Итоговый отчет государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пермский государственный университет» по результатам реализации инновационной образовательной программы
| Вид материала | Отчет |
- Отчет государственного университета Высшей школы экономики по результатам реализации, 618.42kb.
- Отчет томского политехнического университета по результатам реализации программы развития, 1779.48kb.
- Отчет государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования, 2810.92kb.
- Задачи Программы в отчетном году Главной целью, 577.28kb.
- О ходе реализации Программы развития в 2010 году том, 520.46kb.
- Отчет по показателям деятельности образовательного учреждения, необходимых для определения, 909.7kb.
- Учебное пособие Челябинск 2004 Челябинский институт (филиал) Государственного образовательного, 1000.58kb.
- Отчет но результатам самообследования по основной профессиональной образовательной, 275.62kb.
- Рабочая программа по курсу «основы этнологии», 644.74kb.
- Программы развития государственного образовательного учреждения высшего профессионального, 524.81kb.
Далее более детально описаны реализованные инновации в образовательной деятельности на факультетах, принявших наиболее активное участие в реализации инновационной образовательной программы.
Механико-математический факультет
Внедренные инновации в организацию учебного процесса
Применение медиатехники при чтении курсов и спецкурсов привело к существенному изменению хода учебного процесса: сокращение времени на изложение материала, увеличение времени на свободное обсуждение излагаемых вопросов, а не на механическое переписывание с доски. Соответствующая электронная подготовка материалов лекций позволила их использовать как раздаточный материал.
Внедрено использование в документах PowerPoint фреймов, созданных в средах LaTeX и пакета Mathematica.
Внедрено использование Wi-Fi- доступа к дистанционным ресурсам и Интернету во время лекции с целью получения необходимой информации.
Предусматриваются практикум и самостоятельная работа в виде малых исследовательских проектов для команд студентов из 2-3 человек.
Разработаны и внедрены в рамках Программы новые учебные дисциплины:
- «Анализ параллельных вычислительных алгоритмов»;
- «Параллельные вычислительные системы»;
- «Программирование для параллельных вычислительных систем»
Для аспирантов специальности 05.13.18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ» разработан курс «Методы параллельных вычислений в задачах механики и физики».
Кроме того, в рамках данного направления разработаны три курса:
- «Параллельное программирование»;
- «Распределенные алгоритмы»;
- «Параллельные архитектуры».
В учебном процессе используются электронные учебники и учебные пособия, например «Избранные главы механики сплошных сред», «Введение в МСС» и «Механика сплошных сред»; разработаны и используются компьютеризованные лабораторные комплексы, электронные ресурсы Internet, электронные библиотеки, ведется поиск материалов для обзоров по выпускным квалификационным работам. При чтении лекций 35 преподавателей факультета используют мультимедийное оборудование.
Состоявшиеся изменения характера и структуры учебной нагрузки преподавателей
Разработаны новые варианты учебных планов по направлению и специальности «Прикладная математика и информатика», в соответствии с которыми предусматривается внедрение элементов дистанционного обучения. При изучении дисциплин учебного плана увеличилась доля самостоятельной работы студента (по отдельным дисциплинам – до 50%). Это привело к сокращению аудиторной нагрузки преподавателей и увеличению объема консультационной работы (которую следует учитывать в нагрузке преподавателя).
Состоявшееся совершенствование учебно-методического обеспечения
В ходе выполнения программы основное внимание было уделено разработке и обновлению учебных планов и программ дисциплин, закрепленных за кафедрами, а также разработке учебно-методических пособий.
В рамках конкурсов по созданию методических пособий по формированию информационной коммуникационной компетентности при изучении дисциплин учебного плана подготовлены 18 новых учебных пособий.
Кроме того, вне конкурса, в порядке личной инициативы, в рамках работ по формированию информационной коммуникационной компетентности при изучении дисциплин учебного плана в рамках выполнения ИОП ПГУ опубликованы еще 8 пособий: «Численные методы нелинейного программирования», «Моделирование импульсно-тепловых машин», «Моделирование импульсно-тепловых машин: лабораторные работы», «Электронные таблицы Excel», «Основы организации и функционирования Региональной распределенной информационной системы образования и науки», «Разработка Паскаль-компилятора», «Компьютерная графика», «Тестирование и отладка программ – для профессионалов будущих и настоящих» (последние 3 книги изданы в Москве издательством БИНОМ. Лаборатория знаний).
Внедрены и прошли апробацию в 2006-2007 учебном году три новые учебные дисциплины «Анализ параллельных вычислительных алгоритмов», «Параллельные вычислительные системы», «Программирование для параллельных вычислительных систем».
Проведена модернизация ряда дисциплин, куда внесены разделы (темы), связанные с параллельным программированием: «Информатика» (направления математика, механика); «Программирование» (специальность «Радиофизика»).
Проведено обеспечение методическими материалами, учебниками, вспомогательной литературой по учебным курсам, полноценного комплектования библиотеки периодическими изданиями и другими новейшими источниками информации, необходимыми для реализации новых дисциплин.
В рамках выполнения подпрограммы разработаны (модернизированы) в 2006 г. учебные планы по специальностям «Прикладная математика и информатика» и «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, систем и компьютерных сетей».
