик РАН Ю.И. Журавлев Ученый секретарь НМС по информатике доцент В.В. Тихомиров Секции НМС по информатике Министерства образования РФ 1. Секция информатики довузовского образования 2. Секция информатики в педагогических вузах 3. Секция информатики в технических вузах 4. Секция информатики в классических университетах 5. Секция информатики в медицинских и сельскохозяйствен ных вузах 6. Секция информатики в социально-экономических и гумани тарных вузах 7. Секция учебной литературы и редакционно-издательской деятельности 8. Секция компьютерной графики и геометрии 9. Секция информационных технологий Комиссии :

1. электронных средств обучения 2. телекоммуникаций, Интернет и информационной безопасности 3. дистанционного образования 4. информатики в военных вузах 11. Секция фундаментальных основ информатики Актуальные проблемы совершенствования подго товки дипломированного специалиста с исполь зованием информационных технологий на приме ре направления 652000 – Мехатроника и робототехника.

И.М. Макаров, акад. РАН, В.М. Лохин, д.т.н., проф., Ю.Г. Ионов, д.т.н., доц., С.В. Манько, д.т.н., проф., М.П. Романов, д.т.н., проф., А.В. Штыков, к.т.н., доц., МИРЭА.

Секция «Современные тенденции сетевого взаимодействия и их ис пользование в образовании»

Введение. Глобальной целью обучения студентов – будущих дипломированных специалистов является их подготовка к эф фективной профессиональной деятельности в информационном обществе. Существующий Государственный Образовательный Стандарт (ГОС) Министерства образования России [1] регламен тирует перечень общих требований к профессиональной подго товке кадров в условиях традиционных форм обучения. ГОС оговаривает примерный набор тех дисциплин, которыми должны в совершенстве овладеть обучаемые по направлению подготовки дипломированного специалиста 652000 – Мехатроника и робото техника. Квалификация – инженер.

Ниже рассматривается одна из важнейших проблем совер шенствования организации учебного процесса на основе исполь зования новых информационных технологий:

• создание электронных учебников нового поколения, охваты вающих все дисциплины общепрофессионального и специ ального уровней обучения и обеспечивающих гибкость обу чения при переходе от одной специализации к другой при соблюдении принципов «от простого – к сложному», «от эле ментов – к системе в целом»;

• развитие системы дистанционного обучения, предполагающее использование не только электронных мультимедийных учебников по отдельным дисциплинам, но и комплексных учебников нового поколения, работу с виртуальными моде лями лабораторного оборудования и удаленный доступ к ре альным установкам.

Представленный материал в значительной степени прошел апробацию на кафедре «Проблемы управления» МИРЭА.

В ГОСе определено, что инженер по мехатронике и робото технике должен знать средства автоматизации проектирования, современные средства вычислительной техники;

должен уметь:

программировать на различных алгоритмических языках;

разра батывать математические модели мехатронных устройств, моду лей и агрегатов, роботов, РТС и отдельных подсистем, а также проводить их анализ с использованием программных и про граммно-аппаратных комплексов;

применять и совершенство вать методы автоматизированного проектирования мехатронных и робототехнических систем с использованием соответствующих программных комплексов;

разрабатывать структуры сложных мехатронных и робототехнических систем, используя методы локальных сетей и системы логического управления, их аппа ратное и программное обеспечение;

разрабатывать интеллекту альный интерфейс, обеспечивающий управление мехатронными и робототехническими системами с помощью проблемно ориентированных языков программирования в режиме диалога оператора с системой управления;

обеспечить разработку спосо бов, систем и программно-аппаратных средств дистанционного управления с учетом требований эргономики и инженерной пси хологии;

разрабатывать системы технического зрения, тактиль ного и силомоментного очувствления и другие сенсорные систе мы РТК, включая их аппаратную часть и программное обеспечение;

разрабатывать информационно-измерительные комплексы технического контроля и диагностики мехатронных модулей, роботов и РТС, их программно-аппаратное обеспече ние;

обеспечивать внедрение и эксплуатацию мехатронных уст ройств, модулей и агрегатов, роботов и РТС, сопровождение и модернизацию управляющего программного обеспечения ком плекса и отдельных его подсистем. Возникает вопрос – регла ментирует и обеспечивает ли названный стандарт соответст вующие условия подготовки современного специалиста в той части, которая должна определять требуемый уровень компью терной грамотности выпускника? Как показывает анализ ГОС, а также опыт нашего и других родственных Вузов, не регламенти рует. Действительно, по специальностям 071800 «Мехатроника»

(СП-1) и 210300 «Робототехнические системы и комплексы»

(СП-2) законодательно закреплена структура учебного плана, включающего блоки дисциплин по следующим областям: гума нитарные и социально-экономические (цикл ГСЭ), математиче ские и общие естественнонаучные (ЕН), общепрофессиональные (ОПД) и специальные (СД). Ниже представлены все те дисцип лины федерального компонента, в которых прямо или косвенно даны разделы, относящиеся к проблемам информатики, и пока зано, в рамках какого объема они перечислены для СП-1 и СП- (цитируются по тексту ГОС). В скобках дан общий по дисцип лине объем часов.

ЕН.Ф.02- Информатика (Всего 204 часа). Понятие информа ции, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработ ки и накопления информации;

технические и программные сред ства реализации информационных процессов;

модели решения функциональных и вычислительных задач;

алгоритмизация и программирование;

языки программирования высокого уровня;

базы данных;

программное обеспечение и технологии програм мирования;

локальные и глобальные сети ЭВМ;

основы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну;

методы защиты информации;

компьютерный практикум.

ОПД.Ф.01-Начертательная геометрия. Инженерная гра фика (136). Компьютерная графика, геометрическое моделиро вание и решаемые ими задачи;

графические объекты, примитивы и их атрибуты;

представление видеоинформации и её машинная генерация;

графические языки;

метафайлы;

архитектура графи ческих терминалов и графических рабочих станций;

реализация аппаратно-программных модулей графической системы;

базовая графика;

пространственная графика;

современные стандарты компьютерной графики;

графические диалоговые системы;

при менение интерактивных графических систем (всего на курс).

По специальности СП-1 в дисциплине СД.04 – Микропро цессорная техника (204): Архитектура и структура микропро цессоров;

основные типы больших интегральных схем для мик ропроцессорных (МП) комплектов;

цикл работы микропроцессо ра: типы адресации и система команд;

организация интерфейса МП устройств с внешними устройствами и памятью;

применение микропроцессоров в приводах мехатронных систем;

примеры МП приводов современных систем;

мультипроцессорные систе мы управления.

СД.05 – Компьютерное управление мехатронными системами (204):..., структура цифровой системы, формы и методы задания программных движений;

...

СД.06 – Информационные устройства и системы в мехатро нике (136):..., микропроцессорная обработка данных в информационных системах;

алгоритмическое и программное обеспечение информационных систем;

...

