Современные технологии в образовании современнные информационные технологии при преподавании физических дисциплин короткевич А. В., Сологуб Л. В., Пасынков А. В. (РБ, Минск, бгуир)
| Вид материала | Документы |
- Информационные технологии и управление в технических системах всех форм обучения Под, 793.84kb.
- Международная конференция «Информационные технологии в образовании и науке», 86.4kb.
- Учебный план повышения квалификации профессорско-преподавательского состава по направлению, 98.03kb.
- Название Предмет Направление, 921.62kb.
- Л. В. Горчаков Томский государственный университет, 25.78kb.
- И. Г. Захарова информационные технологии в образовании, 2912.8kb.
- Рабочая программа по курсу «Современные информационные технологии» для магистрантов, 59.58kb.
- Современные информационные технологии, 15kb.
- На включение программы повышения квалификации педагогических и руководящих работников, 289.22kb.
- Программа курса повышения квалификации профессорско-преподавательского состава по направлению, 72.73kb.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ ОБУЧЕНИИ В ВУЗЕ
Москалева Т.С., Емельянов Н.В. (РФ, Самара, СамГТУ)
Повышение качества подготовки специалистов в ВУЗ-е неразрывно связано с вопросами научно – инновационной деятельности в образовании, внедрением современных технологий в образовательный процесс, базирующимися на международных стандартах серии ISO 9000 и CAD/CAM/CAE-технологий. Их дополняют стандарты серии ISO 14000. Таким образом, методической основой для управления качеством образовательного процесса являются международные стандарты серии ISO 9000 и ISO 14000.
В соответствии с новыми учебными планами 2-х уровневой системы образования для ряда специальностей факультетов СамГТУ дневной и заочной формы обучения на кафедре «Инженерная графика» ведется разработка и внедрение в учебный процесс компьютерных технологий. Системы автоматизированного проектирования (САПР), известные как CAD/САМ/САЕ – технологии, делятся на легкие (CADAM, VersaCAD), средние (Solid Designer, Inventor, Mechanical Desktop) и тяжелые (интегрированные системы Pro/ENGINEER, Unigraphics, CATIA, I-DEAS, I/EMS, EUCLID). Самыми распространенными из них в ВУЗе (на начальных курсах обучения) являются AutoCAD и его приложения; КОМПАС – 3D, ArchiCAD, Solid Edge, CADdy и другие.
Обучение компьютерным технологиям требует применения принципа непрерывной подготовки в ВУЗе, начиная с первого курса на кафедре «Инженерная графика» и заканчивая дипломным проектом по данной специальности на специализированных кафедрах. При изучении дисциплин «Компьютерная графика», «Инженерная графика», «Начертательная геометрия», «Основы геометрического моделирования» выделяется время на изучение AutoCAD и КОМПАС-3D .
Для обеспечения учебного процесса на высоком уровне, преподавателями кафедры «Инженерная графика» разработан комплекс лабораторных работ, методические и учебные пособия.
В рамках УНИРС студентами, бакалаврами, а также магистрами и аспирантами используются программные продукты: SolidWorks, WinMachine, ANSYS, Power SHAPE, MILL, Copy CAD (изучаются на 2-ом и последующих курсах на общеинженерных кафедрах) и др.
С целью освоения указанных программ, проводится методическая работа в следующих направлениях:
1. Созданы и разрабатываются на базе изучаемых курсов компьютерные учебники: построение текстовых документов инженерной технической документации в соответствии с ЕСКД, выполнение чертежей деталей машин, начертательная геометрия, моделирование и анализ систем управления технологического оборудования и др.
2. Применение мультимедиа (CD и CD ROM) при изучении отдельных разделов курса, что существенно повышает качество обучения в виде зрелищного пособия и наличия большого объема аудио и видео информации.
3. Ведутся также перспективные разработки по применению Internet - учебников для обычного и дистанционного обучения, выполнения самостоятельных и курсовых работ с разработкой программ, контролирующих знания студента (тестовый контроль) в совокупности с общением студента и преподавателя в реальном масштабе времени.
