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 | 2 || 4 |

«Министерство образования Российской Федерации Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана Научно-методический центр «Инженерное образование» ...»

-- [ Страница 3 ] --

Мультимедийный учебник "Основы обработки заготовок" в настоящем его виде имеет как самостоятельное значение, так и может быть совмещен с другими электронными изданиями, образуя системный обучающий модуль [1]. На рис. 9 представлена возможность вызова из электронного документа "Тестовая система контроля и самоконтроля с элементами обучения" рассматриваемого учебника при их совместном функционировании. Он дополнительно может использоваться в системе дистанционного обучения на базе глобальной сети Интернет, для обучения на курсах повышения квалификации. Материалы учебника фрагментарно могут быть использованы при создании разных видов новых электронных документов. Автор надеется также, что данное электронное издание окажется полезным всем, кто интересуется последними достижениями в области обработки резанием и применения специальных методов обработки.

Рис. Рис. Рис. Рис. Рис. Литература 1.Демихов К.Е., Ярославцев В.М. Системный обучающий модуль:

новая форма создания учебного материала // Университетская книга, 2000.

- №8. - С. 19-22.

Доклад на семинаре «Создание системы открытого инженерного образования».

Тарабарин В.Б.

Разработка учебно-методического комплекса по теории механизмов и машин для открытого образования Тарабарин Валентин Борисович – доцент кафедры «Теории механизмов и машин» (РК-2) МГТУ им. Н.Э. Баумана, кандидат технических наук В статье дано описание учебно-методического комплекса по курсу ТММ для открытого образования, приведено содержание основных разделов УМК, а также даны направления дальнейшего его развития.

Статья предназначена для студентов и преподавателей, изучающих курс ТММ, а также для разработчиков образовательных систем открытого образования.

Стремительное развитие информационных технологий, основанное на локальных и всемирных компьютерных сетях должно существенно изменить и систему образования, причем на всех ее уровнях от дошкольного до высшего профессионального. Возможность передачи информации практически в любую точку мира позволяет пользователю сети знакомиться с любыми интересующими его материалами, включая и учебно-методические. Средства мультимедиа могут передавать визуальную и аудио информацию с качеством выше полиграфического.

Однако для того чтобы в сетях появилась современная учебно методическая информация ее необходимо соответствующим образом подготовить: преобразовать в электронный вид текстовую и графическую информацию, провести ее техническое редактирование, разработать дизайн и структуру сайтов для ее размещения и многое другое.

Для комплексного проведения таких работ необходимо тесное сотрудничество программистов и специалистов по Web дизайну с преподавателями соответствующих дисциплин. Кроме того, необходимо соответствующее современным требованиям компьютерное оборудование, причем не только подключенные к сети компьютеры, но и сканеры, цифровые фотоаппараты и видеокамеры и другая техника для работ по созданию мультимедийных приложений. К сожалению, даже высшая школа не имеет такой техники в достаточном количестве. Тем не менее, необходимо начинать данную работу, используя те средства, которые имеются в наличии.

В данной статье описывается одна из первых версий учебно методического комплекса для дистанционного обучения по ТММ.

Комплекс предназначен для использования в студентами и преподавателями при изучении курса ТММ. Комплекс располагается на сервере Центра дистанционного обучения МГТУ им. Н.Э. Баумана в виде отдельного сайта (cdlwww.bmstu.ru/rk2). Окончательный вариант УМК (если такой возможно представить) должен включать полный комплект учебных и методических материалов по всем разделам курса ТММ:

лекциям, упражнениям, лабораторным работам, домашним заданиям и курсовому проектированию [1-4]. Кроме того, УМК должен включать развитую систему контрольных заданий и тестов, предназначенную как для контроля знаний студентов, так и для самопроверки [5].

Рассматриваемая версия УМК (Рис.1) содержит курс лекций Информация об авторе Домашние лекционного задания курса Семинары Лекции Лабораторные Фотогалерея работы Тест Прикладные программы Контакт Курсовой проект Рис. по ТММ, фотогалерею моделей механизмов из коллекции кафедры ( фотографий), разделы по лабораторным работам, семинарским занятиям, домашним заданиям, курсовому проектированию, тестам и прикладным программам. Данная версия УМК разработана студентами третьего курса факультета РК под руководством и при участии авторов. В разделе «Контакты» перечислены разработчики различных разделов сайта и их контактные адреса (E-mail).

Титульная страница раздела «Лекции»

Рассмотрим кратко каждый из разделов УМК. В разделе «Лекции»

(Рис.2) в рассматриваемой версии помещен только один Рис. конспект лекций (21лекция, автор Тарабарин В.Б.). В настоящее время ряд преподавателей кафедры ТММ МГТУ им. Н.Э. Баумана подготавливают свои версии конспектов по курсу, которые дополнят и расширят этот раздел.

Титульная страница раздела «Фотогалерея».

Важным и очень полезным является раздел УМК «Фотогалерея»

(Рис. 3) в котором представлены фотографии моделей различных механизмов из коллекции кафедры ТММ МГТУ им. Н.Э. Баумана. Каждая фотография сопровождается краткой аннотацией с описанием механизма.

В рассматриваемой версии содержится 110 таких фотографий. В дальнейшем этот раздел будет дополняться и расширяться, как за счет моделей МГТУ им. Н.Э. Баумана, так и моделей механизмов из коллекций других ВУЗов. В ближайшем будущем кроме фотографий в разделе будут размещены небольшие клипы, демонстрирующие модели в движении.

Раздел по лабораторным работам (Рис.4) содержит лабораторный журнал по ТММ и методические указания для восьми лабораторных работ. Здесь же дана информация о новой типовой учебной лаборатории, разрабатываемой кафедрой ТММ МГТУ им. Н.Э. Баумана совместно с Росучприбором. Приведены фотографии опытных образцов лабораторных установок, дано их краткое описание.

Рис. В разделе по домашним заданиям (Рис.5) приводятся исходные данные 32 вариантов, два учебных пособия по выполнению домашних заданий, примеры выполнения ДЗ в среде MathCAD и примеры его оформления в среде AutoCAD.

Раздел «Семинары» содержит примеры для шести тем упражнений по курсу ТММ: структуре рычажных механизмов, графической и аналитической (метод проекций векторного контура) кинематике, кинетостатике рычажных механизмов, кинематическому анализу и синтезу типовых планетарных механизмов, элементам эвольвентных зубчатых колес и передач.

Рис. В разделе «Курсовое проектирование» (Рис.6) приведены требования к содержанию и оформлению курсового проекта, справочные данные по единицам измерения, зубчатым передачам, планетарным и кулачковым механизмам. Здесь приводятся задания на курсовой проект для вариантов.

Подготавливаются электронные версии методических указаний по выполнению курсового проекта, примеры выполнения курсового проекта с использованием MathCAD, AutoCAD и Компас 5.09.

Раздел «Тесты» предназначен для тестирования при проведении рубежного контроля. Раздел содержит материалы для рубежного контроля по разделам: 1- динамика машинного агрегата, 2- типовые механизмы с высшими парами. Предусмотрены два режима работы с программой:

контроль и обучение. В билете на заданный вопрос предлагается пять вариантов ответа, из которых необходимо выбрать один правильный или неправильный. При входе в раздел студент должен зарегистрироваться, указав имя, адрес электронной почты и группу. Результаты тестирования запоминаются в файлах статистики и доступны только для преподавателя.

Рис. Раздел «Прикладные программы» содержит набор программ для решения типовых задач курса ТММ. Программы выполнены в среде MathCAD 2000. В описываемой версии УМК данный раздел содержит только программы по метрическому синтезу рычажных механизмов, по кинематическому анализу простейших рычажных механизмов, по метрическому синтезу кулачковых механизмов.

Описанная в данной статье версия УМК по ТММ является начальной стадией комплексной разработки. Последующие версии будут существенно расширены. В частности планируется ввести следующие разделы: задачник, виртуальные экскурсии, виртуальные лабораторные работы и другие, а также переработать и дополнить уже имеющиеся разделы. Планируется разработка двух версий УМК: сетевой – в виде сайтов на серверах МГТУ и персональной – на CD-диске.

Рис. В версии на CD планируется приложение в виде набора компьютерных версий учебных кинофильмов.

Литература 1. Теория механизмов и механика машин: Учеб. для втузов/ Фролов К.В.,. Попов С.А, Мусатов А.К. и др.;

Под ред. Фролова К.В. – 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк.,1998. – 496 с., ил.

