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.
ТЕСТЫ ПО КУРСУ «СПЕЦИАЛЬНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
И ФУНКЦИИ» ДЛЯ СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ
Четыркина З.Н., Примичева З.Н. (РБ, Минск, БГУИР)
В Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники читается спецкурс лекций «Специальные математические методы и функции», включающий в себя такие разделы:
– элементы функционального анализа и понятия пространств Евклида, Гильберта, Хэмминга;
– метод Фурье для всех уравнений колебаний однородной струны;
– преобразование Фурье, Гильберта, Лапласа;
– z-преобразование и его приложения;
– простейшие задачи вариационного исчисления;
– дельта-, гамма- и бета-функции и их приложения;
– матричный анализ, операции с блочными матрицами.
Чтобы обеспечить эффективное усвоение этого спецкурса, необходимо осуществлять ряд организационных и методических мероприятий, среди которых важное место занимает тестирование. Данный способ контроля позволяет преподавателю сократить время на проверку работ и дает возможность студенту самостоятельно оценивать уровень своих знаний.
Задачи для тестирования подобраны таким образом, чтобы максимально полно проверить знания студентов по всем разделам курса и отразить специфику будущей специальности. Задания такого типа включены и в ЭУ (электронный учебник) в разделе «Контрольные вопросы и упражнения» после каждой темы.
Тесты содержат все типовые задачи, а также некоторые вопросы теоретического характера с возможными вариантами ответов.
Разрабатывается электронный вариант тестов, имеющий возможность конструировать различные типы заданий: выбор одного ответа из нескольких возможных, ввод ответа с клавиатуры, соответствие, выбор комбинаций предложенных ответов.
Готовые тесты можно будет использовать в 2-х режимах: контрольном и экзаменационном.
Первый режим подразумевает прохождение теста в строго определенном порядке с определенным набором вопросов. Такое тестирование может быть необходимым условием для допуска к экзамену.
При работе программы в экзаменационном режиме варианты возможных тестовых заданий перемешиваются, студент получает несколько случайным образом выбранных задач из всех возможных. Целесообразно на такое тестирование отводить ограниченное время и подбирать количество задач в зависимости от сложности темы. Данный вариант тестирования достаточно полно отразит навыки студента и исключит возможность списывания, а статистика прохождения тестов покажет преподавателю все пробелы в знаниях студентов.
ЭУ в совокупности с тестами в электронном варианте обеспечит эффективную индивидуальную работу студента по изучению спецкурса на достаточно высоком уровне и позволит преподавателю осуществлять обратную связь в процессе обучения в целях получения информации об эффективности и результативности обучения.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИГРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ РУССКОГО ЯЗЫКА КАК ИНОСТРАННОГО
Кирдун Е.В. (РБ, Минск, БГУИР)
Процесс модернизации образования, современная социокультурная ситуация создают необходимость интенсификации процесса обучения русскому языку, где во главу угла ставится системно-языковой подход и личностный аспект.
Одной из основных задач обучения русскому языку как иностранному является формирование коммуникативной компетенции учащихся, что диктует целесообразность использования игровых технологий, способствующих активизации познавательной деятельности учащихся и ведущих к более осмысленному усвоению знаний. Применение игровых технологий повысит прочность и качество усвоения знаний учащихся, если:
– уровень познавательной деятельности учащихся достигает преобразующего (для игр с правилами) и творческо-поискового (для ролевых и комплексных игр) характера;
если игры:
– отбираются и конструируются в соответствии с содержанием изучаемой темы, с целями и задачами урока;
– используются в сочетании с другими формами, методами и приемами, эффективными при изучении или повторении языкового материала;
– четко организуются;
– имеют аффективные преимущества;
– соответствуют интересам и познавательным возможностям иностранных слушателей.
Достижение учебных целей, которые мотивируются игрой, становится интенсивней и эффективней, так как игра способствует обучению с помощью эмоций. В процессе игры речь студентов оценивается не по косвенным критериям (количество ошибок и их характер, скорость говорения и др.), а по коммуникативному эффекту: студент справился с заданием и получает хорошую оценку, если достиг поставленной цели средствами изучаемого языка. При этом следует учитывать, что положительный эффект может быть обусловлен не только соревновательным моментом, но и самореализацией в определенной роли. Главный критерий – успех или неуспех обучаемого в коммуникации.
