Отчет о научно-исследовательской работе
| Вид материала | Отчет |
- Реферат отчет о научно-исследовательской работе состоит, 61.67kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2011 год, 1208.93kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2009 год, 851.3kb.
- Отчёт онаучно-исследовательской работе гу нии но ур за 2010 год, 997.69kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе профессорско-преподавательского состава, 617.56kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе; пояснительная записка к опытно-конструкторской, 14.47kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе (итоговый), 2484.06kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе, 2473.27kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе, 392.92kb.
- Задачи секции: широкое привлечение учеников к участию в научно исследовательской работе;, 67.94kb.
Министерство образования Российской Федерации
Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
(МГТУ имени Н.Э. Баумана)
Научно-методический центр "Инженерное образование"
_____________________________________________________________________________
УДК 681.3
ГРНТИ 14.01.29, 28.19.23, 28.23.35
№ госрегистрации
Инв.№
| СОГЛАСОВАНО Руководитель головной организации по НТП «Создание системы открытого образования», Директор Российского государственного института открытого образования Минобразования России _____________________ В.И.Солдаткин «____»________________ 2002 г. | УТВЕРЖДАЮ Первый проректор – проректор по научной работе МГТУ имени Н.Э. Баумана _________________________К.Е. Демихов «___» _________________ 2002 г. |
ОТЧЕТ
О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
Создание мультимедийного учебно- методического практикума по дисциплинам материаловедческого профиля
выполненной по научно-технической программе
«Создание системы открытого образования»
Подпрограмма: Научное, научно-методическое и информационное обеспечение создания системы открытого образования
Раздел: Создание системы открытого профессионального образования
Код 02.02.004.
(заключительный)
Директор Научно-методического центра ______________ Коршунов С.В.
"Инженерное образование" МГТУ имени Н.Э. Баумана
Руководитель проекта _______________ Быков Ю.А.
Москва 2002
Список исполнителей
| Руководитель работы, д-р техн. наук, проф. | | Ю.А. Быков (реферат, заключение, разд. 1) |
| Ответственный исполнитель, канд. техн. наук, доцент | | С.Д. Карпухин (введение, разделы 1, 2 и 3) |
| Старший научный сотрудник, канд. техн. наук | | В.А. Морозов (разд. 3) |
| Аспирант | | М.К. Бойченко (разд. 3) |
| Аспирант | | В.О. Чепцов (разд. 3) |
| Студент 5 курса | | А.С. Елисеев (разд. 2) |
| | | |
| | | |
| Нормоконтролёр | | |
Реферат
Отчёт 29 с., одна книга, 8 рис., 5 табл., 11 источников.
инженерное образование, новые информационные технологии, мультимедийный практикум, растровая электронная микроскопия, сканирующая туннельная микроскопия, анализ изображений
Объектом исследования являются новые информационные технологии, которые используются для дистанционного обучения и для создания мультимедийных компьютерных учебно-методических материалов.
Цель работы – проведение анализа систем дистанционного обучения для разработки, использования и поддержания учебных курсов для дистанционного инженерного обучения, выбор СДО и разработка на её основе мультимедийного компьютерного учебного практикума по световой и электронной микроскопии на базе уникального оборудования.
Научно-исследовательская работа носит научно-методический характер и проводится в соответствии с планом совместных работ Лаборатории тонких физических методов исследования структуры материалов МГТУ им. Н.Э. Баумана и Отдела дистанционного обучения Научно-методического центра "Инженерное образование" МГТУ им. Н.Э. Баумана.
В научной части работы (разд. 1) обосновывается объективная необходимость применения деятельностно-ориентированных методов обучения, позволяющих выводить студента на заданный уровень освоения деятельности: репродуктивный (алгоритмический), вариативный (эвристический) и творческий. Новые информационные технологии, применяемые в качестве инструментария при обучении, влияют на выбор методов обучения и повышают уровень освоения деятельности обучаемым: от репродуктивного к творческому.