2. Попов С.А. Тимофеев Г.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец.

вузов/ Под ред. Фролова К.В. – М.: Высш. шк., 1999. – 351 с., ил.

3. Тарабарин В.Б., Кузенков В.В., Фурсяк Ф.И. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу ТММ. - М.: Изд-во МГТУ, 2000. - 75с., ил.

4. Артоболевский И.И., Эдельштейн Б.В. Сборник задач по теории механизмов и машин. Гл. ред. физ.-мат. литературы изд. «Наука», 1975. 256 с., ил.

Доклад на семинаре «Создание системы открытого инженерного образования».

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

(Московский государственный институт электроники и математики) Проектирование, разработка и сопровождение информационно-образовательной среды вуза по инженерной специальности Кечиев Леонид Николаевич – заведующий кафедрой радиоэлектронных и телекоммуникационных устройств и систем МГЭМ, доктор технических наук, профессор.

Информационно-образовательная среда вуза по инженерной специальности разрабатывается как образовательный портал (ОП), который рассматривается как информационная система, объединяющую посредством сетевых технологий программные и технические средства, организационное, методическое и математическое обеспечение, предназначенную для повышения эффективности и доступности образовательного процесса подготовки специалистов, имеющие средства адаптации под конкретные требования учащихся.

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

Сформулированные принципы построения ОП делают необходимым рассмотрение информационно-образовательной среды, с одной стороны, как части традиционной образовательной системы, а, с другой стороны, как самостоятельной системы, направленной на развитие активной творческой деятельности учащихся с применением новых информационных технологий. Внедрение ИОС должно обеспечить выполнение стратегических целей, стоящих перед образованием:

доступности, адекватности и непрерывности.

Анализ образовательных сред показал, что большинство отечественных разработок, выполненных, как правило, до активного использования службы WWW Интернета, сводятся к созданию некоторых "обучающих оболочек", практически исключают использование Интернета, являются плохо документированными разработками, требуют высокой квалификации методистов в части программных особенностей использования оболочки. Кроме этого, наблюдается существенный разрыв между программистами, разрабатывающими продукт и преподавателями методистами, которые должны его использовать, что в определенной мере отторгает преподавателя от использования обучающих систем.

Зарубежные разработки последних лет полностью ориентированы на Интернет, но простейшие продукты стоят достаточно дорого и не отвечают требованиям Российской системы образования. Важнейшим из них является строгое следование требованиям Государственного образовательного стандарта (ГОС). При этом образовательная среда может быть рассмотрена как единый учебно-методический комплекс, содержащий все необходимое для получения высшего образования по определенной специальности с применением новых информационных технологий.

Особые сложности возникают при создании ИОС технического вуза, поскольку в ее состав должны входить лабораторные работы, расчетные задания, технические примеры и т. п. В МИЭМ разработана концепция и реализована ИОС по специальности 200800, которая полностью соответствует Государственному образовательному стандарту и обеспечена учебно-методическими материалами: учебными планами, методическими материалами, лабораторными работами, контрольными вопросами и тестами. Все компоненты ИОС доступны студентам через сеть Интернет и представляют собой единый гипертекст. Опыт эксплуатации ИОС показал ее работоспособность, возможность использования дистанционных технологий для реализации заочного образования, существенного повышения эффективности образовательного процесса в очной системе. В настоящий момент с помощью ИОС по специальности 200800 "Проектирование и технология радиоэлектронных средств" проходит обучение группа из 30 израильских студентов, и уже состоялись две защиты дипломных проектов в режиме видеоконференции.

Рассмотрим структуру образовательного портала (рис. 1) ИОС по специальности 200800. Структура образовательного портала ИОС представляет собой: 1 – предметный сервер, 2 – расчетный сервер, 3 – моделирующий сервер, 4 – административный сервер, 5 – библиотечный сервер, 6 – сервер телетестинга.

Следует отметить, что методология и технология построения ИОС может быть с успехом применены для разработки образовательных порталов по любой специальности и создает предпосылки для реализации открытого образования.

Предметный сервер содержит дисциплинарное ядро и информационно-справочную базу (ИСБ). Дисциплинарное ядро включает полный спектр дисциплин соответствующей специальности, который оговорен ГОС. Именно специальность, по которой проводится обучение, является тем информационно-образовательным продуктом, который востребован обществом. Известные ранее предпринятые попытки фрагментарно решить вопрос за счет построения некоторой образовательной среды на базе одной или нескольких дисциплин не приводили к успеху, поскольку при этом разработка оказывалась инородным телом в традиционной образовательной среде.

Интернет Учащийся Рис. Информационно-справочная база содержит материалы справочного характера, необходимые для выполнения практических работ, курсового и дипломного проектирования, а также иллюстрирующие и дополняющие лекционный материал. В ИОС входят такие разделы, как "Стандарты", "Материалы", "Справочник по математике", "Физические величины", "Система СИ" и т.п.

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

образовательный стандарт, включающий все предусмотренные • дисциплины - для подготовки специалистов с высшим образованием;

комплекс специальных и общеинженерных дисциплин – для • получения второго высшего образования;

комплекс дисциплин, составляющих единое информационное • поле – для проведения курсовой подготовки, повышения квалификации и переподготовки специалистов;

отдельные дисциплины – для самостоятельной подготовки.

• Каждая дисциплина, входящая в дисциплинарное ядро, разрабатывается на основе соответствующих лекционных курсов и представляет собой гипертекстовый документ (рис. 2).

Рис. Наличие развитой информационно-справочной базы (ИСБ) существенно сокращает затраты времени при изучении соответствующих вопросов на поиск дополнительной и справочной литературы, позволяет оперативно через систему связей обратиться к необходимому разделу базы. При построении учебных курсов за счет информационно-справочной базы удается устранить повторы, например при изложении методов решения уравнений, которые встречаются в ряде курсов. Если эти методы одинаковы, то при этом достаточно каждый раз обратиться к каноническому изложению, представленному в физико-математическом справочнике в составе ИСБ. Кроме этого, наличие ИСБ позволяет высвободить часть времени лекционного курса, которое затрачивалось на изложения справочных данных, иллюстрирующих изучаемый материал.

Это особенно важно для дисциплин конструкторско-технологического цикла, в которых велика практическая направленность и необходимы примеры технических решений и технологического оборудования.

Совокупность отмеченных сведений сосредоточена в разделах ИСБ:

материалы, фирмы, оборудование, стандарты.

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

Современные инструментальные средства, открывают широкие перспективы для визуализации и интерактивности учебного процесса.

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

Интерактивные программы, органично встроенные в тексто графические документы лежат в основе построения виртуальных лабораторных работ. Возможность самостоятельно менять параметры процесса, управлять измерительными приборами, изменять характеристики материалов позволяет для учащегося создать некую виртуальную творческую лабораторию, где он может не только изучить определенный раздел, но и развить в себе навыки исследователя. Следует отметить, что применение виртуальной лабораторной базы не исключает проведения определенного вида лабораторных работ в реальной лаборатории, но позволяет заместить часть из них или более детально подготовиться к ним.

Математический и моделирующий серверы.

Рассматриваемая концепция построения ОП предлагает оригинальный подход к использованию наукоемкого программного обеспечения в образовательном процессе. Это подход предполагает использование технологии «тонкого клиента», позволяющей реализовать удаленное использование универсальных пакетов через сеть Интернет.

Пользовательским интерфейсом в такой реализации является Web-браузер на клиентском компьютере, а расчетной частью - ядро универсального пакета.

Такой подход имеет следующие положительные аспекты:

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

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

Проведенный анализ существующих универсальных математических пакетов программ, как с точки зрения выполняемых ими функций, так и с точки зрения реализации предлагаемого подхода, показал, что наиболее подходящим является пакет Mathematica, созданный американской компанией Wolfram Research.

Назначение пакета: автоматизация широкого спектра численных, символьных и графических вычислений. Пакет является открытой и пополняемой системой, так как предоставляет пользователю удобный язык программирования высокого уровня, позволяющий писать программы не только в традиционном процедурном стиле, но и в более естественном функциональном стиле, и стиле правил преобразований. Его можно рассматривать также как интерактивную энциклопедию математических знаний, содержащую сведения о сотнях специальных функций математического анализа, таких как функции Бесселя, Чебышева, Лагерра и т.д., интегралах, точных решениях обыкновенных дифференциальных уравнений, функциональных и численных рядах и т.п.. Эти сведения можно получить и немедленно использовать как в процессе обучения, так и для проведения вычислений. Все это позволяет говорить о том, что система Mathematica представляет собой интегрированный пакет, так как численные, символьные, графические вычисления, программирование и использование его как базы знаний происходит в одном и том же сеансе работы с продуктом.

