CC BY
97
УДК 620.22:004
НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К СОЗДАНИЮ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА ПО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ
Л.Г. Петрова, профессор, д.т.н., О.В. Чудина, профессор, д.т.н., А.В. Остроух, доцент, д.т.н., МАДИ (ГТУ)
Аннотация. Рассмотрены вопросы создания электронного учебника по дисциплине «Материаловедение», разработка которого ведется в МАДИ (ГТУ). Изложен научно-методический подход к созданию учебника, базирующегося на общих принципах разработки мультимедийных учебных материалов и учитывает специфику дисциплины.
Ключевые слова: электронный учебник, материаловедение, мультимедийные средства, Темпус-проекты.
Введение
В большинстве технических вузов изучение дисциплины «Материаловедение» является обязательным для студентов инженерных специальностей. Материаловедение дает студентам базовые представления о взаимосвязи структуры и свойств металлических и неметаллических материалов, применяющихся в технике, способах их обработки для формирования заданного структурного состояния и достижения требуемых эксплуатационных характеристик.
В настоящее время наблюдается тенденция к разработке и широкому применению мультимедийных средств обучения в преподавании различных технических дисциплин. Мультимедиа технологии предоставляют возможность создания учебных материалов, содержащих изображения, тексты, сопровождающиеся звуком, видео, анимацией и другими визуальными эффектами.
Анализ публикаций
В МАДИ (ГТУ) накоплен существенный опыт разработки мультимедийных учебных материалов. Разработчики исходят из трех основных принципов мультимедиа [1]: - представление информации с помощью комбинации нескольких воспринимаемых человеком сред;
- реализация нескольких сюжетных линий в содержании продукта;
- разработка художественного дизайна интерфейса и средств навигации.
Основные методические приемы разработки мультимедийных средств для использования в учебном процессе были выработаны в рамках выполнения международных Темпус-проектов, реализованных в период 2004 -2007 гг. интернациональными коллективами университетов России, Украины, Австрии и Германии:
- проект ТКЕМ, посвященный созданию мультимедийного обучающего курса «Подготовка преподавателей по разработке электронных учебников» [2];
- проект МиЬТ1СЕР, в результате которого был разработан мультимедийный учебный комплекс «Инженерная педагогика» для подготовки и повышения квалификации преподавателей технических дисциплин [3].
Активное участие в этих проектах принимали представители МАДИ (ГТУ) и ХНАДУ. Полученный опыт позволил перейти к реализации задачи разработки электронных учебных материалов по конкретным техническим дисциплинам и, в частности, по материаловедению и технологии конструкционных материалов.
Цель и постановка задачи
О насущной необходимости использования мультимедийных учебных материалов при изучении технических дисциплин свидетельствует ряд фактов, которые в последние годы все чаще наблюдаются в учебном процессе. Во-первых, студенты, большинство из которых обладают весьма продвинутыми навыками в использовании компьютерной техники, охотно воспринимают материалы, представленные в электронном виде. Во-вторых, наблюдается тревожная тенденция: студенты - опытные пользователи компьютера - нашли, как им кажется, наиболее легкий путь «усвоения» курса - поиск в Интернете материалов по программе дисциплины, которые оказываются далеко не всегда качественными, методически выстроенными, а иногда и откровенно безграмотными.
Именно поэтому целью является создание унифицированного электронного учебника, причем электронные материалы, которые, очевидно, будут востребованы студентами, им должны предложить профессионалы.
Выделяют две основные задачи мультимедийных средств, использующихся в учебном процессе: повышение эффективности самостоятельной работы студентов и совершенствование аудиторной работы преподавателя со студентами, прежде всего за счет наиболее наглядной визуализации лекционных материалов.
Последний фактор является крайне актуальным для дисциплины «Материаловедение», что связано со специфическими особенностями этого курса. На лекции преподаватель зачастую тратит много времени на объяснение довольно сложного для восприятия материала. Это касается, например, разделов «Атомно-кристаллическое строение металлов», «Пластическая деформация», а также разделов, которые сопровождаются анализом микроструктур. Назрела необходимость заменить часть малопродуктивной работы преподавателя с доской на представление визуальных материалов в компьютерном виде: в виде «живых» иллюстраций, анимации, видеоизображений. Это экономит время преподавателя и усиливает положительную реакцию студентов на излагаемый материал.
Принципы разработки электронных учебных материалов
Важнейший принцип, на котором базируется разработка электронных учебных материалов, - принцип взаимодействия - заключается в эффективной совместной работе двух главных действующих лиц этого процесса: методиста - преподавателя дисциплины и разработчика - специалиста в мультимедийных технологиях. Задачей методиста является формирование содержательной части электронного учебника: подготовка текстов, иллюстраций, вариантов их размещения на слайдах (содержания фрагментов), формулировка тестовых заданий, разработка алгоритмов выполнения виртуальной лабораторной работы и т. п.
