«Теоретические основания создания и применения интеллектуальных обучающих систем для мультидисциплинарной подготовки специалистов в области нанотехнологий» Сообщение Надеждина Е. Н

Вид материала

Содержание

Целью настоящего сообщения
Мультидисциплинарная подготовка
Перспективы развития НТО
Главный вывод
Теоретический базис

Подобный материал:

К заседанию Президиума РАО 22 июня 2011 года

СПРАВКА

«Теоретические основания создания и применения интеллектуальных обучающих систем для мультидисциплинарной подготовки специалистов в области нанотехнологий»

Сообщение Надеждина Е.Н., д.тех.н., профессора,

заведующего отделом автоматизации и управления технологическими процессами в науке и образовании Учреждения РАО «Институт информатизации образования (ИИО)»

Современный этап научно-технического прогресса характеризуется стремительным развитием нанотехнологий в большинстве индустриально развитых стран мира. Новые открытия, изобретения и инновации на наноуровне, как показывают прогнозы экспертов, могут привести к широким технологическим изменениям в XXI веке. Основу этих изменений будут составлять образование и обучение ученых, инженеров, предпринимателей, менеджеров и политиков – людей, принимающих ключевые управленческие и проектные решения в области нанонауки и нанотехнологии. Успехи России в области нанотехнологий во многом определяются возможностью системы отечественного образования обеспечить массовую подготовку квалифицированных кадров для национальной наноиндустрии.

Целью настоящего сообщения является аналитический анализ состояния и перспектив развития и применения интеллектуальных обучающих систем (ИОС) для мультидисциплинарной подготовки специалистов в области нанотехнологий.

В интересах определённости возьмем за основу понятие «нанотехнологии» [1], официально принятое в Госкорпорации РОСНАНО, которая выступает в роли системного работодателя при реализации масштабных инвестиционных проектов в области нанотехнологий и курирует вопросы кадрового обеспечения наноиндустрии.

Нанотехнология – совокупность методов и приемов, применяемых при изучении, проектировании, производстве и использовании структур, устройств и систем, включающих целенаправленный контроль и модификацию формы, размера, интеграции и взаимодействия составляющих их наномасштабных элементов (1…100 нм) для получения объектов с новыми химическими, физическими, биологическими свойствами.

Для достижения амбициозных целей, получивших развитие в Федеральной целевой программе «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в РФ на 2008-2010 гг.» и в «Программе развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года», необходим системный подход к постановке и решению комплекса разноплановых задач:

создание научно-технической и организационно-финансовой базы, позволяющей сохранить и развивать имеющийся в России приоритетный задел в исследованиях и применении нанотехнологий;

формирование инфраструктуры для организации эффективных фундаментальных исследований, поиска возможных применений их результатов, развития новых нанотехнологий и их быстрой коммерциализации;
адаптация и развитие созданного научно-методического задела в области информатизации образования с учётом особенностей подготовки специалистов нового поколения в области нанотехнологий.

Анализ мирового и отечественного опыта формирования национальных и региональ-ных программ по новым научно-техническим направлениям позволил выявить ряд ключевых проблем в области разработки наноматериалов и нанотехнологий:

а) формирование внутреннего (отечественного) рынка нанотехнологий: б) обеспечение массового перехода от микротехнологий к нанотехнологиям и доведение разработок нанотехнологий до уровня промышленного производства; в) создание исследовательской инфраструктуры, в т.ч.: организацию научных центров коллективного пользования уникальным технологическим и диагностическим оборудованием; г) привлечение, профессиональная подготовка и закрепление высококвалифицированных научных, инженерных и рабочих кадров для обновленного технологического комплекса РФ.

Актуальность развития нанотехнологического образования (НТО) признана во всем мире. Согласно прогнозу, сделанному в США в начале тысячелетия, в 2015 г. общее число работников в нанотехнологической сфере, имеющих междисциплинарную подготовку, составит около 2 миллионов, из них: 800-900 тыс. – США; 500-600 тыс. – Япония; 300-400 тыс. – Европа; 100-200 тыс. – Азия (кроме Японии); 100 тыс. – остальной мир. В России прогнозируемая потребность в специалистах к 2015 г. составит не менее 100 тыс. человек.

