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:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

«Министерство образования и науки России Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Российская Академия Наук Научно методический совет по ...»

-- [ Страница 2 ] --

Кроме того, на карманный компьютер приходит оглавление ме дицинских журналов (по вашему выбору) с кратким содержани ем опубликованных статей. О таком сервисе в области снабже ния медицинской информацией вчера мы могли только мечтать!

Билл Кир, фельдшер отделения скорой помощи известного госпиталя (Brigham and Women's Hospital) в Бостоне (США), в интервью корреспонденту журнала Boston Business Journal ( декабря, 2001) говорит, что если в начале один карманный ком пьютер был на бригаду скорой помощи, то теперь он есть у каж дого члена бригады. Использование компьютера с заранее за груженными формами и протоколами лечения позволяет очень быстро вносить необходимую информацию, практически полно стью исключая заполнение бумажных документов. Сейчас даже подписи врачей и пациентов собирают с помощью карманного компьютера для последующей распечатки медицинских доку ментов, так как расписываться можно прямо на экране. В отли чие от обычного персонального компьютера (настольного или NoteBook) карманный компьютер не требует времени для за грузки операционной системы и мгновенно готов к работе после нажатия кнопки питания. Опыт менеджера скорой помощи при пожарном управлении во Флориде Вильяма Клеменса (William Clemens) свидетельствует о том, что с внедрением карманных компьютеров время на заполнение необходимых форм выездны ми бригадами сократилось на 50%. (www.emsvillage.com).. По приезде в больницу информация с карманного компьютера сбра сывается на компьютер больницы. В настоящее время планиру ется использовать как модули регистрации ЭКГ, так и модуль цифровой фотокамеры, для последующего введения информации в электронную историю болезни. В ряде штатов информация из машины скорой помощи передается по сотовой связи в больни цу, и к моменту доставки больного, врачи уже имеют необходи мые данные для приема пострадавшего. Для скорой помощи карманные компьютеры более привлекательны, по мнению Вильяма Клеменса, так как они значительно дешевле компьюте ров типа ноутбук, легче, надежнее в работе, и обладают способ ностью передавать информацию от одного к другому без прово дов (с помощью инфракрасного луча).

Национальный центр медицинской информации для скорой помощи США (http://www.ncemi.org/ ) передает по радио и по сети Интернет ежедневно обновляемую информацию для меди цинских работников, использующих карманные компьютеры.

Помимо использования карманных компьютеров для получе ния информации из сети Интернет, как мобильной энциклопедии и справочника по лекарственным препаратам, все большее вни мание уделяется изготовлению диагностической и регистри рующей аппаратуры на их базе. В 2000 году в США получил одобрение FDA (Food and Drug Administration) ЭКГ регистратор (www.activecenter.com). Целый ряд компаний разрабатывают аналого-цифровые преобразователи (АЦП) для карманных ком пьютеров (www.datastick.com, www.imagiworks.com). Подобные АЦП могут иметь от 1 до 6 каналов регистрации аналоговых сигналов с разрешением в 10-12 бит. Примером использования карманных компьютеров для сбора и хранения медицинской ин формации может служить разработка фирмой VivoMetrics (www.vivometrics.com) жилетки для регистрации более 30 фи зиологических параметров. Запись показателей производится на карточке CompactFlash памяти карманного компьютера.

Мне представляется, что внедрение карманных компьютеров является необходимым и логичным этапом развития медицины, что позволит быстрее оказать адекватную и научно обоснованную медицинскую помощь в экстренных ситуациях, уменьшить количество врачебных ошибок, реально внедрить безбумажную технологию всего документооборота по лечению и диагностике больных.

Таким образом, именно легкий, переносной, карманный ком пьютер является недостающим звеном для широкого внедрения элементов телемедицины в каждодневную медицинскую практи ку. По мнению американского специалиста – доктора Фелтона, карманные компьютеры могут повлиять на традиционные взаи моотношения и процедуры в медицине больше, чем это сделали в свое время персональные компьютеры.

Быстрое развитие систем сотовой связи с возможностью пе редачи данных в России сделали возможным запуск нескольких телемедицинских проектов на скорой помощи. Так, в Службе скорой помощи г. Москвы проходит испытания система локали зации машин скорой помощи и двухстороннего обмена инфор мации с использованием модуля GPS (глобальной позициони рующей системы) и смартфона на базе КПК типа Pocket PC. На машинах скорой помощи «МедЭп» испытывается система элек тронных карт вызова, заполняемых с помощью КПК на базе Palm OS. Большие надежды медики возлагают на смартфоны послед него поколения, которые анонсированы и ожидаются на рынке уже в этом году. Речь идет о гибриде КПК и сотового телефона, имеющего также встроенное радиоустройство для беспроводной передачи данных по стандарту BlueTooth и Wi-Fi. Подобные устройства разработаны фирмами Хьюлетт-Паккард, Нокия, Мо торола и ряд других. Именно такие устройства будут сердцем мобильного диагностического и телемедицинского комплекса семейного врача, врача и фельдшера скорой помощи.

Новой областью применения высоких технологий является сейчас мониторинг пациентов на дому. В связи с возрастанием доли пожилого населения в демографической структуре боль шинства высокоразвитых стран – США. Японии, Германии, а также и России, увеличиваются затраты на их медицинское об служивание. С целью снижения затрат и, одновременно, сохра нения качества медицинской помощи, разрабатываются телеме дицинские системы, позволяющие периодически получать в больнице, поликлинике, офисе семейного врача данные о жиз ненно важных параметрах пациента – уровне артериального дав ления, сахара в крови, насыщения крови кислородом, частоте и ритме сердца. Периодически устраиваются сеансы видеосвязи, что ценится пожилыми и одинокими пациентами особенно вы соко. Особое значение в подобных проектах придается разработ ке дружественного интерфейса, который бы не отвергался пожи лыми пациентами, многие из которых никогда не пользовались в своей жизни компьютером или Интернетом.

Таким образом, посещение больным поликлиники, стояние в очередях, запись на прием и т.д. заменяется постоянным мони торингом его здоровья, что позволяет резко снизить частоту и длительность их нахождения в больнице. Наибольших успехов в этой области медицины достигли специалисты Израиля, США, Японии, Южной Кореи. Первые пилотные проекты в России реализуются на базе Центра реабилитации Управления делами Президента РФ, поликлиники №2 Минэкономразвития РФ.

Приведенные выше данные убедительно свидетельствуют о большом интересе медиков к использованию карманных компь ютеров и смартфонов для получения справочной информации, для обмена медицинской информации, для повышения эффек тивности здравоохранения и снижения вероятности появления врачебных ошибок.

Для удовлетворения этой, объективно существующей потреб ности медицины в новых технологиях, необходимо введение в программу преподавания медицинской информатики основ те лемедицины, основ мобильных технологий, беспроводных сетей, передачи данных по каналам сотовой связи GSM, GPRS, CDMA, UMTS. Огромная потребность в специалистах, способных соз давать программные продукты для медицины для операционных систем Windows Mobile, Symbian, Palm.

Опыт преподавания курса «Компьютерные сети»

на факультете ВМиК МГУ с элементами дистанци онного обучения Р.Л. Смелянский, проф. ф-т ВМиК МГУ В 2004 году в рамках очного курса по основам функциониро вания компьютерных сетей на факультете был проведен экспе римент по введению элементов дистанционного обучения. Цели эксперимента – повысить качество подготовки студентов по дан ной дисциплине за счет систематичности освоения материала студентом и увеличения доли его самостоятельной работы и предоставить студенту возможность практически познакомиться с современными технологиями обучения, с которыми он столк нется на производстве.

Использована смешанная модель обучения, при которой вводная и основная теоретическая части даны в традиционной лекционной форме, а изучение технических деталей, выполнение лабораторных работ и промежуточное тестирование выполняют ся удалённо.

Дистанционные элементы курса предоставлены при помощи системы дистанционного обучения REDCLASS. Система под держивает все этапы подготовки и проведения курса, обеспечи вает доступ к реальному лабораторному оборудованию удалённо в режиме 24/7, поддерживает планирование лабораторных работ и тестов на основе расписания, позволяет автоматизировать кон троль выполнения лабораторных работ и тестов.

По завершении курса проведен традиционный очный экзамен, результаты которого также использованы для оценки эффектив ности решения поставленных задач. Результаты показали рост качества получаемых студентами знаний и повышение система тичности работы студентов.

Эксперимент показал, что при общем повышении качества обучения за счет введения элементов дистанционного обучения, существенно возрастают требования к ресурсам: повышаются требования к качеству подготовки учебно-методических мате риалов, необходима подготовка большого объёма тестовых во просов (в данном курсе более 700). Кроме того, студенты недос таточно подготовлены к восприятию больших объёмов инфор мации с экрана.