СД.07 – Электромеханические и мехатронные системы (204):

..., принципы построения компьютерной управляющей части электромеханических и мехатронных систем;

современные ме тоды управления в мехатронике.

СД.08 – Проектирование мехатронных систем (204):..., авто матизированное проектирование и моделирование мехатронных систем.

По СП-2 СД.04 – Микропроцессорные устройства управ ления роботов и их программное обеспечение (204):..., струк тура центральных процессоров;

система команд;

общие принци пы построения микропроцессорных устройств управления роботами и РТС;

централизованное и распределенное управле ние;

организация параллельных процессов в системах реального времени;

микроконтроллеры;

программное обеспечение микро процессорных устройств управления;

операционные системы управляющих ЭВМ;

основы автоматизации программирования;

принципы построения алгоритмических языков и трансляторов;

основы проектирования программного обеспечения.

СД.05 – Информационные устройства и системы в робото технике (136):..., алгоритмическое и программное обеспечение информационных систем роботов и РТС;

...

СД.06 – Управление роботами и робототехническими систе мами (272):..., программная реализация законов управления;

..., программное обеспечение РТС;

операционная среда;

програм мирование управляющей сети.

СД.07 – Моделирование и исследование роботов и робото технических систем (136):..., применение машинной графики для представления пространственных сцен;

особенности моде лирования движения роботов и РТС в реальном времени на циф ровых машинах;

использование математических моделей при автоматизированном проектировании, программировании и управлении роботами и РТС.

СД.08 – Методы искусственного интеллекта (104):..., спосо бы представления задач и проблемно-ориентированные языки;

алгоритмы планирования действий;

экспертные системы;

интел лектуальные системы управления многокомпонентными робото технологическими комплексами;

мобильные интеллектуальные роботы.

СД.09 – Проектирование роботов и робототехнических сис тем (204):..., автоматизация проектирования РТС;

программное обеспечение САПР РТС;

автоматизация программирования ро ботов и РТС;

...

По названным дисциплинам предусмотрены лабораторные практикумы. Дисциплины вузовского компонента и по выбору студента в каждом цикле должны содержательно дополнять дис циплины, указанные в федеральном компоненте цикла. Но их общий объем составляет для цикла ЕН дисциплин 14.7 % и для цикла ОПД дисциплин – 10.9 %. Определено, что информацион ная база должна содержать пакеты прикладных программ, обес печивающие самостоятельную работу студентов за компьютером при проведении лабораторных практикумов по теоретическим дисциплинам, а также электронные учебники по основным раз делам курсов специальности. В дисциплинах цикла ЕН и ОПД информатика обеих специальностей представлена по содержа нию и объему одинаково. Но при этом ее содержание в дисцип линах специализации по мехатронике не определено.

Анализ ГОС и основных положений Федеральной целевой программы [2], в которой определена политика отрасли по раз витию индустрии образования, показывает, что ГОС, принятый в 2000 г., совершенно не учитывает тот факт, что основными тех нологиями обучения в ВУЗе остаются: не только аудиторные очные при непосредственном личном контакте преподавателя и студента, когда обучение осуществляется с помощью учебной литературы и (или) компьютеров (Case – технологии с помощью книг или CD-ROM, off – line технологии с помощью локальных вычислительных сетей ЛВС и e-mail технологии), но и дистан ционные заочные, когда в процессе обучения постоянного не посредственного контакта у преподавателя со студентом нет, а обучение осуществляется с помощью радио/телевизионных или on – line сетей (Internet – обучение). В последнем случае тоже применяются книги, CD, компьютеры и ЛВС, но Internet являет ся сетью сетей с Web – технологиями обучения. Сегмент Internet – обучения непрерывно растет. При этом электронные и тради ционные учебные материалы должны гармонично дополнять друг друга как части единой образовательной среды.

Одним из главных приоритетов внутригосударственной поли тики всех передовых стран мира в настоящее время является по стоянное совершенствование системы образования с учетом по следних достижений в области информатики, вычислительной техники и машинного моделирования. Стремительное развитие современных информационных технологий, связанное с исполь зованием глобальных компьютерных сетей и систем виртуаль ной реальности, расширяет перспективы для развития дистанци онного обучения. Обзор современных тенденций в развитии средств и методов дистанционного обучения дан в [3, 4]. Только в США ежегодно выделяется порядка 1,5-2 млрд. долларов на поддержку новых форм университетского образования, включая дистанционное обучение. Большинство аналитиков сходятся во мнении, что в ближайшие годы в области образования оно полу чит широкое распространение. По данным авторов [10], предос тавление услуг Internet – обучения на образовательном рынке США растет высокими темпами (рис.1,а) в соответствии с рос том числа американских Вузов, предлагающих такие услуги (рис.1,б). Соответственно расходы на информационную под держку Web – технологий обучения (образовательные ресурсы) возрастут. В 2004 году объём рынка для образовательных элек тронных библиотек может составить 850 млн. долл. ( источник – CNews). Организация системы дистанционного обучения преду сматривает [3, 4]: разработку принципов и механизмов организа ции и использования технологий как для коллективной работы территориально распределенных групп пользователей, так и от дельного пользователя в едином учебном процессе;

разработку и использование многофункциональных интегрированных инфор мационных систем на различных платформах;

обеспечение ин терактивности процесса обучения;

создание центра коллективно го пользования уникальным лабораторным оборудованием в режиме удаленного доступа. Таким образом, к числу актуальных проблем информатизации образования относится проблема фор мирования образовательного ресурса в рамках модели подготов ки специалистов по направлению. Это предполагает определение модели подготовки специалистов, а также концепции электрон ного учебника (ЭУ).

Рисунок 1. Предоставление Internet – образовательных услуг в США Модель подготовки специалистов по направлению. Под моде лью подготовки кадров будем понимать единый комплекс взаи моувязанных планов:

• преподавания/изучения всей совокупности необходимых дис циплин по специальности профиля в рамках ГОС;

• проведения/выполнения всех видов занятий: лекций, лабора торных, практических и самостоятельных занятий, а также курсовых и дипломных работ;

• использования материально-технических ресурсов учебного процесса- лабораторной базы со всем комплектом учебного оборудования и программно-методического обеспечения;

• использования виртуальных объектов в виртуальном про странстве: мехатронных и робототехнических устройств, ро ботов и робототехнических систем, средств контроля и управления;

• взаимодействия участников образовательного процесса (пре подавателей, учебно-вспомогательного персонала и студен тов);

• мониторинга предметной области «Мехатроника и робото техника», результаты которого необходимы для оценки каче ства планов и, как следствие, модели подготовки кадров. По результатам мониторинга модель может корректироваться.

Оптимальный вариант модели как комплекса указанных пла нов, равно как и состав входящих в модель блоков дисциплин, могут быть сформированы только исходя из требований, предъ являемых к общеобразовательной и профессиональной подго товке выпускаемых специалистов. Для направления подготовки дипломированного специалиста 652000 – Мехатроника и робото техника (квалификация – инженер) нами определена и использу ется на практике модель, основные компоненты которой ориен тированы на организацию, учебно-методическое и материально техническое обеспечение процесса подготовки в условиях МИРЭА [3].