Правильно организованная игра способствует решению следующих задач:
- создание психологической готовности учащегося к речевому общению;
- обеспечение естественной необходимости многократного повторения языкового и речевого материала;
- тренировка учащихся в выборе нужного речевого варианта, что является подготовкой к спонтанной речи.
Благодаря игровой технологии, урок – изучение нового материала или повторение изученного – оживает и трансформирует поток информации в увлекательный мир другой культуры, открывая его иностранным слушателям и делая их частью этого мира.
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ
Туник О.В. (РБ, Минск, БГУИР)
Быстро меняющаяся социальная среда порождает новые требования к системе высшего образования, среди которых совершенствование образовательных технологий занимает одно из первых мест. Как показывают материалы исследований, выпускники вузов в настоящее время в достаточной мере владеют фундаментальными знаниями в профессии и способностью осуществлять исследовательскую деятельность, но не готовы к выполнению профессиональных обязанностей, эффективным действиям в конкретной профессиональной ситуации. Предоставление образовательной услуги осложняется непрерывно возрастающими требованиями к уровню подготовки выпускников, все более обостряемой проблемой их трудоустройства, все более ощутимой конкуренцией среди вузов. На «выпуске» требуется конкурентоспособный специалист, обладающий достаточным уровнем компетенции, способный быстро адаптироваться к постоянно меняющимся современным требованиям производственного процесса. Умение адаптироваться в новых условиях – первостепенное требование к выпускникам образовательных учреждений. Поэтому образовательные технологии должны быть построены таким образом, чтобы субъект получил исчерпывающие сведения о характере социального окружения и учился действовать в реальных условиях информационного общества.
Переход к компетентностному образованию определил широкий и всесторонний интерес к следующим технологиям:
- Проектирование позволяет организовывать обучение в процессе деятельности, развивать способность применять знания, умения (исследовательские, коммуникативные умения, умения работать в команде) и навыки для решения практических, жизненно важных задач.
- Технология «Портфолио». Задача технологии – организация рефлексивного сопровождения образовательного процесса для формирования компетентности по построению человеком собственной образовательной программы, оценки ее эффективности.
[Григоренко Е.В. Портфолио в вузе: методические рекомендации по созданию и использованию. Томск, 2007.] - Кейс-стади представляет собой анализ конкретных ситуаций (от английского «case» - случай). Учащимся предлагают осмыслить реальную жизненную ситуацию, описание которой одновременно отражает не только какую-либо практическую проблему, но и актуализирует определенный комплекс знаний, который необходимо усвоить при разрешении данной проблемы. При этом сама проблема не имеет однозначных решений. Анализ ситуаций довольно сильно воздействует на профессионализацию студентов, способствует их взрослению, формирует интерес и позитивную мотивацию к учебе
-Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ). Активное и эффективное внедрение в образование телекоммуникационных систем, дистанционных форм образования и т.д. ускоряет передачу знаний и накопленного технологического и социального опыта человечества не только от поколения к поколению, но и от одного человека к другому. Это позволяет человеку успешнее и быстрее адаптироваться к окружающей среде и происходящим социальным изменениям.
Таким образом, современные технологии являются важным фактором совершенствования системы образования, отвечающей требованиям современного информационного общества.
ОПЫТ СОЗДАНИЯ УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ
ПО БАЗОВОЙ ДИСЦИПЛИНЕ НА ПРИНЦИПЕ «ВСЕ В ОДНОМ»
Овсянников В.А. (РБ, Минск, БГУИР)
В докладе рассматривается проблема разработки учебной литературы по базовым дисциплинам специальностей радиотехники и связи. В таких дисциплинах – на стыке математики и технических приложений – до недавнего времени существовал неустранимый разрыв между теоретическими положениями и их практической реализации. Причина разрыва заключается в самих исходных понятиях и определениях. В аналоговом варианте они лишены физического смысла, носят абстрактный характер. Это относится к понятиям «импульсная характеристика», «спектр» сигнала и др. В связи с этим дополнительно к основным учебникам (Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы, 1986; Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы, 1988; Френкс Л. Теория сигналов, 1974) необходимо было разрабатывать отдельные методики и практикумы по всем разделам дисциплины с поправками к «теории».