Применение в учебном процессе компьютерной техники и технологий способствует совершенствованию форм и методов обучения, интенсификации учебного процесса, активизации самостоятельной работы студентов (УНИРС) и выполнению научных исследований.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА УЧЕБНЫХ ПРОЕКТОВ
Мицкевич В.В., Ревотюк М.П. (РБ, Минск, БГУИР)
Объект рассмотрения – технология построения инструментальных компонент электронных учебно-методических комплексов, реализующая схему автоматизации контроля процесса проектированная систем и оценки их качества. Основной принцип ее построения – возможность выделения целевых позиций в пространстве параметров или состояний. Предмет исследования ограничен областью проектов программного обеспечения, где назначение и фиксация состояний не является проблемой. Формулировка заданий в этом случае может выполняться в терминах объектно-ориентированного подхода. Задание на разработку должно включать явное или неявное указание на применение технологии конкретизирующего программирования. Цель выполнения каждого задания отражается на параметрах проектируемой системы. Оценка качества проекта производится далее на основе принципа “серого ящика”.
Известно, что концептуальная схема унифицированного языка моделирования UML, на основе которого построены наиболее распространенные инструментальные среды проектирования[1,2], опирается на понятия конечного автомата и сети Петри. Отсюда вытекает возможность определения укрупненного эскизного проекта системы в терминах таких понятий. Для систем организационно-технологического уровня структурные варианты часто регламентированы как типовыми решениями, так и традициями формализации, например, в терминах систем обслуживания. Для спецификации проекта должно быть использовано многообразие базовых понятий UML (диаграммы вариантов использования или прецедентов, классов поведения, состояний, деятельности, взаимодействия, последовательности, кооперации, реализации, компонентов и развертывания).
В качестве источника вариантов систем могут использоваться библиотеки тестовых задач. Например, формулировки массовых производственных задач представлены в MaScLib(Manufacturing Scheduling Library)[3]. На их примерах показана возможность постановки и формализации процедур оценки как чисто технологических, так и исследовательских задач.
Назначение укрупненной схемы реализации учебного проекта уже на этапе постановки задачи не противоречит распространенной практике использования прецедентов. Например, стандарты обеспечения безопасности информационных технологий предполагают спецификацию функциональных требований и требований гарантии на множестве компонент из предопределенного набора. Расширением подобного подхода можно считать и широкое использование для спецификации проектов в последнее время шаблонов проектирования [1]. Знакомство с такими шаблонами, а также и с их антиподами в процессе проектирования, несомненно, оказывается полезным для тренировки системного мышления будущего специалиста.
Литература
- Ларман К. Применение UML 2.0 и щаблонов проектирования: Пер с англ. – М.: Вильямс, 2007. – 736 с.
- Йордон Э., Аргила К. Структурные модели в объектно–ориентированном анализе и проектировании. – М.: Лори, 1999. – 268 с.
- W. Nuijten, T. Bousonville, F. Focacci, D. Godard, and C. Le Pape. Towards an industrial manufacturing scheduling problem and test bed. - ILOG S.A., Gentilly, France. [Электрон. ресурс] – Режим доступа: com
АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ
Ревотюк М.П., Милюков И.А. (РБ, Минск, БГУИР)
Предмет рассмотрения – разработка и создание в рамках современных информационных технологий адаптивной системы контроля знаний. Потребность в таких системах, оформляемых как встраиваемая компонента, возникает при обеспечении самостоятельной управляемой работы или дистанционной формы обучения студентов. Адаптивное тестирование позволяет регулировать сложность и число предъявляемых заданий каждому студенту в зависимости от его ответа на текущее задание. Это позволяет провести проверку уровня подготовки за минимальный промежуток времени.
Создание системы тестирования является комплексной задачей, в решении которой необходимо привлечение знаний из разных областей, таких как психология, педагогика, программирование. Наряду с разработкой собственно набора тестов, необходимо обеспечить ряд нетривиальных задач. Важнейшими из них являются предотвращение угадывания ответа, учет психологических особенностей личности тестируемого, обеспечение информационной безопасности. Поскольку тестирование или контроль реально могут проводиться удаленно, существует проблема исключения помощи тестируемому лицу при ответе на вопросы.
Известные подходы к тестированию часто базируются на статистической обработке балла, набранного в результате тестирования некоторой выборки обучаемых. Однако существенное различие между классической и современной теориями тестирования состоит в предположениях о характере измеряемых параметров обучаемых и заданий теста. В классической теории индивидуальный балл обучаемого рассматривается как постоянное число. В современной технологии IRT (Item Response Theory) латентный параметр трактуется как некоторая переменная, начальное значение которой получается непосредственно из эмпирических данных тестирования.