Очевидно, что оптимальная организация учебного процесса должна предполагать последовательное изучение теоретического материала с переходом «от простого – к сложному», в сочетании с практическим освоением современных технических средств и оборудования – начиная «от элементов – до системы в целом».

Если суммарная продолжительность обучения в высшей школе составляет порядка пяти лет, из которых первые два года отво дятся на общеобразовательные предметы, то в соответствии с предложенными принципами оставшийся для профессиональной подготовки период времени целесообразно разделить на три ус ловных этапа:

• «Управление и основы робототехники (мехатроники)»;

• «Принципы построения роботов (мехатронного оборудова ния)»;

• «Робототехнические (мехатронные) системы и комплексы».

Первый из них охватывает ключевую проблематику базового уровня профессиональной подготовки, включая теорию автома тического управления, а также ряд специальных дисциплин, рас крывающих принципы построения различных функциональных элементов роботов, мехатронного и другого технологического оборудования автоматизированных производств.

Второй этап профессиональной подготовки посвящен прин ципам построения, разработки, расчета и моделирования робо тов, мехатронного оборудования, а также их систем управления.

Третий, заключительный этап, должен носить обобщающий характер и давать ясное представление об основных принципах внедрения и эксплуатации роботов и мехатронного оборудова ния различного назначения, в том числе в составе технологиче ских комплексов и гибких автоматизированных производств.

Специфика отдельных этапов профессиональной подготовки, их принципиальное содержательное различие и увеличивающая ся сложность предполагают наличие четырех самостоятельных лабораторий (табл. 1), оснащенных современным учебным и промышленным оборудованием для проведения практических занятий по изучению принципов построения современных меха тронных, робототехнических и автоматизированных производст венных комплексов как на элементном, так и системном уров нях. В лабораториях имеются локальные вычислительные сети (ЛВС), каждая из которых входит в состав корпоративной сети кафедры и имеет связь с глобальной сетью Internet [3, 4]. Это по зволяет накапливать образовательные ресурсы, применять объ екты виртуальных лабораторий (рис.2), а также использовать дистанционно управляемые роботы [5].

Виртуальные и натурные лабораторные стенды должны быть, естественно, дополнены комплексным электронным учебником, в котором содержится методически увязанный материал по дис циплинам общепрофессионального и специального уровней в модели подготовки специалиста. Работа с таким учебником обеспечивает не только непрерывность подготовки и возмож ность набора изучаемых дисциплин по запросу студента на од ном из трех этапов обучения, но и большую и эффективную практику работы с компьютером.

Образно говоря, начиная с корней «древообразной» модели подготовки формируется компьютерная грамотность специали ста. Пока она еще не пронизывает в должной мере все ветви (дисциплины) дерева модели. Этому препятствует ряд обстоя тельств:

• не менее 70 % абитуриентов имеют очень слабую подготовку по информатике. Они не владеют офисным программным обеспечением, практически не знакомы с алгоритмизацией вычислительных процессов и не знают языков программиро вания;

• в ГОС разделы большинства дисциплин (особенно по меха тронике) в явном виде не связаны с информатикой. Конкрет ные требования по изучению и применению компьютерных технологий, пакетов программ и средств программирования не определены;

• не стимулируется развитие альтернативных наукоемких тех нологий обучения, в том числе, дистанционного. Как всегда наше государство стремится эксплуатировать инициативу и энтузиазм, решить сложнейшие проблемы образования при нищенской зарплате преподавателей и дефиците современной техники.

В системе подготовки специалистов по мехатронике и робо тотехнике актуальной остается проблема непрерывной подго товки по информатике, ориентированной преимущественно на решение задач управления в рамках описанной выше модели обучения. В рассматриваемой системе целесообразно изучать основные дисциплины информатики: моделирование (речь идет не только о математическом моделировании, но и о моделирова нии программного обеспечения), алгоритмизацию, программи рование, технологию решения конкретных задач предметной об ласти (вычислительный эксперимент) на ЭВМ, а также программное обеспечение (в том числе, системное) контролле ров и микроконтроллеров, ориентированных обычно на задан ный класс задач управления роботами. В предметной области «мехатроника и робототехника» актуально изучение интегриро ванных программных сред типа Matlab и интерактивных инст рументов типа Simulink, а также всех компонент прикладного программирования: процедурное программирование (структур ный подход), объектно-ориентированное программирование, технология процедурного программирования, технология объ ектного программирования, а также основные положения ком понентного подхода и CASE-технологий.

В решении задач управления сложными механическими ком плексами исключительно актуально объектно-ориентированное проектирование систем реального времени в различных про граммных средах, но этот вопрос часто оказывается вне изучае мых дисциплин. И еще об одной ветви программирования: сис темное программирование. Освоение средств и основ технологии системного программирования становится актуаль ным в связи с тем, что в последние годы стали разрабатываться и использоваться микророботы, в которых микропроцессоры и программное обеспечение является специализированными. Они не должны быть избыточными по всем характеристикам и пара метрам.

Таблица 1. Лаборатории подготовки специалистов по направ лению «Мехатроника и робототехника»

Наименование лабораторий:

1 – Основы робототехники и мехатроники 2 – Учебная ГПС (на базе мини-роботов и локальной сети ПЭВМ) 3 – СУ промышленных роботов и технологического мехатронного оборудования 4 – Учебная ГПС на базе промышленных роботов и станков с ЧПУ Уровни обучения и Наименование лаборато рии изучаемые студентами разделы дисциплин 1 2 3 Начальный уровень обучения • • • • Введение в специальность • • Персональные компьютеры • • • • Алгоритмизация и программирование Уровень общепрофессионального обучения • • Теория управления • Прикладная механика • • • Микропроцессоры и контроллеры • • • Локальные сети • • Компьютерная графика • • Электрический привод • Пневмо- и гидропривод • • • • Информационные устройства Уровень специального обучения • • • • Проектирование РТС и МС • • • • Управление роботами и МС • • • Конструирование РТС и МС • • Моделирование и исследование • • • Микропроцессорные СУ • • Методы искусственного интеллекта • • • Компьютерное моделирование • • • Компьютерное управление Уровень производственной подготовки • • • Технология автоматизированного производства • • • Гибкие автоматизированные производства • • Внедрение РТС и МС • • • Автоматизация программирования • • Автоматизация проектирования • • Программные средства проектирования и управления • • Аппаратные и программные средства систем управления Таким образом, технологии и средства науки «Информатика»

весьма разнообразны. Одни из них эффективны для решения простых задач, другие – сложных. Важно, чтобы в общем объеме изучаемого материала студент получил необходимые для прак тической деятельности знания о методах и средствах информа тики, умения и навыки их применения. Как отмечалось выше, в современных условиях предпосылки такого обучения весьма ог раничены.