Ситуация существенно меняется с переходом на цифровые цепи, сигналы и системы. «Оцифровка» эквивалентна вводу «мерной линейки» в общую теорию. Все исходные понятия и определения принимают конкретную форму и имеют четкий физический смыл. Исчезает указанные выше разрыв, стало возможным строить схемы и системы (как вычислители) точно «по формулам» или заданным алгоритмам. Сопутствующие успехи в развитии микроэлектроники и процессорной техники позволяют вести всю разработку непосредственно по цепочке: теоретическая модель – алгоритм – программа – схема.
Широкое внедрение указанной технологии требует и определенной ориентации в подготовке специалистов. С этой целью и для устранения разрыва между теорией и практикой было подготовлено и издано учебное пособие в 2-х частях: Овсянников В.А. «Методы формирования и цифровой обработки сигналов» (ч. I. Z-преобразование, свертка и генерация дискретных сигналов, 2005; ч. II. Дискретное преобразование Фурье, фильтрация и модуляция, 2010). Оно охватывает широкий круг вопросов по формированию, преобразованию, передаче и приему сигналов. В полной мере используется аппарат дискретного преобразования Фурье. Алгоритмы представлены как во временной, так и частотной областях. В пособие включены методические материалы по разработке различных схем и систем, даны рекомендации по применению сигнальных процессоров. Практическая часть оформлена в виде лабораторного практикума (из 8 лабораторных работ) с использованием пакетов MatLab и MathCad и специально разработанной компьютерной программы ФАиС (Фурье анализ и синтез). Сюда же отнесены все контрольные вопросы по дисциплине с тем, чтобы глубже усвоить материал. Представляется, что составленный в такой форме учебный материал позволяет студентам получить необходимые «знания», «умения» и «навыки».
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ИНЖЕНЕРОВ
ПО РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ CALS ТЕХНОЛОГИЙ
Ланин В. Л. (РБ, Минск, БГУИР)
Технологическая подготовка студентов старших курсов факультета компьютерного проектирования специальностей: “Проектирование и производство РЭС”, “Моделирование и компьютерное проектирование РЭС” и “Электронно-оптические системы и технологии” включает разработку технологических процессов изготовления функциональных электронных модулей и устройств, сборку, монтаж и настройку электронной аппаратуры, проектирование гибких производственных модулей и систем, обеспечивающих высокое качество изделий в условиях интегрированного компьютеризированного производства.
Основные трудности такой подготовки связаны с недоступностью современной научно-технической литературы, в том числе зарубежной, быстрыми изменениями в элементной базе изделий и применяемом технологическом оборудовании и старением учебно-методических пособий, не отражающим современный уровень производства. Компьютеризация процесса обучения путем представления знаний в виде электронных учебно-методических комплексов и учебно-методических пособий снижает познавательную активность и творческое мышление студентов ввиду затрудненности процесса диалога с преподавателем, утомляемости, слабой обратной связи с обучаемыми.
Возможности компьютерных технологий обучения еще далеко не исчерпаны. Компьютер, как важнейший инструмент человеческой деятельности, и компьютерные технологии являются мощным средством повышения эффективности образовательного процесса. Эффективность использования компьютерных технологий зависит от принятой системы взаимодействия в среде “преподаватель–студент”.
В настоящее время в наукоемких отраслях промышленности внедряются CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support) технологии, предусматривающие непрерывную информационную поддержку жизненного цикла изделий, включая проектирование, подготовку и управление производством, материально-техническое снабжение, сервисное обслуживание с использованием современных информационных технологий и международных стандартов в целях более тесной интеграции производителей, совместного использования информации и управления качеством изделий. Ключевым звеном любого успешного предприятия в XXI веке будет надежная инфраструктура информационных технологий – Digital Nervous System (электронная нервная система). В соответствии с этой концепцией технологическая система рассматривается как живой организм и должна обладать способностью мгновенно реагировать на любые изменения в окружающем пространстве, анализировать критические ситуации, помогать принимать быстрые и правильные решения. Электронная нервная система – это прежде всего среда, автоматизирующая исполнение заранее запланированных действий и событий, планирование и учет, позволяющая своевременно реагировать на незапланированные события и изменения ситуации и давать, таким образом, преимущество в конкуренции.