К мерам, направленным на опережающее развитие отечественного НТО, прежде всего, необходимо отнести следующие:

разработку сетевых форм обмена научной информацией в области нанотехнологий и наноматериалов с максимальным учетом возможностей кооперации ведущих научных центров в использовании уникального дорогостоящего научного и экспериментально-исследовательского оборудования;
подготовку, повышение квалификации, привлечение и закрепление кадров (прежде всего молодых специалистов) в области нанотехнологий для их использования в научной и промышленной сферах;
создание и использование экспертных систем и распределённых баз данных как информационного возобновляемого электронного ресурса в области последних достижений, связанных с разработкой и применением нанотехнологий в стране и за рубежом;
разработку системы мер по организации эффективного взаимовыгодного международного сотрудничества в области кадрового обеспечения наноиндустрии.

Главное отличие НТО от классического образования, характерного для естественных наук второй половины XX века, состоит в том, что нанотехнологии - проблемно-ориентированная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомарной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами. Нанонаука и её технологические приложения используют междисциплинарные подходы, причем в основе лежит баланс не только между химией, физикой, биологией и информатикой, но и между естественными и общественными науками.

Для успешной подготовки квалифицированных кадров для наноиндустрии необходимы знания и умения из естественных наук, технологии, предпринимательства, управления и социальных наук. Специалисты, реализующие инновационные проекты, должны иметь хорошее базовое образование, обладать широким кругозором в смежных отраслях, свободно владеть современными аналитическими и технологическими инструментами, использующими новейшие достижения в области ИКТ. Это предъявляет высокие требования к системе профессиональной подготовки и переподготовки кадров.

Успешный специалист в области наноэлектроники должен обладать хорошо развитыми специальными компетентностями и практическими навыками. Разработки, связанные с нанотехнологией и наноматериалами, основаны на современных методах исследования вещества в нанометровом диапазоне. Экспериментальная техника, необходимая для практических работ в области нанотехнологий, имеет высокую стоимость, нередко превышающую годовые бюджеты многих учебных заведений. Поэтому в мире сложилась практика кооперации различных вузов, исследовательских институтов и компаний-участников на основе научных образовательных центров и наносетей, созданных в рамках такой кооперации. Инновационные программы подготовки специалистов реализуются в рамках такой кооперации.

Выделим существенные черты НТО: а) междисциплинарность; б) фундаментальность – в основе лежит базовое естественнонаучное образование; в) непрерывность: от школы к вузу и далее в научные исследования или практическую деятельность (технологии и бизнес); г) широкая кооперация между вузами, НИИ и производством.

Обзор вакансий на рынке рабочих мест, проведенный в технологически развитых странах Европы и Америки, показал, что самыми востребованными в наноиндустрии являются три категории работников: а) научные работники и исследователи; б) технологи; в) руководители нанотехнологических фирм. Этот результат отражает три основных направления в НТО: научное, техническое и управленческое.

НТО должно соответствовать растущим потребностям наноиндустрии. Анализ статистических данных, отражающих состояние и тенденции европейского рынка нанопродукции, позволил сформулировать три группы проблем, с которыми сталкивается развитие нанондустрии: кадровое обеспечение (в том числе: проблема привлечения молодёжи); накопление и систематизация специальных знаний; сертификация и оценка качества нанопродукции; интеграция нанонауки, нанотехнологий и бизнеса.

Для преодоления указанных трудностей выделим несколько перспективных подходов: а) изучение структуры потребностей в НТО; популяризация достижений наноиндустрии и нанопродукции; б) создание системы менеджмента качества в нанонауке и нанопромышленности; в) внедрение междисциплинарной модели обучения при ресурсной поддержке ННС; г) создание и введение международных стандартов для высококачественного НТО.

Для привлечения молодежи в наноиндустрию выделим несколько способов. Самый перспективный из них основан на популяризации наноиндустрии в различных слоях общества и профориентации старших школьников. Успешная популяризация современных достижений и перспектив нанотехнологий позволяет не только привлекать кадры, но и создавать повышенный спрос в обществе на продукты наноиндустрии и управлять этим спросом. Привлечение молодежи с учетом непрерывности нанообразования целесообразно начинать со школьной скамьи и для этого использовать богатый опыт естественнонаучного образования, основанный на широко развитой в России системе олимпиад, конкурсов молодых исследователей, фестивалей науки, введения элективных курсов типа «Введение в наноэлектронику» и «Основы нанотехнологий».