Модель электронного учебника в системе дистанционного образования. Разработка электронных учебников занимает одно из центральных мест в развитии концепции дистанционного об разования. Для целей образования электронная книга, позво ляющая производить поиск или копировать текст в редактор, во многих аспектах не только не уступает, но и превосходит обыч ную книгу, а уж тем более ксерокопию книги из библиотеки. В Web – технологии электронная книга (ЭУ) является основным источником учебной информации. Проблема разработки прин ципов построения и создание ЭУ занимает одно из центральных мест в развитии концепции открытого образования. Это направ ление начиная с начала 90-х годов прошлого столетия [6] стало актуальным [7-15]. Наряду с моделями виртуальной реальности и видеотренажерами, средствами проведения занятий в режиме телеконференций и дистанционного управления лабораторным оборудованием, программами проверки знаний и тестирования мультимедийные компьютерные учебники являются важнейшим составным элементом интегрированной образовательной среды с удаленным доступом по каналам Internet.

Идеология построения учебника, обобщенная структура и средства разработки которого представлены на рис. 3, предпола гает предоставление пользователю широкого набора возможно стей, позволяющих существенно упростить процессы подробно го методического изучения и восприятия изложенного теоретического материала за счет реализации целого набора спе циальных функций, включая:

• использование панели управления процессом обучения или системой закладок;

• выбор режима обучения (непрерывный, пошаговый, кон трольный/тестовый);

• поиск информации по выделенным ключевым словам;

• анимацию графических иллюстраций, дополняемых при не обходимости требуемым звуковым сопровождением;

• численное и графическое моделирование изучаемых явлений и процессов непосредственно в контексте представленных или вновь вводимых примеров;

• подключение виртуального преподавателя, поясняющего наиболее сложные разделы учебных материалов и акценти рующего внимание пользователя на их важнейших аспектах;

• отправку возникающих вопросов и получение ответов;

• просмотр ответов на наиболее часто задаваемые вопросы;

• контроль усвоенных знаний в режиме тестирования.

• ЭУ встроен в интерфейсную оболочку со средствами навига ции, обеспечивающую к нему доступ и служащую инстру ментом для создания (редактирования) и применения ресурса.

Таким образом, электронный учебник должен, сохраняя все возможности обычных учебников, обладать принципиально новыми, по сравнению с ними, качествами, включающими элементы гипермедиа и виртуальной реальности, обеспечи вающими высокий уровень наглядности, иллюстративности и высокой степени интерактивности, обеспечивать новые фор мы структурированного представления больших объемов ин формации и знаний. ЭУ в основном должен соответствовать федеральной составляющей дисциплины Государственного образовательного стандарта специальностей и направлений, определяемой дидактическими единицами стандарта и про граммой [7, Приложение 2].

Подготовка мультимедийного компьютерного учебника, раз мещаемого на сервере, осуществляется с привлечением совре менных информационных технологий создания гипертекстовых документов, анимации графических изображений, организации звукового сопровождения, синтеза речи и т.д. Основные тексто вые материалы учебника оформляются с помощью специализи рованного языка HTML (HyperText Markup Language) и гипер текстовой разметки документов в стандарте SGML (Standard Generalized Markup Language). Они размещаются в базе данных.

В формировании образовательного электронного ресурса ис пользуется распределенная база данных на основе MySQL. Каж дый учебник размещается в своей базе данных. Такой подход позволяет упростить процесс оперативного поиска информации.

Стандарт HTML основан на командах, называемых тегами (tag) и предназначенных для размещения различного рода дан ных, текстовой и графической информации в соответствии со структурой Web-страницы:

• гипертекстовых обзоров, почты, сопровождающей информа ции и сопутствующей гиперсреды;

Рисунок 3. Обобщенная структура и средства разработки электронного учебника • меню с опциями;

• простых структурированных документов со встроенной гра фикой;

• результатов запросов к базам данных и т.д.

Со стороны удаленного пользователя доступ к размещаемому на сервере компьютерному учебнику обеспечивается с помощью Internet Explorer – стандартного интернетовского браузера. При работе с учебником пользователь получает возможность изуче ния гипертекстовых субтитров, сопровождаемых голосом вирту ального преподавателя, просмотра анимированных видеосюже тов, моделирования процессов и явлений в контексте приведенных примеров, решения тестовых задач и контроля по лученных знаний по каждому из тематических разделов. При этом субтитры выполняются таким образом, чтобы все понятия и определения, которые встречаются в тексте, являлись ссылками на их разъяснения.

В отличие от обычного учебника, где каждый из приводимых примеров иллюстрирует, как правило, какую либо конкретную реализацию некоторой зависимости или закона, электронная версия может предусматривать проведение экспериментальных исследований на представленных моделях. Так, включение в со став компьютерного учебника встроенных интерпретаторов (ин струментов моделирования) позволяет не только моделировать имеющиеся примеры, но и вносить оперативные изменения в параметры экспериментов, обеспечивая возможность более пол ного и глубокого анализа изучаемых явлений. В HTML учебниках не типовые интерпретаторы создаются в виде специ альных серверных приложений, удобным инструментом разра ботки которых является технология JavaScript.

Организация связи между субъектами образовательного про странства (авторы учебного материала, методисты, администра торы и системотехники, сопровождающие образовательный ре сурс, обучающиеся) осуществляется адаптированными к сети Internet средствами [9-14]. конечным пользователем и реальным преподавателем, как автором учебника, обеспечивается ссылка ми на документ с часто задаваемыми вопросами и, по умолча нию, на почтового клиента. Если возникающий вопрос не нахо дит ответа в имеющемся списке, то он по E-mail переадресуется реальному преподавателю. Просматривая почту, преподаватель отвечает на вопросы учащихся в общем или персональном по рядке. Имея доступ ко всем ресурсам ЭУ, преподаватель с по мощью редакторов HTML-текстов, графических редакторов (ти па Adobe PhotoShop) и звуковых редакторов (типа GoldWave) может при необходимости корректировать, изменять и допол нять его содержимое.

Система контроля знаний, входящая в состав ЭУ, обеспечива ет периодическое тестирование обучаемых при завершении оче редной темы или раздела. Полученные данные автоматически отсылаются в базу данных, где с помощью специального прило жения осуществляется их обработка и учет результатов. Резуль таты тестирования могут быть сообщены пользователю в любой момент. Они сохраняются, позволяя преподавателю отслеживать активность и успеваемость каждого обучаемого.

Развиваемые принципы прошли апробацию и доказали свою практическую эффективность на примере реализации экспери ментальной версии мультимедийного компьютерного учебника по теории автоматического управления [14].


