Об использовании Нобелевских лекций в информационных технологиях. // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике: Сб статей XI
| Вид материала | Статья |
СодержаниеG.S. Sadovoy About the use of nobel lectures in information technology. Издание “Нобелевские лекции – 100 лет”. Нобелевские лауреаты XXI века: Физика. |
- Поддубный А. П., Юрков Н. К., Якимов А. Н. Фрактальный подход к сжатию информации., 47.01kb.
- Журавлев С. Д., Жуков Р. А. Математическая модель эффективного использования земельных, 39.41kb.
- Прошина Р. Д., Слесарев Ю. Н. Методы построения математических моделей в пространстве, 34.51kb.
- «Актуальные проблемы и инновации в экономике, технике, образовании, информационных, 49.87kb.
- Петрушова М. В, 41.35kb.
- Прошина Р. Д., Слесарев Ю. Н. Математическое моделирование асинхронного электропривода, 40.5kb.
- Масленников А. А. , Петрухина, 20.27kb.
- Дрождин В. В., Масленников А. А., Сергеев А. С. Использование протоколов запросов для, 63.12kb.
- Кацюба О. А., Тимонин Д. В. Нахождение параметров нелинейных класса Гаммерштейна динамических, 21.38kb.
- Демидова Л. А., Коротаев А. Н. Генетический алгоритм настройки параметров системы нечеткого, 38.47kb.
Садовой Г.С. Об использовании Нобелевских лекций в информационных технологиях. // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике: Сб. статей XI Междунар. научно-техн. конф. – Пенза: ПДЗ, 2011. – С. 118 124.
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НОБЕЛЕВСКИХ ЛЕКЦИЙ
В ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ
Г.С. Садовой
Новосибирский государственный технический университет
г. Новосибирск, Россия
Статья продолжает обсуждение эффекта самоорганизации, который может иметь место при обучении. Показано, что в таких случаях Нобелевские лекции хорошо подходят в качестве компонента информационных технологий.
G.S. Sadovoy About the use of nobel lectures in information technology. The article continues discussion of the self-organization in the process of training. It is revealed that in such occurrence Nobel lectures go very well asthe componentof the information technology.
Эффект самоорганизации в процессе обучения. Высокие темпы развития науки и техники заставляют искать новые подходы к подготовке инженерных и научных кадров. Одним из них является переход на информационные технологии с использованием ресурсов сети Интернет [1]. В процессе учёбы студент приобретает множество компетенций, которые составляют основу жизненного успеха. Одной из них является умение использовать информационные технологии.
Высшее образование должно соответствовать современному уровню развития профессии, быть универсальным и доступным. В статье [2] автор сформулировал принципы фундаментального подхода к обучению. Ключевым понятием является эффект самоорганизации, суть которого состоит в следующем [2, c.68]. Преподаватель, студенты, источники знаний и средства связи образуют изменяющуюся социальную систему, обладающую инерционностью и памятью. Запаздывание определяется структурой системы, сложностью заданий, скоростью поступления информации от источника знаний и т.д. Физический смысл запаздывания – это время, необходимое студенту для усвоения информации. Моделью системы являются уравнения с запаздывающим аргументом. Роль рейтинга сводится к мониторингу и управлению образовательным процессом и его контролю. Статья [2] была написана тогда, когда даже связисты не догадывались о возможностях Интернета. Вместе с тем идея самоорганизации при обучении оказалась востребованной. Интернет предоставляет новые возможности для её развития.
В свои юношеские годы Л.Н. Толстой был уверен: из страстей человека страсть к науке “есть благороднейшая”. Тем не менее, он обещал не предаваться “ей односторонне, т. е. совершенно убив чувство и не занимаясь приложением, единственно стремясь к образованию ума и наполнению памяти. Односторонность есть главная причина несчастий человека” [3, с.8]. По-видимому, многие из теперешних студентов согласятся с Львом Николаевичем. Осталось ответить на вопрос: как разбудить у студентов интерес к науке, как сформировать высококвалифицированных конкурентоспособных специалистов, удовлетворяющих современным требованиям? Очевидно, учить следует на творчестве тех, “кто принёс наибольшую пользу человечеству” (А. Нобель). Поэтому я решил использовать при обучении в качестве информационных источников Нобелевские лекции (НЛ) вкупе с современными информационными технологиями.
