Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

77-30569/257144 Методика обеспечения дистанционного обучения по направлению «Наноинженерия»

# 01, январь 2012
Файл статьи: Ковалев_P.pdf (198.92Кб)
авторы: Ковалев С. В., Толоконов Ю. О., Скороходов Е. А.

УДК 539.2 (47.3)

МГТУ им. Н.Э. Баумана

bauman@bmstu.ru

В целях реализации федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС) высшего профессионального образования (ВПО) подготовки бакалавров и магистров по направлению «Наноинженерия», в части проведения прикладных и ориентированных научно-исследовательских опытно-конструкторских работ применяемых, в том числе для обеспечения непрерывного образовательного процесса, представляется целесообразным разработать алгоритм дистанционного двух уровневого обучения (бакалавриата и магистратуры) на базе МГТУ им. Н.Э. Баумана, НУК РЛМ, НИИ РЛ, Учебно-инженерного центра нанотехнологий нано- и микросистемной техники [1 - 5]. Задачи, реализуемые в рамках проекта:

1. Содержательное обеспечение: разработка электронного комплекса учебно-методического и учебного обеспечения непрерывного образовательного цикла за счет внедрения в учебный процесс новейших результатов научных исследований и разработок, в том числе привлечения учащихся к выполнению НИР и НИОКР работ в рамках лабораторных, курсовых, дипломных и выпускных квалификационных работ [1 - 5].

2. Технологическое обеспечение: разработка алгоритма функционирования и программно-аппаратного комплекса средств обеспечения непрерывного образовательного цикла, процесса: электронные учебники, образовательные информационные материалы, тестовые и контрольные задания (в интерактивном режиме).

Метод реализации проекта – дистанционное двух уровневое обучение (бакалавриат и магистратура) по указанному направлению с учетом дальнейшего развития системы дистанционного обучения (подсистемы информационно-технологического обеспечения), в том числе для подготовки, переподготовки и аттестации специалистов в области наноинженерии или их профильного переобучения [1 - 5].

Дистанционное двух уровневое обучение (бакалавриат и магистратура) позволит оптимально реализовать в непрерывном учебном цикле образовательную и научно-исследовательскую подсистемы реализации ФГОС ВПО "Наноинженерия".

Для реализации проекта дистанционного обучения по ФГОС ВПО «Наноинженерия» разработана методика измерения и оценки функциональных структур информационно-содержательных моделей для разнохарактерных образовательных объектов. Основной целью методики является определение расчетным путем информационного объема учебного курса (дисциплины) в соответствии с трудоемкостью образовательного процесса и времени, определенного учебным планом на его изучение.

Исходными данными являются:

- содержание учебного курса;

- уровень абстракции (определяется экспертно);

- уровень усвоения (определенный относительно конкретного раздела учебного курса или для предмета в целом).

Уровень абстракции может быть определен исходя из количества математических выражений и их сложности, графического или иного представления информации. Степень снижения скорости восприятия информации может также быть оценена исходя из приведенных данных [1-5]. В качестве структурных элементов предмета могут использоваться: элементы графического изображения, учебные элементы - как элементарные частицы учебного материала примерный объем которых составляет 350 бит информации, страницы учебного текста, при условии однородности представления информации. Каждый структурный элемент в свою очередь будет иметь конкретный информационный объем выраженный в двоичных единицах.

Соотнесение трудоемкости изучения предмета ко времени, определенным учебным планом на его изучение, позволяет оценить сбалансированность учебного процесса. Исходя из того, что возможности человека по восприятию информации ограничены 7±2 символами (объектами) и проведенных исследований наиболее целесообразно иметь иерархическую структуру учебного объекта. Отклонение от представленной «идеальной структуры» будет приводить к затруднению восприятия информации и как результат к менее эффективному образовательному процессу [1-4].

Идеальной для восприятия человека является структура построенная по принципу пентадности – это когда отдельные элементы учебного курса объединяются в группы по пять элементов. Такое объединение сохраняется при движении как вверх, так и вниз по иерархической структуре учебного курса [1-5]. Графическое отображение связи дидактических единиц будет являться отображением факта использования понятий одной дидактической единицы в другой дидактической единице. Однако в практическом применении, исходя из следующего требования - представления учебного материала в виде самостоятельных дидактических единиц для улучшения планирования, преподавания и контроля, что соответствует логике ограничения информационного объема величиной кредита, целесообразно рассматривать преемственность дидактических единиц не в предмете как в едином, а как систему дидактических единиц имеющих собственную внутреннюю организацию.