Этот учебник обла дает полным комплектом всех необходимых атрибутов: гипер текстовым представлением материала, говорящим виртуальным преподавателем, средствами анимации изображений и модели рования, контроля знаний и тестирования. Работа с учебником, который охватывает полный курс теории автоматического управления (включая разделы по линейным, нелинейным, им пульсным и цифровым системам, а также экскурс в историю возникновения первых автоматических механизмов), обеспечи вается с помощью наиболее распространенного браузера Microsoft Internet Explorer 4.0 или выше и предполагает наличие драйверов для воспроизведения звуковых WAV-файлов в форма те MPEG.

Электронный учебник не является альтернативой обычному учебнику (ОУ). На данном этапе развития образовательных тех нологий он является дополнением к ОУ традиционной формы обучения, и не заменяет работу студента с книгами, конспекта ми, сборниками задач и упражнений и т.п. «Электронный лек тор» тоже не заменяет преподавателя. Проблема разработки ЭУ очень сложна и требует интеграции знаний из педагогики, пси хологии, оформительского искусства, в том числе, экранного.

Она требует высокого профессионализма и тесного взаимодей ствия всех участников разработки образовательных ресурсов системы дистанционного обучения. Что касается собственно ЭУ, то успешных разработок, относящимся к инженерным областям знаний (то же и по мехатронике и робототехнике), пока еще нет.

Те ЭУ, которые созданы на сегодняшний день, не нашли массо вого применения. Это лишь подтверждает наш вывод о сложно сти объекта разработки.

В 2004г. в рамках проекта «Электронный информационный образовательный ресурс для многоуровневой подготовки по на правлению «Мехатроника и робототехника» (ЭИОР)» предпола гается совершенствовать образовательную интегрированную среду, повышая ее эффективность за счет развития межпро граммного взаимодействия, улучшения формата документов ба зы, подключения к Web-серверу при непрерывном развитии и расширении функций электронно-методической документации.

Мы формируем ресурс, создавая его отдельные компоненты (по дисциплинам модели обучения). В текущем году по описанной модели будет создан гипертекстовый экспериментальный элек тронный учебник по учебному курсу «Информатика». Его первая часть посвящена технологиям алгоритмизации, алгоритмическо му языку Си и программированию на этом языке;

вторая часть электронного учебника посвящена программированию как ре ального, так и виртуального робота. Благодаря этому обучаемый осваивает основы программирования на алгоритмическом языке Си в предметной области, с которой связана вся образовательная программа по мехатронике и робототехнике. В этом существен ное отличие учебника от известных, например [8, 12-14, 17]. В последующем ЭИОР будет дополнен ЭУ по объектно ориентированному программированию на C++, в котором будет использована технология создания программного обеспечения систем реального времени мехатронных и робототехнических устройств и роботов.

Заключение и выводы. В докладе на примере направления 65.20.00 «Мехатроника и робототехника», в котором работают авторы, определены ключевые проблемы совершенствования подготовки современных специалистов на основе использования новых информационных технологий. Показана перспективность применения электронных учебников нового поколения, охваты вающих материал дисциплин общепрофессионального и специ ального уровней обучения, при их сочетании с классическими мультимедийными учебниками в системе дистанционного обу чения. Эта система предполагает активную работу как с вирту альными моделями, так и с реальным оборудованием по сети Интернет. Рассматривается также проблема повышения компью терной грамотности выпускаемых специалистов.

Решение данных проблем возможно в условиях: непрерывно го обучения студентов, предусмотренного моделью обучения, при тесной связи дисциплин циклов ЕН, ОПД и СД с дисципли нами науки «Информатика». Такая связь более определенно должна быть регламентирована ГОС (альтернативой этому мо жет стать значительно большая демократизация системы Вузов ского государственного образования с предоставлением Вузам прав регламентировать объем и содержание подготовки специа листов);

в рамках аналогичного ГОС применительно к средней школе должна быть регламентирована базовая подготовка аби туриентов по информатике (например, в пределах [17]);

интен сификации профессионального обучения за счет использования открытого образования и разветвленной системы дистанционно го обучения с интегрированными и доступными ЭИОР, а также сочетания системы с методами традиционного обучения. Такое сочетание должно быть регламентировано ГОС;

адекватной оценки деятельности коллективов преподавателей и других спе циалистов, имеющих дело с совершенствованием системы обра зования.

Эффективность дистанционного обучения будет тем выше, чем больше дисциплин и соответствующих электронных учеб ников направления подготовки специалистов представлено в ЭИОР и если в нем оптимизированы все межпредметные связи.

В этом случае может быть устранено дублирование материала, осуществлена минимизация временных затрат на обучение.

Литература 1. Государственный образовательный стандарт высшего профес сионального образования. Направление подготовки дипломиро ванного специалиста 652000 – Мехатроника и робототехника.

Квалификация – инженер. Утверждено приказом Министерства образования Российской Федерации от 02 марта 2000 г. № 686.

2. Федеральная целевая программа «Развитие единой образова тельной среды (2001-2005 годы)» и научная программа «Разви тие информационных ресурсов и технологий. Индустрия образо вания».

3. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько С.В., Романов М.П., Киор С.В., Белькович А.А., Гавриленко К.В., Усов Д.В. Система дис танционного обучения по робототехнике и мехатронике: идеоло гия и принципы построения. // Мехатроника, №8, 2001.

4. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько С.В., Романов М.П., Бель кович А.А., Гарцеев И.Б., Евстигнеев Д.В., Киор С.В. Система дистанционного обучения по робототехнике и мехатронике: осо бенности построения и примеры реализации // Мехатроника, №1, 2002.

5. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько С.В. и др. «Дистанцион ное управление сложными динамическими объектами на основе современных сетевых технологий», ч. 2, «Микросистемная тех ника».№ 6, 2002 (с.16-18) 6. Б.Е. Алгинин, Б.Г. Киселев и др. Концепция информатизации образования. Информатика и образование, 1990, 1.

7. Приказ Минобразования РФ N1646 от 19.06.98 о создании Фе дерального экспертного совета по учебным электронным изда ниям (с Приложениями).

8. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. М.: Информационно издательский дом «Филинъ», 2003.- 616 с.

9. Андреев А.А., Троян Г.М. Основы Интернет-обучения / Мос ковский международный институт эконометрики, информатики, финансов и права.-М.: 2003.- 68 с.

10. С.А. Христочевский. Базовые элементы электронных учебни ков и мультимедийных энциклопедий. Системы и средства ин форматики. Вып.9. М.: Наука. Физматлит, 1999.

11. Подготовка и проведение учебных курсов в заочно дистанционной форме обучения // Методические рекомендации преподавателям. Под редакцией профессора И.А. Цикина / СПб.: СПбГТУ, 12. Рекомендации по созданию электронного учебника / О.В.

Зимина, А.И. Кириллов: http://edu.nstu.ru/dem_new/nav2.html 13. МГУ им. М.В. Ломоносова. Каталог научно-образовательных ресурсов. Электронные учебники:

http://en.web-blaster.org/top.msu.ru/ 14. Электронная библиотека учебников:

http:/www.dlcoursefinder.com, http:/www.books.kulichki.ru 15. Евстигнеев Д.В., Тягунов О.А. Мультимедийный компьютер ный учебник для дистанционного обучения теории автоматиче ского управления. // Труды научно-практической конференции «Современные информационные технологии в управлении и об разовании – новые возможности и перспективы использования».