Повысить привлекательность научной деятельности для студентов, аспирантов, молодых ученых можно путем целевой финансовой поддержки их исследований, создания стипендиальных программ и программ мобильности, позволяющих непрерывно повышать научную квалификацию в наиболее сильных научных группах.

Необходимо продолжить разработку и внедрение международных стандартов для высококачественного образования в нанонауке и нанотехнологии. Надо создать условия для обмена лучшими практиками между академическими институтами и системой профессиональной переподготовки. Одно из решений в этой области – создание открытой базы данных по нанотехнологическим курсам с тем, чтобы пользователи могли подбирать подходящий им по содержанию курс. Кроме того, это поможет промышленности оценивать компетенции выпускников через тестирование, анализируя содержание пройденных ими курсов. В настоящее время такая система уже существует в Европе и включает 22 университета из 7 стран Европы (из них 7 – в Великобритании).

В основе нанотехнологий и нанобизнеса лежит фундаментальная наука, поэтому для установления более тесных связей между ними надо приближать науку к технологиям и к бизнесу. Научного работника легче научить основам бизнеса, чем бизнесмена приобщить к науке. Коммерческие, управленческие и социальные знания и компетенции будут играть важную роль в развитии нанотехнологий.

Для эффективного управления нанотехнологиями необходимо хорошее понимание технических аспектов. Следовательно, надо рассмотреть возможность образовательных программ по нанонауке и нанотехнологиям для управленческих кадров. Для сбалансированного развития самой нанонауки следует развивать её междисциплинарное содержание и создавать междисциплинарные магистерские программы, объединяющие материаловедение, нанобиологию, наноразмерные эффекты и избранные разделы химии. Работа в наноиндустрии требует хороших практических навыков, поэтому в магистерские программы надо включать большую долю практических работ по методам синтеза и математического описания и моделирования поведения наночастиц и наноматериалов.

Развитие нанотехнологий и НТО в России происходит, главным образом, в рамках федеральных целевых программ. В «Программе развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года» одним из приоритетных направлений названо сохранение и развитие кадрового потенциала наноиндустрии, в том числе - создание условий для привлечения и закрепления в области наноиндустрии талантливой молодежи. В рамках этого направления предусмотрено формирование системы научно-методического и организационно-методического обеспечения непрерывного образовательного цикла в области нанонауки и нанотехнологий и создание комплекса новых образовательных технологий и инструментальных средств.

Важной составляющей деятельности в сфере образования является подготовка специалистов в области экономики, менеджмента, предпринимательства и коммерциализации инновационных проектов. В этом направлении ведется фундаментальная и практическая подготовка специалистов в сфере создания и управления высокотехнологичными бизнесами, а также превращения фундаментальных научных идей в защищенную интеллектуальную собственность и конкурентоспособные высокотехнологичные изделия.

Введём понятие «мультидисциплинарная подготовка».

Мультидисциплинарная подготовка рассматривается нами как вид образовательной деятельности, в которой реализуется стратегия непрерывной профессиональной подготовки инновационно активных специалистов-системщиков нанотехнологического направления с использованием междисциплинарной модели организации обучения с реальной интеграцией учебного процесса, интенсивных научных исследований и наукоёмкого бизнеса. Мультидисциплинарная подготовка ориентирована на формирование научной элиты для инновационной экономики России и опирается на ресурсную поддержку научно-образовательных центров национальной нанотехнологической сети (ННС).

Образование в целом – весьма консервативная общественная система, относительно медленно реагирующая на перемены в обществе, поэтому нанотехнологическое образование пока находится в стадии становления. Вместе с тем, отметим, что создание научно-образовательных центров на базе ведущих университетов и НИИ, реализация инновационных образовательных программ, организация курсов переподготовки, усиление общественной и личностной мотивации - неизбежно приведут к тому, что в нанонауку и нанотехнологии в ближайшие годы придет большое число молодых исследователей.