Курс «Компьютерные сети» – краткая характеристика Основная цель курса Компьютерные сети – дать четкое пред ставление об основных принципах организации и функциониро вания современных компьютерных сетей, основах современных систем передачи данных;

об основных сетевых приложениях, средствах обеспечения безопасности в сетях ЭВМ.

Прослушав курс, студент должен:

1. знать основные принципы организации и функционирования современных сетей ЭВМ;

2. быть готов :

к быстрому практическому освоению основных сетевых приложений к углубленной специализации в области сетей ЭВМ.

3. должен уметь:

работать с командной строкой маршрутизатора Catalyst выполнять первоначальное конфигурирование коммутато ра Catalyst пользоваться интерактивной подсказкой, работать с буфе ром истории команд и с командой show использовать основные команды для перевода маршрути затора в рабочее состояние, а также команды удаленного доступа к нему получать информацию о соседних устройствах по прото колу cdp, пользоваться протоколом telnet для получения удаленного доступа к устройствам, копировать файлы ме жду устройствами с помощью протокола tftp настраивать протоколы маршрутизации rip и адресации arp.

Содержание курса приведено ниже:

1.Кто и для чего использует сеть. Основные компоненты сети.

Классификация сетей;

2.Социальные аспекты профессиональной деятельности;

3.Понятия протокола. Модели сетей;

4.Понятие стандарта. Понятие Открытых систем;

5.Теоретические основы передачи данных. Основные виды сред передачи данных и их свойства;

6.Способы организации систем передачи данных (на примерах телефонных сетей, стандартов Х.25, Frame Relay, SONET, ISDN, ATM, семейство xDSL, GSM сети, GPRS служба);

7.Принципы организации, функционирование и стандарты MAC уровня (на примерах семейства IEEE 802.x);

8.Принципы организации и функционирования протоколов ка нального уровня ( на примерах протоколов HDLC, SLIP, PPP) 9.Принципы организации, функционирование сетевого уровня ( на примерах протоколов ARP, RARP, IPv.4, IPv.6, OSPF, EGRP, BGP, IPSec);

10.Принципы организации, функционирование транспортного уровня (на примерах TCP, UDP);

11.Принципы, средства и протоколы для управления сетью ( на примере SNMP протокола);

12.Приложения: DNS, E-MAIL, WWW, средства обеспечения безопасности в сетях ЭВМ;

Цели и задачи эксперимента Цели проводимого эксперимента можно сформулировать так:

• Повысить качество подготовки студентов по данной дисцип лине за счет систематичности освоения материала студентом и увеличения доли его самостоятельной работы • Предоставить студенту возможность практически познако миться с современными технологиями обучения, с которыми он столкнется на производстве Ниже перечислены задачи, которые предстояло решить в ходе эксперимента:

• Отработать методику подачи материала (формы и способы) • Отработать методику непрерывного контроля знаний (спосо бы и формы) • Отработать методику выработки практических навыков и контроля их уровня • Отработка оценки качества подготовки студента Средства обучения и методика их применения Ниже кратко описано как было организовано обучение дан ному курсу:

• Смешанная форма обучения – введение, теоретические осно вы – традиционная форма, изучение протоколов и техниче ских деталей, выполнение практических упражнений, тестов – дистанционно.

• Временной график прохождения разделов, в конце каждого раздела – тест на пройденный материал (если раздел не про шел – тест не доступен).

• Лабораторные открыты, как только студент проходит нужную совокупность разделов.

• Кто не сдал тесты или лабораторные в срок, сдают их в пери од зачетной сессии. Далее решение учебной части.

• Экзамен в традиционной форме. На оценку влияют результа ты лабораторных и тестов.

• В период самостоятельной работы консультации с лектором – по e-mail в любое время, очно – раз в неделю в сетке расписа ния, с ассистентами – в сетке расписания в компьютерном классе раз в неделю.

В качестве системы дистанционного обучения была исполь зована система REDClass.

Основные принципы СДТ REDCLASS Доступность Обеспечение доступа пользователя в «виртуальный класс» со своего рабочего места по сетям общего пользования Интернет или Интранет без установки специфического программного обеспечения на рабочем месте пользователя.

Надежность Надежная технология доставки данных, обеспечивающая бы строту отклика системы на действия пользователя.

Масштабируемость Увеличение количества одновременно работающих в системе пользователей за счет наращивания аппаратуры комплекса.

Расширяемость Возможность наращивания функциональности системы без изменения ее архитектуры.

Прагматичность Получение пользователем практических навыков работы с программными продуктами, оборудованием и технологиями.

Адаптируемость Индивидуальная настройка параметров процесса обучения в зависимости от начального уровня знаний пользователя и целей обучения, выдача статистической и рекомендательной информа ции по прохождению обучения, модульная поставка системы.

Открытость Соответствие международным стандартам в области дистан ционного обучения для обеспечения возможности импор та/экспорта данных в другие СДО и ERP системы.

Контроль Постоянный мониторинг деятельности пользователя в про цессе освоения предметной области.

Входящие в состав REDCLASS виртуальные лаборатории (ВЛ) обеспечивают удаленный доступ к реальному оборудова нию, ПО и технологическим системам. ВЛ включают в себя ме тодическую поддержку выполнения лабораторных работ, под держивают планирование работ на основе расписания и обеспечивают контроль прохождения упражнений студентом.

Среда эмуляции упражнений (СЭУ) использует визуальную среду разработки, поддерживает как локальное, так и сетевое использование, имеет разветвлённые сценарии и невысокие сис темные требования.

Авторская система сочетает в себе удобство использования Microsoft Word с необходимой функциональностью для разра ботки учебно-методических материалов: поддержка стандартов IMS, SCORM, AICC, иерархическая структура материалов, под держка текста, таблиц иллюстраций, формул, а также поддержку разработки тестов (вопросы и ответы).

Система управления учебным процессом поддерживает все этапы создания и использования учебного курса: планирование обучения, подготовка содержания обучения, администрирование обучения, обучение и завершение обучения.

Функциональные модули СДТ REDCLASS СДТ REDCLASS имеет модульную структуру и может по ставляться заказчику в различной конфигурации в зависимости от его целей и требований.

Функциональные модули СДТ Назначение модуля REDCLASS Электронный учебник Представление учебного материала в форме, адаптируемой к уровню текущих знаний пользователя, целям обучения и его техническим возможностям Модуль Виртуальных Лабора- Уникальная по функциональности техно торий для работы с удаленным логия, позволяющая на практике разо оборудованием и ПО браться в многообразных схемах на стройки и конфигурации реального оборудования. С ее помощью обеспечи вается доступ к оборудованию в удален ном режиме или режиме эмуляции, осу ществляется администрирование и методическая поддержка работы пользо вателя, а также контроль и учёт его дей ствий Конструктор и система эмуля- Простой и удобный модуль, обладающий ции упражнений большим набором инструментов для создания упражнений Его основная за дача – обучить пользователя практиче ским навыкам работы с реальным про граммным продуктом Модуль тестирования Получение информации об уровне зна ний слушателя для контроля и самокон троля, а также в целях подготовки к сер тификации. Поддерживает разнообразных режимов тестирования.

Модуль анализа статистических Накопление, анализ и сохранение стати данных стики по учебному процессу Модуль онлайн-консультаций и Возможность получения консультации общения часа в сутки 7 дней в неделю Функциональные модули СДТ Назначение модуля REDCLASS «Авторская система» создания Среда разработки учебных материалов контента для СДТ различного уровня сложности и интерактивности Модуль удаленного админист- Осуществление необходимых действий рирования. по поддержанию функционирования процесса дистанционного обучения Соответствие мировым стандартам В целях совместимости с другими системами и учебными материалами, разработанными для них, СДТ REDCLASS соот ветствует мировым стандартам в области дистанционного обу чения: IMS, SCORM 1.1 (сейчас идет работа над поддержкой SCORM 1.3.).

Ниже приказаны основные этапы учебного процесса, которые поддерживает система REDCLASS.

