CC BY
48
шение подразумевает появление большого разнообразия вузов, с учётом не только местной специфики, но и наличия подходящих кадров преподавателей. Простое «усечение» полного вузовского курса сегодняшнего дня до четырехгодичного, а именно так во многих вузах решается вопрос о бакалавриате, ничего, кроме вреда и в конечном счете дискредитации самой идеи дать не может. Здесь нужна очень напряженная работа по выработке концепции, отбору материала, составлению новых учебных планов и программ, написанию и изданию учебников нового типа и т.д. Кавалерийским наскоком этупроблему решить нельзя, придётся приближаться к желаемому шагами, или, как говорят математики, путём итераций. Уже начатая работа в вузах должна подкрепляться и направлять-
ся большим числом конференций, главной задачей которых и должна стать выработка общих взглядов и подходов к внедрению в стране полноценной системы бакалавриата, а также формирование соответствующего мнения, прежде всего в среде преподавателей вузов.
Совершенно ясно, что простой галочкой - дипломом бакалавра после 4-го курса -проблема не решается. Необходим очень серьёзный пересмотр направленности обучения и всех учебных планов. Вот это-то и не делается практически нигде, т.к. всё упирается в сетку часов, неразрывно связанную со штатным расписанием. Возникает очень серьёзное опасение, что, как уже не раз бывало, восторжествует псевдоконсервативный принцип: «как всё поменять, ничего не меняя».
Ю. КАПУСТИН, доцент Г. ЯГОДИН, чл.-корр. РАН Т. ГУСЕВА, профессор РХТУ им. Д.И. Менделеева
Современные информационные технологии в подготовке химиков-технологов
Изменения, происходящие во всех сферах жизнедеятельности современного российского общества, привели к формированию новых подходов в образовании, к совершенствованию организации образовательного процесса и улучшению качества. В концепции модернизации российского образования на период до 2010 г. отмечается необходимость подготовки современно образованных, предприимчивых, динамичных, способных к сотрудничеству людей. Цель образования определяется теперь как формирование компетентности. Соответственно социальный смысл образования сегодня состоит в развитии личностного потенциала обучающегося, его способности самостоятельно определять средства, способы и цели будущей профессиональной деятельности, что призвано способствовать более
адекватной адаптации специалиста к меняющимся условиям жизни.
Современные информационные технологии предоставляют широкие возможности индивидуализации образования, что находит свое отражение в проектировании образовательных программ для самого широкого круга специальностей. Представляется, что к наиболее перспективным направлениям применения дистанционного обучения в техническом, в частности химико-технологическом, образовании относятся следующие.
1. Поддержка учебно-организационной, учебно-методической деятельности кафедр и собственно учебного процесса университета.
2. Переподготовка и повышение квалификации кадров, адресные циклы лекций и
занятий, позволяющие обучающимся получить соответствующе дипломы и сертификаты.
3. Довузовское и послевузовское образование, особенно для выпускников школ, проведение дистанционных олимпиад.
4. Дополнение к дневным и вечерним формам обучения в виде факультативных, углубленных курсов (материал, который не предусмотрен утвержденным учебным планом в рамках государственного образовательного стандарта).
5. Второе высшее образование, возможность получения двух государственных дипломов по двум направлениям при условии организации занятий в удобной форме и в удобное для обучающихся время.
На протяжении последних шести лет Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева участвует в выполнении целой серии проектов по программе «Создание системы открытого образования ». За этот период образована инфраструктура, необходимая для реализации с помощью информационных технологий образовательных программ различного уровня: школьного, высшего профессионального и дополнительного образования, второго высшего и повышения квалификации специалистов.
Основой информационно-образовательной среды Менделеевского университета является образовательный сервер, который дает возможность, с одной стороны, активизировать самостоятельную работу учащихся, с другой - поддерживать учебно-методическую работу кафедр. В качестве программной оболочки для организации и проведения дистанционного обучения в университете были протестированы программы «Прометей »(Институт информационных технологий, Москва), «Доцент» (компания Uniar, Москва), «eLear-ning Server 3000 »(компания HyperMethod, Санкт-Петербург). Все они позволяют осуществлять дистанционное обучение через Интернет.