Перспективы развития НТО будут определяться многими факторами, суммарное воздействие которых предсказать достаточно сложно. Однако, некоторые утверждения, вытекающие из анализа опыта ведущих университетов России по реализации инновационных образовательных программ, выглядят очевидными.

Объем знаний в нанонауке и нанотехнологии постоянно растет. Небольшая часть этих знаний может быть трансформирована в технологии, остальные представляют собой достижения фундаментальной науки.
Процесс образования и повышения квалификации в области нанотехнологий будет проникать в разные социальные слои и, в конце концов, охватит все общество.
В развитии нанообразования акценты переносятся на распространение и поддержку системного образа мышления. Это ведет к некоторому сокращению роли гуманитарных знаний, которые в современном обществе доминируют над естественнонаучными. Приоритет работодатели будут отдавать сотрудникам - носителям высокотехнологичной культуры, способным создавать и продвигать на рынок свои инновационные проекты.

4. В глобально интегрированном и быстро развивающемся мире профессиональные компетенции меняются непрерывно. Внутрифирменное обучение в организациях, связанных с созданием новых технологий и наноматериалов, будет сфокусировано на динамично меняющихся профессиональных компетенциях.

Главный вывод состоит в том, что в информационном обществе, основанном на знаниях, образование как процесс систематического приобретения и применения знаний в различных областях предопределит экономический рост и дальнейшее развитие нанотехнологий. Мультидисциплинарная подготовка кадров в области нанонауки и нанотехнологий должна осуществляться на базе ведущих вузов и академических НИИ, обладающих уникальным теоретическим и методологическим заделом, высококвалифицированным профессорско-преподавательским составом и необходимой инфраструктурой образовательного процесса. Такой подход может быть реализован на основе тесной интеграции образовательных и ведущих научных и научно-производственных организаций. В этом случае появляется возможность использования в образовательном процессе широкого спектра дорогостоящего и уникального аналитического и технологического оборудования, а обучающиеся принимают участие в реализации крупных исследовательских и прикладных проектов и приобретают опыт коммерциализации научных разработок.

Одним из необходимых условий достижения конечных целей НТО является развитие интенсивных методических систем обучения с использованием новых образовательных технологий, реализующих методы активного обучения на базе информационных и коммуникационных технологий.

Под интеллектуальной обучающей системой будем понимать комплекс программно-аппаратных средств инженерии знаний, в котором представленные в ЭВМ знания используются для направленного формирования функциональной структуры деятельности у студентов, построения системы индивидуального опыта, адекватной требованиям профессии.

В другой трактовке (В.Л. Латышев) интеллектуальная обучающая система (ИОС) представляет собой сложную человеко-машинную систему, работающую в режиме интерактивного диалога и включающую комплекс организационно-методического, информационного, математического и программного обеспечения, а также человеческие составляющие: студент и преподаватель.

Специфическими компонентами ИОС, отображающими ситуацию обучения, выступают: а) модель обучаемого и б) модель процесса обучения (набор стратегий обучения); в) модельный интерфейс между экспертной подсистемой и прочими блоками ИОС.

В блоке «модель обучаемого» должна иметься информация об индивидуальных особенностях студента, предпочитаемых им стратегиях обучения, типичных ошибках. В нем необходимо организовать представление текущего уровня обученности, диагностику текущих знаний студента.

Блок «модель процесса обучения» обеспечивает формирование информационной модели, предъявление информации и оценку качества учебной деятельности студента. Здесь присутствуют знания о планировании и организации процесса обучения, об общих и частных методиках обучения. Этот блок обеспечивает реализацию различных интерактивных режимов обучения: а) тренировка обучаемого, например, в процессе развивающей игры, когда за счет изменения условий игры у студента формируются требуемые навыки и умения; б) постановка тестовых задач, по результатам решения которых можно судить об уровне подготовки и ошибках обучаемого; в) вопросно-ответные процедуры, в ходе которых обучаемого побуждают к формированию цепочек рассуждений, причем могут использоваться такие модели, которые позволяют обучаемому самому открывать некоторые правила или оценивать факты.