– М.: ФГУП НИИ «Восход», МИРЭА, 2001.

16. Развитие отраслевой системы сертификации информационно коммуникационных технологий в сфере образования. Поляков А.А., Поздеев Б.М., Поляков С.Д. Сборник статей «Системы управления сферой образования». -М.:МГИУ, 2003.- c.17-25.

17. Мультимедийный учебник на CD-ROM // Вальциферов Ю.Г., Самойлов В.А., Хорошилов А.В. TeachProTM. Информатика для абитуриентов / Под редакцией Тихомирова В.П.-М.:2002.

Методические вопросы анализа качества инфор мационных систем двойного применения как важ ный компонент изучения информатики И.Н. Синицын, заслуженный деятель науки РФ, д.т.н., проф., ИПИРАН, А.И. Костогрызов, д.т.н., проф., 3 ЦНИИ МО РФ Проведен анализ международных и отечественных системо образующих стандартов (ISO/IEC 15288 «Системная инженерия – Процессы жизненного цикла систем», ГОСТ Р ИСО/МЭК «Системы менеджмента качества. Требования», ISO 13407 «Че ловекоориентированный процесс проектирования для интерак тивных систем», ISO/IEC 15443 «ИТ – Методики обеспечения безопасности – Основы обеспечения безопасности информаци онных технологий», ГОСТ РВ 51987 «ИТ. КСАС. Требования и показатели качества функционирования информационных сис тем. Общие положения» и др.) в части требований к моделиро ванию процессов, происходящих в жизненном цикле сложных компьютеризированных систем. На основе результатов анализа предлагается более 100 математических моделей различных процессов жизненного цикла и десятков программных комплек сов (ПК), позволяющих осуществлять моделирование процессов на доступном для сферы образования уровне. ПК реализуют ори гинальную методологию исследований сложных систем. Их уни версальность обусловлена ориентацией на обеспечение выпол нения требований стандартов и использование моделей случайных процессов, физически свойственным различным сис темам независимо от их функционального приложения. Соглас но ISO/IEC 15288 система определена как совокупность взаимо действующих элементов, упорядоченная для достижения одной или нескольких поставленных целей.


Применение методологии в зависимости от количественных системных характеристик процессов соглашения, предприятия, проекта и технических процессов позволяет заказчикам, разра ботчикам и пользователям систем оперативно вычислять вероят ности выполнения задач с требуемым качеством и в срок, риски и связанные с реализуемыми процессами прибыль и потери (в стоимостном выражении). Использование ПК на всех этапах жизненного цикла систем обеспечивает эффективное решение научно-технических задач, неизбежно возникающих в практике создания и эксплуатации любого рода систем и регламентиро ванных различными стандартами:

• оценки рыночной перспективности создаваемых систем и возможностей поставщиков, организации рациональных сис тем менеджмента качества на предприятиях;

• обоснования системотехнического облика и количественных требований технического задания к характеристикам систем, технологиям их создания и функционирования, к квалифика ции разработчиков и пользователей;

• оценки выполнимости требований заказчика и степени их удовлетворенности по мере развития проекта и в процессе функционирования систем;

• оценки и обоснования технических решений по проектирова нию, анализа и снижения рисков при управлении проектами;

• исследования вопросов защищенности систем от потенци альных угроз безопасности (в том числе от террористических угроз и угроз информационной безопасности), выявления «уз ких мест» и уязвимостей систем и рациональных путей их устранения с указанием условий, когда это принципиально возможно;

• оценки качества систем и обоснования условий их эффектив ной эксплуатации и др.

В состав моделирующих комплексов входят уже созданные и завершаемые в 2004г. комплексы для:

• оценки качества функционирования информационных систем (см. рис.1);

• оценки уязвимости систем в условиях террористических уг роз (см. рис. 2);

• моделирования процессов в жизненном цикле систем (см. рис.

3-6).

Рисунок 1. Комплекс для оценки качества функционирования информационных систем КОК+, окно для выбора моделей Рисунок 2. для оценки уязвимости систем в условиях террори стических угроз, УЯЗВИМОСТЬ, окно для выбора моделей В свою очередь последний включает в себя многофункцио нальные комплексы для оценки и сравнения предложений по ставщиков, управления средой предприятия, инвестициями, жизненным циклом, ресурсами, качеством системы, планирова ния и оценки проекта, принятия решений, управления рисками и информацией, а также для аналитической поддержки1 техниче ских процессов (определения и анализа требований заказчика, проектирования архитектуры, оценки человеческого фактора, реализации проекта, интеграции, испытаний, оценки функцио нирования системы и др.).

Рисунок 3. Заставка комплекса для моделирования процессов соглашений Рисунок 4. Заставка комплекса для моделирования процессов предприятия Видимо, речь идет о конфигурации систем в смысле ITSM-модели?

Предлагаемые ПК – это результат многолетней плодотворной работы квалифицированного коллектива математиков и про граммистов, в т.ч. окончивших в разные годы факультет вычис лительной математики и кибернетики МГУ им. М.В. Ломоносо ва. Совместно с математическими моделями, созданными в 2000 2003гг., ПК представлялись на десятках научно-технических фо румов, в т.ч. в США, Канаде, Франции, Кувейте, Австралии.

Комплексы отмечались на отечественных и международных вы ставках, к примеру, комплекс для оценки качества функциони рования информационных систем KOK в 2001г. на Международ ном салоне инноваций и инвестиций комплекс был награжден золотой медалью.

Предлагаемая методология и комплексы положены в основу нормативно-методической базы системы сертификации средств защиты информации МО РФ по требованиям безопасности ин формации. С их применением осуществлена сертификация про граммных средств и информационных систем десятков образцов компьютеризированного вооружения, что являлось необходи мым требованием для их принятия на вооружение ВС РФ. Соот ветствующие предложения по моделированию процессов функ ционирования систем различного функционального назначения и управлению качеством информации при их создании, внесенные от России и защищенные им на заседаниях рабочих групп Меж дународной организации по стандартизации ISO и вошли в итоге в международный стандарт ISO/IEC 15288-2002 «Системная ин женерия – Процессы жизненного цикла систем».

Предлагаемые математические модели и реализующие их ПК прошли широкую апробацию более, чем в пятидесяти организа циях и подтвердили свою эффективность при проведении экс пертизы систем и выполнении НИОКР по заказам Министерства обороны РФ, Счетной палаты РФ, Российской академии наук, Минэкономразвития РФ, Банка России, промышленных и бан ковских структур. Широкие прикладные возможности ПК по поддержке положений системообразующих стандартов обусло вили их применимость как универсальных инструментариев сис темных аналитиков из состава заказчиков, разработчиков и поль зователей.