В отличие от других продуктов, Mathematica создана по технологии «открытого ядра», т.е. расчетная и интерфейсная части являются разными модулями. Также, в состав пакета Mathematica входит библиотека MathLink, позволяющая связывать расчетное ядро с другими программами.

Такая технология позволяет, реализовать предлагаемый подход и построить интерфейс, между Web-браузером и ядром пакета Mathematica (рис. 3).

Рис. Взаимодействие между пользовательским интерфейсом и ядром происходит посредством Web-сервера и работающего под его управлением CGI-модуля, как наиболее гибкой и эффективной технологии. Модуль CGI может быть реализован на любом языке программирования, но наилучшим, с точки зрения скорости работы, является язык Си.

Процесс взаимодействия пользователя с пакетом Mathematica через сеть Интернет, изображен на рис. 4.

Аналогично построен моделирующий сервер, в основе которого свободно распространяемый программный продукт Spice.

Административный сервер предназначен для мониторинга учебного процесса. Он содержит списки групп учащихся, их личные дела, электронные зачетные книжки и другую информацию, необходимую для контроля учебного процесса. При создании сервера использованы принципы разграничения доступа. При необходимости возможно достаточно полная статистическая отчетность об учебном процессе по каждому студенту.

Одной из важнейших форм оценки качества подготовки специалиста является тестирование. Поэтому в состав портала обязательно должна входить сервер телетестинга.

При составлении вопросов для тестирования необходимо придерживаться следующих правил:

в вопросе должна быть ясно выражена только одна мысль;

• мысль, выраженная в вопросе, должна быть записана, с одной • стороны сжато, а с другой полно;

вопрос должен представлять важную часть пройденной темы;

• C o m m o n G a te w a y In te r fa c e С ервер Клиент W e b -с е р в е р Р асчетное W e b -б р а у з е р C G I- м о д у л ь ядро HTTP M a th L in k M a th e m a tic a Рис. вопрос по трудности должен быть доступен студенту, а по • содержанию - соответствовать критериям будущей профессиональной деятельности студента или потребностям обучения по другим дисциплинам;

при формулировании вопросов и ответов к ним следует • исключать намеки и подсказки к правильным ответам;

задания в тесте следует располагать в порядке постепенного • возрастания трудности, что способствует снижению эмоционального стресса в процессе тестирования;

при тестировании следует предупреждать студента, • ограниченное или неограниченное время дается для работы над тестом;

следует предупредить студентов, что после каждого • использования теста его структура пересматривается, поэтому нет смысла сохранять ключ ответов на будущее.

Тесты включают в себя вопросы, содержащиеся в программе дисциплины, которые выносятся на контроль. В ИОС использованы следующие типы вопросов:

с одним правильным ответом;

• с подбором ответов на соответствие, сравнение и • противопоставление;

с множественными ответами «верно - неверно»;

• основанные на определении причинной зависимости;

• Реализация телетестинга проведена в технологии клиент-сервер. На сервере предусмотрена возможность администрирования системы телетестинга, строгой регистрации пользователей и всесторонняя отчетность по результатам прохождения тестов.

Библиотечный сервер основан на библиотечной систем ИРБИС (разработка ГПНТБ России). Предусматривается доступ к системе через Интернет. Студент будет иметь возможность воспользоваться библиотечным фондом института, заказать книгу, посмотреть ее полнотекстовый вариант, а при необходимости – может войти в межбиблиотечную компьютерную сеть.

По своей сути рассматриваемая концепция построения ОП и ее реализация представляют совокупность базы данных (БД), системы управлением БД, а также технических, инструментальных и организационных средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного многокомпонентного использования данных, что позволяет отнести ее к банкам данных. В данной среде наиболее важным аспектом является структурированность информации, четкое деление на иерархические уровни и взаимосвязи между уровнями. Здесь можно выделить следующие информационные потоки:

пользователь – ОП (запросы и интерактивные приложения);

• ОП – пользователь (гипертекстовые материалы и специальные • приложения);

компонент ОП– компонент ОП (взаимосвязи внутри среды для • произвольных иерархических уровней);

пользователь – ОП – внешние информационные ресурсы • (взаимосвязи за пределы ОП).

Исходя из выдвинутой концепции можно сформулировать следующие требования к информационному наполнению ОП.

1. Полнота информации. Определяется содержанием государственного образовательного стандарта, действующей нормативно технической документации, полнотой и завершенностью наполнения информационно-справочной базы, квалификацией методистов и разработчиков - носителей предыдущего опыта.

2. Достоверность информации. Данные в информационно образовательной среде должны быть корректными, своевременно обновляться, причем одновременно и согласовано во все разделы информационного фонда.

3. Неизбыточность информации. Избыточность усложняет работу с информационным фондом и его обновление, повышает затраты на хранение и обработку информации. Неизбыточность информации в ОП обеспечивается наличием информационно-справочной базы и введением функции супервизора, координирующего содержание информационного фонда.

4. Возможность независимого изменения информационного и программного (инструментального) обеспечения ОП. Это достигается использованием платформеннонезависимых инструментальных средств, разделением логического уровня, определяющего структуру ОП, и физического уровня хранения данных.

5. Малое время доступа к данным. Обеспечивается технологией разработки документов, структурой и настройками сервера.

6. Минимизация затрат памяти. Обеспечивается при установленной избыточности информации своевременным удалением из базы устаревших и ненужных сведений, применением рациональных форматов хранения информации.

7. Многопользовательский характер ОП обусловлен самой концепцией применения глобальных компьютерных сетей.

Сформулируем основные особенности ОП, как объекта проектирования:

сложность описания, заключающаяся в большом количестве • компонентов, их разнородности и разнотипности;

наличие тесного взаимодействия компонентов со сложными • взаимосвязями между ними;

фрагментарность аналогов, делающих невозможным • использование каких-либо существующих принципиальных проектных решений;

неоднородность среды функционирования, предполагающая • наличие различных программно-аппаратных платформ;

открытость системы, позволяющая встраивать новые • компоненты по мере проведения образовательного процесса, расширения информационно-справочной базы, внедрения новых инструментальных средств;

документированность результатов разработки для • воспроизведения, поддержки и развития системы и обеспечение ее технологичности;

существенная временная протяженность процесса • проектирования, обусловленная сложностью объекта проектирования и ограниченными ресурсами коллектива разработчиков из-за невозможности на определенных стадиях вести процесс разработки параллельно.

Современные инструментальные средства, ориентированные на Интернет-технологии, открывают широкие возможности для визуализации учебных материалов и построения интерактивных приложений.

В качестве технологической основы построения ОП выбран язык гипертекстовой разметки документов HTML со встроенными в него Java апплетами, написанными с использованием библиотеки трехмерной графики OPENGL. Основными причинами такого выбора являются:

язык HTML является основой динамично развивающейся • представления материалов в Интернет, WWW-технологии предоставляющей широкие дизайнерские возможности.

язык Java является межплатформенным языком, т.е. не зависит • программно-аппаратной платформы, и органично интегрируется в HTML.

программные средства для работы с HTML хорошо развиты, • доступны обычному пользователю и не требуют специальных знаний.

язык Java является объектно-ориентированным, что, с одной • стороны существенно упрощает программирование, а, с другой - позволяет легко библиотека трехмерной графики OPENGL, позволяет добиться организовать работу в группе программистов в системе заданных объектов.

максимального приближения виртуальных объектов к их • реальным аналогам, достаточно простыми средствами.

Построение образовательного портала – длительный творческий процесс большого коллектива специалистов: предметников-методистов, программистов, системотехников, художников-дизайнеров и т.д.

производится согласно технологии, представленной на рис. 5.

Документирование является важным этапом создания больших Web документов в структуре ОП. Если малый по объему документ с относительно небольшим числом взаимосвязей, который создает от начала до конца один автор или небольшой коллектив, можно представить без детально проработанной документации, то большой документ требует очень тщательного её ведения. Только при наличии подробной документации возможно создание логически, семантически и программно связанных Web-документов, представляющих собой единый законченный продукт, имеющий рыночную ценность.