Нобелевские лекции как компонент информационных технологий. НЛ содержат материал, накопленный в течение нескольких столетий. Они являются источником для ознакомления с историей отдельных отраслей научного знания, современным состоянием и перспективами развития. Авторы лекций описывают своеобразие своего жизненного пути, экономические подоплёки и особенности творчества. В Советском Союзе НЛ выходили лишь отдельными публикациями в журналах. Ныне НЛ публикуются на официальном сайте Нобелевского фонда [4] и в ежегодном издании LesPrixNobel. Сайт [4] представляет собой открытую и доступную дистанционную, непрерывно пополняемую сокровищницу человеческих знаний и достижений науки и техники. Перевод на русский язык текстов НЛ за период с 1901 по 2000 годы издан в виде уникальной серии “Нобелевские лекции – 100 лет”[5], состоящей из 54 книг. Распределение числа томов этого издания по пяти номинациям приведено в табл. 1.
Таблица 1. Издание “Нобелевские лекции – 100 лет”.
| Номинация | Количество томов |
| Литература | 5 |
| Мир | 6 |
| Физика | 13 |
| Физиология и медицина | 15 (том 9 в двух частях) |
| Химия | 14 |
Кроме НЛ в этих книгах содержатся сведения о важных открытиях и изобретениях, о гуманитарном вкладе, жизни и творчестве их авторов. Начиная с 1969 г. в знак признания личных заслуг Альфреда Нобеля как экономиста, организатора и руководителя производства, Шведская академия присуждает премию Шведского банка памяти Альфреда Нобеля. Для этого банк ежегодно отчисляет Нобелевскому фонду сумму, равную премии, чтобы отметить наиболее крупные научные достижения в экономической теории. Информационный справочник [6] содержит сведения о 46 лауреатах 1969 – 2000 гг.
Удобные Интернет-ресурсы [4, 7] позволяют в оперативном режиме находить научные данные, а также обширную библиографическую информацию. Сайт [7] содержит авторский указатель и перечень публикаций каждого автора, что намного облегчает поиск информации.
Примеры использования Нобелевских лекций в информационных технологиях образования. Включение в учебный процесс заданий по тематике НЛ таким образом, чтобы это не шло вразрез с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования требует высокой квалификации от преподавателя. Он должен заинтересоваться предлагаемым методом, обладать фундаментальными и технологическими знаниями. Хорошо также, если тема соответствует интересам и потребностям студента. В ходе выполнения задания преподаватель, должен квалифицированно сопровождать процесс обучения. В последний учебный год мы ориентировали студентов на изучение НЛ лауреатов XXIвека по физике (см. табл. 2). В правом столбце указаны том, номер и год журнала “Успехи физических наук”, где опубликованы НЛ. Дисциплину “Физика (спецкурс)” студенты изучают в течение двух семестров. Объём дисциплины – 200 часов.
Таблица 2. Нобелевские лауреаты XXI века: Физика.