Концепция предлагаемой системы тестирования базируется на IRT. Перед формированием теста из тестового задания, все вопросы этого задания должны пройти апробацию на так называемой целевой группе. После обработки результатов тестирования целевой группы формируется тест. Обработка результатов на все вопросы всеми участниками эксперимента дает процент правильных ответов на каждый из вопросов, а также среднее и дисперсию времени ответа на каждый из вопросов задания. Если доля правильных ответов на вопрос мала (например, до 2…5%), тогда вопрос исключается, как сложный. Если же эта доля более 95%, то вопрос признается легким и также удаляется из теста. По величине дисперсии времени также можно судить о сложности вопроса. Если значение дисперсии велико, то вопрос можно считать корректным, если же мало, то вопрос исключается из теста как сложный. После подготовки корректных заданий теста система считается пригодной для тестирования.
В процедуре тестирования должен существовать признак окончания процесса тестирования, а в случае рейтингового тестирования и алгоритм выставления баллов. Эти вопросы разрешаются на основе байесовского подхода. Отображение на набор тестов оценок сложности не исключается и экспертным путем.
Адаптивная система контроля знаний представлена как иерархия шаблонов классов для работы как в Internet, так и на локальной сети. Для удобства разработки и простоты ее дальнейшего развития используется архитектура построения приложений MVC (Model, View, Controller). Открытость системы, модульный принцип построения и кросс-платформенной реализации допускает ее модернизацию и интеграцию с электронными учебно-методическими комплексами.
ИЗУЧЕНИЕ НОРМАТИВНОЙ БАЗЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ
В АТОМНОЙ ОТРАСЛИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ ДЛЯ АЭС
Дробот С.В., Зацепин Е.Н. (РБ, Минск, БГУИР)
Вопрос строительства Белорусской атомной электростанции (АЭС) обсуждается общественностью уже давно. Цель создания АЭС – это обеспечение растущих энергетических потребностей экономики Беларуси. Введение в эксплуатацию ядерного энергетического источника с электрической мощностью 2300 – 2400 МВт позволит обеспечить надежное развитие топливно-энергетического комплекса страны и решить множество текущих задач. В частности, планируется вывести из топливного цикла значительные объемы органического топлива, обеспечить разнообразие энергетических источников, улучшить экономическую обстановку в Республике, так как при производстве электроэнергии резко уменьшится химическая нагрузка на окружающую среду, развить новую технику и технологии, улучшить инвестиционную привлекательность, социальные и экономические возможности региона размещения АЭС. С целью создания и эксплуатации АЭС на высоком технологическом уровне в белорусских вузах уже началась подготовка специалистов различного профиля.
Совет Министров Республики Беларусь, утвердив постановлением № 1328 от 10 сентября 2008 г. Государственную программу подготовки кадров для ядерной энергетики Республики Беларусь на 2008-2020 гг., обеспечивает системный подход к подготовке персонала. В соответствии с документами Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) в стране налаживается непрерывная и гибкая национальная система подготовки кадров в соответствии с этапами строительства АЭС, пуска АЭС в эксплуатацию и дальнейшей эксплуатации. Белорусскими вузами создаются многогранные формы подготовки персонала, включающие применение современных тренажеров, компьютерных обучающих систем, мультимедийных учебно-справочных систем, стендов, а также реального оборудования, обеспечивающего получение требуемых практических навыков. В вузах, ссузах и ПТУ страны ведется подготовка кадров для Белорусской АЭС, направленная на создание необходимого кадрового резерва ко времени запуска АЭС в эксплуатацию. Ежегодно четыре белорусских вуза – БГУ, БНТУ, БГУИР и Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова – будут готовить около 220 специалистов в области ядерной энергетики.
Причем направления подготовки специалистов для АЭС в каждом из них определились профилем вуза и имеющейся материально-технической базой. В БГУ готовят специалистов в области ядерной физики и технологии, а также радиационной химии. БНТУ готовит специалистов по строительству АЭС и паротурбинным установкам АЭС. В МГЭУ им. А.Д.Сахарова проводится подготовка специалистов в области ядерной и радиационной безопасности. БГУИР готовит инженеров по специальности «Промышленная электроника» со специализацией «Электронные системы контроля и управления на АЭС».