В ИОС управление обучением определяется самой обучающей системой на основании результатов обучения. Здесь сценарий обучения формируется динамически в соответствии с текущей ситуацией. Реализация осуществляется на основании знаний о предметной области, о процессе обучения, об обучаемом. Недостатком является предметная ориентация, то есть привязка к конкретной предметной области. Упрощённо автоматизированную обучающую систему можно представить схемой, показанной на рис. 5.

Назначение решателя задач – решение сгенерированного задания. Наличие данной системы позволяет отказаться от предварительного формирования заданий и эталонных ответов к ним. Однако, создание универсального решателя, пригодного для любой области знаний, на данном этапе развития прикладной математики невозможно.

Одной из основных функций учебной программы является управление познавательной деятельностью обучаемого. Для этого программа должна получать сведения о ходе процесса обучения, об усвоении обучаемым учебного материала, о результатах тестирования и выполнения практических заданий. То есть в системе “учебная программа – обучаемый” должна присутствовать обратная связь.

Рисунок 1 - Укрупнённая структура автоматизированной обучающей системы

Программа получает информацию о ходе обучения, анализирует ее, выставляет оценку обучаемому и принимает решение о дальнейшем ходе обучения. В результате у обучаемого вырабатываются определенные знания, умения и навыки, которые будем относить к результатам обучения.

В программу входит и адаптирующая часть. Её задача состоит в коррекции хода обучения, т.е. настройке его под конкретного обучаемого. Она получает информацию о цели и результате обучения, сравнивает их и корректирует работу обучающей программы и ход познавательной деятельности обучаемого.

Таким образом, можно утверждать, что результат автоматизированного обучения есть функционал от цели обучения, качества усвоения материала обучаемым и коррекции программы обучения.

В ИОС принципиально меняется роль преподавателя, на которого возлагаются преимущественно функции координации учебной деятельности, сводящейся к решению организационно-консультационных задач. Отметим дидактические требования к образовательному компоненту ИОС:

Обеспечение научности содержания ИОС.
Обеспечение доступности – предъявляемый программным средством материал, формы и методы организации учебной деятельности должны соответствовать уровню подготовки обучаемых и их возрастным особенностям.
Адаптивность – приспособляемость интерфейса и других компонентов ИОС к уровню подготовки и индивидуальным особенностям обучаемых.
Систематичность и последовательность обучения с использованием ИОС, его связь с практикой.
Обеспечение сознательности обучения, самостоятельности и активизации деятельности обучаемого.
Реализация возможностей компьютерной визуализации учебной информации, предъявляемой ИОС.
Развитие интеллектуального потенциала обучаемого.

Рисунок 2 - Блок-схема интеллектуальной обучающей системы

Использование ИОС в подготовке специалистов по нанотехнологиям направлено на достижение следующих методических целей:

индивидуализация и дифференциация процесса обучения, выбор индивидуальной образовательной траектории;
формализованное представление модели исследуемого процесса на основе интеграции и интерпретации знаний, относящихся к различным предметным областям;
визуализация изучаемых физических (химических) процессов, включая наглядное представление скрытых в реальном мире процессов, наблюдение их в развитии, в пространственном движении с использованием технологий мультимедиа и гипермедиа;
проведение виртуальных лабораторных работ и экспериментов с имитацией реального опыта на компьютере или полунатурной модели;
осуществление многоуровневого контроля с обратной связью, с диагностикой и оценкой результатов учебной деятельности; самоконтроль и самокоррекция действий обучаемого;
интенсивное развитие умений и закрепление навыков обучаемого путём вариативного компьютерного тренинга;
создание и использование информационных баз данных, обеспечение оперативного доступа к удалённым информационным ресурсам;
формирование интеллектуальных умений и развитие коммуникативных качеств на основе выполнения индивидуальных или групповых творческих проектов;
формирование алгоритмической и информационной культуры;
усиление мотивации обучения путём использования гибкой системы бонусов, учитывающих когнитивный стиль и эмоциональное состояние обучаемого.