Разработан учебный план для лицензирования нового направления подготовки «Информационные технологии» (бакалавриат), подготовлен комплект документов для лицензирования новой образовательной программы 010400 – Информационные технологии. Проведена лицензионная экспертиза подготовленных документов в УМО по классическому университетскому образованию. Экспертная оценка утверждена на Пленуме УМО в январе 2007 г. Новое направление подготовки открыто в 2007 г., проведен первый набор студентов на открытое направление на бюджетной и коммерческой основе.
Для реализации модернизированных или разработанных учебных планов выполнены следующие работы:
Составлен перечень новых учебных курсов, которые войдут в состав разработанных или модернизированных учебных планов (в том числе и для нового направления подготовки):
- Моделирование и проектирование информационных систем (2006 г.).
- Стандарты и технологии создания открытых информационных систем (2007 г.).
- Стандарты и технологии создания систем e-Learning (2007 г.).
- Технологии создания систем электронной коммерции (2007 г.).
- Теоретические основы и технологии создания систем искусственного интеллекта (2006 г.).
- Архитектура современных вычислительных систем (2006 г.).
- Мультимедиа и виртуальная реальность (2007 г.).
- Системы управления электронными документами (2007 г.).
- Современные теории и системы имитационного моделирования (2006 г.).
Составлен перечень учебных курсов, модернизированных в связи с изменением учебных планов:
- Управление проектами (2006 г.).
- Компонентно-ориентированное программирование (2007 г.).
- Теории решения изобретательских задач (2006 г.).
- Параллельные архитектуры (2006 г.).
- Параллельное программирование (2006 г.).
- Распределенные алгоритмы (2007 г.).
Для реализации учебных планов в 2006 и 2007 гг. изданы или подготовлены к изданию (переданы в типографию или находятся на этапе допечатной подготовки) 16 учебно-методических пособий.
Физический факультет
Внедренные инновации в организацию учебного процесса
Проведена системная перестройка образовательного процесса специальностей «Физика», «Физика конденсированного состояния вещества», «Радиофизика и электроника», направления подготовки бакалавров и магистров «Физика» с целью достижения заданного уровня информационно-коммуникационной компетентности выпускников классического университета.
Перестройка образовательного процесса заключалась в следующем:
- системно-согласованное формирование всех компонентов учебного плана специальностей и направления для достижения целей инновационной образовательной программы;
- внедрение информационных технологий во все виды учебной деятельности кафедры: лекции, лабораторные практикумы, курсовое и дипломное проектирование, студенческие научные конференции, защиты курсовых и дипломных работ и пр.
- создание системы поддержки самостоятельной работы студентов на базе дистанционных компьютерных образовательных технологий,
- полное обеспечение методическими материалами, учебниками, вспомогательной литературой по учебным курсам, полноценного комплектования библиотеки периодическими изданиями и другими новейшими источниками информации, в том числе зарубежного издания.
В результате проведенной работы уровень подготовки выпускников физического факультета приведен в соответствие с современными требованиями информационного общества. В новых учебных планах введены новые учебные курсы дисциплин, изменено содержание прежних дисциплин, включено в учебный процесс более совершенное новое научное и учебно-научное оборудование.
Новые учебные планы:
- Специальность «Радиофизика и электроника», специализация «Информационные системы и технологии».
- Специальность «Радиофизика и электроника», специализация «Компьютерная электроника».
- Специальность «Физика», специализация «Теоретическая физика»
- Специальность «Физика», специализация «Компьютерная физика»
- Специальность «Физика», специализация «Физическая гидродинамика»
- Направление «Физика», магистерская программа «Физика акустических и гидродинамических волновых процессов»
- Направление «Физика», магистерская программа «Физика конденсированного состояния вещества»
- Специальность «Физика конденсированного состояния вещества», специализация «Физика кристаллов».
- Специальность «Физика конденсированного состояния вещества», специализация «Физика фазовых превращений».
- Аспирантская программа специальности «Механика жидкости, газа и плазмы»
- Аспирантская программа специальности «Физика конденсированного состояния вещества»
Новые учебные курсы:
Специальность: Физика конденсированного состояния вещества
- Информационные и коммуникационные технологии
- Спецпрактикум (вычислительные технологии в физике фазовых переходов)
- Аморфные и нанокристаллические сплавы
- Сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия
Специальность: Радиофизика и электроника
- Проектирование и разработка информационных систем.
- Управление разработкой проектов (факультатив).
- Инновационные проекты и управление интеллектуальной собственностью.
- Компьютерное зрение.
- Основы инженерного творчества.
- Проектирование систем цифрового управления.
- Проектирование систем корпоративного управления.
- Квантовая и оптическая электроника
- Радиочастотные и оптоволоконные средства связи (спецпрактикум)
- Метрология и электрорадиоизмерения (спецпрактикум).
- Метрология и электрорадиоизмерения.
- Антенны и устройства СВЧ
- Информационно-измерительные системы
Специальность/направление: Физика
- Теоретические основы квантовой информации.
- Компьютерные методы обработки эксперимента
- Современные методы исследования конвекции
В связи с изменением современного рынка труда в сторону развития информационно коммуникационных технологий в 2007 году на физическом факультете лицензирована новая специальность «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем» и создан учебный план обучения студентов по этой специальности.
