CC BY
180
Методическое обеспечение дистанционного профессионального образования на основе современных информационных технологий
Елисеев Алексей Станиславович д.т.н., профессор, дважды Герой Советского Союза, летчик-космонавт СССР, директор, институт «МЭИ - Фесто»,
111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 13 а, корпус "С", (495) 918-12-11
Брейдо Иосиф Вульфович д.т.н., профессор,
зав.кафедрой АПП, Карагандинский государственный технический университет бульвар Мира 56, г.Караганда, Республика Казахстан 8(7212)565937
Фешин Борис Николаевич д.т.н., профессор кафедры АПП,
Карагандинский государственный технический университет бульвар Мира 56, г.Караганда, Республика Казахстан 8(7212)565937
Газалиева Меруерт Арстановна д.м.н., доцент кафедры ПЭиХ,
Карагандинский государственный технический университет бульвар Мира 56, г.Караганда, Республика Казахстан 8(7212)565937 [email protected]
Огольцова Елена Геннадиевна к.п.н., старший преподаватель кафедры ИК,
Карагандинский государственный технический университет бульвар Мира 56, г.Караганда, Республика Казахстан 8(7212)565937 [email protected]
Аннотация
Внедрение современных информационных и телекоммуникационных систем и технологий Интернета в образовательные процессы дистанционного профессионального образования предопределили развитие e-learning (электронного обучения). Развитие этого направления сопровождается созданием методик интегрированного on-line и off-line обучения, учебно-методического обеспечения учебного процесса на электронных носителях информации, аудио и видеосопровождения. Воплощение совместных планов развития университетов может дать коммерчески выгодный продукт на международном образовательном рынке. Реализация проекта позволит создать современные, не имеющие аналогов, интегрированные технологии дистанционного инженерного образования XXI века.
Implementation of modern information and telecommunication systems and Internet technologies into the educational processes of distance professional education predetermined the development of e-learning (electronic learning). The development of this direction is accompanied by the creation of integrated
on-line and off-line learning, academic and methodical providing of the educational process on the electronic data storage devices, audio and video supports. Implementation of the joint plans for development of the universities can provide the commercially profitable product at the international educational market. Realization of the project will allow to create the modern, unparalleled, integrated technologies of the distance engineering education of the XXIst century.
Ключевые слова
Е-learning, дистанционное профессиональное образование, электронные носители информации, лабораторные базы, проект «Синергия».
Е-learning, distance professional education, electronic data storage devices, laboratory facilities, “Synergy” project.
Введение
Реформирование профессионального образования, в разрезе реализации принципов Болонской конвенции, сопровождается активным внедрением в образовательный процесс современных информационных и телекоммуникационных систем и технологий Интернет. Это предопределило прогресс дистанционных технологий обучения, базирующихся на концепции e-learning (электронного обучения).
Развитие концепции электронного обучения обуславливается созданием методик интегрированного on-line и off-line обучения, учебно-методического обеспечения учебного процесса на электронных носителях информации, аудио и видео сопровождения педагогического процесса [1].
В высшем техническом образовании дистанционное e-learning находится в зачаточном состоянии из-за отсутствия отработанных технологий получения практических навыков в режимах дистанционного доступа в предметных областях инженерных знаний, наиболее востребованных на рынке труда. Кроме того, реализация концепции e-learning в инженерном образовании в полном объеме, в том числе и в режиме on-line, затрудняется из-за отсутствия отработанных технологий получения практических навыков в предметных областях инженерных знаний [2].
С другой стороны, современное лабораторное оборудование для подготовки специалистов технического профиля по наукоёмким специальностям это, как правило, дорогостоящие узкоспециализированные стенды, на которых может одновременно выполнять лабораторные работы только ограниченное количество студентов. Финансовые возможности вузов СНГ не позволяют приобретать современные стенды в количествах, достаточных для полного обеспечения учебного процесса.
Отдельного рассмотрения заслуживают возможности эксперимента в плане реализации принципов и технологий Болонского процесса. Присоединившись в 2010 году к Болонской конвенции, Казахстан четко обозначил основной вектор своего движения - стремление к интеграции с общеевропейским образовательным пространством.
В Государственной Программе развития образования Республики Казахстан на 2011 - 2020 годы предусмотрена интеграция в европейскую зону высшего образования путем приведения содержания и структуры высшего образования в соответствие с параметрами Болонского процесса. Будут реализовываться принципы академической свободы, развиваться академическая мобильность студентов в зарубежных университетах продолжительностью не менее одного академического периода за весь период обучения [3].
В 2010 г. в КарГТУ организован департамент Болонского процесса, и в режиме эксперимента осуществляется полноценное внедрение основных принципов Болонской декларации, в части свободного выбора студентами дисциплин и обеспечения на первом этапе эксперимента академической мобильности между вузами Казахстана.