Применительно к образовательному процессу CALS технологии могут включать математическое и компьютерное моделирование и оптимизацию параметров технологических объектов с помощью различных прикладных пакетов программ, например, ANSYS, Solid Works, MATLAB+SIMULINK и др., технологическое проектирование процессов с помощью САПР ТП ТехноПро и TEXCARD, а также разработку программ автоматического управления технологическим оборудованием с помощью микроконтроллеров или промышленных компьютеров в реальном масштабе времени с использованием операционных систем Windows CE, QNX Neutrinoj и др.
ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССОВ ОРГАНИЗАЦИИ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ В ВУЗЕ
Ломако А.В., Достанко И.Г. (РБ, Минск, БГУИР)
Мировые тенденции, связанные с реализацией идеи глобализации в различных областях человеческой деятельности, не оставили в стороне сферу образования. Болонский процесс, предполагающий международную интеграцию в этой сфере и увеличение университетской мобильности, вызвал, в частности, рост интереса к развитию заочного и, особенно, дистанционного обучения. В то же время научно-технический прогресс в микро- и наноэлектронике, вычислительной технике, телекоммуникациях и информатике вызвал бурную информатизацию процессов в сфере образования. Движение в направлении развития электронного обучения (e-learning) с каждым годом расширяется и крепнет во всем мире. Как следствие, мировая тенденция перехода к заочно-дистанционным формам образования на основе e-learning в последние десятилетия прослеживается как в росте числа вузов, ведущих подготовку по новым технологиям, так и в росте численности обучающихся.
Однако даже самые лучшие и передовые технологии (как информационные, так и психолого-педагогические) без адекватного организационно-технического обеспечения могут оказать обременяющее и отягощающее воздействие на учебный процесс. Для качественного и доступного широким массам населения образования недостаточно просто внедрить их в процесс обучения, необходим творческий подход к делу, создание налаженной системы организации учебной работы преподавателей и студентов с возможностями контроля, управления и регулирования процессов как собственно образовательных, так и коммуникационных (обеспечивающих взаимодействие обучаемых и обучающих).
На факультете заочного обучения БГУИР назрела потребность в том, чтобы организационные задачи факультета решались в соответствии с уровнем развития современного информационного общества. Требуется улучшить управляемость процессов за счет повышения скорости и качества обработки информации, улучшения возможностей доступа к ней всех субъектов учебного процесса. Это сложная проблема в условиях значительного по объему контингента студентов факультета (более 3000), большого числа специальностей, по которым ведется обучение (15), большого числа преподавателей (более 430), а также огромного количества рутинной ручной работы с документами сотрудников деканата.
Для решения указанной проблемы предлагается программное средство, автоматизирующее на базе новых информационных технологий процессы взаимодействия студентов, преподавателей и деканата. Технической основой разработки является Web-приложение, позволяющее организовывать интерактивную удаленную работу с файлами и данными. Выбранные инструментальные средства: язык ruby (ruby/ROR) и хранилище данных Google app engine, реализующее концепцию cloud computing. Cloud computing – современная технология обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как Интернет-сервис; пользователь имеет доступ к собственным данным, но не может управлять и не должен заботиться об инфраструктуре, операционной системе и собственно программном обеспечении, с которыми он работает. В построении пользовательских интерфейсов приложения используются возможности css, " onclick="return false">
Средство облегчает труд работников деканата; повышает оперативность и достоверности поступающей информации; формирует необходимую отчетность и представляет ее в удобном для просмотра, анализа и принятия решений виде; обеспечивает возможность принятия своевременных и обоснованных решений при возникновении особых ситуаций.
ОБУЧАЮЩАЯ ПРОГРАММА «РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА»
Шахлевич Г.М. (РБ, Минск, БГУИР),
Красницкая И.В. (РБ, Минск, ООО «СПЕЦПРИБОРСЕРВИС»)
В процессе преподавании электротехнических дисциплин и при выполнении электротехнических расчётов часто возникают ситуации, когда необходимо за короткий промежуток времени рассчитать цепь постоянного тока, содержащую большое количество элементов. Основным решением данной проблемы является автоматизация процедуры расчета с использованием современных информационных технологий. В связи с этим была разработана соответствующая обучающая программа.