Программисты Преподаватели Проверяют задания, корректируют и дополняют учебные курсы Разрабатывают Разрабатывают программные средства учебные курсы Выполняют задания Программное Группа Образовательный Обучающиеся обеспечение технологической портал поддержки Тестирует Изучают уч.

учебные курсы Используют материалы Регламентирует обучение, обеспечивает доступ ИОС, обслуживает технические средства Деканат Рис. При этом имеется возможность объединить усилия значительного числа исполнителей, которые работают над Web-документом параллельно и, в дальнейшем, облегчить его эксплуатацию и обновление.

К основным документам, которые составляются при разработке Web-документа, относятся: классификатор документа;

семантическое дерево (граф гиперсвязей);

бланки гиперсвязей страниц;

описание страниц Web-документа;

описание файлов для информационной базы Web документа.

В заключение можно отметить, что разработанная технология создания образовательного портала открыта для расширенного воспроизводства в сторону новых специальностей и развития открытого образования на основе новых информационных технологий.

Доклад на семинаре «Создание системы открытого инженерного образования».

Попов А. И.

Московский энергетический институт (технический университет).

Единая образовательная информационная среда решающее условие подготовки специалистов ХХI века.

Попов Анатолий Игоревич — первый проректор Московского энергетического института (технического университета), заведующий кафедрой полупроводниковой электроники МЭИ, доктор технических наук, профессор.

Императив информационной цивилизации.

Российская школа подготовки инженеров еще со второй половины XIX в. устойчиво занимает лидирующие позиции в мире. Подтверждением этого могут служить выдающиеся достижения отечественной научно технической мысли и инженерной практики в области космической техники, энергетики, военных технологий, да и во многих других сферах.

Другое дело, что плоды первоклассного инженерно-технического образования — речь идет о создаваемых специалистами новой технике, передовых технологиях, научных принципах организации труда — далеко не всегда внедрялись в производство. Но, думается, причины здесь следует искать не в инженерах, а в государственной и экономической системе, в конечном счете, отвергнутой российским обществом, хотя и продолжающей еще влиять на нашу жизнь.

Тем более важно осознавать, что и в области инженерно технического образования существует реальная угроза отставания от уровня, достигнутого в передовых странах. Я имею в виду повторение — но уже в куда более широких масштабах и с несравненно более серьезными последствиями — ситуации с развитием вычислительной техники, сложившейся у нас в 70 — 80-е гг. прошлого века.

На рубеже XX и XXI столетий человечество вступило в новую технологическую эру — эру информационной цивилизации. Развитие информационных технологий уже оказывает — и будет оказывать в обозримой перспективе — такое же влияние на общество, как появление земледелия, изобретение книгопечатания или паровой машины. Очевидно, что именно эту новую технологическую реальность обязана прежде всего учитывать система образования и в первую очередь— высшая школа, особенно инженерно-техническая.

Какой же вывод отсюда следует? Мне кажется, он заключается в том, что оснащение вузов компьютерными и локальными сетями, разработка электронных учебников, виртуальных лабораторных работ и других частных информационных технологий в сфере образования — все эти обще принятые критерии и показатели уровня информатизации являются хотя и необходимыми, но еще далеко не достаточными условиями подготовки современных специалистов.

Поясню сказанное аналогией.

Известно, что для традиционной системы образования (можно сказать, для системы образования образца прошлого века) недостаточно ограничиться либо только написанием учебных пособий, либо только подбором преподавательских кадров, либо только созданием лабораторий и аудиторий. Необходимо все вместе — требуется вполне определенная система.

Точно так же и для подготовки специалиста XXI века нужны все элементы новых информационных технологий, соединенные в единую систему. Говоря более конкретно, необходима единая образовательная информационная система (EOИC) вуза, обучаясь, действуя в которой, студент со дня поступления (а точнее, еще со школьной скамьи), решал бы большую часть учебных и организационных задач с использованием всего комплекса предоставляемых ею средств. Именно создание и эффективное функционирование единой образовательной информационной среды и придает подготовке специалистов то новое качество, которое делает ее современной, отвечающей потребностям и перспективам научно-технологического развития в условиях информационной цивилизации и экономики знаний.

Цели создания ЕОИС в общем, плане можно сформулировать следующим образом:

повысить эффективность и качество обучения за счет методически обоснованного применения информационных технологий в учебном процессе;

обеспечить возможности индивидуализации «образовательных траекторий» потребителей услуг различных уровней и форм обучения, включая дистанционное, при соблюдении всех требований к качеству обучения в соответствии с государственными образовательными стандартами;

повысить эффективность комплексного управления учебным процессом в рамках вуза, а также эффективность использования кадровых и материальных ресурсов;

обеспечить возможность комплексного взаимодействия вуза с другими учебными заведениями различного уровня (школы, лицеи, техникумы, другие вузы), академическими институтами и отраслевыми предприятиями, зарубежными научными и учебными центрами, отдельными лицами, заинтересованными в получении образовательных услуг;

обеспечить возможность открытого образования.

Таким образом, ЕОИС должна обеспечить новый уровень образовательного процесса и интегрировать деятельность обучаемых (студентов и слушателей), обучающих (преподавателей) и организаторов учебного процесса. Будущее высшего инженерного образования России зависит от того, удастся ли техническим вузам страны достаточно быстро создать эффективную единую образовательную информационную среду. В противном случае, под аккомпанемент рапортов о количестве приобретенных компьютеров и созданных (действительно уникальных) компьютерных учебников, мы будем готовить специалистов прошлого века.

Для создания и внедрения ЕОИС требуется: материально техническое, программное, методическое и правовое, организационное и психологическое обеспечение.

Коротко рассмотрим пути и проблемы реализации каждого из этих направлений, основываясь на опыте Московского энергетического института (технического университета) (МЭИ).

Материально-техническое обеспечение.

Материально-техническое обеспечение включает компьютерный парк, информационно-вычислительную сеть (ИВС) вуза, наличие и характеристики выхода ИВС в Интернет, автоматизированные лабораторные комплексы удаленного доступа, компьютерные читальные залы библиотеки. Как правило, материально-техническое обеспечение вуза в области информатизации оценивается по первому параметру — количество компьютеров, приведенное к количеству студентов. Идут соревнования и рассчитываются рейтинги: у нас один компьютер на студентов;

Вы отстали — у нас компьютер на 4 студента;

а мы передовые — у нас на двух студентов по компьютеру. Зададимся вопросом:

действительно ли чем больше компьютеров в вузе, тем лучше? Для меня ответ на этот вопрос отрицательный по нескольким причинам.

В первую очередь необходимо учитывать уровень персональных компьютеров (ПК). Моральное старение ПК происходит за три года.

Понятно, что вузы России не имеют финансовых возможностей полностью обновлять компьютерный парк с такой периодичностью. Но обучение студентов на компьютерах 8 — 10-летней давности — это дискредитация информационных технологий. К сожалению, этот достаточно очевидный тезис не всегда полностью осознается как в вузах, так и руководителями высшего образования. Свидетельство тому — один из вопросов в рейтинге вузов, ежегодно проводимом Министерством образования России: «Общее количество терминалов в системах коллективного пользования без учета персональных компьютеров».

Однако даже полное оснащение вуза новыми персональными компьютерами не является достаточным условием создания современной информационной среды. Для эффективного использования персональных компьютеров необходимо создание современной информационно вычислительной сети (ИВС) вуза, включающей высокоскоростные магистрали связи, серверы, маршрутизаторы, коммутаторы и многое другое. Причем чем больше компьютеров приобретено вузом, тем совершеннее должна быть ИВС, тем больших интеллектуальных и финансовых затрат она требует. В противном случае работа в вузовской сети будет напоминать движение автомобилей в центре Москвы в часы пик, либо попытки дозвониться до справочной службы Аэрофлота.

Наконец, необходим высокоскоростной выход вузовской ИВС в Интернет.

Каково же оптимальное количество персональных компьютеров в вузе? Учитывая значительное количество «домашних» компьютеров у студентов (данные социологического исследования 2001 г.

свидетельствуют, что 79% студентов МЭИ имеют компьютеры дома, 40% которых имеют выход в Интернет), представляется, что вузу достаточно иметь один современный компьютер на 4-5 студентов, однако компьютеры должны функционировать в современной информационно-вычислительной сети.