Существующие ИОС реализуют адаптивное и двухстороннее взаимодействие, направленное на эффективную передачу знаний. Перспективным направлением развития ИОС является создание самообучающихся систем, приобретающих знания в диалоге с человеком. Общая архитектура системы совместного обучения человека и компьютера может определяться следующими компонентами: микромир; учащийся-человек; учащийся-компьютер; интерфейс между двумя учащимися и микромиром; интерфейс между двумя обучаемыми.

В основе разработки компьютерного “соученика” в центре внимания должно быть соотношение между управлением и коммуникацией. Прототипом такого рода системы можно считать MEMOLAB - обучающую среду с искусственным интеллектом по методологии экспериментальной психологии и человеческой памяти.

Другое направление развития систем искусственного интеллекта - распределенные системы, с использованием которых обучаемые могут обучаться, сотрудничая или соревнуясь, каждый на своем компьютере. В этом случае создаётся некое подобие “классного” обучения, но на сетевом уровне. Эксперименты и прогностические оценки показывают, что сетевое обучение оказывается более эффективным, чем индивидуальное обучение.

Недостатком ИОС первого поколения является ориентация на специальные знания в рамках определенной дисциплины, так как в них не предусмотривалась возможность адаптации к другой предметной области. Более общий подход состоит в развитии интеллектуального окружения (унифицированной оболочки), из которого затем можно получить семейство ИОС путем наполнения баз знаний междисциплинарным содержанием.

Среди наиболее актуальных направлений формирования национальной системы непрерывного НТО выделим следующие [2,6]:

развитие новых образовательных технологий на основе дальнейшего развития идеи мультидисциплинарной подготовки путём интеграции науки, образования и инновационной деятельности;
реализация программы формирования нано-технологической культуры у школьников профильных классов и студентов учреждений СПО;
формирование системы научно-методического и организационно-правового базиса (ГОС, профессиональные стандарты и требования, программы подготовки, учебные планы, учебная и методическая литература) для обеспечения национальной системы непрерывного образования в области наноиндустрии;
формирование информационно-аналитической системы и развитие современных образовательных технологий (электронные образовательные ресурсы, системы удалённого доступа), адаптированных к динамичному рынку разработки, производства и применения продукции наноиндустрии;
дальнейшее развитие сетевых форм научно-образовательной деятельности в интересах повышения квалификации и переподготовки кадров, использования уникального лабораторного оборудования;
организация и координация проведения исследований молодыми учёными на условиях их командирования в НОЦ вузов России.

Тенденции в области ИОС для системы НТО проявляются в активизации исследований по нескольким направлениям: а) создание специализированные ИОС; б) создание универсальных ИОС на единой платформе; в) создание гибридных ИОС; г) создание профессионально-ориентированных ИОС; д) разработка баз знаний и алгоритмов их обучения на основе достижений в области искусственного интеллекта; е) развитие эвристических методов и математических схем, ориентированных на формализацию поведения нано-стуктур с априорно заданными свойствами и визуализацию протекающих в них процессов; ж) разработка методов интеллектуальной обработки и анализа результатов контроля знаний обучаемых.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Национальная наноиндустрия испытывает растущую потребность в профессионально ориентированных специалистах, обладающих профессиональными компетенциями и навыками организации и проведения междисциплинарных исследований. Это определяет необходимость динамичного сбалансированного развития образовательного сегмента ННС, ориентированного на все уровни кадрового обеспечения. Констатируя острую необходимость создания эффективной системы подготовки кадров национальной наноиндустрии, можно сделать выводы.

Необходимо реализовать непрерывную систему мультидисциплинарной подготовки кадрового резерва, включающую старшую школу, среднее и высшее профессиональное образование, аспирантуру и докторантуру, а также переподготовку имеющихся научных и инженерных кадров.
Создание национальной системы НТО будет способствовать развитию центров трансфера технологий и технопарков, которые являются эффективным механизмом превращения фундаментальных научных идей в защищенную интеллектуальную собственность и конкурентоспособные высокотехнологичные изделия.
Одним из действенных методов развития НТО является интеграция профессионального образования с академической наукой и производством. Такая интеграция при наличии соответствующей инфраструктуры даёт мощный синергетический эффект и интенсифицирует развитие всех компонентов этой триады.
Интенсивное развитие образовательной составляющей нанотехнологий призвано сформировать устойчивое положительное общественное мнение о наноматериалах и нано-технологиях. В свою очередь, положительное общественное мнение мотивирует новых молодых исследователей на выбор дальнейшей карьеры и активную научно-исследовательскую деятельность, создаст предпосылки для формирования развивающегося национального рынка нанопродукции.