Рисунок 5. Заставка комплекса для моделирования процессов проекта На сегодня положения по моделированию процессов функ ционирования и сертификации информационных систем поло жены в основу лекций и практических занятий, проводимых в Военной академии Генерального штаба, Военном авиационно техническом университете, Военном инженерном университете, Московском авиационным институте, Тульском артиллерийском инженерном институте, Таганрогском радиотехническом уни верситете и др.

Рисунок 6. Заставка комплекса для моделирования технических процессов В итоге широкого внедрения результатов настоящей работы для изучения основ информатики возможно рациональное ис пользование положений международных и отечественных сис темообразующих стандартов, требующих количественного ана лиза. Это позволит получить ощутимый прагматический эффект в экономике, а именно: за счет реализации системных решений, научно обоснованных с использованием моделирования на базе предлагаемых ПК возможно обеспечить целенаправленное су щественное повышение качества систем и/или снижение затрат на их создание и эксплуатацию.

Научно обоснованные и апробированные на практике воз можности предлагаемых моделей и программных комплексов позволяют рекомендовать их внедрение в процесс образования для изучения эффективных путей решения проблем обеспечения качества процессов в жизненном цикле сложных систем.

ЛИТЕРАТУРА 1. Безкоровайный М.М., Костогрызов А.И., Львов В.М. Инстру ментально-моделирующий комплекс для оценки качества функ ционирования информационных систем. М. Изд. «Вооружение, политика, конверсия», 2001, 303с.

2. Синицын И.Н. Из опыта преподавания статистических основ информатики в технических университетах // Системы и средст ва информатики. – М.: Ежегодник ИПИРАН. Вып. 8. С. 68-73.

Мобильные информационные технологии – объ ективная потребность современной медицины О.С. Медведев, Факультет фундаментальной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова Технический прогресс в области информационных и компью терных технологий создает новые возможности и области дея тельности в самых разных областей человеческой деятельности, включая и медицину. Согласно закону Мура (Moore), быстро действие процессоров удваивается каждые 18 месяцев. Однако еще быстрее удваиваются емкости устройств для запоминания и хранения информации (каждые 12 месяцев) и пропускные воз можности цифровых каналов связи (каждые 9 месяцев). Все это служит основой развития такой важной и перспективной области как телемедицина.

Телемедицина, наряду со стволовыми клетками, генной тера пией, био- и нанотехнологией, является модным понятием, во шедшим в нашу медицину в последние 10-15 лет. Наиболее об щее определение телемедицины – оказание медицинской помощи на расстоянии. Получение медицинской консультации по телефону, по факсу, послание по электронной почте, SMS, в виде файла на Ваш компьютер или во время сеанса видеоконфе ренции, в одинаковой степени может быть отнесено к телемеди цине.

История телемедицины насчитывает не один десяток лет.

Пионером практической телемедицины справедливо считают д ра Кеннета Берда (Kenneth Bird), который в конце 60-х годов прошлого столетия из Массачусеттского общего госпиталя г.

Бостона консультировал пациентов, находящихся за 2,7 мили в медпункте местного аэропорта Логан. Проект был весьма доро гим, так как в каждом из двух пунктов, связанные друг с другой радиорелейной линией, использовались профессиональные теле визионные камеры. Большинство проектов, начатых с США и странах Европы до 80-х годов 20 века, в конечном итоге сущест венного развития не получили. И только после внедрения техно логий, связанных в первую очередь с использованием современ ной вычислительной техники, телемедицинские проекты стали более успешно осуществляться. Важные шаги по применению телекоммуникационных технологий в медицине предпринима лись и в нашей стране. В частности, история пилотируемой кос монавтики немыслима без дистанционного инструментального контроля за состоянием здоровья экипажей космических кораб лей, передачи данных медико-биологических экспериментов, проводимых на борту. Телемедицинские консультации активно использовались также и при ликвидации последствий различных стихийных бедствий и чрезвычайных происшествий – землетря сения в Армении в 1988 г., железнодорожной катастрофы под Уфой в 1989 г. и пр. В 80-90-е годы в ряде крупных медицинских объединений внедрялась методика дистанционной передачи ЭКГ с использованием телефонных сетей. В 1997 году в нашей стране был учрежден фонд «Телемедицина» (www.telemed.ru), по со стоянию на начало 2003 г региональные телемедицинские цен тры функционировали более чем в 20 городах, включая Москву, Санкт-Петербург, Барнаул, Архангельск, Нижний Новгород, Ставрополь, Самару, Хабаровск, Калининград, Петрозаводск, Екатеринбург, Курган, Смоленск, Тюмень, Иркутск и Якутск.

Кроме того, в России открыты и работают 2 телеконсультацион ных веб-сервера. С 1997 года обучение по телемедицине прово дится на факультете фундаментальной медицины МГУ.

В телемедицине сегодняшнего дня наиболее широкое распро странение получили телеконсультирование больных и дистанци онное обучение медицинских работников, осуществляемое по цифровым каналам связи с использованием общедоступных ка налов Интернет (IP/TCP) или выделенных каналов связи в стан дарте ISDN (цифровая телефония). Последнее используется при организации видеоконференций, требующих высокого качества «картинки» и надежного канала для голосовой связи. Типичный сеанс телемедицинской консультации выглядит следующим об разом. При обследовании больного с неясным диагнозом, про блемой выбора оптимального лечения, результаты лабораторных (анализы крови, мочи, и т.д.), гистологических (микропрепараты образцов ткани) и функциональных исследований (ЭКГ, рео граммы, результаты ультразвуковых исследований и т.д.) в циф ровом виде помещаются на компьютер, имеющий выход на ка налы связи. Во время сеанса связи с телемедицинским консуль тационным центром файлы с результатами обследования пере даются для последующей оценки экспертом и подготовки своего заключения. Пропускная возможность канала связи должна быть адекватной объему передаваемой медицинской информации.

Высокоскоростные каналы связи требуются при использовании видеоконференций, при передаче больших файлов, получаемых при оцифровке имиджей при компьютерной и ЯМР томографии, ультразвуковых исследованиях. В России накоплен большой опыт проведения таких консультаций в ведущих научных цен трах – Научном центре сердечно-сосудистой хирургии им.

А.Н.Бакулева, в Центре хирургии, в Российском кардиологиче ском научно-производственном комплексе МЗ РФ, более извест ном широкой публике, как Кардиологическом научном центре, в больницах МПС. Сам сеанс телемедицинской консультации мо жет осуществляться напрямую между двумя медицинскими цен трами (связь «точка-точка») или может быть организован про межуточным звеном – телемедицинским центром с диспетчерскими функциями. Таким образом работает Центр дет ской телемедицины в г. Москве (www.telemednet.ru), который передает полученный запрос на консультацию в один из меди цинских центров, обладающих наибольшим опытом в лечении больных по профилю запроса. Очевидно, что подобные консуль тации могут быть организованы как в пределах России, так и между российскими и ведущими зарубежными клиниками.