Завершая разговор о требованиях к компьютерному парку и ИВС вуза, приведу некоторые характеристики информационно-вычислительной сети Московского энергетического института (технического университета) (МЭИ), хотя я и далек от мысли считать ее образцовой. ИВС МЭИ объединяет 1500 персональных компьютеров (из более чем 2000, имеющихся в МЭИ) и включает серверы, маршрутизаторы, межкорпусную оптоволоконную магистраль (200 Мб/с), корпусные магистрали (100 Мб/с), радиосегмент связи со студенческим городком, выход в Интернет ( Мб/с). В скобках приведены скорости передачи информации. Схема ИВС МЭИ показана на рис. 1.

Ежесуточно в ИВС МЭИ регистрируется 1100 — 1200 активных компьютеров, а объем переданной/принятой информации составляет 15 — 17 Гбайт.

Следующими компонентами материально-технического обеспечения информационной среды являются автоматизированные лабораторные комплексы и компьютерные читальные залы библиотеки.Государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования регламентируют проведение лабораторных практикумов по большинству учебных дисциплин, входящих в состав циклов общих математических и естественнонаучных, а также общих профессиональных и специальных дисциплин.

Рис. В то же время известно, что учебные лабораторные исследования — наиболее дорогостоящий вид учебных занятий, на проведение которых затрачивается не менее 70-80% всех средств, отводимых на подготовку специалистов в области техники и технологий. Недостаток лабораторного оборудования, вызванный его высокой стоимостью, быстрым моральным старением, и ограниченные возможности доступа к нему, определяемые низким уровнем технологичности, не позволяют проводить подготовку специалистов на современном уровне.

Автоматизированный лабораторный комплекс (АЛК) удаленного доступа представляет собой автоматизированный физический лабораторный стенд с выходом в информационно-вычислительную сеть вуза. Лабораторные занятия могут выполняться с любого компьютера или компьютерного класса, имеющего выход в Интернет в любое время суток.

Каждый студент получает индивидуальное задание на проведение лабораторной работы и после необходимой подготовки через компьютер выдает команду на лабораторный стенд о проведении эксперимента. На стенде отрабатывается необходимый эксперимент, а его результаты передаются на компьютер студента для дальнейшей обработки и анализа.

Наличие телевизионной камеры на лабораторном стенде позволяет студенту не только получить результаты проведенного физического эксперимента, но и увидеть реальный стенд, на котором эти результаты получены. Более того, поскольку время самого эксперимента (по крайней мере, в случае электрических измерений) составляет менее 1 с, то на одном стенде одновременно могут работать несколько групп студентов.

Таким образом, применение АЛК с удаленным доступом по сравнению с традиционным лабораторным оборудованием обладает следующими преимуществами:

многократно уменьшается количество однотипного • оборудования, применяемого при выполнении лабораторных работ;

множество измерительных приборов заменяется • информационной подсистемой, осуществляющей многоканальное синхронное измерение и первичную обработку экспериментальных данных;

все рутинные операции автоматизируются, что позволяет • учащимся сосредоточить внимание на основных задачах исследования;

лабораторное оборудование управляется пользователями • дистанционно по компьютерным сетям;

лабораторное оборудование становится доступным в любое • время;

подготовка заданий, исследования и обработка полученных • результатов проводятся в разное время, что позволяет во много раз увеличить количество учащихся, которые получают практически одновременный доступ к лабораторному оборудованию.

АЛК с удаленным доступом по курсу «Основы электропривода», разработанный в Московском энергетическом институте (техническом университете), показан на рис. 2.

Программное обеспечение.

Программное обеспечение EOI/IC вуза может быть разделено на две большие группы: средства обеспечения информационной инфраструктуры и средства поддержки учебного процесса.

Информационное обеспечение образовательного процесса подразумевает поддержку управленческих функций, связанных с подготовкой специалистов: движение контингента студентов, составление учебных планов и контроль их выполнения, оформление выпускных документов (дипломы, академические справки и т.д.) и др. В подавляющем большинстве вузов России эти задачи решаются путем разработки и внедрения отдельных не взаимосвязанных модулей. Такой подход был оправдан лет 10-15 назад, когда компьютеры рассматривались как некий «подсобный» инструмент, помогающий решать задачи традиционными методами. Сегодня необходимо создание интегрированной распределенной информационной системы (ИРИС) обеспечения образовательного процесса для реализации и поддержки постоянно изменяющихся нерегулярных иерархических структур высшего образования.

Рис. Только при этом условии возможен как переход на новый уровень управления внутри вуза с внедрением электронного документооборота, так и действительная, а не на бумаге, академическая мобильность студентов и открытое образование. Фрагмент интерфейса «Контингент студентов»

ИРИС МЭИ приведен на рис. 3. Важнейшим условием функционирования ЕОИС является создание электронной коммуникационной системы университета, обеспечивающей обмен информацией как между студентами, преподавателями, подразделениями университета, так и с потребителями образовательных услуг, коллегами и всем мировым сообществом. В МЭИ это условие выполнено благодаря разработке и внедрению общеуниверситетской системы электронной почты (ОСЭП), функционирующей в информационно-вычислительной сети университета.

Рис. ОСЭП обеспечивает индивидуальными электронными почтовыми ящиками, доступными с любого компьютера, подключенного к ИВС МЭИ или к Интернету, всех студентов, аспирантов, преподавателей и сотрудников МЭИ (15 тысяч адресов). И, наконец, третья компонента средств обеспечения информационной инфраструктуры — комплекс информационных порталов и веб-сайтов университета. Созданный в этом году портал МЭИ является представительством университета во всемирной сети Интернет на принципиально новом качественном уровне.

Большая часть представленной на портале информации обновляется динамически. Портал связан с базами данных, вследствие чего вся информация по структуре университета, о подразделениях, по персоналиям МЭИ (ТУ) постоянно поддерживается в актуальном состоянии. Портал тесно связан с общеуниверситетской системой электронной почты. Это превращает его в эффективный инструмент управления и координации, где без труда можно найти информацию по любому структурному подразделению МЭИ и отправить электронное письмо, как руководству, так и любому сотруднику подразделения.

Перейдем ко второй части программного обеспечения к средствам поддержки учебного процесса. К ним относятся программные средства учебного назначения (ПСУН) (компьютерные учебники, компьютерные тренажеры, компьютерные справочники, компьютерные средства контроля качества усвоения материала), виртуальные лабораторные работы, автоматизированная библиотечная система с удаленным доступом, базы данных учебного назначения, учебно-методические комплексы для дистанционного обучения. На рис. 4 приведен в качестве примера один из элементов тренажера «Теплофикационная турбина Т-100-учебная», разработанного в МЭИ.

Рис. Тренажер включает подсистему визуального проектирования тепловых схем, динамическую модель тепловой схемы, программу расчета динамических режимов. Создание качественных программных средств поддержки образовательного процесса требует совместного труда преподавателей — носителей знаний, методистов, а зачастую инженеров электронщиков и художников — и является темой отдельного разговора.

Здесь мне бы хотелось лишь привести результаты опроса студентов МЭИ, изучавших курс физики с помощью учебно-методического комплекса дистанционного обучения (рис. 5).

Рис. Как видно из рисунка, результаты опроса свидетельствуют, с одной стороны, об эффективности использования новых информационных технологий, а с другой — о необходимости их грамотного и взвешенного применения.

Методическое и правовое обеспечение.

Методическое обеспечение включает создание учебных планов и программ обучения с интенсивным использованием информационных технологий, методические требования к программным средствам учебного назначения, учет учебной нагрузки преподавателей, организацию текущего контроля знаний при увеличении самостоятельной работы студентов.

Здесь существует ряд важных и непростых проблем, однако вузы эти проблемы могут решить самостоятельно. Хуже обстоит дело с правовым обеспечением: до настоящего времени юридически не легализована дистанционная форма обучения. Еще большая проблема связана с вопросами авторских и имущественных прав на разрабатываемые программные продукты учебного назначения. Ведущие университеты США выставляют программные средства учебного назначения на своих сайтах для свободного пользования. Наши же вузы в лучшем случае выставляют лишь демонстрационные версии. В чем же дело?

Разработка качественного учебно-методического комплекса удаленного доступа на Западе оценивается в 20 — 30 тысяч долларов. В США эти работы, как правило, финансируются из средств налогоплательщиков и, таким образом, результаты работы принадлежат всему обществу. У нас же такие комплексы создаются за счет энтузиазма отдельных преподавателей при некоторой финансовой поддержке кафедры или вуза. Соответственно и авторские, и имущественные права принадлежат разработчику.


Организационное и психологическое обеспечение.