5. Учитывая уникальность предметной области и ограниченность возможностей человека к восприятию и освоению наномира, для системы нанотехнологического образования принципиально важным является развитие и адаптация теоретического аппарата и методологии информатизации образования, созданных сотрудниками ИИО РАО. В интересах формируемой системы НТО следует ускорить создание интенсивных методических систем обучения, в которых для реализации междисциплинарной подготовки специалистов (магистров) применяются интеллектуальные обучающие системы.

6. Теоретический базис мультидисциплинарной подготовки специалистов в области нанотехнологий с использованием ИОС составляют следующие компоненты:

методология создания и использования информационного образовательного пространства на основе положений системного подхода, теории управления и интеграции научно-практических достижений психолого-педагогической науки и технических наук;
психолого-педагогические и технико-технологические основы проектирования и использования автоматизированных обучающих систем и комплексов, реализующих интенсивные формы и методы обучения;
научно-педагогические основы автоматизации и управления технологическими процессами в сфере образования на базе реализации возможностей систем искусственного интеллекта;
методология математического моделирования поведения и оценивания характеристик создаваемых наноструктур и визуализации протекающих в них процессов;
методология молекулярного моделирования и визуализации поведения наноструктур с априорно заданными свойствами;
методы семантического представлений знаний предметной области;
методы информационно-аналитической поддержки процесса автоматизированного контроля знаний.

Приоритетными направлениями прикладных исследований являются:

развитие инструментальных средств инженерии знаний в предметной области – нанотехнологии и наноматериалы;
разработка технологии компонентного проектирования гипермедийных пользовательских интерфейсов ИОС, основанных на семантических сетях;
адаптация методов формализованного описания, моделирования и анализа избранной предметной области на основе инструментария технологии IDEF;
освоение унифицированных программных оболочек при создании ИОС.

9. В интересах обобщения отечественного опыта использования ИОС в подготовке специалистов в области нанотехнологий целесообразным следует считать систематическое издание межвузовских сборников научно-методических материалов.

10. С целью консолидаций усилий учёных РАО по созданию научно-методического обеспечения междисциплинарной подготовки педагогических кадров в области популяризации знаний о нанотехнологиях предлагается организовать на базе ИИО РАО постоянно действующий научно-методический семинар «Проблемные вопросы популяризации знаний в области нанотехнологий» для преподавателей старшей общеобразовательной школы и учреждений среднего профессионального образования.

Литература:

Федеральная целевая программа «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2010 годы», утвержденная Постановлением Правительства РФ № 2-498 от 2 августа 2007 г.
Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года (Программа президентская инициатива «Стратегия развития наноиндустрии» (утверждена Президентом Российской Федерации 24 апреля 2007 г. № Пр-688).
О федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры

инновационной России» на 2009 - 2013 годы (постановление Правительства Российской

Федерации от 28 июля 2008 г. № 568).

Латышев В.Л. Интеллектуальные обучающие системы: теория и технология создания и применения.- М.: Образование и информатика.- 304 с.
Надеждин Е.Н. Современные проблемы подготовки специалистов в области нанотехнологий // Учёные записки ИИО РАО.- М.: Изд-во ИИО РАО.- 2010. Вып. 33.- С. 22-57.
Садовничий В.А. Образование в области нанотехнологий в классических университетах (на примере МГУ имени М.В. Ломоносова) // Тезисы доклада Международного форума по нанотехнологиям «Нанофорум-2008». - М.: РОСНАНО, 2008.
Роберт И.В. Теория и методика информатизации образования (психолого-педагогический и технологический аспекты). 2-е изд., доп.- М.: ИИО РАО, 2008.- 274 с.
Роберт И.В. Основные направления научных исследований в области информатизации российского образования и перспективы их развития// Сборник трудов II Межвузовской НМК.- Москва – Шуя: Изд-во ГОУ ВПО «ШГПУ», 2009.- С. 3-7.

Blog

Содержание