Произведена разработка новых рабочих программ изучения дисциплин, отражающих использование ИКТ, проектирование и создание учебных курсов с использованием новейших информационных и коммуникационных технологий, разработка учебных и учебно-контролирующих компьютерных программ и программных комплексов, подготовка методических пособий по формированию информационно-коммуникационной компетентности в рамках изучения дисциплин учебного плана.
Кафедрой теоретической физики на 5-6 лекционных и практических занятиях в неделю используется ноутбуки.
Кафедра общей физики. В учебный план специализации «Физическая гидродинамика» включены новые лекционные курсы: «Компьютерные методы обработки эксперимента» и «Современные методы исследования конвекции». Приобретенное в рамках Программы оборудование позволило произвести глубокую модернизацию большей части лабораторных работ по всем разделам курса общей физики: механике, молекулярной физике, электричеству и магнетизму, оптике, атомной и ядерной физике. Устаревшее оборудование (гальванометры, аналоговые самописцы и др.) заменено современными цифровыми автоматизированными приборами.
В части лабораторных работ обеспечены автоматизация измерений; компьютерная обработка данных; численное решение ряда задач и сравнение их результатов с экспериментальными данными; создание локальной компьютерной сети с подключением к глобальной сети; удалённый доступ к базам данных; интерактивное изучение методических пособий, описаний приборов и сопутствующей научной и учебной литературы. Использование компьютеров в учебно-лабораторном комплексе обеспечило возможность дистанционного обучения, промежуточного и итогового контроля знаний, расширило возможности самостоятельной работы студентов. Телекоммуникационные технологии обеспечили студентам доступ к базам видеозаписей ряда лабораторных работ, что позволило обрабатывать экспериментальные данные с помощью локальной или глобальной сетей.
В лабораторных практикумах налажено использование средств регистрации информации, основанных на цифровых и информационно-коммуникационных технологиях, использующих быстродействующие рабочие станции, соединенные в кафедральную сеть. Это обеспечило резкое сокращение времени обработки измерений и концентрацию внимания студентов на сути изучаемых явлений. Современные высокоразрешающие фото- и видеокамеры, лазерные измерители скорости и температуры, программируемые термостаты, скоростная камера, современные вольтметры, генераторы, осциллографы и другие приборы с компьютерным интерфейсом и специализированным программным обеспечением подняли на новый уровень технику учебного и научного эксперимента, позволили студентам освоить самые современные методы регистрации физических величин.
Поточная лекционно-демонстрационная аудитория № 902 оснащена отвечающим самым современным требованиям научно-образовательным комплексом, включающим элементы конференц-зала. Наличие такого оборудования обеспечивает лекции по физике новыми элементами представления демонстраций и физического эксперимента и делает возможным использование Интернет-технологий в обучении не только по физике, но и по широкому кругу других дисциплин.
Во всех восьми экспериментальных лабораториях кафедры общей физики, которые обеспечивают практикумы по специализациям «Физическая гидродинамика» и двум специализациям специальности «Физика конденсированного состояния вещества» физического факультета и специализации «Метеорология» географического факультета, экспериментальные установки соединены с компьютерами, что позволяет в режиме реального времени управлять экспериментальным оборудованием, осуществлять сбор и обработку сигналов датчиков, изображений и видеозаписей. Созданы методики одновременной регистрации и обработки потоков информации по интерфейсам ввода-вывода IDE, USB 2.0, SVHS, IEEE-1394, COM. Установки объединены в локальную сеть. Управляющие компьютеры составляют кластер для распределенных вычислений и оптимизации использования ресурсов вычислительной мощности, оперативной и долговременной памяти при обработке массивов экспериментальных данных в пределах локальной сети. На основе Web-технологий создана информационная среда, позволяющая вести обмен данными и перераспределять информационные массивы между экспериментальными установками, а также предоставлять локальный и удаленный доступ к тематической библиотеке, содержащей справочники, диссертации, монографии, учебные пособия, методические руководства, описания приборов, инструкции пользователя и т.д. Отработаны методики, позволяющие дистанционно проводить некоторые этапы учебного процесса, такие как обработка и анализ экспериментальных данных, литературный поиск и обзор литературы, подготовка отчетов об исследованиях, ознакомление с документацией на оборудование и руководствами пользователя.
Эти лабораторные работы очень важны для начинающих экспериментаторов, потому что только реальная работа на реальной лабораторной установке позволяет до конца осознать все детали, возможности и ограничения физического эксперимента. Студенты имеют возможность получить навыки не только в области эксперимента, но могут также вникнуть в детали компьютерного опроса датчиков, компьютерного управления экспериментальной установкой и компьютерной обработки данных при помощи различных математических пакетов. Новое измерительное оборудование (цифровая измерительная техника, цифровые термостаты, цифровые терморегуляторы и т.п.) включено в состав лабораторных установок, разработано программное обеспечение, подготовлены учебные материалы в виде методических пособий, руководств и описаний. Методические материалы доступны и выдаются студентам в бумажном и электронном виде.