Что подразумевается под организационным обеспечением? Это организация: обучения преподавателей, студентов и организаторов учебного процесса, внедрения электронного документооборота в вузе, учебного процесса по новым учебным планам с широким использованием информационных технологий. Коротко остановимся на последнем вопросе. В течение двух последних лет в Московском энергетическом институте в экспериментальных учебных группах проводится обучение студентов по специальным учебным планам с широким использованием разработанных комплексов для дистанционных технологий обучения и интегрированной информационной системы МЭИ. Это позволило вдвое сократить время аудиторных занятий при увеличении времени индивидуальных консультаций. Проверка текущей работы и экзаменационные сессии показали, что использование такой технологии обучения не снижает качества подготовки, а работа с компьютерами стала для этих студентов естественной частью учебного процесса. Непрерывный анализ затрат учебного времени студентами и трудоемкости работы преподавателя позволяет совершенствовать как сами учебно-методические комплексы, так и систему работы со студентами. Вместе с тем данный эксперимент выявил и ряд проблем, основными из которых являются недостаточная мотивация к процессу обучения у большинства студентов младших курсов и отсутствие достаточных навыков самостоятельной работы.

Одной из наиболее сложных проблем является психологическое обеспечение внедрения EDDIC, т.е. создание в вузе условий, при которых использование информационных технологий не только возможно, но и необходимо. В основном это касается не студентов, а определенной части преподавательского состава, что вполне естественно, учитывая, что средний возраст преподавателей вузов в России перевалил за 50 лет, а средний возраст профессоров приближается к пенсионному. У людей со стажем часто возникает психологический барьер: страх перед необходимостью менять привычную методику проведения занятий, использовать новые, мало известные им методы и объекты. Таким людям необходимо помочь в первую очередь. Осуществить это относительно просто, когда они хотят этой помощи, но необходимо и в том случае, когда такого желания нет.

Перед вузами и всей системой образования России стоит задача перехода на качественно новый уровень высшего образования — подготовку специалистов эпохи информатизации. Сложность и важность этой задачи, по моему мнению, существенно выше широко обсуждаемых в настоящее время в обществе проблем единого государственного экзамена или перехода на двенадцатилетку, поскольку степень успешности ее решения будет определять положение России в будущем мире.

Доклад на семинаре «Создание системы открытого инженерного образования».

ОТКРЫТАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ КАК БАЗОВЫЙ КОМПОНЕНТ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ АРБУЗОВ Ю. В., МАСЛОВ С. И.

Московский энергетический институт (технический университет).

Маслов Сергей Ильич-заведующий кафедрой ЭКАО МЭИ (ТУ), доктор технических наук, профессор.

Общая характеристика Учебные лаборатории и практикумы являются важнейшими компонентами системы подготовки специалистов в области техники и технологий. В то же время это и самая дорогостоящая составляющая образовательного процесса, которая в современных условиях оказывается все менее доступной для большинства учебных заведений (рис. 1).

Поэтому во многих случаях лабораторные практикумы с применением реального оборудования заменяются компьютерным моделированием. Очевидно, что такая замена не является равноценной:

компьютерное моделирование должно применяться не вместо лабораторного практикума, а совместно с работой учащихся на реальном лабораторном оборудовании. Только в этом случае может быть получен максимальный дидактический эффект.

Современные информационные и коммуникационные технологии самым существенным образом влияют на подходы к созданию и применению учебного лабораторного оборудования.

Работы по автоматизации лабораторных исследований успешно развиваются в Московском энергетическом институте уже более четверти века. С конца семидесятых годов XX века МЭИ являлся головным вузом страны и координатором работ по созданию систем автоматизации научных исследований (АСНИ). С появлением и все более широким применением персональных компьютеров и компьютерных сетей эти работы получают Рис. ускоренное развитие применительно к созданию нового поколения учебного лабораторного оборудования.

В МЭИ (ТУ) была разработана и впервые в российских вузах реализована концепция распределенной политехнической лаборатории, обеспечивающей одновремен-ный доступ многих пользователей к лабораторному оборудованию по компьютерным сетям (рис. 2).

Существо предложенных и реализованных инноваций состоит в следущем (рис. 3):

средства информационных технологий вводятся непосредственно в состав лабораторного оборудования в виде микроконтроллеров, которые получают задания удаленных пользователей, выполняют эти задания, запоминают их результаты;

органы управления лабораторным оборудованием и множество измерительных приборов заменяется соответствующей управляющей и измерительной подсистемой, работающей по командам микроконтроллеров;

Рис. Рис. диспетчерские функции выполняет специальный компьютер сервер, который организует последовательное выполнение заданий, предотвращая возможные конфликты, и передает результаты экспериментов на удаленные рабочие места пользователей по компьютерной сети;

рабочие места пользователей, представляющие собой персональные компьютеры, подключенные к компьютерной сети, снабжаются специальными программными средствами, которые позволяют формировать задания на проведение экспериментов, сохранять, отображать и обрабатывать полученные экспериментальные данные, включать их в соответствующие отчеты.

Результатом этих инноваций являются следующие положительные эффекты.

1. Существенно снижаются затраты на организацию лабораторных практикумов, поскольку для одновременной работы нескольких десятков студентов необходим только один комплект лабораторного оборудования, следовательно отпадает необходимость в его многократном тиражировании. Соответствующим образом уменьшаются затраты на размещение и обслуживание учебных лабораторий.

2. Оборудование учебных лабораторий принципиально становится доступным для учащихся вне зависимости от места их нахождения дней в году, 7 дней в неделю, 24 часа в сутки, что открывает перспективы разделения труда учебных заведений в области создания лабораторного оборудования и обмена образовательными ресурсами.

3. Многократно повышаются функциональные возможности лабораторного оборудования за счет многоканального управления проводимыми экспериментами и применения совершенных средств многоканального синхронного измерения показателей исследуемых процессов, позволяющих фиксировать мгновенные значения этих показателей с высокой точностью и быстродействием.

Разработанные в МЭИ (ТУ) образцы учебного лабораторного оборудования нового поколения объединены в составе распределенной политехнической лаборатории ( рис.3А) (http://ecio.mpei.ac.ru/csi).

Они базируются на современных достижениях в области информационно-измерительных, управляющих и телекоммуникационных технологий и обеспечивают одновременную работу не менее одной учебной группы студентов с каждым комплектом лабораторного оборудования. Созданная в МЭИ (ТУ) политехническая Интернет лаборатория не имеет полных аналогов в отечественной и зарубежной практике подготовки и переподготовки специалистов.

Созданный в МЭИ (ТУ) автоматизированный лабораторный комплекс соответствует требованиям государственного образовательного стандарта в части общей профессиональной подготовки инженеров в областях электротехники, теплотехники, электроники и автоматики.

Рис. 3А Комплекс является функционально полным для самостоятельного изучения студентами соответствующих учебных дисциплин в режиме удаленного доступа к автоматизированному лабораторному оборудованию и учебно-методическим материалам по компьютерным сетям.

Структура и возможности политехнической Интернет лаборатории Основными структурными компонентами политехнической Интернет-лаборатории, созданной в МЭИ (ТУ) являются автоматизированные лабораторные комплексы, в составе которых выделяются (рис. 4):

Рис. • объектные модули (рис. 5), которые могут включать один или несколько объектов исследования, снабженных необходимым количеством датчиков и автоматических органов управления и регулирования;

• микроконтроллеры, выполняющие функции управления, измерения и запоминания результатов экспериментов;

• серверы, в задачи которых входит прием заданий, поступающих с удаленных рабочих мест пользователей, организация последовательного выполнения этих заданий и отправка результатов экспериментов на соответствующие рабочие места пользователей.

Кроме того, в состав ядра распределенной политехнической лаборатории входит Интернет-экспозиция образовательных ресурсов, которые предоставляются этой лабораторией. Интернет-экспозиция представляет собой развиваемую сетевую базу данных, которая содержит информацию о средствах проведения лабораторных практикумов, доступных в сети Интернет, а также об электронных учебниках, средствах сетевого тестирования, учебно-методических комплексах и средствах разработки автоматизированного лабораторного оборудования (http://ecio.mpei.ac.ru/inet_expo).

Рис. Особенностью созданной сетевой базы данных является возможность непосредственного обращения к демонстрационным версиям лабораторных работ, которые могут быть выполнены в режиме удаленного доступа к лабораторному оборудованию по компьютерным сетям.