ПЛАНИРОВАНИЕ Квалификационные Оценка знаний студента ОБУЧЕНИЯ характеристики Планы обучения Разработка учебных ПОДГОТОВКА Программы обучения материалов СОДЕРЖАНИЯ Составление учебных ОБУЧЕНИЯ Учебные материалы программ Счета-фактуры Планирование АДМИНИСТРИРОВАНИЕ ресурсов Расчеты с ОБУЧЕНИЯ Договоры на Запись на курсы и преподавателями и обучение студентами учет посещений Учебные материалы ОБУЧЕНИЕ Проведение различных 4 форм обучения Оценки студентов База знаний ЗАВЕРШЕНИЕ Пополнение базы ОБУЧЕНИЯ знаний Оценки эффективности программ обучения Другие отчеты обучения Технические требования Требования к клиентской части • Процессор Pentium II • Размер оперативной памяти 32 МБ (рекомендуется от 64 MБ) • Разрешение дисплея 800х600, 256 цветов • Подключение к сети Internet или Intranet • Интернет-браузер со встроенной поддержкой JavaScript и Cookies (рекомендуется использовать Internet Explorer 5.0 и выше, Netscape 6.2.1 и выше) Требования к серверной части • Сервер Sun Blade 100 или выше (частота процессора – не ме нее 500 МГц) • Размер оперативной памяти 256 МБ (желательно 512 МБ) • Размер жесткого диска от 300 МБ • Операционная система: Solaris (2.5, 2.7, 2.8) • или RedHat Linux 7.* • СУБД Oracle (8.1.6, 8.1.7 рекомендуется) или Informix 9.2. Требования к коммуникациям • Устойчивая связь через Internet или Intranet • Скорость подключения от 28,8 Кб/с (в зависимости от курса) Результаты и выводы Ниже на рис.1 показана диаграмма числа заходов в систему студентами. Другими словами эта диаграмма показывает как часть и регулярно студенты изучали материал. Рост столбца диаграммы, характеризующего 0 заходов, на 5 недели объясняется майскими праздниками. Рост аналогичных столбцов на 7 и 8 неделях – мно гие студенты уже закончили изучение курса к этому времени.

Рисунок 1. Систематичность изучения На основании этой диаграммы можно сделать вывод о том, что основная масса студентов занималась систематически. И это главное.

Этот вывод также подтверждает диаграмма на рис.2, которая показывает, как студенты соблюдали временной график изуче ния глав. Мы видим, что большая часть студентов шла в графи ке. Если в начале обучения число начавших изучать курс с опо зданием было около 10%, то уже, начиная с 3 недели, их количество неуклонно стало сокращаться.

Рисунок 2. Соблюдение темпа изучения материала Рисунок 3. Сдача тестов На рис.3 показана динамика сдачи тестов. На этой диаграмме видно, что подавляющее число студентов тесты сдавали с перво го раза. Это с одной стороны может говорить о том, что качество усвоения материала возросло, но может также быть результатом не достаточно высокого уровня сложности тестов. Поэтому на следующий год этот уровень будет повышен.

Рис.4 показывает динамику выполнения студентами лаборатор ных работ. Глядя на эту диаграмму можно сделать два заключения.

Первое – основная масса студентов успешно справилась с этими работами, которые включали задания по использованию команд операционной системы IOS для определения состояния маршрути затора, его настройке, работе с утилитами и протоколами.

Рисунок 4. Выполнение лабораторных работ Другое заключение состоит в том, что большая часть студен тов отложили выполнение лабораторных работ до тех пор, пока была еще хоть какая-то возможность для этого. В результате на последней неделе оборудование было занято с 5 утра до 1 ночи!

Студенты не смогли сами спланировать работу, в то время как в массе своей выполняли график изучения материала, заданный преподавателем.

На рис.5 дано сравнение результатов экзаменов по данному предмету за 5 лет. Следует учесть, что состав экзаменаторов за эти 5 лет изменялся незначительно. Из таблицы на этом рисунке видно, что число 2 изменилось не значительно, но число 5 воз росло на 50% за счет сокращения числа 3 и 4. Это позволяет сде лать заключение о том, что качество изучения студентами мате риала улучшилось.

Рисунок 5. Сравнение результатов экзаменов по предмету Итак, приведенные результаты эксперимента показали:

1. рост систематичности работы студентов качества знаний 2. требования к качеству подготовки учебно-методических мате риалов намного выше, чем при традиционных формах обучения 3. проведение обучения в такой форме требует огромного объема задач и тестовых вопросов (в данном курсе было использова но около 700 задач и вопросов) 4. большой объем ресурсов, оборудование для лабораторных ра бот, компьютерные классы, необходимых для проведения за нятий.

Технологические стандарты сетевого взаимодей ствия в образовании Титарев Л.Г., проф., д.т.н., проректор, Титарев Д.Л., к.э.н., декан факультета программирования, Московский Международный Институт Эконометрики, Информатики, Финансов и Права Проникновение информационных технологий в различные отрасли и, как следствие, в образовательные программы стано вится все более интенсивным. Информационные дисциплины требуются не только при подготовке программистов, специали стов по информационным системам, но и практически во всех других специальностях. Преподавание таких дисциплин для ка ждой из специальностей происходит некоторым, единообразным унифицированным способом, в то время как для каждого из сту дентов была бы предпочтительной персональная траектория обучения. Таким образом, возникает проблема динамического формирования учебных материалов и процессов, как для различ ных направлений подготовки, так и для персональных предпоч тений обучающихся.

Решение этой проблемы лежит на путях пересмотра класси ческой концепции построения учебных материалов и процессов.

Основой новой концепции становится объектный принцип по строения учебных материалов. В соответствии с этим принци пом, учебный материал разбивается на части – объекты. В ре зультате, происходит переход от больших негибких курсов к многократно используемым отдельным учебным объектам (RLO – Reusable Learning Object), доступным для поиска и включения в другие курсы, централизованного редактирования и т.д. Разра ботка объектов может вестись различными авторами, в различ ных средах и впоследствии они будут доступными для использо вания из хранилищ объектов, построенных по общим правилам и стандартам.

Разработка и использование технологических средств проис ходит на основе системы стандартов и соглашений, архитектура среды обучения для них формируется стандартами на интерфей сы, форматы, протоколы обмена информацией.

Наиболее активно развивающейся международной образова тельной ассоциацией, которая выступает связующим звеном ме жду мировыми технологическими образовательными системами, в настоящее время является консорциум IMS Global Learning Consortium (http://www.imsglobal.org). Деятельность консорциу ма направлена на разработку системы базовых стандартов и спе цификаций, описывающих требования к элементам учебного процесса в среде новых образовательных технологий, основопо лагающими из которых являются:

• стандартизация форматов и принципов разработки учебных материалов: IMS Content Package;

• стандартизация контроля знаний: IMS Questions and Tests In teroperability;

• стандартизация описания учебных материалов: IMS MetaData;

• стандартизация форматов хранение и поиск учебной инфор мации: IMS Digital Repositories;

• стандартизация сценариев проведения учебного процесса:

IMS Simple Sequencing.

Компанией «Технологии образовательных ресурсов» совме стно с рядом крупнейших вузов впервые в России были начаты исследования и разработки в области объектных технологий об разования. В результате применения и реализации международ ных образовательных спецификаций была создана программная среда управления обучением, получившая название ТОР (Техно логии Образовательных Ресурсов) и реализованная в виде 3-х уровневой системы:

1. Разработка Учебных Материалов (УМ) – ТОР Система Авто матизированного проектирования УМ (САПРУМ). Разбиение содержания курсов (тестов, дополнительных материалов и т.д.) на отдельные части (объекты) для их повторного исполь зования и формирования новых курсов с обновлением содер жания из первоисточника.

2. Хранение УМ – Репозитарий объектов ТОР (РОТОР). Все раз меченные объекты хранятся в единой базе данных, уникально идентифицированы и могут быть внедрены в новые учебные материалы путем наследования, копирования и т.д.

3. Учебный процесс – ТОР Основной Сервер (ТОРОС). Курсы предоставляются студенту в некой последовательности, формирующейся в соответствии со знаниями и предпочтениями студента, которые определяются результатами тестирований, проводимыми перед и после изучения определенного раздела курса.

Таким образом, декомпозиция учебных материалов обеспечи вает не только возможность работы с одним объектом в неогра ниченном количестве контекстов, учебных программ, учебных заведений, но так же обеспечивает формирование гибких курсов и учебных процессов, в которых каждый студент продвигается в процессе обучения по уникальной и эффективной именно для него траектории. Происходит внедрение указанного технологи ческого комплекса в разработку объектно-ориентированных кур сов и организацию учебных процессов более чем в 15 вузах СНГ.

Внедрение рассмотренных прогрессивных технологий в более широком масштабе требует радикального пересмотра политики информатизации образования.

О некоторых проблемах информатизации совре менной системы образования Ивановский Ростислав Игоревич, д.т.н., профессор Санкт Петербургского Государственного политехнического универси тета, член президиума НМС по информатике.

Введение Одной из основных задач системы образования РФ в текущий период ее развития служит задача создания единой открытой информационно-образовательной среды (ЕИОС). Эта среда должна обеспечить возможность неограниченного свободного доступа к образовательным ресурсам пользователям любого уровня – от учеников до преподавателей и людей с высшим уровнем квалификации, от начинающих научных работников до маститых ученых.

Глобальная проблема создания ЕИОС выдвигает на передний план множество взаимосвязанных проблем относительно более низкого уровня. К ним относится создание телекоммуникацион ной аппаратно-программной среды общего доступа (образова тельных порталов), разработка и внедрение интерактивных обра зовательных ресурсов (ИОР), повышение информативности учебного процесса на всех его этапах, обеспечение высокого ка чества образования в новых условиях и многое другое. Каждая их упомянутых проблем заслуживает отдельного детального рас смотрения. Остановимся вкратце на некоторых из них.