| Год | Лауреаты | Научные результаты | УФН [7] |
| 2010 | А. К. Гейм, К. С. Новосёлов | Новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала графена | В печати |
| 2009 | Ч. К. Као | Создание оптоволоконной технологии передачи данных | Т. 180, № 12, 2010. |
| У. Бойл и Дж. Смит | Изобретение прибора с зарядовой связью | ||
| 2008 | Й. Намбу | Открытие механизма спонтанного нарушения симметрии в субатомной физике | Т. 179, № 12, 2009. |
| М. Кобаяси, Т. Маскава | Открытие природы возникновения нарушенной симметрии, которое привело к предсказанию существования как минимум трёх поколений кварков в природе | ||
| 2007 | А. Ферт, П. А. Грюнберг | Открытие явления гигантского магнетосопротивления | Т. 178, № 12, 2008. |
| 2006 | Дж. К. Мазер, Дж. Ф. Смут | Открытие чернотельной формы спектра и анизотропии космического микроволнового фонового излучения | Т. 177, № 12, 2007. |
| 2005 | Р. Дж. Глаубер | Вклад в квантовую теорию оптической когерентности | Т. 176, № 12, 2006. |
| Дж. Л. Холл, Т. В. Хэнш | Развитие лазерной прецизионной спектроскопии. | ||
| 2004 | Д. Дж. Гросс, Х. Д. Политцер, Ф.Вильчек | Открытие асимптотической свободы в теории сильных взаимодействий | Т. 175,№ 12, 2005. |
| 2003 | А. А. Абрикосов, В. Л. Гинзбург, Э. Дж. Леггетт | Пионерские вклады в теорию сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей | Т. 174, № 11, 2004. |
| 2002 | Р. Дэвис мл., М. Кошиба | Пионерский вклад в астрофизику, в частности, регистрация космических нейтрино | Т. 174, № 4, 2004. |
| Р. Джиаккони | Пионерский вклад в астрофизику, который привёл к открытию космических источников рентгеновского излучения | ||
| 2001 | Э. А. Корнелл, К. Э. Виман, В. Кеттерле | Наблюдение бозе-эйнштеновской конденсации в разреженных газах атомов щелочных металлов и первые исследования свойств таких конденсатов | Т. 173,№ 12, 2003 |
| 2000 | Дж. С. Килби | Вклад в создание интегральных схем | Т.172, № 9, 2002 |
| Ж. И. Алфёров, Г. Крёмер | Разработка полупроводниковых гетероструктур для быстродействующей электроники и оптоэлектроники |
На изучение НЛ отводим около 10 часов. Один из студентов нацелен на лекции лауреатов 2011 года, которые станут известны 21 октября (день рождения А. Нобеля). Награждение лауреатов состоится 10 декабря.
Для получения эффекта самоорганизации должны быть выполнены условия [2, с 68]: преподаватель учитывает интересы и способности студентов, тема и содержание задания соответствует современному состоянию науки, задания ежегодно обновляются, при выполнении задания студент применяет знания по базовым дисциплинам специальности, полученные результаты имеют приложения. Студенты должны иметь современное техническое обеспечение (компьютеры, доступ к Интернету) и возможность взаимодействовать – очно или дистанционно – с преподавателем. Обучение состоит из нескольких этапов. В соответствии с индивидуальным заданием студент копирует и внимательно изучает лекцию. Особое внимание обращает на терминологию и условные обозначения. Желательно составить их список. Далее следует освоить содержание лекции в такой мере, чтобы популярно объяснить другим, сделать сообщение на семинаре и отметить актуальные нерешённые проблемы.
После этого система может формировать новую информацию более высокого качества и с более высокой скоростью, чем при рутинных способах реализации образовательного процесса. При этом между преподавателем и студентами происходит интенсивный, взаимно обогащающий обмен информацией, в который вовлекается большинство студентов. Система переходит в режим самоорганизации. Влияние шумов на состояние системы резко снижается, а определяющим является воздействие преподавателя на студентов и последних друг на друга. Последний этап — процесс получения новых знаний, достижение максимально возможного рейтинга, оформление отчёта по выполненной работе и защита его на семинаре.
Наличие эффекта самоорганизации обнаруживается в увеличении рейтинга студентов и высоких экзаменационных оценках. Можно утверждать, что самоорганизация при обучении имеет место тогда, когда обучаемый достигает цели обучения незаметно для себя, и если полученный результат оказывается выше того, что было первоначально запланировано. Например, студент не только выполнил индивидуальное задание, но и оформил заявку на изобретение, причём сделал это за короткое время и с удовольствием. Другой студент сверх выполненного задания рассчитал и изготовил цифровое устройство для выполнения лабораторной работы.
Ещё один пример: студент заочного факультета по роду своей производственной деятельности занят созданием волоконно-оптических сетей. Он с удовольствием изучил лекцию лауреата 2009 г. Ч. К. Као, прочёл для своих товарищей лекцию о способах соединения волокон и продемонстрировал работу современного сварочного аппарата для этих целей.