Эксперимент показал, что поставленным задачам реализации многоуровневой системы тестирования и осуществления контроля за процессом обучения в большей степени отвечает программа «Прометей », поэтому с 2003 г. университет приступил к ее внедрению в учебный процесс. Образовательный сервер состоит из сервера баз данных, на котором находятся программная оболочка «Прометей» (версия 4.0), учебные Интернет-ресурсы, а также вебсерверы. Сайты кафедр университета и электронная почта располагаются на вебсервере, одновременно играющем важную роль в защите сервера баз данных. Учебные Интернет-ресурсы включают учебные планы и программы, методические указания, электронные учебники и учебные пособия, электронные задачники, практикумы, системы контроля знаний обучаемых. Успешно функционирующий сервер является основой созданного в РХТУ образовательного портала (http://www.distant.ru).
Большое внимание было уделено вопросам разработки сайта, предназначенного в основном для поддержки учебно-организационной, учебно-методической деятельности кафедр и собственно учебного процесса. В отличие от существующих в настоящее время в огромном количестве сайтов информационно-рекламного характера, созданный сайт является специализированным. Он удовлетворяет ряду требований, в том числе таким, как поддержка режима интерактивности как необходимого средства повышения эффективности обучения; возможность отображения химической и математической символики; наглядность представленных материалов; возможность получения твердых (печатных) копий хорошего качества и др.
Сайт допускает возможность поддержки 1Т-обучения студента в двух режимах: (1) работа при наличии предварительной установки специальных модулей расширения свойств браузера и (2) работа с учебными материалами без необходимости выполнения каких-либо предварительных на-
строек. На рис. 1 изображена страница сай- мации на разных уровнях, систематизации та кафедры физической химии «Примеры процесса предъявления информации, спе-
Рис. 1. Раздел сайта «Примеры решения задач»
решений задач», иллюстрирующая применение данного модуля расширения для отображения строения компонентов - участников реакции. Здесь имеется и возможность показа радиуса Ван-дер-Ваальса молекулы, и возможность фильтрования изображения по типу отображаемых атомов молекулы, и показ или скрытие определенных типов связей, и многое другое. Поддержка интерактивного режима просмотра для различных вариантов отображения молекул легко превращает обычное знакомство с ними в увлекательное мини-исследование химических объектов.
Более подробно с возможностями специализированного учебно-образовательного сайта можно ознакомиться в работе [1].
Организация учебно-информационной профессионально-ориентированной среды требует структурирования учебной инфор-
циальной организации интерактивного общения. В такой среде систематизация информации реализуется посредством создания компьютерных учебно-методических комплексов по различным дисциплинам. В университете разработан и используется в учебном процессе автоматизированный лабораторный комплекс для подготовки химиков-технологов [2].
В автоматизированном лабораторном комплексе реализована информационная модель обучения (рис. 2). Она включает как источники информации (учебные пособия, моделирующее программное обеспечение, базы данных и знаний предметной области, справочно-информационные и экспертные системы), так и активных участников образовательного процесса. Это преподаватель, внедряющий новые методы обучения (автоматизированные системы обуче-
Учебные пособия
Моделирующее программное Л_
обеспечение
Базы данных и знаний предметной области
Справочн о-и н ф о рм ацио н н ые системы
Экспертные системы
АЛК
Студент
Преподаватель
I
Автоматизированные обучающие и тренажёрные системы Автоматизированные лабораторные практикумы Автоматизированные системы контроля знаний
Рис. 2. Схема информационной модели обучения
ния, автоматизированные лабораторные практикумы, автоматизированные системы контроля знаний и другие) и использующий новые учебно-методические разработки для обеспечения учебного процесса, и студент как объект получения информации и интерпретации её в виде собственных знаний, умений и навыков. Интерактивность процесса обучения при этом существенно повышается и предполагает взаимодействие всех действующих лиц в различных режимах на всех стадиях подготовки специалиста с использованием автоматизированного лабораторного комплекса. В этих формах, в отличие от автоматических систем обучения с дисциплинарной моделью, ведущая учебно-методическая и педагогическая роль в процессе обучения на этапах составления банков тестовых заданий, генерации вариантов заданий различного уровня сложности, корректировки методов и
типов обучения для различных категорий обучаемых отводится преподавателю, а не системе.