Процесс образования, с позиций теории систем, по своей сущ ности относится к динамическим процессам, которые характери зуются переменным состоянием в различные моменты времени. С точки зрения образования, для такого динамического процесса важен начальный уровень, изменчивость (скорость изменения со стояний) и диапазон времени, на котором он развивается. Процес сы образования могут рассматриваться как на фиксированном ин тервале времени, так и на интервалах времени с открытой правой границей (при постоянном пополнении «учеником» знаний, уме ний и навыков). В первом случае конечный результат процесса образования имеет фиксированный уровень (достигнут индивиду альный «потолок» интеллектуального развития) и процесс даль нейшего изменения этого уровня может быть представлен в виде ниспадающей экспоненты. Во втором – характер процесса образо вания имеет постоянно нарастающий характер. Понятно, что про цесс образования для каждой личности индивидуален, но может быть усреднен по группе «учеников».

В традиционном понимании, качество образования примени тельно к каждому «ученику» характеризует потенциальный уро вень личности, достигнутый к концу процесса обучения в стенах образовательного учреждения. Это качество может быть отраже но фиксированной точкой на графике модели индивидуального процесса образования в момент времени окончания обучения.

Усреднение этих точек по группе «учеников» позволяет оценить качество образования в образовательном учреждении в целом.

Такая оценка может быть получена и в ходе процесса образова ния, внутри периода обучения.

В прошлые периоды развития системы образования, когда информационно-телекоммуникационные технологии (ИКТ) об разования еще не стали доминантой образовательных техноло гий, качество образования зависело, в основном, от трех состав ляющих (трех «китов»). Это – качество «учеников», уровень профессиональной подготовки (готовности) преподавателей и используемая технология образования. В текущих условиях, ко гда активно внедряются ИКТ, в число основных факторов, опре деляющих качество образования, следует добавить еще и качест во интерактивных образовательных ресурсов (ИОР). Стремление достичь высокого качества образования может иметь положи тельный результат только при согласовании относительных уровней качества перечисленных факторов между собой. Сни жение уровня (качества) хотя бы одного из этих факторов неиз бежно приведет к снижению качества образования в целом.

Анализ степени влияния каждого из перечисленных факторов на результирующее качество образования позволяет сделать ряд выводов. Высокое качество образования может быть достигнуто при обеспечении:

1. Достаточного методического и программно-технического обеспечения образовательного процесса;

2. Достаточного уровня начальной подготовки (стартового уров ня) «ученика» к последующему обучению с использованием ИКТ;

3. Достаточного уровня развития личностных характеристик «ученика» (способность к освоению новых знаний, приобре тению умений, навыков, мотивация к использованию ИКТ и проч.);

4. Эффективной организации процесса образования, при которой достигаются своевременные дозированные и обоснованные «образовательные воздействия»;

5. Необходимого уровня профессиональной подготовки препо давательского состава;

6. Практического использования эффективных образовательных технологий, включая ИКТ;

7. Высокого методико-педагогического и технического уровней ИОР.

Не обсуждая содержание п.п. 1 – 4, 6, которые должны обес печиваться организационно-техническими мероприятиями обра зовательных учреждений, остановимся на п.п. 5, 6 и 7, начиная с последнего.

1. Образовательные ресурсы и их пользователи Проблема создания интерактивных образовательных ресурсов (ИОР) в текущем периоде развития системы образования стала одной из основных в плане внедрения ИКТ в процесс обучения.

В последнее время актуальность этой проблемы резко возросла в связи с началом активного периода создания горизонтального и вертикальных образовательных порталов – инфраструктуры со временной системы образования.

В понятие ИОР входят электронные учебники, материалы по отдельным разделам соответствующих областей знаний, элек тронные сборники задач, методические материалы, информаци онные образовательные технологии и другие составляющие, со держание и форма представления которых позволяет использовать их в процессе обучения, в том числе и в системах открытого дис танционного образования. Основной внешней характеристикой ИОР, как следует из названия, служит интерактивность, т. е. воз можность изучения материала в диалоговом режиме. Существен но при этом, что содержательная часть современных ИОР имеет, как правило, высокую степень мультимедийности, анимации, со провождается спецэффектами. Таковы общие черты характери стики ИОР, которая названа выше внешней.

Наличие внешней характеристики ИОР предполагает, естест венно, наличие и внутренних характеристик. К их числу можно отнести множество характеристик ИОР, определяющих функ циональное назначение, глубину содержания, способность обес печивать высокую эффективность при практическом использо вании, адаптационные возможности применительно к пользователям различного уровня, методико-педагогические свойства и проч. Внутренние и внешние характеристики ИОР могли бы служить критериями качества ресурсов. К сожалению, эти критерии формулируются пока лишь на качественном уров не. Получение количественных характеристик оценки качества ИОР составляют основу одной из важнейших проблем практиче ского внедрения компьютерных и информационных образова тельных технологий, которая нуждается в своем разрешении.

К настоящему времени можно говорить о накоплении опреде ленного опыта создания и практического использования ИОР в процессе образования. В известных работах С.А. Христочевского, Л.Х.Зайнутдиновой и других исследовате лей процессов информатизации системы образования проведен детальный анализ различных аспектов содержания и методиче ских основ применения электронных образовательных ресурсов.

Проблемы создания и использования ИОР обсуждались на все российских и международных конференциях – «Электронные учебники и электронные библиотеки в открытом образовании», «Информационные технологии в образовании», «Телематика» и др. На этих конференциях демонстрировалось множество ИОР различного назначения. Эти и другие материалы позволяют со ставить общее представление о состоянии и перспективах ис пользования ИОР в образовательных учреждениях различного уровня, высказаться в пользу того или иного подхода к созда нию, внедрению и практическому применению ИОР.

На пути практического внедрения ИКТ в систему образования существует немало препятствий, значительная часть которых определяются составом пользователей.

Пользователями ИОР являются «ученики» в интегральном смысле. Множество «учеников» неоднородно по уровням на чальной подготовки, однако, это не служит препятствием разви тия образовательных информационных технологий, поскольку после создания ЕИОС каждый «ученик» сможет подобрать нуж ный ресурс сообразно своему уровню. Более значимой с точки зрения ИОР характеристикой служит потенциальная способ ность «учеников» практически использовать ИКТ в процессе об разования. С этой позиции контингент «учеников» достаточно четко делится на группы пассивных и активных пользователей.

Последняя, наиболее интересная группа, неоднородна по базовой подготовке, но ее представители готовы мотивированно исполь зовать ИКТ.

Пассивную группу составляют «ученики», которые в процес се обучения предпочитают использовать традиционные учебно методические средства. Это служит препятствием внедрению ИКТ в процесс образования такого контингента и делает неэф фективными усилия разработчиков ИОР.

Активная группа состоит из «учеников», увлекающихся ком пьютерами, успешно осваивающих новое программное обеспе чение. Это служит гарантией того, что представители активной группы пользователей ИОР, независимо от индивидуального уровня начальной подготовки, будут успешно осваивать, наряду с традиционными, и новые образовательные технологии. Разра ботка ИОР должна быть нацелена в первую очередь на активную группу пользователей. Но при этом необходимо реализовать це левое назначение ИОР, призванных повышать багаж знаний, умений, навыков. Однако среди разработанных и предлагаемых в настоящее время ИОР превалируют ресурсы, в которых, наряду с прекрасным дизайном, большим числом анимаций, спецэффек тов, заметна слабая методическая основа, отсутствует четкое по нимание, для кого предназначен ресурс и как он должен реально использоваться в учебном процессе. Интерактивность такого об разовательного ресурса обычно заключается в предложении «ученику» вызвать нужный режим щелчком мыши, с помощью гиперссылок войти в поясняющие фрагменты, выбрать из списка параметры изучаемых процессов, наблюдать на картинке по следствия этого выбора, «зацепить» точку на графике и ее пере мещениями вызвать изменения графика и проч. Представляется, что на ресурсах такого рода можно готовить лишь пассивных наблюдателей, которые как бы просматривают материал с высо ты «птичьего полета», не погружаясь в него должным образом.

Безусловно, у пользователя при работе с такими ИОР могут ос таться некоторые качественные связи типа «увеличил одно – уменьшилось другое», но этого будет явно недостаточно для то го, чтобы «ученик» научился ставить, формализовать, решать и анализировать свои профессиональные задачи. Поэтому при раз работке ИОР необходимо в первую очередь:

1. Обеспечить нацеленность ИОР на полноценное приобретение с его помощью знаний, умений, навыков в конкретной про фессиональной области, исключая подготовку «сторонних наблюдателей».

2. Дать ответ на вопрос, кому адресован конкретный вариант ИОР и как его использовать с высокой эффективностью.