Кафедры экспериментальной физики и компьютерных систем и телекоммуникаций. Для перехода на новый уровень методического и технологического обеспечения используется подход, который в литературе называется «деятельностным» и «модельным» методом (modeling method). В каждой учебной дисциплине имеется небольшое число (5-10) базовых моделей, которые составляют ее основное содержание. Для успешного овладения предметом необходимо их тщательно изучить и затем осознанно использовать для решения множества задач. Информационные технологии используются на стадии идентификации моделей, компьютерной реализации алгоритмов и формировании информационных ресурсов. Указанный подход находит свое выражение и применение в лекционных презентациях, учебно-методических пособиях, в организации лабораторных практикумов.
Пример.
Во втором семестре 2006 г. проф. М.А.Марценюк прочитал курс лекций «Статистическая радиофизика». По курсу было подготовлено около 650 слайдов, в которых подробно разъясняется материал курса. Благодаря новым средствам, в курсе удается представить численные модели случайных процессов, продемонстрировать методы вычисления корреляционных функций, спектральных плотностей и других параметров. Проследить характер преобразования случайных сигналов при прохождении через радиотехнические цепи. Некоторые вычисления реализуются непосредственно в аудитории с помощью демонстрации работы «живых» алгоритмов построенных в пакете MathCAD. Для стимуляции самостоятельной работы студентов проводились контрольные тесты. Для облегчения работы студентов все слайды были опубликованы в виде учебно-наглядного пособия.
Лабораторные работы во вновь созданных и переоборудованных учебных лабораториях, выполняемые в рамках специальности, проводятся с использованием цифровых приборов (вольтметров, генераторов, синтезаторов частот, анализаторов спектров и т.д.), имеющих сопряжение с персональным компьютером для накопления, сортировки и обработки данных с возможностью последующего моделирования процессов. Таким образом, рабочее место в лабораторных практикумах автоматизировано и включает в себя источник первичных данных и инструмент для их последующей обработки, т.е. персональный компьютер.
Методики проведения лабораторных практикумов предусматривают частичную автоматизацию измерений; компьютерную обработку данных; численное решение ряда задач и сравнение их результатов с экспериментальными данными; создание локальной компьютерной сети с подключением к глобальной сети; возможность удалённого доступа к базам данных; интерактивное изучение методических пособий, описаний приборов и сопутствующей научной и учебной литературы.
Использование телекоммуникационных технологий обеспечит возможность дистанционного обучения, промежуточного и итогового контроля знаний, расширит возможности самостоятельной работы студентов.
Пример.
Во время прохождения 10-дневной летней практики студенты должны разработать проект и представить компьютерную программу небольшой информационной. После установочных занятий и получения заданий дальнейшую работу студенты проходят самостоятельно, обмениваясь с преподавателем, ведущим практику электронными сообщениями.
Кафедра физики твердого тела. В течение второго семестра 2006-2007 учебного года было выполнено три дипломных и три курсовых работы по тематике связанной с ПНППК для целей совершенствования технологии изготовления модуляторов на основе протонного обмена в монокристаллах ниобата лития. Это и есть внедренные инновации в учебный процесс кафедры физики твердого тела.
Кафедрой физики фазовых переходов основное внимание уделялось вопросам подготовки учебных материалов в формах, использующих возможности новых образовательных технологий и современных средств аудиовизуальной поддержки учебного процесса. Для этого приобретена соответствующая материальная база (см. выше). В результате проведенных учебных и организационно-методических мероприятий достигнуты следующие результаты:
- заложены основные принципы, определены цели и задачи организации систем поддержки информационно-коммуникационных технологий;
- выработаны принципы подготовки и содержания электронных курсов;
- определены место и роль интерактивных элементов, упражнений, средств самотестирования и контрольного тестирования, самостоятельной работы студентов;
- выявлены способы интерактивного взаимодействия преподавателя и студента в процессе обучения;
- обсуждены особенности управления учебным процессом с применением новых образовательных технологий;
- сформулированы назначение и функции программ подготовки учебных презентаций и мультимедийных приложений;
- выработаны единые требования к созданию учебных презентаций и мультимедийных приложений;
- в рамках лекционного курса «Физика твердого тела» разработана программа для визуализации процесса построения поверхности Ферми;
- проводится текущая работа по разработке мультимедийной презентации для демонстрации различных кристаллических решёток и их элементарных ячеек (ОЦК, ГЦК, ячейки Вигнера-Зейтца и др.) по курсу «Физика твердого тела»;
- разработана программа визуализации процесса нелинейных колебаний в одномерной цепочке. Программа используется для визуального анализа регулярных и хаотических колебаний, содержащая следующие инструменты анализа: фазовые портреты, показатели Ляпунова, спектры Фурье в практикуме «Вычислительные методы в физике твердого тела»;
- определены концептуальные принципы и подготовлены текстовые материалы трех лекций-презентаций по курсу «Физика волновых процессов»: «Фазовая и групповая скорости волны» (две лекции). «Нелинейные волны. Роль дисперсии и диссипации»;
- подготовлены материалы для разработки мультимедийных презентаций по лекционному курсу «Магнитные измерения», включающие в себя схемы, поясняющих устройств и принцип действия лабораторных и промышленных установок, использующихся в области магнитных измерений;
- создана мультимедийная презентация для лекционных курсов «Физика жидких кристаллов» и «Физика фазовых переходов»;
- в рамках модернизации учебных планов в курсе «Компьютерные методы в физике конденсированного состояния» разработана серия занятий по пакету “MAPLE” для обучения студентов методам программирования, расчета и процессам компьютерного представления результатов расчета физических явлений и процессов;
- в рамках курсового проектирования разработаны мультимедийные (виртуальные) лабораторные работы по курсу «Физика фазовых переходов»: определение теплоты испарения жидкостей, определение теплоты парообразования жидкостей.