В связи с этим в Республике Беларусь происходит совершенствование нормативной базы в области обеспечения радиационной безопасности. Разрабатываются и вводятся общие положения обеспечения безопасности на АЭС, правила ядерной безопасности реакторных установок и т.д. Поэтому в подготовке специалистов для АЭС возрастает роль общепрофессиональной дисциплины «Защита населения и объектов от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность», в рамках которой необходимо обеспечить изучение будущими специалистами как национальной нормативной базы, так и международной, по вопросам обеспечения безопасности в атомной отрасли.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В КУРСЕ «ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА»
Зайцева И.Е., Дробот С.В. (РБ, Минск, БГУИР)
Тенденции развития современного общества и его ярко выраженная информатизация требуют широкого использования информационных технологий в сфере образования. Современному человеку независимо от его профессии и особенностей деятельности необходимо обладать умениями работы с электронными средствами обработки и передачи информации. В настоящее время информационные технологии являются основой процесса информатизации образования, реализация которого предполагает:
- улучшение качества обучения посредством более полного использования доступной информации;
- повышение эффективности учебного процесса на основе его индивидуализации и интенсификации;
- разработку перспективных средств, методов и технологий обучения с ориентацией на развивающее, опережающее и персонифицированное образование;
- достижение необходимого уровня профессионализма в овладении средствами информатики и вычислительной техники;
- интеграцию различных видов деятельности (учебной, учебно-исследовательской, методической, научной, организационной) в рамках единой методологии, основанной на применении информационных технологий;
- подготовку участников образовательного процесса к жизнедеятельности в условиях информационного общества;
- повышение профессиональной компетентности и конкурентоспособности будущих специалистов различных отраслей;
- преодоление кризисных явлений в системе образования.
Информационные технологии обучения является не просто передаточным звено между преподавателем и студентом. Смена средств и методов обучения приводит к изменению содержания учебной деятельности, которая становится все более самостоятельной и творческой, способствует реализации индивидуального подхода в обучении. Изменяется также содержание деятельности преподавателя: преподаватель перестает быть просто "репродуктором" знаний, становится разработчиком новой технологии обучения, что, с одной стороны, повышает его творческую активность, а с другой – требует высокого уровня технологической и методической подготовленности. Появилось новое направление деятельности педагога – разработка информационных технологий обучения и программно-методических учебных комплексов.
В соответствии с образовательными стандартами курс «Электронные приборы и устройства» предусматривает базовую подготовку студентов, необходимую для успешного изучения специальных дисциплин и последующего решения производственных и исследовательских задач, связанных с рациональным выбором приборов, их режимов работы в устройствах и радиотехнических системах. При проведении практических занятий на кафедре электроники используется программный модуль PSpice AD, входящий в состав системы сквозного проектирования электронных устройств OrCAD. Данная программа обладает богатыми возможностями по моделированию электронных устройств. Такой выбор обусловлен доступным интерфейсом данной программной оболочки, который позволяет практически без подготовки работать с ней. Разработан цикл практических занятий по курсу и издан практикум, допущенный Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по специальностям информатики и радиоэлектроники.
ЛЕКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ по методам исследования твердотельных структур для микро- и наноэлектроники
Котов Д.А. (РБ, Минск, БГУИР)
Лекционный материал является основой образовательного процесса в высшей школе, где в компактном виде представлена информация о физических и химических эффектах конкретного процесса или устройства, их аппаратной реализации и промышленном применении. Спецификой курса по методам исследования твердотельных структур является присутствие в лекционном материале информации об основных физических эффектах при взаимодействии излучения и ускоренных частиц с поверхностью и в объеме твердого тела, разнообразие конструктивных реализаций приборов, оборудования, методик подготовки образцов и проведения экспериментальных исследований, методологии обработки и интерпретации результатов проведенных исследований.
Такое разнообразие в физических явлениях, аппаратных средствах, методах и методиках исследований приводят к принципиально иным подходам преподавания данного курса. Здесь необходимо преподносить физические закономерности в тесной взаимосвязи с методическими аспектами аппаратной реализации различных методов исследования структурно-фазовых параметров, элементного анализа, исследования электрических, механических, оптических и магнитных свойств твердотельных структур, а также интерпретации полученных результатов для микро- и наноэлектроники, что требует неординарного подхода в объяснении фундаментальных закономерностей с использованием, например, по возможности, метода аналогий с известными и распространенными явлениями и процессами.