Внешняя привлекательность ИОР не служит гарантией того, что с его помощью, на его основе можно подготовить специали ста, способного самостоятельно решать свои профессиональные задачи. Последнее соображение требует включения в группу разработчиков ИОР методистов высокой квалификации и, в большинстве случаев, предполагает необходимость расширения привычных технологий создания ИОР и привлечения, например, систем компьютерной математики.

Опыт, накопленный системой образования РФ за последние три-пять лет, позволяет считать, что в широком спектре специ альностей высокой эффективности ИОР можно добиться, при меняя Java-апплеты и Flash-технологии. В качестве одного из примеров структуры, в которой имеется большой положитель ный опыт использования подобных подходов при создании ИОР, можно привести Центр дистанционного обучения при Санкт Петербургском государственном Политехническом университе те (www.spbstu.ru).

Подходы, базирующиеся на Java-апплетах и Flash технологиях, обеспечивают высокий уровень анимации, инте рактивности, информативности материала. В то же время, нельзя не отметить, что такой путь создания ИОР сопряжен со значи тельными затратами времени и сил программистов при реализа ции даже относительно несложных сценариев и имеет опреде ленные ограничения области возможного применения. По всей вероятности, рациональная сфера применения подобной техно логии ограничена созданием ИОР, в содержательной части кото рых отсутствует необходимость решения сложных математиче ских задач. Однако достаточно большой класс профессиональных задач, которые должен уметь решать специа лист технического (и не только технического) профиля, связан с оптимизацией, решением задач управления и оценки, математи ческой статистики, реализацией сложных итеративных поиско вых процедур и проч. Методы решения подобных задач изуча ются в рамках большинства технических, экономических и других специальностей. Но проблема доведения «учеников» до численного решения подобных задач остается, как правило, не реализованной или реализованной частично. Одним из путей решения подобной проблемы является широкое использование систем компьютерной математики, необходимость которых рас сматривается ниже.

2. Программные системы как средства информатизации процесса образования Существует огромное количество программных средств, ис пользование которых обеспечивает должный уровень развития информационных технологий в образовании и науке. В рамках настоящего материала остановимся лишь на трех классах про граммных систем – системах компьютерной математики, моде лирующей системе AnyLogic и программных системах повы шенного уровня сложности (LS-DYNA, ANSYS).

2.1. Системы компьютерной математики При решении прикладных задач широкого диапазона сложно сти специалистами всего мира давно и успешно используются программные СКМ универсального типа (MathLAB, Mathematica, MathCAD, Maple и др.). В этих программных сис темах реализовано большое количество удобных процедур, обеспечивающих не только получение численного или символь ного результата, но и предусматривающих различные формы вывода результатов, анимацию графиков, возможность многова риантного оперативного пересчета при изменении исходных данных и многое другое. Широта охвата классов решаемых за дач, отсутствие высоких требований к пользователям как к ма тематикам и программистам, обеспечили широкое распростра нение СКМ в среде школьников, студентов, специалистов различного уровня, научных работников. Лидером по распро страненности является система MathCAD.

Представляется, что системы компьютерной математики (СКМ) целесообразно внедрять в процесс обучения, исходя из соображений разумной достаточности и необходимости. Первое должно приниматься во внимание на начальном периоде обуче ния в вузе (изучение методов, элементов теории). В течение это го периода одну из СКМ можно использовать для проверки ре зультатов, графической интерпретации сущности задачи и результатов ее решения, составления пояснительных записок, рефератов и проч.

Необходимость применения всего спектра возможностей СКМ возникает на последующих этапах обучения, начиная с курса, когда студент должен демонстрировать умение практиче ски применять полученные теоретические знания для решения уже достаточно сложных прикладных задач. На этих этапах (в процессе практических занятий, при работе над курсовыми зада ниями) уже практически нет времени для составления собствен ных программ на языках высокого уровня для решения, напри мер, систем линейных или нелинейных алгебраических, дифференциальных уравнений, при построении математических моделей исследуемых процессов и проч. Здесь нужно уметь пользоваться специально разработанными для этих целей проце дурами (встроенными функциями в арсенале СКМ, операторами формирования циклов, операторами символьных вычислений) для получения конечного результата. Отказ от применения СКМ на этих этапах будет неизбежно приводить к снижению уровня подготовки ввиду сокращения числа и типов рассматриваемых задач, возникновению негативного процесса скрытой подмены одной дисциплины другой. Нетрудно привести примеры этих явлений и представить возможные последствия.

Как правило, пользователь СКМ может выбрать метод реше ния задачи из заранее предусмотренного набора, либо реализо вать собственный алгоритм. Поэтому использование СКМ – не механическое применение стандартного средства и заранее заго товленных шаблонов, а творческий процесс, позволяющий выде лить доминирующие моменты задачи и исключить непродуктив ные потери времени. Даже при разработке с помощью СКМ конкретного алгоритма, предназначенного для решения задач определенного класса, большая часть процедур программировать не нужно ввиду наличия множества встроенных функций и опе раторов. В их состав входит более сотни функций различного рода: тригонометрических, векторных и матричных операторов, функций для интегрирования дифференциальных уравнений и систем, решения систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений и многие другие.

Практика применения СКМ в учебном процессе свидетельст вуют о необходимости творческого подхода к каждому этапу процесса решения задачи. Схоластическое использование этих систем принципиально невозможно. Поэтому несостоятельными являются опасения ряда ученых, утверждающих, что изучение систем компьютерной математики на ранних стадиях обучения может разучить молодежь думать самостоятельно. По мнению автора, системы подобного класса лишь облегчают получение конечного результата, освобождая исследователя от рутинных вычислений для большего проникновения в логику процесса вы числений, не принося вреда творческому процессу мышления и не исключая его. Все зависит от того, кто ведет занятия, от его уровня. Применение СКМ выдвигает требования к соответст вующей подготовке преподавателей. Это – один из проблемных вопросов, достойный отдельного детального рассмотрения..

Опыт показывает, что студенты, владеющие навыками прак тического применения СКМ, резко опережают в успеваемости тех из них, кто таких навыков не имеет. Дозированное введение сведений об особенностях практического применения СКМ при решении прикладных задач следует давать с начала периода обучения в технических вузах. В большом числе специальностей необходимость проникновения в СКМ оговаривается государст венными образовательными стандартами (ГОС) по циклам дис циплин «Информатика». Такие факты вызывают удовлетворение как проявление заботы о настоящем и будущем студентов, кото рых необходимо готовить для будущей профессиональной дея тельности в условиях глубокого проникновения средств вычис лительной техники и информационных технологий во все сферы жизни.

Таким образом, необходимость применения СКМ определяется:

1. Высокой интенсивностью процессов образования.

2. Требованиями повышения информативности занятий.

3. Стремлениями исключить рутинные операции.

4. Отсутствием времени на практических занятиях. на разработ ку сложных программ 5. Требованиями вариативности решаемых типовых задач.

6. Уровнем математической и программистской подготовки спе циалистов нетехнического профиля.

Применение СКМ позволяет обеспечить:

7. Гарантию решения профильных задач в кратчайшие сроки.

8. Экономию времени на занятиях для большего проникновения в сущность профильных задач, повышение интенсивности заня тий.

9. Возможность углубленного анализа вариантов задач в процес се занятий, повышение их информативности.

10. Простоту графического представления;

символьного, чис ленного и графического решения;

анимации задач.

11. Возможность (при необходимости) разработки собственных программ произвольных типов с использованием авторских ал горитмов, формирования имитационных моделей.

12. Простоту создания пояснительных записок, отчетов, докла дов, статей, монографий.

13. Возможность создания интерактивных образовательных ре сурсов со сложным алгоритмическим наполнением Выбор конкретной системы компьютерной математики зави сит от конечных целей использования СКМ, классов задач, на учного направления работ и многого другого. Все типы СКМ универсальны, имеют единое назначение: автоматизировать процесс решения математических задач и получение конечного результата в числовой, формульной, графической формах;

освободить пользователя от непродуктивных затрат времени.

Все СКМ имеют достаточно мощный арсенал средств решения задач различных классов, оснащены большим числом встроенных функций, средствами символьных преобразований, визуализации, анимации и проч. По-видимому, каждый специалист должен самостоятельно осуществить выбор того средства, которое будет наиболее полно удовлетворять его профессиональным запросам.

Важно разумно использовать мощный арсенал средств, пре доставляемый программным обеспечением математического профиля, подготавливая специалистов с крепким теоретическим фундаментом и большим запасом умений решать прикладные задачи своего профиля, которые им будет ставить жизнь на этапе профессиональной деятельности.

Примеры образовательных ресурсов с включением СКМ можно во множестве найти на известном образовательном сайте www.exponenta.ru, например, по адресам:

http://www.exponenta.ru/soft/Mathcad/ivanovsky.asp, http://www.exponenta.ru/soft/mathcad/ivanovsky/model/model.asp.