Практически все приобретенное по тематике программы оборудование использовано для модернизации существующих лабораторных установок и постановки новых лабораторных работ. Оборудование имеет опцию связи с компьютером в режиме OnLine, что позволяет довести ИК компоненту лабораторного практикума до 70%. Приобретенное мультимедийное оборудование, такое как интерактивная экран-панель, интерактивная экран-доска прямой проекции, современные проекторы и аудитоехника, обеспечили качественно новый уровень образовательной среды, необходимой для подготовки высокопрофессиональных специалистов, отвечающих современным требованиям общественного и социального развития и обладающих высоким уровнем информационно-коммуникационной компетентности.
Проведена модернизация учебных планов специализации «Физика фазовых превращений» и магистерской программы «Физика конденсированного состояния вещества» путем разработки новых и переработки действующих учебных курсов и спецпрактикумов на базе современного оборудования и мультимедийной компьютерной техники. Модернизация привела к внедрению информационных технологий во все виды учебной деятельности: лекции, лабораторные практикумы, курсовое и дипломное проектирование, студенческие научные конференции, защиты курсовых и дипломных работ и пр.
Среди других работ отметим: изготовлен комплект электронных иллюстраций к курсу лекций «Магнитные измерения»; разработан дистанционный курс «Типовые средства построения графиков в Maple»; разработан комплект мультимедийных презентаций для спецкурсов «Физика жидких кристаллов», «Физика фазовых переходов»; разработан электронный образовательный модуль «Решение задач по физике твёрдого тела».
В ходе перестройки организации учебных практикумов, выполненной в процессе реализации программы, на кафедре физики фазовых переходов разработана и реализована концепция учебно-лабораторного комплекса для совмещения нормативных требований государственных образовательных стандартов и обеспечения обучающихся реальными практическими навыками и умениями будущих специалистов.
На приобретенном в рамках проекта оборудовании создан учебно-лабораторный комплекс, который является специализированным многоцелевым учебным и научным объектом кафедры физики фазовых переходов, предназначенным для проведения лабораторных, практических и лекционных занятий с использованием персональных компьютеров и технических средств обучения. Такой многоцелевой характер позволяет более рационально использовать учебные площади.
В структуру лаборатории входят:
- компьютерный класс на 8 рабочих мест,
- комплект реальных лабораторных установок, позволяющих:
- изучать фазовые превращения первого рода и второго рода,
- измерять теплоемкость и теплоту плавления вещества,
- исследовать фазовые переходы в сегнетоэлектриках,
- исследовать фазовые переходы в ферромагнетиках,
- исследовать переход Фредерикса в жидких кристаллах,
- исследовать фазовые переходы в жидких кристаллах в магнитном поле и т.д.
Совмещение процессов выполнения лабораторных работ с компьютерной обработкой и моделированием результатов измерений позволило в рамках существующих учебных дисциплин реально увеличить долю времени работы студентов в компьютерных классах. Необходимо также отметить, что осмысленное и мотивированное выполнение компьютерных расчетов, реализованное в учебно-лабораторном комплексе кафедры, дает больший педагогический эффект, нежели решение абстрактных задач и примеров.
Использование ИКТ на занятиях в целях реализации проекта включает в себя:
- использование электронных мультимедийных презентаций,
- использование интерактивной экран-доски и экран-панели,
- новую методологию и организацию самостоятельной работы студентов,
- новую методологию и организацию научной работы студентов.
Так, например, по курсу «Физика твердого тела» (3 курс, радиофизики) подготовлена презентация по теме: «Кристаллы и кристаллические решетки», в"; в учебном практикуме «Физика фазовых переходов» созданы мультимедийные тренажеры физических приборов и явлений: виртуальная лабораторная работа «Измерение теплоты фазового перехода при парообразовании жидкости» и виртуальная модель струйного ультратермостата; подготовлены электронные описания лабораторных работ по курсам «Физика фазовых переходов» и «Оптика анизотропных сред».
В ходе реализации проекта стали доступны современные ИК-технологии, которые открывают перед всеми участниками учебного процесса новые возможности. Компьютерная техника высокой производительности и презентационное оборудование позволяют демонстрировать учебные материалы на качественно новом уровне в режиме реального времени. Программное обеспечение позволяет создавать современные электронные учебно-методические пособия и вести удаленное дистанционное обучение.
Новая интерактивная экран-доска Hitachi Т-77, приобретенная кафедрой физики фазовых переходов в рамках проекта, составила рабочее место преподавателя – лектора, дала возможность управлять занятием, проецируя лекционный материал на экран. Доска позволяет делать примечания на экране, выделять ключевые моменты, импортировать графические объекты, использовать множество включенных шаблонов оформления и преобразовывать в текст рукописные заметки.
Учебный процесс обучения качественно изменился, стал значительно более наглядным и интерактивным. Мультимедийное сопровождение лекционных занятий проводится по спецкурсам «Физика полимеров», «Оптика анизотропных сред», «Магнитные измерения», читаемых для студентов 4 и 5 курсов специализации «Физика фазовых превращений».