Однако, полноценная реализация Европейской системы зачетного перевода (ECTS) требует разрешения ряда проблем, связанных не только с гармонизацией образовательных программ, но и с гармонизацией принципов организации учебного процесса.
Стратегия Казахстана в области высшего образования направлена на постепенное разрешение указанных противоречий между национальным законодательством и принципами Болонского процесса. Так, в Государственной Программе развития образования Республики Казахстан, начиная с 2015г. предусмотрено поэтапное предоставление автономии вузам.
Международные общеобразовательные проекты дистанционного e-learning могут стать основой для практической реализации принципов Болонского процесса с учетом специфики стран СНГ в нашем университете и в других вузах.
Разработка и реализация концепции дистанционного
профессионального образования на основе современных информационных технологий
Реальное решение существующей проблемы развития e-learning в техническом образовании состоит в объединении лабораторной базы вузов, готовящих специалистов по родственным специальностям, с использованием перспективных технологий Интернета.
В рамках этой концепции в настоящее время реализуется международный образовательный проект «Синергия», в котором участвуют Московский энергетический институт (МЭИ), Балтийский Государственный технический университет (Военмех, Санкт - Петербург), Омский Государственный технический университет (ОмГТУ), Севастопольский Национальный технический университет (СевНТУ) и Карагандинский Государственный технический университет (КарГТУ).
Цель проекта заключается в объединении лабораторий мехатроники университетов через Интернет и создании интегрированного учебного комплекса на базе объединенных лабораторий и объединенного научно-педагогического коллектива. Проект реализуется под началом концерна «Festo» (Австрия, Германия). В процессе выполнения проекта университеты оснащены современными техническими и программными средствами ведущих мировых производителей систем автоматизации и мехатроники, в том числе концернов «Festo» и «Siemens», а учебные лаборатории стали доступными всем студентам университетов, участвующих в реализации данного проекта. Общая информационная платформа позволила разрабатывать интегрированные учебные программы на базе лучших учебных материалов университетов. Разработаны и внедряются в учебный процесс on-line и off-line технологии выполнения лабораторных работ и курсового проектирования.
На первом этапе проекта выполнены следующие работы:
- участники проекта «Синергия» оснащены оборудованием, необходимым для проведения учебных занятий в режиме дистанционного обучения (серверы, роутеры и др.);
- все участники проекта подключены к сети Интернет с использованием высокоскоростных выделенных каналов связи;
- во всех университетах установлена и настроена VPN аппаратура;
дистанционного
версии методического
- завершены работы по программному обеспечению обучения;
- участниками проекта подготовлены первые обеспечения учебных занятий в дистанционном режиме;
- проверен взаимный дистанционный доступ к станциям MPS;
- организована голосовая связь через Интернет;
- создана межуниверситетская информационная платформа.
В каждом из перечисленных вузов имеется по 2 обучающих стенда типа MPS концерна «Festo», являющихся компонентами учебной мехатронной линии. На рис. 1-2 учебно-методическое обеспечение и лабораторная база для реализации проекта «Синергия».
На рис.3 представлена структура системы дистанционного доступа участников проекта к станциям MPS.
Студенты каждого из университетов имеют возможность выполнять лабораторные работы и осуществлять курсовое проектирование в режимах дистанционного доступа к учебному оборудованию любого университета, участвующего в проекте.
Рис.1. Учебно-методическое обеспечение и лабораторная база для реализации
проекта «Синергия»
Рис.2. Учебно-методическое обеспечение и лабораторная база для реализации проекта «Синергия»
Рис.3. Структура системы дистанционного доступа
Лабораторные работы выполняются по следующей технологии:
- студент получает задание на проектирование программы управления одним из учебных стендов;
- по полученному заданию разрабатывается программа для промышленного контроллера S- 300 в программной среде STEP-7;
- производится отладка программы на визуальном имитаторе стенда в программной среде « Cosimir»;
- после отладки программы она через Интернет в архивированном виде отправляется в вуз, в котором имеется соответствующий учебный стенд;
- производится загрузка разработанной программы в контроллер учебного стенда;
- запускается стенд, одновременно осуществляется видеозапись процесса и с помощью web- камеры через Интернет в режиме on-line осуществляется визуальный контроль работы стенда, параллельно документируется состояние датчиков системы управления;
- после окончания работы стенда пакет, содержащий видеоролик и таблицу состояния датчиков, в on-line или off-line режиме возвращается студенту;
- в случае выполнения задания студентом в полном объёме, он получает зачёт, если выявлены ошибки, то процесс повторяется снова до получения положительного результата [4].
Аналогичные технологии применяются при курсовом проектировании.
Технология организации дистанционного доступа представлена на рис. 4.