Алгоритм, положенный в основу работы программы, позволяет по заданным значениям сопротивлений элементов и входного напряжения цепи рассчитать значения токов в ветвях и падение напряжения на каждом участке цепи. Таким образом входной информацией для проведения расчетов являются принципиальная электрическая схема, сведения об элементах (сопротивление резисторов) и источнике питания (напряжение). Формирование принципиальной электрической схемы основано на присвоении каждому контакту резистора определенного имени (номера), по которому при проведении соединений выявляются участки с последовательным и параллельным соединением, производится сворачивание цепи с целью определения значения тока в неразветвлённой части цепи и обратное «разворачивание» цепи с целью подсчета значения тока и напряжения в каждом элементе. Экранное меню программы приведено на рисунке.
Операции расчета производятся в такой последовательности:
- определяется эквивалентное сопротивление цепи;
- рассчитывается ток в цепи источника;
- определяются напряжения и токи на участках цепи;
Проводится проверка правильности расчётов производится по уравнению баланса мощностей (мощность, отдаваемая источником питания, должна быть равна сумме мощностей, расходуемых в резистивных элементах схемы). Информация о правильности расчётов выводится на экран монитора в виде сообщения.
Использование данной программы требует от пользователя знаний методики расчёта электрических цепей и навыков работы с персональным компьютером на уровне пользователя. Возможной областью применения программы могут быть предприятия электротехнической промышленности, сельского хозяйства и других отраслей, где необходимо выполнять электротехнические расчёты, учреждения образования различных уровней, в которых преподаются электротехнические дисциплины.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ЛАБОРАТОРНЫХ
ПРАКТИКУМОВ НА АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ОБОРУДОВАНИИ
Шахлевич Г.М., (РБ, Минск, БГУИР), Боженков В.В. (РБ, Минск, ВГКС)
При внедрении информационных технологий и систем автоматизации в лабораторные практикумы по техническим дисциплинам необходимо учитывать два аспекта:
- используемая для лабораторных макетов отечественная техника по своим функциональным возможностям слабо приспособлена для решения таких задач;
- реализация имитационных моделей на ЭВМ и импортном оборудовании не дает практических навыков и представления о работе и конструкции реальных устройств.
Эти соображения были учтены авторами доклада при разработке аппаратного, программного и методического обеспечения лабораторного практикума по дисциплине «Безопасность инженерных систем».
Макеты лабораторных работ, расположенные на стендах включают испытуемые объекты и средства испытаний. Вся информация от датчиков и реле выводится на вмонтированный в стенд многофункциональный микроконтроллер, связанный с ПЭВМ, а последняя – с центральной ПЭВМ, находящейся на столе преподавателя. Программный продукт обеспечивает возможность работы, как в автономном (от встроенных микроконтроллера и управляющей ПЭВМ), так и в сетевом режимах. Каждый лабораторный стенд позволяет:
- проводить все виды исследований, предусмотренные программой практикума;
- отображать информацию об измеряемых величинах и параметрах;
- сохранять информацию с возможностью дальнейшей ее обработки;
- строить характеристики зависимостей величин и др.
Программируемый логический контроллер, имеющий аналоговые и цифровые входы и выходы, разъёмы программирования и расширения, производит сбор сигналов и их обработку по программе пользователя с выдачей сигналов управления на исполнительные устройства, отображает на встроенном ЖК-дисплее сообщения о состоянии органов, название работы, а также информацию о значениях таймера и счетчика, аналоговые величины и др. Методика выполнения работы с управлением от ПЛК, получение экспериментальных данных и обработка результатов мало отличаются от того, что мы имеем при использовании обычной измерительной техники.
Программа выполнения работ с управлением от центральной ПЭВМ позволяет:
- регистрировать курсанта, запускать тестирование по выбранной теме и вести протокол выполнения лабораторных работ;
- управлять органами стенда и снимать информацию об их состоянии;
- программировать индивидуальное задание и контролировать ход выполнения лабораторной работы, выводить на печать полученную информацию и др.
Работа в таком режиме значительно интенсифицирует процесс измерений, автоматизируется обработка и визуализация полученной информации, но с точки зрения получения навыков практической работы с измерительным оборудованием, подготовки эксперимента и испытуемых объектов, математической обработки экспериментальных данных она имеет много изъянов. Наиболее эффективной по нашему мнению была бы методика проведения работ в смешанном режиме при условии предварительного изучения аппаратного и программного обеспечения лабораторного практикума.