Необходимо, однако, отметить, что интерактивные доски требуют обновления программного обеспечения, особенно для разработки мультимедийных приложений. Осуществление активного обучения сложнее для преподавателей, чем традиционный учебный процесс, и требует дополнительного времени на подготовку, т.к. преподаватель должен не только сформировать учебную задачу, провести ее моделирование, подготовить мультимедийное сопровождение, наметить возможные пути решения, но и преподнести материал так, чтобы пробудить интерес к исследованию и создать ситуацию успешности.
Перестроена организация спецкурса «Компьютерные методы в физике конденсированного состояния» для студентов 4 курса физического факультета специализации «Физика фазовых превращений» и магистров 1 года обучения по программе «Физика конденсированного состояния вещества», который идет в тесном контакте с соответствующим учебным компьютерным практикумом. Все основные теоретические разделы курса находят применение и с неизбежностью используются студентами на практикуме. В ходе выполнения практикума в компьютерном классе студенты выполняют конкретно поставленные практические задачи. Для их реализации необходимо применение определенного набора компьютерных методов разной сложности. Перестройка курса была связана с учетом опыта предыдущих лет и заключалась в том, что добавлены разделы, посвященные:
- методам поиска корней системы уравнений,
- решению краевых задач и нахождения собственных значений,
- решению задач методом конечных разностей,
- расширена детализация методов вычисления решеточных сумм.
В рамках изменения качественного уровня подготовки специалистов с использованием ИКК на кафедре физики фазовых переходов разработана и внедрена новая учебная дисциплина «Информационные и коммуникационные технологии» для студентов 3 курса специальности «Физика конденсированного состояния вещества», которая содержит новые темы «Изучение интерактивной экран-доски», «Подготовка мультимедийных материалов для сопровождения учебного процесса».
Проведена корректировка учебных планов с учетом современных информационно-коммуникационных технологий с целью решения следующих задач:
В части работы с пакетом MS Office:
- закрепить базовые навыки работы с MS Word, MS Excel, MS PowerPoint.
В части телекоммуникационных технологий:
дать знания:
- общих принципов организации глобальной сети Интернет;
- принципиальную схему работы почтовой системы сети Интернет;
- основные способы поиска информации в сети Интернет.
умения и навыки:
- работать с электронной почтой;
- работать с WWW сервисом;
- осуществлять поиск информации в сети Интернет;
- общаться в реальном времени через Интернет.
В результате проведенных учебных и организационно-методических мероприятий достигнуты следующие результаты:
- заложены основные принципы организации систем поддержки информационно-коммуникационными технологий;
- принципы подготовки содержания для электронных курсов;
- определены место и роль интерактивных элементов, упражнений, средств самотестирования и контрольного тестирования, самостоятельной работы студентов;
- выявлены способы интерактивного взаимодействия преподавателя и студента в процессе обучения;
- обсуждены особенности управления учебным процессом с применением новых образовательных технологий;
- изучены правила создания учебных презентаций;
- сформулированы назначение и функции программ подготовки учебных презентаций.
Преподаватели кафедры прошли курсы повышения квалификации и способны:
- формировать структуру электронных курсов;
- разрабатывать содержание электронных курсов;
- осуществлять сопровождение учебного процесса на основе новых образовательных технологий;
- создавать учебную презентацию средствами программы Power Point с использованием всех ее возможностей.
Все преподаватели кафедры физики фазовых переходов в рамках внутрикафедральных семинаров прошли обучение по работе с аудио- и видео техникой, приобретенной в рамках проекта, где основное внимание уделялось вопросам подготовки учебных материалов в формах, использующих возможности новых образовательных технологий и современных средств аудиовизуальной поддержки учебного процесса.
В рамках курса повышения квалификации создан электронный учебный модуль «Решение задач по физике твёрдого тела». Этот модуль представляет собой совокупность Интернет-страниц, выложенных на сайте. Модуль включает теоретический и практический материал, методические указания, цели и задачи, интерактивные объекты, словарь терминов (глоссарий), библиотеку, ссылки на Интернет ресурсы по соответствующей тематике.
Состоявшиеся изменения характера и структуры учебной нагрузки преподавателей
В ходе реализации Проекта физическим факультетом проведена переработка образовательных программ направления и специальностей, программ существующих учебных курсов и разработка новых учебных курсов на новой методической основе с использованием информационно-коммуникативных технологий, переоборудование учебных лабораторий и организация новых учебных лабораторий, модернизация учебно-методического обеспечения с использованием новых принципов обучения, подготовка лекционных презентаций.
Переоборудование учебных лабораторий включает частичную автоматизацию измерений; компьютерную обработку данных; численное решение ряда задач и сравнение их результатов с экспериментальными данными; создание локальной компьютерной сети с подключением к глобальной сети; возможность удалённого доступа к базам данных; интерактивное изучение методических пособий, описаний приборов и сопутствующей научной и учебной литературы. Использование телекоммуникационных технологий обеспечило возможность дистанционного обучения, промежуточного и итогового контроля знаний, расширило возможности самостоятельной работы студентов.