Стоимость телемедицинских консультаций во многом определя ется их востребованностью, количеством в месяц или год. По оценкам сотрудников Центра детской телемедицины, при прове дении 100 консультаций в год стоимость каждой составляет око ло 460 долларов, тогда как при 2000 консультациях – только около 50 долларов.

Широкое внедрение телемедицины позволяет повысить каче ство оказания медицинской помощи, делает ее более доступной для жителей сельских и отдаленных районов, уменьшает вероят ность врачебных ошибок, так как легко получить дополнитель ное суждение эксперта (second opinion), организовать «виртуаль ный консилиум» для обсуждения тактики лечения сложных больных. Наиболее впечатляющие результаты получены меди ками США, Канады, Австралии, Западной Европы и Израиля.

Примером может служить Норвегия, где созданная телемеди цинская сеть объединяет медицинские центры всех районов, а Интернет стал основой управления всей системой здравоохране ния в стране, как утверждает руководитель национальной про граммы по телемедице проф. Педерзен (Pedersen). Неудивитель но, что норвежский центр телемедицины в г. Тромсе был выбран Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ) в качестве эталонного для Западной Европы.

Особо высокие требования к мобильности используемых уст ройств и технологий предъявляются медициной катастроф, ско рой и неотложной помощи. Появление на рынке в последние 2- года карманных персональных компьютеров (КПК), весящих от 150 до 250 г. и быстродействием, как настольные РС 4-5 лет то му назад, позволяет медикам вводить медицинскую информацию в такой компьютер прямо в зоне ЧП, на улице, в доме у пациен та. Большое количество полезной медицинской информации (фармацевтические справочники, алгоритмы и схемы лечения, последние новинки литературы и т.д.) загружаются на КПК вра чей западных стран прямо из Интернета. По данным на конец 2003 года более 50% всех американских врачей пользуются КПК в своей работе. Примером эффективного использования КПК может служить скорая помощь в г. Регенсбурге, Германия. Бри гада скорой помощи получает на карманный компьютер с сото вым телефоном задание на выезд. На компьютере высвечивается вся полученная информация – ФИО больного, адрес, пути подъ езда, код домофона, жалобы больного и т.д. В зависимости от предполагаемой причины вызова врач или фельдшер скорой мо жет освежить в памяти схемы и алгоритмы оказания медицин ской помощи. На экран компьютера вызывается форма докумен та, необходимая для заполнения. Все проведенные процедуры и манипуляции отмечаются в форме одним касанием экрана. Во время транспортировки возможна регистрация ЭКГ, расчет дозы реально введенного препарата и т.д. Все это достоверно умень шает вероятность медицинских ошибок По сотовой связи на компьютер больницы, принимающей больного, можно сбросить необходимую информацию о пациенте или ее можно передать при приезде в больницу поставив карманный компьютер в разъ ем больничного компьютера и нажав всего одну клавишу. По данным немецких коллег внедрение подобной системы позволи ло в 3 раза увеличить время подготовки больницы к приему тя желого больного. Возможность передать информацию о состоя нии больного и характере его поражений из машины скорой помощи в больницу позволяет спасти жизни многих больных.

Внедрение такой мобильной системы в одном из регионов США привело к снижению среднего времени оказания помощи боль ным с инфарктом миокарда со 104 мин (среднее время по США) до 33 минут. Т.е через 33 минуты пациент попадает в ангиогра фический кабинет, где ему проводят коронаропластику (расши рение суженой артерии баллончиком) или ставят стент, сохра няющий просвет сосуда. Даже непосвященному в медицину читателю очевидно, что чем быстрее оказана помощь в случае ишемических поражений сердца (инфаркт) и мозга (инсульт), тем выше вероятность спасения жизни этих тяжелых больных.

Несмотря на общий экономический спад в мире в 2001 году, производство и продажа карманных компьютеров постоянно возрастает, достигнув более 13 млн. штук в год. К 2004 году об щее количество проданных КПК превысило 30 млн. экземпля ров. Для пользователей в России важно знать, что в подобные компьютеры легко устанавливается русский шрифт и врач легко может писать или кириллицей или латиницей. В Интернете на сайте фирмы PalmGear (www.palmgear.com ) на 20 сентября года предлагается для распространения более 24 тысяч программ для компьютеров с PALM OS, из которых более 800 программ по медицине. Здесь же можно получить информацию о более, чем 50 модулях расширения, которые позволяют, например, исполь зовать карманный компьютер Visor фирмы Handspring как радио телефон, как GSM-сотовый телефон, как устройство для опреде ления Вашего географического положения в любой точке плане ты с точностью до 4-5 м (GPS-модуль). Модули GPS широко ис пользуются в медицине катастроф. Ряд фирм разрабатывает сотовые телефоны, которые одновременно позволяют монитори ровать ЭКГ и определять локализацию пациента. При посылке сигнала SOS с такого телефона, на станции скорой помощи по лучают сигнал с ЭКГ и информацией о точной локализации па циента, что резко ускоряет оказание медицинской помощи.

Широкое распространение подобных компьютеров в запад ной медицине связано с их портативностью, что позволяет ис пользовать их в транспорте, дома, на отдыхе, в палате госпиталя и т.д. Информация на карманном компьютере может быть спасе на на дополнительный модуль памяти или на жесткий диск на стольного РС компьютера. Новая информация вводится либо вручную пользователем, либо загружается бесконтактно с друго го карманного компьютера с использованием инфракрасного ка нала связи (бесконтактно). В программе съезда американских терапевтов в 2002 году (www.acponline.org/cme/as/2002/exhibitor/ sponsor_info.htm) указывается, что во время форума каждый из участников-пользователей PALM компьютера, может загрузить в свой компьютер всю научную программу, время и места прове дения всех сессий, адреса гостиниц и расписание курсирующих между ними автобусов.

При кратковременном соединении карманного компьютера с РС компьютером создается возможность не только сохранять копию всей информации (делать Back-up), но и загружать новые прикладные программы, получать информацию из Интернета.

Большинство врачей пользуется сервисом компании AvantGo (http://avantgo.com), которая предлагает бесплатный программу для карманных компьютеров, что позволяет загружать карман ный компьютер интересующей Вас и обновляемой информацией.

При каждом подсоединении к сети Интернет врач может полу чать оглавление медицинских журналов и абстракты последних статей, руководства по лечению основных заболеваний и базу лекарственных препаратов. База лекарственных препаратов, раз решенных для применения в США, загружена на карманных компьютерах более, чем 800 тысяч врачей (www.epocrates.com).

Компания «Медицина без границ» (Unbound Medicine) в альянсе с редакций Британского медицинского журнала (British Medical Journal) запустили проект COGNIQ, который позволяет владель цу карманного компьютера получать копии статей из журнала Clinical Evidence, с руководствами по лечению основных заболе ваний, подготовленных на принципах доказательной медицины.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.