Информационно-методические ресурсы автоматизированного лабораторного комплекса представлены учебным планом направления подготовки 240000 - «Химическая и биотехнология», специальности 240802 - «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика». Каждая дисциплина содержит следующие разделы.
1. Программа курса, в которой предусмотрен выход к соответствующим разделам теоретического материала и лабораторным работам.
2. Рабочий план дисциплины с распределением почасовой понедельной нагрузки и указанием сроков и форм контроля знаний по каждой дисциплине.
3. Теоретический материал, необходи-
мый для подготовки к проведению лабора-торныхработ, представленный в автоматизированном лабораторном комплексе в различных формах по разным курсам (электронные учебные пособия, компьютерные конспекты лекций, методические рекомендации по выполнению лабораторных работ и т.п.).
В комплексе действует развернутая многоуровневая система контроля знаний в виде самоконтроля, текущего контроля и тестирования. Статистика прохождения студентами контрольных точек обучения хранится в базе данных системы, реализованной в системе управления базами данных MySQL. На основании этой статистики системой генерируются отчёты о работе и ведомости текущей успеваемости. В системе тестирования знаний также реализованы функции накопления и обработки статистических данных об ошибках обучаемых в ходе изучения учебного материала. Разработанный автоматизированный лабораторный комплекс используется в учебном процессе кафедрой «Компьютерно-интегрированные системы в химической технологии» Менделеевского университета более четырех лет.
Основными организационно-педагогическими и учебно-методическими характеристиками комплекса являются:
■ функциональная достаточность информационно-образовательных, учебно-исследовательских и информационно-методических ресурсов (информационное наполнение, разнообразие методов и типов автоматизированного обучения и контроля знаний, простота и удобство использования ресурсов комплекса в режиме самоподготовки, консультаций) для реализации целей подготовки специалистов;
■ достаточность форм и режимов взаимодействия преподавателей и студентов с использованием Интернет-ресурсов.
При тестировании и в ходе опытной эксплуатации системы самоконтроля знаний с использованием сетевых технологий и системы удалённого доступа установлено,
что информационно-образовательные ресурсы могут использоваться, во-первых, для самостоятельной работы студентов любого уровня подготовки, во-вторых, для повторения и дополнения теоретического материала, полученного на лекциях или отработанного на семинарах в аудиторные часы.
Накоплен также положительный опыт использования комплекса при выполнении лабораторных практикумов студентами очной формы обучения: существенно повысились скорость и эффективность выполнения заданий. Это связано прежде всего с тем, что студенту предоставляется полный комплект информационно-образовательных, учебно-исследовательских, информационно-методических ресурсов, включающий теоретический материал, примеры типовых решений, требования к выполнению лабораторных работ и оформлению отчётов, описание работы с моделирующим программным обеспечением.
Доступ ко всем ресурсам комплекса для студентов и преподавателей предоставляется в любое удобное для них время (без ограничений на выделенное время аудитор-ныхзанятий). Это способствует организации как самостоятельной работы студентов для подготовки к выполнению лабораторных работ, так и консультаций с преподавателем в рассмотренных режимах взаимодействия. Полезным опытом является также систематизация в едином информационно-образовательном пространстве междисциплинарныхвзаимосвязей специальных дисциплин и возможность их использования не только при подготовке специалиста в конкретном семестре в соответствии с рабочим планом, но и при выполнении курсовых и дипломных работ.