Для успешного усвоения учебного материала лекции и практические занятия проводятся преимущественно в аудиториях, оборудованных мультимедийной техникой или в компьютерных классах. Лабораторные работы проводятся с использованием современных приборов (цифровые вольтметры, селективные вольтметры, генераторы, синтезаторы частот, анализаторы спектров, сканирующие микроскопы и т.д.), имеющих сопряжение с персональным компьютером для накопления, сортировки и обработки данных с возможностью последующего моделирования процессов. Таким образом, рабочее место студента в большинстве лабораторных практикумах автоматизировано, оно включает источник первичных данных и инструмент для их последующей обработки, т.е. персональный компьютер. Это позволило повысить качество обучения и уменьшить нагрузку преподавателей, освобождая время для индивидуальной работы со студентами, научной и методической работы.
Перечисленные мероприятия привели к существенному повышению качества подготовки специалистов в области физики и радиофизики, обладающих высоким уровнем информационно-коммуникационной компетенции.
Образовательная система включает в себя следующие взаимодействующие компоненты:
– студенты, как участники процесса обучения, пользователи оборудования, программного обеспечения и учебно-методических материалов. Некоторые студенты старших курсов также принимают участие в разработке лабораторных работ на новом оборудовании
– преподаватели, как ведущие участники процесса обучения, разработчики учебно-методического обучения,
– руководство кафедр, как координирующий центр;
– имеющиеся помещения и оборудование, а также вновь поступающее оборудование;
– университет и его службы, как надсистема, с которой взаимодействуют все участники подпрограммы.
Благодаря подпрограмме:
– значительно оживилось обсуждение методических разработок на заседаниях кафедры. На кафедре компьютерных систем и телекоммуникаций практически на каждом заседании кафедры обсуждались методические вопросы использования нового оборудования и другие вопросы.
– помещения кафедр, в которых размещается новое оборудование, отремонтированы и для них закуплена новая мебель, установлена пожарно-охранная сигнализация.
– значительно повысился уровень системности, что проявилось в интенсификации обмена информацией между студентами и преподавателями, занятости преподавателей написанием учебных пособий. Студенты получают возможность работы на новом программном обеспечении и на новой технике.
– значительно повышается личная оснащенность преподавателей компьютерной техникой. Ведущие преподаватели получили современное компьютерное оборудование, аудитории и лаборатории оснащены мультимедийными проекторами, экранами, затемнением.
Использование персональных компьютеров в лабораторном практикуме позволяет разбить процесс обучения на несколько этапов:
- Предварительная подготовка к занятиям с использованием дистанционных методов (изучение теоретического материала и проведение самоконтроля);
- Выполнение лабораторных работ в учебной лаборатории с последующей обработкой и анализом полученных результатов;
- Подготовку и защиту отчета по выполненной работе.
Выделение этапов позволяет повысить качество обучения и уменьшить нагрузку преподавателей, освобождая время для индивидуальной работы со студентами, научной и методической работы
В целом, благодаря программе подразделения получили толчок в своем развитии. Это касается содержания самих курсов, их оснащенности программным обеспечением, аппаратурой и лабораторным оборудованием, так и сближением целей всех участников процесса – студентов, преподавателей, руководства. Происходит накопление информационных ресурсов и перевод их из пассивной (книга, руководство) в активную форму (программа, работающая модель).
В связи с многократным увеличением количества вычислительной техники на кафедре физики твердого тела большая часть работы по обработке полученного экспериментального материала при выполнении лабораторных работ, курсовых и дипломных работ осуществляется студентами самостоятельно. Преподаватель знакомится с результатами, полученными студентами, в уже обобщенном, оцифрованном виде с готовыми графиками и диаграммами. Это позволяет увеличить долю самостоятельной работы студентов и разгрузить преподавателя от мелочной опеки студентов, сосредоточив внимание на главных задачах его научно-исследовательской и учебной работы и, в первую очередь, в области инновационной части учебного процесса.
В результате модернизации учебных планов специализации «Физика фазовых превращений» и магистерской программы «Физика конденсированного состояния вещества» изменился характер учебной нагрузки преподавателей кафедры физики фазовых переходов: в учебный процесс введено несколько лабораторных и компьютерных практикумов и увеличена доля самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя.
Состоявшееся совершенствование учебно-методического обеспечения
Пересмотрены учебно-методические комплексы всех учебных дисциплин, читаемых кафедрами физического факультета. Разработаны новые учебные дисциплины (Информационные и коммуникационные технологии, Спецпрактикум (вычислительные технологии в физике фазовых переходов), Аморфные и нанокристаллические сплавы, Сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия, Проектирование и разработка информационных систем, Управление разработкой проектов (факультатив), Инновационные проекты и управление интеллектуальной собственностью, Компьютерное зрение, Основы инженерного творчества, Проектирование систем цифрового управления, Проектирование систем корпоративного управления, Квантовая и оптическая электроника, Радиочастотные и оптоволоконные средства связи (спецпрактикум), Метрология и электрорадиоизмерения (спецпрактикум), Антенны и устройства СВЧ, Информационно-измерительные системы, Теоретические основы квантовой информации, Компьютерные методы обработки эксперимента, Современные методы исследования конвекции). Изданы учебные и учебно-методические пособия, разработаны комплекты мультимедийных презентаций, сопровождающих читаемые курсы лекций.