Пользователь образовательного ресурса, созданного с помо щью конкретной СКМ, может предварительно поставить у себя на компьютере эту систему компьютерной математики. Этим он обеспечит себе возможность не только доступа к соответствую щим ресурсам, но и свободу творческого поиска на базе этой СКМ в автономном режиме. Для СКМ MathCAD и MatLab не давно организованы внешние серверы, позволяющие пользова телю решать задачи в этих средах без предварительной инстал ляции их на своей машине.

2.2. Программная система AnyLogic Моделирующая программная система AnyLogic была создана на кафедре «Распределенные вычисления и компьютерные сети»

факультета технической кибернетики СПбГПУ под рук. зав. каф.

профессора Ю.Г.Карпова. Система представляет собой профес сиональный инструмент имитационного моделирования для ре шения широкого круга учебных, промышленных и научных задач.

AnyLogic – инструмент имитационного моделирования но вейшего поколения, использующий разнообразные типы моде лирования – агентное моделирование, системную динамику, дискретно-событийное моделирование, динамические системы и любые их комбинации. Система создана на результатах, полу ченных в теории моделирования и в информационных техноло гиях последнего десятилетия. По сравнению с традиционными инструментами, AnyLogic обеспечивает существенно большие возможности при меньших трудозатратах, поскольку позволяет:


• Моделировать быстрее при помощи визуальных, гибких, расширяемых, повторно-используемых объектов (стандарт ных и своих), а также Java;

• Моделировать точнее, применяя разные подходы, комбини руя и модифицируя их для конкретной задачи;

• Увеличить жизненный цикл модели, быстро подстраивая её к меняющимся условиям, при решении которых необходимы как высокий, так низкий уровни абстракции;

• Использовать мощный арсенал средств анализа и оптимиза ции непосредственно из среды разработки модели;

• Просто и эффективно интегрировать модель открытой архи тектуры с офисным и корпоративным ПО;

• Эффектно представить свои результаты, сопровождая модель интерактивной анимацией любой сложности, а также давая возможность доступа к модели-апплету через Интернет.

Современные технологии имитационного моделирования, на ряду с интуитивно понятным и продуманным интерфейсом, по зволили AnyLogic стать лучшим в своей области технологиче ским решением для проектирования и анализа широкого спектра реальных систем самой разнообразной природы.

Уникальность AnyLogic состоит в его способности эффектив но решать задачи моделирования любого масштаба и уровня аб стракции, в том числе для разнородных систем в их взаимосвязи.

Система AnyLogic применяется в диапазоне от микро-моделей «операционного» уровня, где важны конкретные размеры, рас стояния, скорости, времена, до макро-моделей «стратегическо го» уровня, на котором рассматривается глобальная динамика обратных связей, тенденции на длительных временных отрезках и оцениваются стратегические решения.

Поддерживая на единой платформе абсолютно все сущест вующие подходы дискретно-событийного и непрерывного моде лирования (блок-схемы процессов, системную динамику, много агентное моделирование, карты состояний, системы уравнений и т.д.), AnyLogic снимает с пользователя ограничения, обеспечивая анализ сложных систем, результирующее поведение которых не поддается математическому описанию, предоставляя возмож ность выбора рациональных средств представления в каждом отдельном случае и позволяя получить решение кратчайшим пу тём. Практические результаты применения AnyLogic в банков ском деле, промышленности, электроэнергетике и др. показали эффективность этой программной системы.

Применительно к использованию AnyLogic для информатиза ции процессов образования существенно отметить, что для поль зователь обычно начинает строить собственные модели после ознакомления с системой в течение нескольких часов.

На базе AnyLogic выполнено большое число проектов по за даниям отечественных и зарубежных фирм.

2.3. Программные системы высокого уровня сложности Программные системы LS-DYNA, ANSYS относятся к систе мам весьма высокой сложности;

для практического освоения их требуются годы. Эти системы позволяют решать следующий класс задач:

• Инженерные расчеты в областях разработки и проектирования машин и систем для различных отраслей промышленности;

• Вычислительные проблемы общей механики сложных систем и конструкций, имея в виду расчет статических и динамиче ских характеристик систем, а также проблемы оптимизации характеристик систем.

• Решение прикладных задач аэро-, газо- и гидродинамики, в том числе: нестационарных задач;

задач течения в тонких слоях;

комплексных задач механики твердого деформируемо го тела, взаимодействующего с движущимися потоками газа и/или жидкости;

задач аэро- и гидроупругости.

• исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) с использованием балочных, оболочечных и объёмных конечно-элементных моделей с учетом всевозможных нагру зок (распределенные и сосредоточенные силы от воздействия грунта;

ветровые нагрузки;

циклические нагрузки и т. д.).

• выявление наиболее нагруженных участков конструкции и проведение уточненного расчета НДС опасных участков;

• исследование прочности конструкции с учётом всевозмож ных нагрузок (нагрузки от внешнего давления;

нагрузки свя занные с рельефом и т. д.), анализ несущей способности опас ных участков на основе известных критериев теории прочности (запас прочности, несущая способность, и т.д.) и разрушения (модели упруго-пластического или хрупкого раз рушения и т.д.);

• исследование устойчивости конструкции с последующей подготовкой практических рекомендаций по её изменению или модификации;

• исследование и анализ усталостных повреждений, зарожде ния и развития дефектов в конструкции под действием пере менных нагрузок и воздействий;

• исследования температурных нагрузок (влияние на конструк цию нормальных, повышенных и высоких температур в изо термических и неизотермических случаях нагружения);

• исследование колебаний конструкции под действием всевоз можных нагрузок, определение частот собственных колебаний, характеристик вынужденных колебаний, анализ возникновения резонанса при варьировании параметрами конструкции;

• исследование и анализ динамической устойчивости, ударных воздействий (соударения с окружающими объектами) конст рукции.

В мировой практике имеется несколько центров, объединяю щих профессионалов-пользователей систем LS-DYNA, ANSYS.

Один из таких центров (примерно треть пользователей в мире) создан и успешно функционирует в СПбГПУ (рук. проф. Боров ков А.И.). Работы в этой области развиваются в рамках лабора тории «Вычислительная механика» СПбГПУ (рук. проф. Боров ков А.И.), на кафедрах «Механика и процессы управления», «Прикладная математика», «Математическое и программное обеспечение высокопроизводительных вычислений» физико механического факультета СПбГПУ. В рамках этих работ ус пешно выполнено большое число проектов по заданиям предста вителей отечественной и зарубежной промышленности.

3. Информатизация системы образования и кадры Программа широкого внедрения ИКТ в систему образования требуют привлечения кадров соответствующего уровня. Эта проблема заслуживает отдельного детального рассмотрения. От метим здесь лишь то, что реализация программы на начальном этапе требует стартового коллектива специалистов высшей ква лификации, способного довести проект до уровня действующей системы. Анализ показывает, что такие специалисты в системе образования в настоящее время имеются, что подтверждается Успешный ввод первой очереди горизонтального и ряда верти кальных образовательных порталов показал, что такие кадры в системе образования в настоящий момент есть. Пополнение кад ров соответствующей квалификации в следующих периодах реа лизации программы внедрения ИКТ в систему образования будет происходить по результатам применения новых технологий об разования на предыдущих этапах, т.е. рекуррентно.

В то же время остается проблематичным полноценное уча стие всей массы действующих кадров образовательных учреж дений в реализации указанной программы. Известные условия, в которые была поставлена система образования, длительное вре мя не обеспечивали необходимых стимулов к самосовершенст вованию и творческому росту преподавателей, тормозили приток молодого талантливого пополнения. Это привело к тому, что контингент действующих кадров, в подавляющем большинстве имеющих высокий научный и теоретический потенциал, оказал ся, с точки зрения перехода на новые технологии образования, резко неоднородным. По-видимому, не правы те, кто считает, что можно рассчитывать на постепенный уход этого контингента на заслуженный отдых и замещение его молодыми кадрами.

Учитывая уровень оплаты труда профессорско преподавательских кадров и искусственно заниженную пре стижность ученых званий и степеней, естественный процесс за мещения кадров может растянуться на десятилетие с возможны ми негативными последствиями.

Более прогрессивным представляется подход, основанный на реализации массовой неформальной переподготовки действую щих кадров по программам, которые должны соответствовать профилю их деятельности в конкретной области знаний. Нефор мальность такой переподготовки служит необходимым условием и должна быть востребована каждым преподавателем как сред ства обеспечения полноценной творческой деятельности в по следующий период работы.

Программы переподготовки могут разрабатываться на кафед рах, интегрироваться факультетами и содержать необходимый минимум знаний и умений в области информационных техноло гий. Эти программы при необходимости могут выступать в каче стве пороговых требований условного конкурсного замещения соответствующих должностей.

Реализация такой переподготовки может быть осуществлена как централизовано (в рамках объединения вузов, отдельного вуза), так и децентрализовано, силами отдельных факультетов.