Лекционный материал для этого курса представлен в электронном виде и состоит из 1080 слайдов в среде PoverPoint, нескольких видеороликов в программе Flash для объяснения физических эффектов, набора наглядных пособий по аппаратной реализации различных методов исследования твердотельных структур созданных с применением программных пакетов 3DS MAX и Corel DRAW и представленных в виде плакатов формата А0, а также краткого описания интерфейсов специального программного обеспечения для получения и обработки оптических изображений и спектров. Видеоролики и наглядные пособия позволяют доступно пояснять сущность физических явлений и особенности реализации измерительных комплексов.
Структура лекционного курса содержит три раздела: 1 – анализ структуры твердых тел; 2 – химический анализ твердых тел; 3 – методы анализа физических свойств твердых тел. Формирование тем внутри тематических разделов выполнено по физическим и/или методическим принципам построения методов и измерительного оборудования. Лекционный материал по каждой теме состоит из пяти этапов. На первом этапе предполагает изучение основополагающего физического эффекта и методики построения измерений. На втором описываются принципы и особенности конструктивно-аппаратной реализации измерительного оборудования. На третьем этапе рассматриваются методы, методики и оборудование подготовки исследуемых образцов. На четвертом представляется вид получаемых результатов и возможности по экспресс оценке их адекватность. И на последнем этапе изучаются методы и методики качественной и количественной обработки и интерпретации результатов экспериментальных исследований.
Представленная методология построения лекционного материала для изучения курса «Методы исследования твердотельных структур для микро- и наноэлектроники» на практике подтвердила свою актуальность и эффективность.
Использование технологии FLASH в учебном процессе
Логинова И.П. (РБ, Минск, БГУИР),
Черемисинова Л.Д. (РБ, Минск, Минский городской институт развития образования)
В настоящее время во всех сферах образования ведется поиск путей повышения качества и интенсивности обучения. Специалистами в области образования установлено, что большую роль в усвоении учебного материала играет визуализация информации, она помогает учащимся перейти на новый качественный уровень в получении знаний: не только заучить (чтобы сдать, а затем и забыть), но и понять, представлять (чтобы использовать в дальнейшем). Этот аспект особенно важен для процесса обучения студентов технических дисциплин, в частности в области радиолектроники, способствуя изменению стиля мышления, формированию способности эффективного применения полученных знаний на практике и развитию творческой фантазии студентов.
Пониманию сути физических явлений может способствовать использование анимационных программ, наглядно демонстрирующих процессы, происходящие на макро- и микроуровнях. Использование анимационных программ дает большой эффект при организации изучения сложных закономерностей, алгоритмов и динамических процессов; реализации учебных игр и имитаций; создании исследовательских тренажеров; автоматизации контроля и самоконтроля усвоения материала. Наблюдение на экране компьютера физических процессов, достаточно адекватно смоделированных, позволит учащимся понять их сущность. Это тем более важно, что некоторые процессы (например, микроуровня) просто нельзя визуально показать ни на какой лабораторной установке. Анимационная программа, реализующая адекватное моделирование, может рассматриваться как «лабораторный стенд», который в некотором смысле оказывается эффективнее лабораторной установки, так как допускает изменение скорости развития процессов, использование мультимедийных эффектов. Немаловажно, что такой лабораторный стенд может быть использован при самостоятельной работе студентов путем включения его, например, в электронные учебники.
В качестве программного средства для разработки обучающих анимационных программ может служить графический пакет Macromedia Flash, который использует в качестве графического режима по умолчанию векторную графику, что делает Flash незаменимым средством разработки мультимедийных проектов. Этому способствуют то, что программные средства Flash широко доступны; позволяют легко интегрировать в одном документе различные типы информации (графические, текстовые и звуковые); имеют средства создания анимации для использования в динамических иллюстрациях и заставках; обеспечивают относительно небольшой размер итоговых файлов даже при работе со сложными рисунками, а также независимость от экранного разрешения компьютера. Любой разработанный Flash продукт может быть выпущен как интерактивный фильм, пригодный для просмотра на компьютерах как исполняемая программа.
На кафедре экономической информатики БГУИР в рамках дисциплины «Web-дизайн» выделены часы на изучение компьютерной графики и Flash технологии, в частности. Основное внимание уделяется использованию Flash технологий для создания роликов, анимирующих изображения, тексты и произвольные объекты. Для развития навыков создания обучающих тренажеров и «лабораторных стендов» студенты самостоятельно выполняют проекты, реализующие игры с моделированием физических процессов. Выполнение учебных проектов проходит в режиме свободного исследования и близко по характеру к профессиональной деятельности специалиста в области проектирования автоматизированных дидактических средств.