В результате исследования созданы мультимедийные компьютерные учебные практикумы по растровой электронной микроскопии, сканирующей туннельной микроскопии и световой микроскопии, базирующиеся на уникальном исследовательском оборудовании Лаборатории (разд. 2, 3), а также программа количественной обработки двухмерных изображений структур материалов (разд. 4).
Степень внедрения – мультимедийные учебные пособия используются при проведении лабораторных занятий по дисциплине "Современные методы исследования структуры материалов" студентами 6 курса специальности "Материаловедение в машиностроении" (1208) и по дисциплине "Специальные материалы" студентами 3 курса специальности "Технология приборостроения" МГТУ им. Н.Э. Баумана, проведено сетевое тестирование студентов. Разработана демонстрационная версия мультимедийных учебных практикумов и установлена на сайте ссылка скрыта cо ссылкой на виртуальном представительстве МГТУ имени Н.Э. Баумана общенационального Российского портала открытого образования ссылка скрыта.
Мультимедийные учебно-методические практикумы защищены свидетельствами РФ об официальной регистрации баз данных как объекты промышленной интеллектуальной собственности:
1. Свидетельство РФ № 2001620082 "Растровая электронная микроскопия. Аппаратура, принцип работы, применение." от 06.06.2001г., авторы Карпухин С.Д., Быков Ю.А., Бойченко М.К., Чепцов В.О., правообладатель: МГТУ имени Н.Э. Баумана.
2. Свидетельство РФ № 2001620083 "Сканирующая туннельная микроскопия. Аппаратура, принцип работы, применение." от 06.06.2001г., авторы Карпухин С.Д., Быков Ю.А., Бойченко М.К., Чепцов В.О., правообладатель: МГТУ имени Н.Э. Баумана.
Содержание
с.
Введение 7
1 Научно-методические основы выбора систем дистанционного обучения и разработки мультимедийных учебно-методических материалов 11
1.1 Содержание мультимедийных учебно-методических материалов 12
1.2 Информационные средства для использования мультимедийных учебно-методических комплексов 12
2 Анализ и выбор программных продуктов для разработки сетевых курсов для систем дистанционного обучения 13
2.1 Фирмы-разработчики программных продуктов для системы дистанционного обучения 13
2.2 Анализ и выбор программных продуктов для разработки сетевых курсов 14
3 Разработка мультимедийных учебных практикумов по электронной и световой микроскопии на базе уникального оборудования 15
3.1 Техническая характеристика оборудования 15
3.2 Структура и состав мультимедийных учебных практикумов 17
3.3 Базы данных изображений структур материалов 18
3.4 Тестовые задания и методика работы с ними 20
3.5 Практическая апробация мультимедийных практикумов и дистанционного тестирования знаний учащихся 22
4 Разработка программы количественой обработки изображений структур материалов 23
4.1 Алгоритмы расчёта основных параметров структуры 23
4.2 Технические возможности программы 27
Заключение 28
Список использованных источников 30
Введение
Работы выполнялись в соответствии с техническим заданием на проект в рамках программы "Создание системы открытого образования", подпрограммы "Научное, научно-методическое и информационное обеспечение создания системы открытого образования", раздела "Создание системы открытого профессионального образования" за период 2001-2002 гг.;
Очевидно, что с середины ХХ века произошло качественное изменение скорости обновления информации в обществе (рисунок 1): частота обновления информации на социальном уровне (частота обновления знаний) впервые за всю историю развития человечества превысила частоту обновления информации на генетическом уровне (частота обновления человека как вида), которое наиболее отчетливо проявилось в изменении технических знаний и получило название Научно-техническая революция.
Система образования, отвечающая за передачу информации на социальном уровне, должна отреагировать на эти изменения и по-новому готовить специалистов. Что же требуется нового в этих специалистах? Принципиально их необходимо обучить двум новым знаниям, умениям, навыкам, то есть решить две новые задачи обучения, объективно вытекающие из качественного изменения скорости обновления информации.