Практика использования разработанного автоматизированного лабораторного комплекса для подготовки химиков-технологов показала его эффективность при подготовке специалистов по любым формам обучения и, на наш взгляд, может быть распространена на подготовку инженерных
кадров в системе высшего образования в целом.
К кругу чрезвычайно важных компетенций химиков-технологов относятся знания, умения и навыки, позволяющие им квалифицированно решать задачи совершенствования экологической результативности и ресурсо- и энергоэффективности современных производств. Для усиления подготовки кадров в этом направлении в Менделеевском университете разработаны электронные учебные пособия, методические и справочные материалы, охватывающие следующие вопросы:
■ разработка и внедрение систем экологического менеджмента и менеджмента безопасности;
■ принципы функционирования систем экологического мониторинга на импакт-ном, региональном и фоновом уровнях;
■ методы оценки состояния водной среды по гидрохимическим показателям;
■ требования к подготовке и распространению отчетности предприятий в области устойчивого развития.
Эти материалы используют в образовательном процессе преподаватели многих кафедр и факультетов вуза. Широкое распространение получил студенческий форум по проблемам экологического менеджмента, где можно задать вопросы и получить ответы и комментарии не только от преподавателей и старшекурсников, но и от практиков, тесно сотрудничающих с нашим университетом.
На основе разработанной системы требований к содержанию и организации сетевых учебников, к структуре интернет-учебников и электронных учебных пособий на CD-дисках в университете были разработаны тестовые задания по циклам естественно-научных, специальных и гуманитарных дисциплин [3]. На сервере www.distant.ru размещены обучающие тесты по курсам «Теоретические основы химии», «Неорганическаяхимия», «Физическая химия», «Аналитическая химия», «Органическая химия» (I часть), «Поверх-
ностные явления и дисперсные системы», «Квантовая химия». Разработаны и введены в контролирующую тестовую систему задания по химии для школьников и абитуриентов.
Внедрение информационно-образовательной среды в Менделеевском университете активизировало работу по созданию электронныхобучающих программ для различных дисциплин, которые размещаются на образовательном сервере. В качестве инструментального средства использовалась программа HyperMethod (Санкт-Петербург). На рис. 3 представлена стартовая страница электронного учебного пособия «Коррозия и защита металлов».
По сути, это учебно-методический комплекс, который включает учебный план и программу курса, методические указания, электронный учебник, электронный задачник и виртуальный лабораторный практикум, а также систему самоконтроля знаний обучаемого.
Одним из достоинств программы HyperMethod является возможность интегрирования других приложений. Это позволило выполнить виртуальные лабораторные работы в программной среде LabWiew (фирма National Instruments), использующей технологию имитационного математического моделирования физического эксперимента с привлечением аппаратно-программных средств для достижения эффективного интерактивного взаимодействия обучающегося со средой моделирования. Все упражнения для самоконтроля и итогового контроля знаний студента выполнены с помощью конструктора тестов Uniar Builder (компания Uniar, Москва).
Описание информационно-образовательной среды Менделеевского университета будет неполным, если мы не отметим её важную особенность. Процесс обучения смещен на развитие и саморазвитие духовно-нравственных качеств личности, ее культуры, интеллигентности.
Рис. 3. Стартовая страница учебного пособия «Коррозия и защита металлов»
Литература
1. Максимов Г.Н, Капустин Ю.И. О со-
здании учебно-образовательного специализированного Web-сайта // Открытое образование. — 2003 г. — № 6.
2. Егоров А.Ф, Савицкая Т.В, Капустин
Ю.И, Дударов С.П., Горанский А.В. Организация процесса обучения и контроля знаний с использованием автома-
тизированного лабораторного комплекса для подготовки химиков-технологов // Вестник Тамбовского ГТУ. — 2006. — №2.
3. Капустин Ю.И, Щербаков В.В. Применение тестовых технологий для оценки качества образования // Труды IV Научно-методической конференции «Инновационные методы и средства оценки качества образования». — М., 2006.