Проблема заключается в том, что преподаватель, не являясь специалистом-компьютерщиком, не знает, КАК реализовать имеющиеся в его представлении идеи. В этом и состоит ключевая роль специалиста по мультимедиа или разработчика. Такой специалист владеет необходимыми навыками применения программных средств для реализации тех задумок, которые определил преподаватель для наилучшей визуализации материала. Разработчик имеет методический опыт формирования мультимедийных учебных материалов, оперирует способами представления информации, визуальной или акустической, задействует различные каналы подачи информации. Интеграция всех этих сред в единый продукт сложной структуры и является задачей разработчика. Таким образом, отбор объектов визуализации и творческая работа по формированию проекта «картинки» - задача преподавателя-методиста. Задача разработчика - реализовать этот проект доступными для него программными средствами с учетом вышеуказанных правил. Становится понятным, что эффективное взаимодействие преподавателя и разработчика, их совместное творчество являются ключевым фактором создания качественных мультимедийных материалов.
Другим важным принципом является принцип целостности классического и электронного учебника. Разработка мультимедийного учебника базируется на модульном построении курса. На модули-разделы разбивается как текстовый, так и электронный вариант учебника, причем текстовая и электронная
версии должны не просто не противоречить друг другу, а находиться в абсолютном соответствии как с точки зрения содержания материала, так и последовательности его изложения.
Структура электронного учебника
В настоящее время преподавателями кафедры металловедения и термообработки и разработчиками кафедры «Автоматизированные системы управления» МАДИ(ГТУ) ведется совместная работа по созданию инновационного учебно-методического комплекса по материаловедению, включающего электронный учебник.
Основными компонентами электронного учебника являются структурированные материалы лекций, мультимедийные презентационные материалы, упражнения и тестовые задания для контроля знаний, виртуальные лабораторные работы.
Мультимедийные презентации лекционного материала с применением средств визуализации являются наиболее целесообразными при изучении объектов и процессов следующего характера:
- объектов, процессов и явлений, недоступных непосредственному наблюдению;
- процессов и явлений, протекающих в движении и развитии;
- очень медленно или очень быстро протекающих процессов и явлений;
- микро- и макрообъектов.
Для содержания дисциплины «Материаловедение» характерны все виды перечисленных объектов и явлений. Например, перемещение дислокации в кристалле - это процесс движения микрообъекта, недоступный непосредственному наблюдению, происходящий с очень высокой скоростью. Другой пример -процесс кристаллизации микроскопических зародышей металла из жидкой фазы, который чрезвычайно трудно пронаблюдать в реальных условиях. Изучение такого рода объектов требует разработки видео- или анимационных способов представления.
Мультимедийный лекционный материал содержит описание изучаемых в данной теме объектов в виде набора фрагментов, включающих мультимедиа-компоненты, такие как
статическая графика, флэш-анимация, 3Б-анимация, видеофрагменты.
Визуальный ряд, разработанный для модуля, логически разбит на отдельные слайды, последовательность которых, согласно принципу целостности, совпадает с порядком изложения материала в процессе лекции. Преподаватель может использовать такие презентационные материалы для визуального сопровождения лекции. Кроме того, эти материалы могут быть использованы студентом и для самостоятельной работы, так как представленные на слайдах понятия и определения содержат ссылки на соответствующие текстовые фрагменты.
Виртуальные лабораторные работы представляют собой компьютерные модели (симуляции) лабораторно-практических занятий, проводимых в условиях учебного процесса. Разумеется, компьютерные симуляции не могут полностью заменить реальные практические работы, которые проводит студент на лабораторном оборудовании. Но при отсутствии возможности задействовать для лабораторных работ сложное оборудование, проведение виртуальных лабораторных работ является единственным способом познакомить студентов с практическим аспектом раздела курса.
Тестовые задания для контроля знаний студентов формируются как для самопроверки знаний студентом (самоконтроль), так и для оценки преподавателем усвоения раздела в качестве формы анализа текущей успеваемости.
Выводы
К настоящему времени разработаны фрагменты электронного учебника по нескольким разделам-модулям дисциплины «Материаловедение» [4]. Тестирование этих электронных модулей в студенческих группах показало эффективность их применения для повышения уровня усвоения студентами учебного материала.
Литература
1. Петрова Л.Г., Остроух А.В., Баринов К.А. Принципы разработки электронных образовательных ресурсов для высшего профессионального образования: В сб.
«Инженерная педагогика». - М., МАДИ (ГТУ), 2008. - С. 87 - 102.
2. Приходько В.М., Петрова Л.Г., Никола-
ев А.Б. и др. Подготовка преподавателей по разработке электронных учебников: Учебное пособие к мультимедийному изданию. Темпус-проект TREM РР-SCM-T081A04-2004. - М., 2006. - 448 с.
3. Prikhodko W., Melezinek A., Petrova L. De-
velopment of New Multimedia Course on Engineering Pedagogic. In: "Joint Forces in Engineering Education Towards Excellence", SEFI-IGIP Joint Annual Conference, 1-4 July 2007, Miskolc, Hungary, Р. 85 - 86.
4. Петрова Л.Г., Чудина О.В., Остроух А.В. Механические свойства металлов. Пластическая деформация и рекристаллизация. Методическое пособие к мультимедийному учебному изданию. - М.: МАДИ (ГТУ), 2007. - 47 с.
Рецензент: В.И. Мощенок, профессор, к.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 17 июня 2009 г.