Внутренняя организация дидактической единицы может быть представлена полным графом или иными видами структур построенными на его представлении, а именно: последовательной, кольцевой, радиальной, древовидной или несвязанной структурами.

Рассмотрим зацепление элементов образовательного объекта на примере радиальной структуры. Использование конкретной структуры может быть использовано как для планирования построения образовательного объекта, так и для отнесения объекта к данному типу структуры при его анализе. Каждый элемент дидактической единицы должен быть описан на содержание определенных понятий [1-5].

По фактическому содержанию понятий в элементах структуры строится матрица смежности вершин графа, где могут быть указаны фактическое количество понятий в каждом элементе структуры. Также матрица смежности может быть представлена посредством процентного отношения количества понятий элементов структуры.

Задача оценки преемственности элементов образовательного объекта может быть решена также с использованием матрицы смежности вершин графа, где под вершинами графами понимается структурный элемент образовательного объекта. Представляя таким образом информацию мы получаем не только наглядное отображение взаимосвязи элементов, но и их количественное соотношение.

Введение системы зачетных единиц позволяет перейти от учета трудоемкости учебной работы (от оценки по параметрам времени (в учебных часах)), к оценке по объему преподаваемого материала. Для пересчета трудоемкости из почасовой в зачетные единицы (кредиты) принято следующее соотношение трудоемкости: 1 зачетная единица (кредит) = 36 часов. Таким образом, задача оптимизации образовательного процесса посредством уравнивания объема преподаваемого материала и времени на его усвоение остается той же.

Такой подход позволит не только проанализировать структурную сложность образовательного объекта, но и оценить преемственность элементов образовательного объекта, в соответствии с изложенной методикой, оценить и привести в соответствие трудоемкость образовательного объекта и время, определенное учебным планом на его изучение, а также степень наглядности представления информации в образовательном объекте и оценить преемственность (зацепление) элементов образовательного объекта.

Применение данной методики позволяет не только оценить качество образовательных объектов в количественных показателях, но и на их основании произвести оптимизацию по вышеперечисленным критериям с целью повышения эффективности (качества) образовательного процесса.

Методика может практически применяться для оценки качества представления информации в зачетных единицах, а также для достижения соответствующего уровня качества путем постоянного совершенствования образовательных процессов, в том числе с учетом коэффициента полезного времени. Качественные параметры оказывают значительное влияние и на характер и на структуру учебного процесса: во-первых, не создают четких критериев оценки усвоения учебного материала студентом, а во-вторых не позволяют установить точные взаимосвязи между дидактическими единицами учебного процесса.

Общим положением при учете влияния качественных параметров является то, что в виде «платы» за некие неколичественные характеризуемые «удобства» (объективную полезность) приходится «мириться» с ухудшением значения количественно характеризуемого параметра, по которому обычно проводится численная оптимизация. В учебном процессе таким параметром может являться количество дидактических единиц успешно усвоенных студентом.

С учетом как количества дидактических единиц, а также их качественной оценки усвоения удается обеспечить возможность взаимной компенсации недостатков одного подхода преимуществами другого.

Взгляд на образование с позиций качества, в условиях глобализации образования, определяет основной принцип, провозглашенный министрами образования европейских стран: «Качество – основное условие для доверия, уместности, мобильности, совместимости и привлекательности в Зоне европейского высшего образования».

Смена образовательных целей на современном этапе обусловлена быстро изменяющимися как внешними, так и внутренними социально-экономическими ориентирами. В настоящее время в ГОС 3-го поколения уже законодательно закреплен переход от декларируемого ранее обучения квалификациям, к целенаправленному формированию так называемых ключевых (переносимых) компетенций, представляющих собой междисциплинарные, профессионально значимые умения более высокого содержательного и методологического уровня [1 - 4].

Таким образом, одной лишь «знаниевой» подготовки, осуществляемой, в большинстве своем, традиционными педагогическими методами, в настоящее время недостаточно. В соответствии с этим и базовая парадигма высшего образования претерпевает значительные изменения. Наряду с когнитивной концепцией – приобретением знаний, умений и навыков, всеобщее признание получает психолого-педагогическая концепция, ориентированная на самостоятельное личностное развитие в течении всей жизни. Иными словами, мы от обучения в формате Teaching (с акцентом на обучение под руководством преподавателя), переходим к формату Learning (с акцентом на самостоятельное "научение"). Как упоминалось, в рамках этой парадигмы человек учиться всю жизнь. Следовательно, в период обучения в вузе у него должны быть наработаны некие мозговые механизмы (ментальные когнитивные карты), или что все равно, «особые мыслительные инструменты», которые будут необходимы ему как при самостоятельном приобретении знаний, так и при целенаправленном их применении, а также и при порождении нового информационного содержания.