Кроме описанной технологии выполнения лабораторных работ при дистанционной форме обучения добавляются виртуальные и проблемно-аппаратные лабораторно - практические комплексы, содержащие все компоненты изучаемых технических систем и системы в целом, а также объекты контроля и управления. Возможности комплексов значительно шире, чем у традиционных лабораторных практикумов. При выполнении лабораторных работ изучается работа технических устройств во всех режимах, включая аварийные, анализируются последствия ошибочных действий без вывода из строя дорогостоящей техники, осуществляется многовариантное проектирование с учетом реальных условий эксплуатации, изучается влияние дрейфа и изменения параметров элементов на функционирование устройств, приобретаются навыки и знания технологий наладки и ремонта и т.п.
Учебная аудитория
ПО: COSIMIR, STEP 7
Университет 1 Университет 2
----► Задание для стенда (заархивированный проект STEP 7)
4- Результат работы стенда (таблица состояния датчиков, видеоролик)
Рис.4. Технология организации дистанционного доступа
В тоже время, при применении в учебном процессе только виртуальных и программно-аппаратных комплексов практически не задействован такой эффективный механизм, сопровождающий процесс обучения, как двигательная (моторная) память, которая позволяет запоминать умения и навыки. Такие навыки могут быть приобретены студентами в процессе выполнения лабораторных практикумов на реальных учебных стендах, особенно при изучении штатных режимов эксплуатации оборудования в режиме дистанционного доступа.
Имеющийся опыт создания и эксплуатации лабораторных практикумов показал, что максимальный обучающий эффект достигается при использовании виртуальных систем и программно-аппаратных комплексов в сочетании с традиционными лабораторными стендами.
Итоги и перспективы международного образовательного проекта «Синергия» в реализации концепции дистанционного профессионального образования на основе современных информационных технологий
Следует отметить, что уже на начальном этапе развития проекта в 20082012гг. достигнуты следующие существенные результаты:
- Лаборатории Карагандинского государственного университета (КарГТУ), как и других участников проекта, оснащены современным оборудованием ведущих производителей «Festo» и «Siemens», «Фесто», «Mitsubishi Electric», которое интенсивно используется в учебном процессе;
- Налажен процесс стажировок магистрантов (КарГТУ - МЭИ; КарГТУ -ОмГТУ) в рамках проекта в вузах-партнерах;
- Отработана технология двудипломного образования в магистратуре по программе «Double degree»( МЭИ -КарГТУ), и в 2011г выпущен 1 магистр;
- Разработано и апробировано программное обеспечение и технологии дистанционного выполнения лабораторных работ, а также курсового проектирования в сети Интернет;
- Разработано и размещено на общей платформе учебно-методическое обеспечение данного проекта;
- Созданы собственные дополнительные электронные обучающие ресурсы (включая видео-лекции, презентации, методические указания);
- В университете при поддержке компании ТЦИ оборудована аудитория для трансляции лекций;
- Проведена совместная сессия и отработаны сетевые технологии чтения лекций в интерактивном режиме одновременно для магистрантов 5 вузов;
- Организовано на базе ОмГТУ проведение Интернет - конференций
студентов и молодых ученых вузов - участников проекта.
К главному итогу этого этапа следует отнести разработку и реализацию принципов международной интеграции образовательного процесса на основе Интернет- технологий и объединенной лабораторной базы, лучшего учебно -методического обеспечения и лучших преподавателей ведущих технических университетов России, Украины и Казахстана, что может обеспечить синергетический эффект при подготовке специалистов технического профиля. В этом принципиальное и существенное отличие проекта «Синергия» от других проектов дистанционного e-learning.
Выполненный объем работ позволил, начиная с осеннего семестра 20012\13 уч. года, запланировать регулярное обучение в международной магистратуре в сетке расписания в течение трех семестров в рамках модулей, подготовленных вузами-партнерами и «Festo».
Однако значение проекта «Синергия» для системы высшего образования Казахстана намного шире возможностей организации учебного процесса в магистратуре и полноценной реализации технологий двудипломного образования.
В рамках проекта возможна реализация следующих основополагающих положений Болонского процесса на основе сетевых технологий:
• Академическая мобильность и академический обмен студентов и магистрантов в течение одного и более академических периодов;
• Академическая мобильность и академический обмен преподавателей;
• Модульное обучение в течение нескольких академических периодов в вузах - партнерах;
• Свободный выбор студентами модулей других вузов;
• Обеспечение принципов свободной записи на модуль (дисциплину);
• Повышение квалификации преподавателей в лучших вузах;
• Реализация сетевых технологий двудипломного образования на основе использования дистанционных методов обучения, отработанных в проекте;
• Совместная подготовка научно-педагогических кадров в докторантуре PhD на основе Интернет технологий в вузах-партнерах (образовательная составляющая докторантуры, научные консультации, соруководство докторантами);
• Реализация совместных научно-технических проектов с вузами -партнерами;
• Разработка сетевых технологий дистанционной защиты дипломов в объединенной ГАК.