Во-первых, необходимо обучить студента самостоятельно усваивать новую информацию. Ведь специалисту после получения высшего образования придётся ещё несколько раз кардинально обновлять свои знания.
При такой постановке задачи меняются и приоритеты при передаче информации: переходе от результатов усвоения систематизированных знаний, умений, навыков в виде фактов (фактологии) к усвоению методик (методологии), позволяющих с наименьшим количеством проб и ошибок самообучаться. Эту задачу помогает решить использование новых информационных технологий, методикам нахождения и работе с которыми необходимо также обучать.
Во-вторых, необходимо обучить студента не только обновлять свои знания, но и производить новые, решать проблемы, с которыми общество ещё никогда не сталкивалось.
Если подходы к решению первой задачи уже найдены и претворяются на практике, то решению второй задачи не уделяется должного внимания в силу неосознанности исторической объективности её постановки.
Тб – период обновления информации на биологическом уровне,
Тс – период обновления информации на социальном уровне,
Uб – скорость обновления биологической информации,
Uс – скорость обновления социальной информации
Рисунок 1 - Новое информационное состояние общества
Поэтому при разработке мультимедийных учебных практикумов вначале внимание было уделено выбору методов обучения, которые позволяли бы приблизиться к решению второй задачи с использованием современных информационных технологий.
Важнейшей задачей подготовки специалиста в области материаловедения является знание им наиболее современных методов исследования структуры различных материалов и возможностей соответствующей аппаратуры. Вторая, не менее важная задача – умение исследователем наиболее результативно использовать инструмент (аппаратуру) для решения различных проблем, связанных с разработкой новых сплавов, покрытий, наноматериалов и т.д., от которых в огромной степени зависит прогресс в развитии машиностроения, приборостроения и в том числе новых информационных технологий.
Главная цель создания мультимедийных практикумов – обеспечить обучение слушателей в рассматриваемой области знаний на основе развития элементов творческого подхода. Необходимость создания таких практикумов на базе уникального современного оборудования диктуется рядом соображений:
- по окончании обучения слушатели будут полностью подготовлены к самостоятельной профессиональной деятельности, требующей именно тот инструментарий, которым они овладели;
- уникальное оборудование, без которого в настоящее время невозможно решать большинство проблем материаловедения является, как правило, малодоступным в учебных заведениях или же попросту они не имеют соответствующего оборудования. Использование мультимедийного практикума устраняет этот пробел.
Необходимо иметь в виду, что практикумы не предназначены для обучения операторов, работающих на оборудовании. Задача практикума – подготовить пользователя аппаратуры, умеющего составить и обосновать техническое задание на выполнение работы оператором.
В качестве исследовательского оборудования рассмотрены растровый электронный микроскоп (РЭМ) с рентгеноспектральным микроанализатором (РСМА), сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) и световой микроскоп с системой автоматизированной обработки изображений структур материалов.
Выбор оборудования обусловлен следующими причинами. Световой микроскоп сегодня является самым массовым исследовательским инструментом, РЭМ и РСМА становятся основным видом исследовательской аппаратуры в различных областях материаловедения. Достаточно сказать, что по объёму только микроструктурных исследований с использованием РЭМ достигнут уровень световой микроскопии. По ряду позиций РЭМ и РСМА не имеют конкурентов, или только они обеспечивают получение нужной информации. Например, исследование поверхностей излома, формы и размеров дисперсных порошков, химической неоднородности по объёму материала и др.
Сканирующий туннельный микроскоп интенсивно завоёвывает позиции важнейшего инструмента не только в научно-исследовательских институтах, но и на производстве. Это объясняется его уникальным разрешением, позволяющим проводить исследования структуры материала на атомном уровне.
Он является основным инструментом, без которого невозможно развитие нанотехнологии и создания наноматериалов.