Понятно, что с увеличением степени децентрализации эффек тивность переподготовки кадров будет повышаться.

Заключение Автор преследовал цель поделиться мыслями, которые накап ливались в процессе практической работы по внедрению ИКТ в образовательный процесс. Автор не исключает, что ряд выска занных им положений остается дискуссионным. При многих не гативных явлениях в системе образования, имеющих место в на стоящее время, положительные моменты остаются доминирующими, что порождает уверенность в успешном за вершении работ по информатизации российской образователь ной системы.

О подготовке преподавателей информатики в техническом ВУЗе В.М. Курейчик, д.т.н., профессор, проректор по научной работе, В.В. Марков, к.т.н., доцент, кафедра САПР, Ю.А. Кравченко, к.т.н., ассистент, кафедра САПР. Таганрогский государствен ный радиотехнический университет Секция «Методические аспекты преподавания информатики»


Одним из наиболее значимых явлений в последние десятиле тия существования и развития российского общества можно на звать его информатизацию, переход от энергетических к инфор мационным технологиям;

при этом достаточно бурный рост наблюдается в информатизации социальной сферы, и, в частно сти, информатизации образования. Информатизация образова тельного пространства Российской Федерации поднимает целый ряд проблем, среди которых можно выделить:

• организационные проблемы, связанные с различными подхо дами к решению проблем информатизации на различных уровнях вертикали власти;

• кадровые проблемы, связанные с необходимостью подготов ки учителей информатики, а также администраторов образо вания по использованию информационных технологий;

• технические проблемы: из-за их глобальности невозможно построить единое техническое решение проблемы информа тизации образовательного пространства РФ;

определенные возможности здесь могут быть реализованы на основе много вариантного или синергетического подхода.

Очевидно, что реализация задач информатизации образова тельной сферы невозможна без участия в процессе квалифици рованных, хорошо подготовленных преподавательских кадров.

Известно, что основными «поставщиками» педагогических кад ров в систему образования являются педагогические ВУЗы и университеты. Анализируя сложившуюся на сегодняшний день ситуацию в области высшего педагогического образования, можно с сожалением отметить, что далеко не все педагогические ВУЗы готовы сегодня выпускать специалистов по преподаванию информатики, достаточно высококвалифицированных с техниче ской (предметной) подготовки. В качестве выхода (временного или постоянного – пока судить трудно) может быть предложен вариант подготовки учителей информатики на соответствующей специальности в технических ВУЗах, обладающих университет ской образовательной средой и готовящих специалистов по тех ническим специальностям информатики. В качестве примера реализации такого пути может быть предложен опыт подготовки с 1997 г. учителей информатики в Таганрогском государствен ном радиотехническом университете. Необходимость в откры тии обучения по специальности 030100 была обоснована по требностями образовательных учреждений региона в специалистах, имеющих требуемую современную педагогиче скую и техническую подготовку (педагогические ВУЗы региона в тот период учителей информатики не готовили;

например, в ТГПИ подготовка учителей информатики была открыта только в 1999 г.), и поддерживалась образовательными возможностями ВУЗа (кадровыми, методическими и техническими) как в рамках общепедагогической подготовки, так и в рамках профильной подготовки специалистов – учителей информатики. Забегая впе ред, нужно отметить, что решение проблем подготовки кадров для системы общего образования было продолжено и с 2003 г. в ТРТУ открыта еще одна, родственная специальность – «Информационные технологии в образовании», готовящая адми нистраторов образования по использованию информационных технологий.

Учебный план подготовки специалистов опирался на Госу дарственный образовательный стандарт по информатике (речь идет о стандарте 1995 г.). В рамках реализации образовательной программы по специальности 030100 с самого начала упор был сделан на комплексный подход в преподавании двух важнейших для специальности линий – линии педагогических технологий и линии компьютерных информационных технологий в образова нии. При этом осознано особое внимание уделялось установле нию, раскрытию и реализации логических и междисциплинар ных связей между дисциплинами этих образовательных линий.

Тогда же была заложена тенденция на повышение систематиза ции и уровня фундаментальных знаний по научным дисципли нам учебного плана. В первую очередь это относилось к таким дисциплинам, как «Дискретная математика», «Теория алгорит мов», «Теоретическая информатика» и др. (здесь можно вспом нить высказывание Клода Гельвеция – «Знание некоторых прин ципов легко возместит незнание некоторых фактов»). В то же время, учитывая особенности и традиционную систему подго товки специалистов в техническом ВУЗе, большое внимание бы ло уделено построению курсов педагогико-психологической и методической подготовки, и, в частности, базовому курсу специ альной профессиональной подготовки «Методика преподавания информатики», содержание которого было направлено на изуче ние организационных форм и методов и средств обучения ин форматике в школе. Такой подход оправдал себя, и был продол жен с переходом на обучение по стандарту 2000 г. Все учебные курсы плана подготовки преподавателя информатики теперь можно распределить по трем образовательным линиям (имея в виду федеральный компонент учебного плана специальности):

теоретической (математика, физика, дискретная математика, теория алгоритмов, педагогика, психология и др.), технической (программирование на языках высокого уровня, архитектура компьютера, сети ЭВМ и телекоммуникации, и др.) и специаль ной подготовки (теория и методика преподавания информатики, информационные и коммуникационные технологии в образова нии, современные языки и технологии программирования и др.).

Основные изменения, проведенные в связи с переходом на но вый стандарт, позволили сбалансировать и совершенствовать содержание в первую очередь дисциплин педагогико психологической и методической подготовки.

Профильный предмет специальности – «Теория и методика преподавания информатики» – читается в трех семестрах (с 7 по 9). Курс включает лекционный (теоретический) блок, практиче ские занятия и лабораторные работы. Кроме этого, предусмотрено выполнение курсовой работы. Логическим продолжением курса является педагогическая практика. Временное расположение ди дактических единиц курса показано на рисунке. Теоретическое содержание курса разбито на три части: «Методологические осно вы общей дидактики», «Методико-дидактическая и организаци онная системы преподавания информатики», «Методика препода вания базового курса информатики»;

объем и содержание каждой из теоретических частей курса соответствует семестровой загруз ке по учебному плану. Изучение теоретического материала каж дой из частей курса поддерживается практическими занятиями.

Основная направленность практических занятий – формирование у будущих учителей умений и навыков педагогической деятель ности. Темами практических занятий становятся такие вопросы, как создание и реализация проблемных ситуаций, логико дидактический анализ содержания отдельных дидактических компонентов и курса информатики в целом, формирование со держания курса и построение элементов образовательных траек торий обучения информатике в зависимости от условий образова тельного учреждения, формирование и ведение специальной технологической документации и т.д. Подготовка к практическим занятиям осуществляется на основе выполнения типовых учебных заданий, что обеспечивает возможность индивидуальной работы обучаемых, с последующим обсуждением темы и выработкой об щего подхода и методологии решения поставленных в задании учебно-методических проблем. Лабораторный практикум, прово димый в последнем семестре обучения по дисциплине, опирается на совокупность приобретенных к этому моменту знаний, умений и навыков и предлагает выполнение ряда лабораторно практических заданий. Тематика работ лабораторного практикума включает решение таких задач, как создание оболочек для тесто вого контроля знаний, создание демонстраций по отдельным те мам базового курса информатики, создание элементов обучающих систем и электронных учебников (как правило, обучающих моду лей) с использованием средств мультимедиа. Особенностью лабо раторного практикума является свободный режим выполнения поставленной задачи, т.е. в качестве лабораторного задания пред лагается только тема и кратко излагаются необходимые теорети ческие и методические материалы, подсказывающие пути реали зации задания. Студенты самостоятельно выбирают методы и способы решения проблемы на основе анализа собранного теоре тического материала по проблеме (для этого им обеспечен доступ к вузовским – по локальной сети университета, и мировым ин формационным ресурсам – по сети Internet). Таким образом, в рамках лабораторного практикума реализуется сочетание плано вой и самостоятельной работы студентов, вырабатывающее гиб кую систему знаний, формирующее устойчивый характер знаний и навыки самообразования. Итогом выполнения такого лабора торного задания, носящего явный творческий характер, является, как правило, работающий программный продукт. Финальная часть лабораторной работы связана с демонстрацией разработок, обсуждением их достоинств и недостатков всеми студентами под руководством преподавателя. Дальнейшим развитием самостоя тельной творческой работы будущих учителей информатики явля ется выполнение ими курсовой работы, целью выполнения кото рой является расширение и углубление методической подготовки будущих специалистов на основе самостоятельной исследователь ской работы.