Уникальные возможности проекта «Синергия», создающего на основе объединения лучших преподавателей и современной лабораторной базы вузов новые
сетевые технологии обучения, позволят повысить качество обучения до международного уровня с минимизацией финансовых затрат вузов на обучение за счет объединения материальных, интеллектуальных и кадровых ресурсов партнеров и уменьшения расходов на повышение квалификации и реализацию программ академической мобильности и академических обменов.
Так как реализация академической мобильности не связана с перерывом обучения в собственном вузе, то имеются возможности, не нарушая ГОСО, изучить несколько дисциплин или законченный модуль в зарубежном вузе в течение нескольких семестров, при этом сохраняются нормативные сроки обучения. Таким образом, могут быть обеспечены принципы академической свободы в структуре и содержании образовательных программ, академическая мобильность студентов в зарубежных университетах продолжительностью не менее одного академического периода за весь период обучения без нарушений требований стандартов [5].
Достаточно перспективной представляется возможность реализации проекта «Синергия» в рамках сетевого Университета ШОС, в котором КарГТУ участвует вместе с вузами России (МЭИ, УрФУ им. Б.Н. Ельцина, Екатеринбург; НГТУ Новосибирск), Кыргызстана и Таджикистана, для реализации технологий двудипломного образования как в бакалавриате, так и в магистратуре.
При этом, могут быть реализованы программы:
• «Double majors», когда обучение производится по родственным специальностям;
• «Minors», когда в дополнение к основной специальности изучается несколько дополнительных дисциплин;
• «Double degree», предполагающие получение двух дипломов по двум специальностям.
Конечно, существует еще ряд проблем, которые необходимо разрешить для успешной реализации проекта «Синергия», как на уровне министерств образования, так и на уровне вузов. К ним относятся:
- Решение вопросов взаимопризнания образовательных программ (модулей), изучаемых в рамках проекта в вузах - партнерах по сетевым технологиям, с выдачей соответствующих официальных документов ( транскриптов, академических справок);
- Выделение постоянного трафика в необходимых объемах и с необходимой скоростью для реализации проекта;
- Снижение нормативной учебной нагрузки преподавателям, участвующим в реализации проекта, с учетом необходимости разработки дополнительного учебно -методического обеспечения и новых технологий обучения либо введение доплат за эти виды деятельности;
- Выделение дополнительных штатов инженерно-технического состава
(УВП) для постоянного обслуживания телекоммуникационного и учебного
оборудования, участвующего в проекте;
- Выдача сертификатов вуза-партнера магистрантам, изучившим полный модуль (3 семестра);
- Почасовая оплата лекторов вузов - партнеров;
- Признание результатов обучения в рамках проекта реализацией технологий академической мобильности магистрантов и студентов и академических обменов ППС.
Несмотря на изложенные проблемы, проект «Синергия» - это пример реального и успешного взаимодействия на международном уровне между техническими университетами Украины, России и Казахстана в области инновационных технологий высшего образования.
В рамках этого проекта могут быть созданы и реализованы принципиально новые сетевые технологии обучения, которые обеспечат практическое внедрение
основополагающих принципов Болонского процесса, включая академическую мобильность студентов и преподавателей, на основе современных информационных технологий с минимизацией финансовых затрат Казахстана, России и Украины без нарушения требований государственных стандартов.
Литература
1. Рыбалкина Д. Х., Куркин А. В., Юй Р. И. Математический анализ с системами «математика» и «вебматематика». Непрерывные функции // Международный электронный журнал «Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)» - 2012. - V. 15. - № 2. - С. 422-433. - ISSN 1436-4522. URL: http://ifets.ieee.org/russian/depository/v15 i2/pdf/4.pdf
2. Брейдо И.В., Паршина Г.И. Комбинированные технологии дистанционного обучения в рамках проекта «Синергия» // Автоматика. Информатика. 2009. Т.1-2. С. 64-65.
3. Газалиев А.М., Егоров В.В., Брейдо И.В. Перспективы реализации магистерских программ и программ подготовки кадров с выдачей двойных дипломов в рамках пилотных проектов университета Шанхайской организации сотрудничества // Высшее образование сегодня. 2010. № 10. С. 6-9.
4. Газалиев А.М., Егоров В.В., Брейдо И.В. Перспективы подготовки инженеров в рамках Боллонского процесса. Опыт Республики Казахстан // Alma mater (Вестник высшей школы). 2012. № 8. С. 6-9.
5. Газалиев А.М., Егоров В.В., Скибицкий Э.Г., Огольцова Е.Г. Значение профессиональной мобильности в процессе становления специалиста технической направленности // Высшее образование сегодня. 2011. № 10. С. 6-10.