Каждый объект изучения в составе комплекса является информационно прозрачным, (т.е. обеспечен доступ пользователей к информации по любому значимому показателю объекта с требуемым ее качеством), и полностью управляемым, в том смысле, что каждый пользователь имеет возможности и средства для задания любого допустимого режима функционирования каждого исследуемого объекта.

Средства управления лабораторным оборудованием обеспечивают программное задание параметров управляющих воздействий или формируют эти воздействия в соответствии с задаваемыми алгоритмами при изменении возмущений.

Средства измерения являются универсальными и обеспечивают контроль полной совокупности показателей исследуемых объектов (рис.

6).

Рис. При этом фиксируются и сохраняются мгновенные значения показателей на долговременных запоминающих устройствах микроконтроллеров и ЭВМ. Быстродействие этих средств достаточно для детального исследования переходных процессов в изучаемых объектах. Все инструментальные программные средства поддерживают технологию объектно-ориентированного программирования в среде операционных систем Windows NT и Windows 98/2000/XP.

Разработанные лабораторные комплексы открыты для развития в части увеличения количества или смены объектов изучения, каналов измерения и управления, числа индивидуальных заданий, а также состава и уровня сложности моделей объектов изучения.

При выполнении представленной разработки были использованы методы создания многоуровневых распределенных информационных систем. На первом уровне такой системы находятся территориально распределенные автоматизированные программно-технические комплексы лабораторного оборудования, снабжаемые средствами искусственного интеллекта. Второй уровень составляют средства телекоммуникационных технологий, позволяющие пользователям взаимодействовать с информационными и техническими ресурсами в режиме удаленного доступа по компьютерным сетям. Третий уровень включают автоматизированные рабочие места пользователей на базе персональных компьютеров. Рабочие места пользователей оснащены средствами программно-методической поддержки учебного процесса в режиме удаленного доступа, включая средства теоретического обучения, тестирования и контроля знаний, выполнения индивидуальных практических заданий, включающих экспериментальные исследования реальных объектов и сопутствующее им компьютерное моделирование.

Еще одной инновацией, примененной в данной разработке, является организация информационного взаимодействия пользователей с распределенным лабораторным оборудованием в асинхронном режиме передачи пакетов данных. Такой способ позволяет снизить требуемый уровень производительности применяемого сетевого оборудования и повысить надежность применения средств политехнической Интернет лаборатории.

Применение политехнической лаборатории в учебном процессе Автоматизированные лабораторные стенды нового поколения в областях электротехники, электроники и автоматики позволяют проводить лабораторные работы более чем с 50-ю объектами изучения. Количество индивидуальных заданий на проведение лабораторных исследований с этими объектами в настоящее время составляет несколько сотен вариантов. При этом все студенты могут одновременно выполнять лабораторные исследования одного и того же объекта в различных режимах его функционирования, или проводить учебные эксперименты с различными объектами, входящими в состав комплекта лабораторного оборудования. Каждый студент работает с персональным компьютером, подключенным к глобальной компьютерной сети.

Перечень лабораторных работ, которые могут выполняться студентами в режиме удаленного доступа к лабораторному оборудованию, включенному в состав ядра распределенной политехнической лаборатории МЭИ (ТУ), представлен в таблице.

Разработанные технические и программно-методические средства распределенной политехнической лаборатории в течение нескольких лет успешно применяются в учебном процессе на ряде кафедр МЭИ (ТУ).

Таблица Учебные дисциплины Темы, объекты Число работ Основы Электрические цепи электротехники постоянного и переменного тока в переходных и установившихся режимах Физические основы Диоды. электроники Схемы на операционных усилителях Электрические машины Электрические машины постоянного тока и асинхронные машины в переходных и установившихся режимах Электромеханические Регулирование частоты системы вращения электродвигателя и напряжения генератора постоянного тока Силовая электроника Выпрямители. Стабилизаторы.

Инверторы САУ Линейные системы. Типовые звенья Электрические Датчики тока. Датчики измерения напряжения.

ЦАП, АЦП Разработанное программно-методическое обеспечение автоматизированного лабораторного практикума передано для опытной эксплуатации в Московский государственный университет геодезии и картографии, в Омский технический университет, в Кубанский государственный технологический университет, в Пензенский государственный университет, в Тамбовский государственный технический университет, в Новоуральский технологический институт и в ряд других высших технических учебных заведений России.

Результаты выполненных работ по данному направлению демонстрировались на пятнадцати российских и международных выставках и везде получали высокие оценки специалистов. В частности, экспонаты, представленные МЭИ (ТУ) на выставке-ярмарке «Современная образовательная среда», проведенной Министерством образования Российской Федерации 21 – 24 ноября 2001 года, были отмечены двумя Почетными дипломами и четырьмя золотыми медалями.

Доклад на семинаре «Создание системы открытого инженерного образования».

Потапенко А. А.

B2K – преобразует учебное пространство!

Потапенко Алексей Александрович – руководитель проекта компании E-Style Software House.

Развитие технологи накладывает отпечаток на требования, предъявляемые высшему образованию. Институты сегодня сталкиваются с такими явлениями как изменения демографии, растущие ожидания студентов, перегруженность преподавательского состава, приказы и инструкции правительства, и конечно растущая конкуренция с другими институтами и вузами.

И хотя все эти проблемы на первый взгляд выглядят устрашающими, для обучения на современном технологическом уровне открывается новый мир возможностей.

Вооружившись правильной стратегией, продвинутыми педагогическими инструментами и технологической базой, институты могут на самом деле извлечь выгоду из изменения требований к высшему образованию.

Инновационные решения B2K позволяют:

• привлекать и удерживать студентов и преподавателей;

• расширять границы студенческого городка;

• поднимать успеваемость студентов;

• постоянно улучшать качество программ;

• использование технологий для достижения ваших целей.

Ведущие вузы уже выбрали направление на внедрение современных технологий в процесс образования.

Стратегия B2K простирается гораздо дальше, чем использование простоты и удобства Интернет в учебном процессе. B2K является системой дистанционного обучения специально разработанной под потребности всей отрасли образования – от административных служб поддерживающих студентов из разных регионов, до самих студентов и преподавателей заинтересованных в новых формах обучения и преподавания.

B2K легко и эффективно интегрируется в существующую информационную систему вашего вуза.

Влияние внедрения Мощность решения Польза.

ДО + Расширить + Привлечение + быстрый Администра тивные службы академическую емкость студентов и удержание возврат программ обучения их в вузе инвестиций вуза + Отслеживание + Расширение выполнения студентами количества платных всех учебных заданий услуг и сервисов - Дополнительная статья расходов, которую надо контролировать Преподаватели + Гибкая система - Требуется некоторое Увеличение управления учебными время на подготовку продуктивности курсами для работы в новой работы + Мощная система среде преподавателей управления контентом + Доступность + система аттестации - контента оценки знаний + Возможность обмена контентом между многими + Персонализированный + Завершенность + Улучшение Студенты подход к каждому курсов (доступ к уровня обучения студенту информации в любой студентов + доступ к знаниям медиа форме) + возможность получать оценки при ДО + Масштабируемость + Обеспечение доступа + Увеличение Сотрудники + Стандартная к системе вне эффективности службы IT архитектура зависимости от системы географического местоположения студента + Интеграция со всеми существующими административными системами университета Трансформация обучения Рассылка расписания занятий и учебных программ по e-mail уже никого не удивляет. Но все меняется. По-настоящему эффективное обучение с помощью современных технологий должно быть встроено в процесс обучения для достижения основных целей стоящих перед образовательным учреждением, и соответствовать запросам каждой группы участников образовательного учреждения. Наиболее успешными будут те образовательные учреждения, которые смогут поставить себе на службу современные технологические достижения для:

привлечения, удержания и подготовки студентов;

• постоянного улучшения обучающих практик, методов;

• поддержания для студентов постоянных обучающих услуг, • рассчитанных на повышение квалификации и обучения в течение всей жизни (непрерывное образование);

наиболее полного и эффективного использования • институтских и университетских ресурсов.

Создатели B2K работают в тесной связке со специалистами из ведущих институтов и университетов страны для создания системы выходящей за рамки обычной доставки уроков on-line. B2K трансформирует и обогащает существующие традиции образования. С этой точки зрения мы поставляем образовательную технологию, которая поддерживает полный набор методов обучения и преподавания и оптимизирует использование интеллектуальных и технических ресурсов.