В ходе реализации подпрограммы кафедрой теоретической физики были разработаны 11 методических пособий по формированию информационно-коммуникационной компетентности в рамках изучения дисциплин учебного плана.
Кафедра общей физики. Издано 2 учебно-методических пособия. Разработаны и внедряются методики применения ИКТ с помощью ИКС в учебном процессе на физическом, географическом, механико-математическом и геологических факультетах.
Переработан ряд лекционных курсов по общей физике с использованием новейших информационных и коммуникационных технологий.
Подготовлен в электронном виде для курса «Общая физика, часть IV, оптика» подробный реферат всех 26 лекций для передачи студентам. Реферат содержит фотографии и сложные схемы экспериментальных установок для демонстраций на большом экране в ауд. 902 с помощью закупленных демонстрационных комплексов. Кроме того, программа курса полностью переработана и приведена в соответствие с предпринятой Московским государственным университетом модернизацией курса общей физики в связи началом применения информационно-коммуникационных технологий в преподавании курса общей физики.
Модернизирован ряд лабораторных практикумов и лекционных демонстраций по общей физике и физике атмосферы и океана с использованием новейших информационных и коммуникационных технологий.
Переработан ряд лекционных курсов по специализации «Физическая гидродинамика» с использованием новейших информационных и коммуникационных технологий: автоматизации конвективного эксперимента, конвекции в замкнутых объемах, конвекции жидкостей с особыми свойствами, гидромеханики невесомости, оптических методов в гидродинамике, турбулентности, межфазной гидродинамики, магнитной гидродинамики, физики плазмы, экспериментальных методов в гидродинамике.
Лекционный курс «Межфазная гидродинамика» для студентов-физиков 5 курса и магистров 1 года обучения (17 лекций и 17 лабораторных занятий) полностью обеспечен оригинальной литературой в электронном и печатном виде.
Кафедры экспериментальной физики и компьютерных систем и телекоммуникаций. Подготовлены к изданию 11 учебных пособий. Переработаны образовательные программы по специализациям «Информационные системы и технологии» и «Компьютерная электроника» специальности «Радиофизика и электроника».
Разработаны и апробированы новые рабочие программы изучения дисциплин, входящих в основные образовательные программы, отражающие необходимость использования ИКТ:
– «Проектирование и разработка информационных систем»,
Проектирование информационных систем является важной составляющей обучения специалистов по информационным технологиям, так как кроме непосредственного программирования оно включает множество аспектов, включая социальный. Задача курса – обучить студентов на практике овладению соответствующими методами, такими как 1) системный анализ, 2) согласование требований к проекту со стороны заказчика, 3) разработка модели проектируемой системы на языке UML. 4) Использование шаблонов проектирования для распределения методов между классами 4) создание кода, соответствующего выделенным классам и объектам.
– «Компьютерное зрение»,
Новое направление информационных технологий, получившее название «компьютерное зрение», включает в себя ряд задач компьютерной геометрии, обработки изображений.
Переработаны программы, проведена модернизация учебно-методического обеспечения с использованием новых принципов обучения, подготовлены лекционные презентации по учебным дисциплинам:
– «Архитектура ЭВМ»,
– «Методы искусственного интеллекта»,
– «Нейросетевые системы и интеллектуальные агенты»,
– «Проектирование баз данных»,
– «Технические средства сетей»,
– «Разработка микропроцессорных систем»,
– «Операционные системы»
– «Информационные системы и технологии»
– «Методы искусственного интеллекта»
– «Антенны и устройства СВЧ»
– «Информационно-измерительные системы»,
– «Системы телекоммуникаций»,
– «Практикум по схемотехническому моделированию»
Разработаны программы и проведена апробация новых учебных курсов:
– «Проектирование и разработка информационных систем»,
– «Управление разработкой проектов»,
– «Инновационные проекты и управление интеллектуальной собственностью»,
– «Компьютерное зрение»,
– «Основы инженерного творчества»,
– «Проектирование систем цифрового управления»,
– «Проектирование систем корпоративного управления».
– «Безопасность операционных систем»
– «Безопасность вычислительных сетей»
– «Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности»
– «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем»
– «Технология построения защищенных автоматизированных систем»
– «Радиотехнические средства защиты информации».
Подготовлены методические указания к лабораторным практикумам:
– «Архитектура ЭВМ»,
– «Технические средства сетей»,
– «Разработка микропроцессорных систем»,
– «Операционные системы»
– «Проектирование и разработка информационных систем»,
– «Квантовая радиофизика»,
– «Антенны и устройства СВЧ»,
– «Твердотельная электроника»,
– «Информационно-измерительные системы»
– «Линейные и нелинейные системы радиоэлектроники»
– «Основы радиоэлектроники»
– «Системы телекоммуникаций»
Приобретение и использование в учебном процессе компьютерных программ
Таблица 12
| Кол-во приобретенных экз. компьютерных программ | Общая характеристика программного обеспечения и его использование в учебном процессе |
| 24 шт. | Общая характеристика программного обеспечения Все приобретенное программное обеспечение можно разделить на несколько основных классов:
Использование в учебном процессе Моделирование физических процессов с помощью программных сред Mathcad или Mathlab позволяет научить студентов решению не только прикладных задач, но и созданию высокопрофессиональных программных продуктов, в том числе и экспертных систем. |