Большинство студентов охотно выполняют такие задания, не ограничиваются только НЛ и обращаются к другим публикациям лауреата. Эффект самоорганизации можно наблюдать, в принципе, во всех группах.
На первом этапе необходимо следить за тем, чтобы студент точно знал задачу, которую ему поручили, и не распылял свои силы на несущественные детали. Для начала студенту предлагается решить очень простую задачу: ознакомившись с текстом лекции, составить соответствующий перечень терминов и условных обозначений. На следующих этапах задания усложняются: подготовить электронную презентацию по теме и сделать сообщение на семинаре, разработать математическую модель, выполнить несложный расчёт, подготовить и повторить некоторые опыты, разработать проект лабораторной работы. Аттестация приобретённых студентами компетенций осуществляется по системе мониторинга ECTS[8, с. 151-156].
Успешность выполнения задания обеспечивается согласованностью индивидуальных способностей студента и выбранным заданием. Возможность стать сведущим в определённой области и грамотно доложить о ней, ответить на вопросы товарищей – всё это способствует самоутверждению студента, даёт добавочный стимул для продолжения обучения.
Описанный выше подход используется нами также при обучении студентов дисциплинам: радиофизика, электромагнитные поля и волны, электроника сверхвысоких частот, электронные цепи и приборы СВЧ, основы кодирования и декодирования сигналов, системы помехоустойчивой передачи информации. Изучение перечисленных дисциплин предусмотрено учебными планами направления “Информационно-коммуникационные технологии и системы связи”. Информационные технологии с использованием НЛ значительно повышают качество образования и позволяют интенсифицировать усвоение информации.
Заключение. Предлагаемый подход позволяет за короткое время на наглядных примерах придать обучению направленность на приобретение профессиональных компетентностей, ориентировать студентов на приоритетные направления развития науки, техники и технологий. Преимущества предлагаемого подхода: он обладает такими свойствами, как фундаментальность, универсальность и доступность; студентам предоставляется самостоятельность в выборе вектора образования; студенты имеют возможность планировать свои трудозатраты. Используя НЛ, можно легко организовать индивидуализированную систему учебной работы. Студенты пользуются компьютерами и сайтами [4, 7], информация на которых периодически обновляется. НЛ – подходящий учебник для реализации эффекта самоорганизации, поскольку мы имеем дело и с нерешёнными проблемами, а не только с задачами, решения которых давно известны. Здесь используются возможности применения современнейших технологий. Использование НЛ позволяет получить эффект самоорганизации как при обучении, так и при научных исследованиях. Немаловажно также, что изучение НЛ повышает мотивацию студентов к изучению математики, информатики и физики. Трудно судить наверняка, но можно предполагать, что подобный подход можно реализовать и по другим областям науки. Будем же готовить нобелевских лауреатов, начиная со студенческой скамьи!
Процесс творчества всегда был и остаётся загадкой, которую не так просто разгадать, но ключ к ней имеется. Этим ключом является эффект самоорганизации. Шедевры (литературные, музыкальные и пр.) создаются, когда имеются условия для возникновения режима самоорганизации.
Библиографический список
1. Журавлева О.Б., Крук Б.И., Соломина Е.Г. Управление Интернет-обучением в высшей школе. – Новосибирск: «Веди», 2005. – 225 с.
2. Садовой Г. С. Особенности обучения дисциплинам, предлагаемым на выбор.// Проблемы высшего технического образования: межвуз. сб. науч. тр. Вып. 5. – Новосибирск: НГТУ, 1994. – С. 67-69.
3. Толстой Л.Н. Собрание сочинений. В 22-х т.Т. 21.Дневники. 1847-1894. –М.: Худож. лит, 1985. – 575 с.
4. prize.org.
5. Нобелевские лекции – 100 лет: сборник переводов./ Автор проекта В.С. Лобанков. – М.: ФМЛ, 2006.
6. Нобелевские лауреаты ХХ века. Экономика. Энциклопедический словарь. – М.: РОССПЭН, 2001.– 336 с.
7. u.
8. Садовой Г.С. Микроволновая и квантовая электроника: учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. – 156 с.