Поставляемая оболочка включает:

инструменты обучения и преподавания;

• мощные средства управления контентом;

• полная персонализация обучения;

• динамическое управление обучающими ресурсами;

• архитектура решения соответствует Enterprise-классу – • корпоративное решение.

Агрессивная реальность и возрастающая конкуренция современного мира Изменения, происходящие в обществе в последние годы, привели к существенному изменению требований к качеству и специфике образования. Все больше и больше студентов связывают свое будущее с компьютерными технологиями и требования к компьютерной грамотности возрастают. Необходимый средний уровень знаний и умений пользоваться Интернет технологиями и компьютерным оборудованием растет в соответствии с достижениями науки и техники. Студентов не только не пугает, но и привлекает образование с использованием современных технических средств.

Возрастающая конкуренция на рынке труда делает актуальным не только получение качественного высшего образования, но и получение дополнительных знаний и квалификации после окончания вуза. Поэтому наметилась устойчивая тенденция к повышению квалификации и получению второго образования лицами, имеющими первое образование и уже занятыми в процессе производства, исследований или управления в какой либо отрасли. Т.е. получение образования без отрыва от производства стало не менее актуальным, чем общая компьютерная грамотность.

Свободные рыночные отношениям и растущая конкуренция и в сфере занятости и в сфере получения образования формируют новые требования, которые предъявляются к качеству и организации процесса образования.

Особенные требования к гибкости процесса обучения и к качеству получаемого образования Многие студенты уже работают, и получение образования в удобное время и в удобном месте является для них важным критерием при выборе учебного учреждения. Взрослые люди ценят свое время и хотят достичь максимального эффекта и получить знания в подходящей для них манере и в самой эффективной форме.

Требования к учебному материалу так же существенно возросли.

Прежде всего, и традиционные студенты и люди, повышающие квалификацию в какой либо области, или получающие второе образование для достижения карьерного и профессионального роста ожидают быстрого эффекта от занятий и требуют самых качественных, современных и востребованных на рынке знаний. Они ищут и различных форм получения этих знаний и их активизации: от пассивного чтения лекций, до тренингов и непосредственного общения с преподавателем.

Проблема актуальность знаний стоит остро как никогда. В прикладных областях знаний как банковское дело, менеджмент, маркетинг, программное обеспечение – знания и их актуальность особенно важны. Система обеспечивающая быструю доставку самых “горячей” информации, данных и знаний, а так же система стимулирующая исследование современного информационного пространства – наиболее актуальна.

Барьеры на пути к образованию должны исчезнуть На рынке образования появляются новые и новые игроки. Как следствие конкуренция за студентов возрастает. Молодые образовательные учреждения быстро завоевывают ниши, предлагая специальные, хорошо разработанные программы под конкретные потребности студентов, программы, обеспечивающие необходимыми знаниями для быстрого карьерного роста.

Стереотипное представление о доступности качественного образования в престижных университетах крупных городов рушится.

Конкуренция заставляет преодолевать географические препятствия, а развитие современных технологий позволяет привлекать к обучению тех студентов, присутствие которых в аудитории вуза не было возможно прежде.

Студенты самых удаленных уголков страны и даже других государств имеют возможность выбрать курс обучения самого престижного вуза и получить самое качественное образования и актуальные знания в вузах использующих технологии дистанционного обучения.

Дифференцированность и рейтинг учебного учреждения Борьба за признание марки вуза и за авторитет дипломированных выпускников данного учебного учреждения будет возрастать так же стремительно, как и конкуренция на рынке рабочих мест. Чем выше котируется диплом или сертификат учебного учреждения, тем больше студентов привлекает вуз и, в конечном счете, выше его доходы.

Факторами, определяющими престижность вуза, являются:

предложение современных программ и дисциплин, особенно востребованных или перспективных на рынке труда;

получение выпускниками высокой квалификации и багажа современных, актуальных знаний;

развитые творческие способности и самостоятельность выпускников вуза.

Совокупность всех перечисленных тенденций и уровень развития современных технологий будут являться мощным толчком развития учебного процесса в лучших вузах – того, как проходит процесс обучения, как создаются и обновляются дисциплины и образовательные курсы, контролируется и управляется процесс обучения каждого студента и учебного учреждения в целом.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ Цели Задачи Решения Bridge to Knowledge Обеспечить Предоста Комбинирование в • • стандарт вить студентам свободу учебном процессе различных видов открытого выбора предметов, обучения образования форм и интенсивности (групповое/индивидуальное/самообу обучения. чение, синхронное/асинхронное), темпов обучения и порядка Обеспечи • прохождения курсов.

ть составление индивидуальных Управление, • программ обучения. планирование и контроль учебного процесса, определение видов и форм Реализова • обучения, правил сертификации и ть гибкое планирования тестирования студентов, создание учебной нагрузки и индивидуальных траекторий сдачи экзаменов.

обучения для разных групп студентов, ведение статистики посещаемости и протоколов занятий.

Организация всего • цикла обучения – от зачисления студента на курс до выдачи сертификата.

Интенси- Предоста Предоставление • • фицировать вить преподавателям обширного дидактического процесс обучения возможность инструментария: учебный план конструирования курса, конструктор заданий, собственной редактор тестов, средства методической системы. консультирования (комната Повысить обсуждений и систематизированный • форум), ежедневник, детальная усвоение материала статистика по студентам студентами.

Стимулир (посещаемость, виды и формы • овать самостоятельную обучения, успеваемость), механизм назначения и проверки работу студентов.

Разнообр индивидуальных заданий, а также • архив выполненных заданий.

азить средства и форм Предоставление • контроля результатов средств синхронной и асинхронной обучения.

Обеспечи коммуникации: онлайн • консультации, конференции и чаты, ть самостоятельное а также средств проведения видео- и планирование аудиоконференций.

обучения, как Гибкая организация • студентами, так и учебного процесса, тестирования и преподавателями предостав сертификации: все широко • используемые формы проведения ить студентам и занятия (лекция, семинар, абитуриентам возможность выбора самостоятельная работа, дополнительных форм контрольная), типы тестовых обучения, в т.ч. заочной заданий (выбор из альтернатив, и дистанционной, множественный выбор, необязательных курсов, сопоставление, генерация ответа, домашних семинарских однопараметрическая занятий и проч. последовательность), различные виды контрольных групповых и • индивидуальных творческих заданий и проверочных работ.

Гибкое • индивидуальное и групповое планирование учебных мероприятий, включая обучение с опережением учебного графика.

Индивидуальная • регистрация и подписка студентов на курсы в соответствии с их персональным графиком.

Комбинирование форм • и интенсивности обучения в зависимости от предпочтений и возможностей студентов.

Создать Использо Одновременная работа • • подлинную вать учебные со многоязычными документами межъязыковую материалы на через использование стандарта среду зарубежных языках. кодирования текста UNICODE, позволяющего составлять тексты на Обеспечи • любых языках, в том числе на ть быструю разработку арабских и юго-восточных языках.

курсов на иностранных языках. Изменение языка • интерфейса двумя щелчками мыши.

Обеспечи • ть быстрое усвоение Быстрый и легкий • студентами активного перевод интерфейса системы на словаря предметной любой язык с помощью области. специального инструментария.

Улучшить Улучшит Создание, • • оснащенность ь оснащенность использование и распространение профессорско- учебного процесса мультимедийного контента преподаватель- вспомогательными (графики, видео- и ского средствами, в т.ч. аудиоматериалов).

состава средствами Использование уже • коммуникации, готовых учебных объектов визуализации и энциклопедий и пособий компаний интерактивного «Кирилл и Мефодий», включая взаимодействия. богатую медиа-библиотеку (слайды, изображения, фрагменты фильмов и Организо • вать доступ к другие медиа-объекты).

глобальным мировым Предоставление • информационным передовых технологий визуализации источникам. и интерактивности, позволяющих Организо быстро создавать и просматривать • вать доступ к готовым учебные пособия, насыщенные медиаобъектам и текстовой, графической и обеспечить их мультимедийной информацией.

использование в Импортирование • учебном процессе. медиа-объектов из других Повысить источников, в т.ч. с CD-ROM или из • наглядность и Интернета по ссылке URL.

структурированность Интенсивное • учебных материалов, использование в учебном процессе организовать учебный электронной почты, мгновенной процесс в соответствии доставки сообщений, доски с классическими объявлений и других технологий, принципами обучения которые значительно упрощают (наглядность, организацию обучения и обмен доступность, информацией.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 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.