Новые образовательные цели обуславливают и необходимость научно-обоснованного видоизменения средств их достижения. Имеются ввиду, методы информационного и структурно-содержательного обеспечения различных образовательных объектов, являющихся основными составными частями процесса подготовки специалистов.

Под образовательными объектами мы пониманием: учебные программы, предметные дисциплины, образовательные технологии, кредиты (зачетные единицы), педагогические издания, а также и ряд других составляющих прямо или косвенно обслуживающих те или иные структурные элементы учебного процесса.

Поэтому разработка информационно-содержательных моделей разнохарактерных образовательных объектов и построение на этой основе обоснованных оценок их качества, которое должно соответствовать требованиям обусловленным структурным содержанием новых образовательных целей, является по нашему мнению весьма актуальным направление исследований, которое не только в настоящее время, но и в последующем будет оставаться «вечно зеленой» темой.

Данный подход основан на использовании информационных единиц при оценке структурной сложности творческих форм проектно-конструкторской деятельности и получил следующее развитие:

1. Определены базовые характеристики: восприятия, понимания, преобразования, порождения и воспроизведения разнохарактерной учебной информации студентом.

2. Сформулированы содержательные требования, предъявляемые антропоцентрическим подходом к функциональной структуре различных образовательных объектов.

3. Построены функциональные структуры информационно-содержательных моделей различных образовательных объектов, отвечающих требованиям, определяемым спецификой новых образовательных целей.

4. Разработана формализованная методика оценки качества различных образовательных объектов и составлены на этой основе практические рекомендации и инструкции для конечных пользователей.

На основе информационно-содержательного моделирования разнохарактерных образовательных объектов осуществлено наиболее эффективное органическое «вплетение» психолого-педагогических составляющих в содержательную структуру изучаемой предметной области. При этом, функциональное объединение «технического», «педагогического» и «психического», реализовано с некоторой долей количественно оцениваемого информационного содержания. Практическая значимость исследования состоит в том, что благодаря информационно-содержательному моделированию разнохарактерных образовательных объектов в учебном процессе появляется возможность не только качественного, но и количественного анализа образовательных объектов на всех этапах образовательного процесса. В то же время такое моделирование позволяет согласовать параметры образовательного процесса, т.е. согласовать объем информации необходимый для изучения, с соответствующим качеством, и время отведенное на его изучение [1-5].

В условиях широкого внедрения в образовательный процесс систем менеджмента качества такая процедура оценки образовательных объектов может стать основой в функционировании системы менеджмента качества высшего учебного заведения. Важным свойством информационного моделирования является единый метод описания информационных моделей различных объектов, что обеспечивает возможность объединения ранее созданных локальных информационных моделей в глобальную информационную модель. Таким образом, [1-5], каждая составная часть также является информационной моделью, и вся модель – это дерево, узлы которого – объекты, составляющие вышестоящий объект. Дерево модели аналогично отношениям и связям составных частей объекта.

Самодостаточность информационной модели позволяет многократно использовать однажды созданную модель объекта. Задача создания информационной модели сложного объекта разбивается на подзадачи построения моделей его составных частей. Такая декомпозиция позволяет достаточно просто решить задачу создания адекватной информационной модели объекта произвольной сложности для создания информационно-обучающей системы подготовки специалистов по ФГОС ВПО «Наноинженерия» [1 - 5].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК:

1.               Нанотехнологическая база микросистемной техники / под ред. Нарайкина О. С. и Шашурина В. Д. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 52 с.

2.               Нарайкин О. С., Остапюк С. Ф., Шмаков А. А., Кондаков В. В., Анашина О. Д., Попов М. В. О критериях отнесения продукции к категории «продукция наноиндустрии» // Интеграл. 2010. № 1. С. 17-18.

3.               Нарайкин О. С., Остапюк С. Ф., Шмаков А. А., Кондаков В. В., Анашина О. Д., Попов М. В. О критериях нанотехнологической продукции // Физика и химия обработки материалов. 2010. № 3. С. 5-6.

4.               Ковалев В. Г., Ковалев С. В. Инновационные технологии в наноэлектронике // Вестник МГУПИ Серия: Технологии и новые материалы. 2010. № 25. С. 88-106.

5.               Кречетников К. Г. Особенности проектирования содержательного наполнения образовательной среды вуза на основе информационных технологий // В мире научных открытий. 2010. № 1-3. С. 3-10.


Тематические рубрики:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2024 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)