Параллельно курсу «Теория и методика преподавания ин форматики» учебным планом предусмотрена педагогическая практика, являющаяся одной из значимых составных частей ос воения педагогической профессии учителя информатики. В силу особенностей организации обучения педагогической специаль ности в техническом ВУЗе, а также сообразуясь с локальными задачами различных видов педагогической практики и имею щимся багажом теоретических знаний, педагогическая практика разделена на две части – пассивную и активную, каждая из кото рых реализуется в свой промежуток времени. Было признано це лесообразным проведение пассивной педагогической практики в 8 семестре (после изучения студентами законов общей дидакти ки и основ педагогики), а в 10 семестре (после завершения про фильного курса «Теория и методика преподавания информати ки») – проведение активной педагогической практики (см. рис.).

Основные вопросы, на которые обращает внимание программа педагогической практики – анализ и самоанализ уроков инфор матики;

практическая подготовка и проведение уроков информа тики различных типов, с применением различных средств ком пьютерных информационных технологий, разнообразных форм работы с классом (фронтальная, групповая, индивидуальная) и методов активизации познавательной деятельности учащихся;

углубление и закрепление теоретических знаний, умений и на выков, полученных во время предшествующего обучения в уни верситете, и тренинг применения этих знаний на практике. Судя по отзывам образовательных учреждений, будущие специали сты, подготавливаемые в техническом университете, имеют, как правило, более качественную техническую подготовку по срав нению со студентами-практикантами педагогического ВУЗа и практически не уступают им с точки зрения методико педагогической подготовки. Такая оценка, в принципе, свиде тельствует о правильном подходе к организации учебного про цесса и подтверждает возможность эффективной подготовки пе дагогических кадров по информатике в техническом университете.

Завершение обучения по специальности 030100 в университете сопровождается государственной аттестацией выпускников. В нашем случае государственная аттестация состоит из двух частей – итогового государственного экзаменационного испытания и за щиты выпускной квалификационной работы. Итоговые государ ственные экзаменационные испытания предназначены для опре деления практической и теоретической подготовленности учителя информатики к выполнению профессиональных задач, установ ленных государственным образовательным стандартом, и про должению образования в аспирантуре. Государственный экзамен является межпредметным, а его содержание, в силу причин, изло женных выше, включает проверку знаний по педагогике и мето дике преподавания информатики. Темы выпускных аттестацион ных работ формируются в соответствии с учебным планом и квалификационными требованиями к выпускникам специальности 030100 и связаны с педагогическим, методическими или дидакти ческим аспектами профессиональной деятельности будущих спе циалистов – учителей информатики. Основные направления вы пускных квалификационных дипломных работ:

• компьютерные обучающие программы и модули;

• информационные системы различной направленности и со держания для использования в учебном процессе;

• методики построения курсов обучения информатике для раз личных уровней и условий образовательного процесса;

• системы тестового контроля знаний учащихся;

• инструментальные системы и среды поддержки компьютер ного обучения и их компоненты;

• программные средства автоматизации организационно методической работы в школе.

В качестве примеров тем выпускных квалификационных ра бот можно привести следующие: «Инструментальная среда ком пьютерного обучения. Подсистема контроля знаний», «Мульти медийный программный комплекс пропедевтики информатики», «АРМ школьного администратора», «АОМ по теме «Логика», «Автоматизированный модуль поддержки обучения детей с де фектами речи», «Подсистема формирования школьного расписа ния с учетом психофизиологических нагрузок школьника». Не обходимо отметить достаточное количество комплексных выпускных работ (выполняемых студенческими коллективами).

Примерами таких тем могут служить: «Интеллектуальная обу чающая система с адаптацией на основе модели обучаемого», «Разработка инструментальной среды компьютерного учебни ка», «Система многоуровневого педагогического мониторинга».

Следует отметить, что все выпускные работы доведены до соз дания программного продукта, возможности и методические особенности использования которого в образовательном процес се демонстрируются во время защиты выпускной работы. Ре зультаты государственной аттестации по специальности показывают стабильно высокий уровень качества подготовки специалистов в техническом университете (количество выпуск ных работ, защищенных с оценкой «отлично» ежегодно более 60%, отличных оценок по итогам государственного экзамена – более 40%, от 10 до 20% выпускников получают дипломы с от личием).

Таким образом, можно сделать вывод о том, что система под готовки учителей информатики в техническом университете при наличии соответствующих условий является эффективной, обес печивая в полной мере требуемые Государственным образова тельным стандартом квалификационные требования к будущим специалистам и качество их педагогико-психологической, мето дической и предметной подготовки.

Проблемы методики использования информаци онно-компьютерных технологий и продуктов в учебном процессе средней школы.

Н.Х. Розов, доктор физико-математических наук, профессор, декан факультета педагогического образования МГУ имени М.В. Ломоносова Сейчас много говорится о материально-технической стороне создания компьютерной базы учебных заведений, в частности – сельских школ, о ликвидации компьютерной неграмотности обу чающих и обучающихся, о том, как готовить и повышать квали фикацию учителей новой предметной области – информатики, как учить пользоваться все усложняющимся программным обес печением, работать в Интернете и т.д. Но, по нашему мнению, совершенно недостаточное внимание уделяется важнейшей, пер воочередной задаче – разработке общей методики применения современных информационных и телекоммуникационных тех нологий, компьютерных и мультимедийных продуктов в учеб ном процессе и вооружению частными приемами этой методики преподавателей каждого предметного профиля (не информати ки!) для каждодневной работы с учащимися.

Эта задача является исключительно актуальной. Если мы не примем эффективных неотложных мер для обучения как дейст вующих, так и будущих преподавателей-предметников реальному внедрению компьютерных технологий и образовательных продук тов в аудиторные плановые занятия, во внеклассную работу с учащимися, в их самостоятельную учебно-исследовательскую деятельность и т.д., то существует высокая вероятность того, что учебный процесс будет еще долго осуществляться «писанием ме лом по доске», «живым говорением» – и лишь где-то в углу шкафа в учительской прибавится сиротливо пылящаяся горка цветных пластмассовых коробочек с образовательными дисками.

Позволю себе вспомнить один эпизод. Однажды я попал в очень комфортной, дорогой частной школе на урок истории. Вы соко квалифицированная преподавательница с большим стажем блестяще провела интересный урок. В прекрасно оборудованном кабинете истории стоит компьютер. После урока беседуем с учи тельницей, спрашиваю: «А как Вы используете компьютер в Вашей работе?». Она улыбнулась: «Вы знаете, я его не включаю, боюсь, током ударит». Этот случай анекдотичен, но в нем отра жается реальная ситуация, которая касается слишком многих преподавателей.

Мы уже, к сожалению, проходили однажды нечто подобное, когда внедрялась «телевизация образования» и в каждом классе устанавливался телевизор. От всего этого остались одни пустые кронштейны – что и как делать с телевизорами во время занятий так никто до конца не понял.

Разработка методики применения современных информаци онных и телекоммуникационных технологий, компьютерных и мультимедийных продуктов в учебном процессе средней и выс шей школы является приоритетным направлением деятельности кафедры образовательных технологий факультета педагогиче ского образования Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. Мы представим здесь некоторые сообра жения и предложения, сформировавшиеся в ходе проведенных на кафедре исследований. Ограниченность места не позволяет подробно мотивировать все эти положения, и потому они изла гаются в основном в форме тезисов.

Проблемы, которые возникают в ходе разработки методики, о которой идет речь, можно условно разделить на четыре группы:

психолого-педагогические, научно-теоретические, организаци онные и технологические.

1. Прежде всего, нельзя не учитывать серьезные психологиче ские преграды на пути информатизации обучения, связанные прежде всего со скептическим взглядом большой части налично го состава действующих учителей (прежде всего – старшего воз раста) на саму необходимость использовать компьютер в учеб ном процессе.

Преподавательский корпус всегда является консервативным по отношению к нововведениям (что скорее является плюсом!).

Уместно процитировать Э. Ренана, который как-то сказал: «Из всех людей педагог труднее всего поддается обращению в новую веру, и у него есть своя религия – его рутина и вера в излюблен ных старых авторитетов. Это вполне удовлетворяет его и душит в нем все другие потребности». Можно соглашаться или спорить с эмоциональной формулировкой Ренана, но суть остается.

Тем более, что для консерватизма в отношении компьютери зации школьного образования существуют веские, объективные причины. Достаточно сказать о житейской разобщенности со временного российского педагога (особенно сельского) и персо нального компьютера – по материальным причинам весьма зна чительное число учителей не может ни иметь компьютер дома, ни тем более свободно пользоваться Интернетом. Все эти причи ны не способствуют спонтанному развитию «взаимопонимания»

преподавателя и компьютера, отрицательно сказываются на реализации информатизации учебного процесса. Слабы надежды и на самообразование действующих учителей в этом на правлении, ибо мало кто возьмется тратить время на «обучение езде на велосипеде... без велосипеда».

2. Уже настало время активно разрабатывать общие методи ческие принципы и конкретные методические приемы использо вания информационных технологий и компьютерных продуктов в учебном процессе. Эти общие принципы и конкретные приемы должны стать обязательной компонентой частной методики каж дого школьного предмета.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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.