«Раздел 4. Электронные образовательные ресурсы Учебно-лабораторный комплекс по блоку специальных дисциплин специальности 200100 – Микроэлектроника и твердотельная электроника В.Б.Абрамов, И.А.Аверин, О.В.Карпанин, ...»

Раздел 4.

Электронные образовательные ресурсы

Учебно-лабораторный комплекс по блоку специальных дисциплин

специальности 200100 – Микроэлектроника и твердотельная электроника

В.Б.Абрамов, И.А.Аверин, О.В.Карпанин, С.П.Медведев,

А.М.Метальников, Ю.С.Песоцкий, Р.М.Печерская

Учебно-лабораторный комплекс (УЛК) служит для исследования свойств активных

диэлектриков, однокомпонентных и многокомпонентных проводников, ферромагнитных свойств твердых тел, температурных и полевых зависимостей концентрации и подвижности носителей заряда в полупроводниках и свойств полупроводников и приборов на их основе методом вольт-фарадных характеристик и предназначен для изучения ряда специальных дисциплин по специальности 200100 – Микроэлектроника и твердотельная электроника. Работа выполнена по НП «Развитие информационных ресурсов и технологий. Индустрия образования».

Построение УЛК. Пять автоматизированных лабораторных стендов подключаются к единой автоматизированной системе, которая управляется компьютером-сервером. Возможен выход в Интернет через коммуникационный сервер. УЛК по блоку специальных дисциплин включает: автоматизированные лабораторные стенды для исследования основных свойств материалов электронной техники и параметров приборов на их основе различными методами;

программное обеспечение автоматизированных лабораторных стендов; методическое обеспечение автоматизированных лабораторных стендов.

Методическое обеспечение учебно-лабораторного комплекса содержит всю совокупность средств, необходимую для ее использования в решении задач исследования и обучения: нормативно-справочные и информационные данные для изучения свойств материалов электронной техники и приборов на их основе, снабженные различными формами представления учебной информации, включая компьютерную анимацию, статические и динамические диаграммы; средства обработки и анализа экспериментальных данных.

Программное обеспечение учебно-лабораторного комплекса должно включать следующее:

совокупность программ драйверов управления стандартными и специально разработанными средствами обмена информацией между узлами автоматизированного лабораторного стенда, поддерживающие протоколы сетевого обмена TCP/IP; программное обеспечение сервера, предназначенного для обмена информацией между автоматизированными лабораторными стендами и рабочими местами пользователей; программное обеспечение рабочих мест пользователей. В состав учебно-исследовательской лаборатории должны входить следующие автоматизированные лабораторные стенды: для исследования свойств полупроводников и приборов на их основе методом вольт-фарадных характеристик; для исследования температурных и полевых зависимостей концентрации и подвижности носителей заряда; для исследования свойств активных диэлектриков; для исследования ферромагнитных свойств твердых тел; для исследования свойств однокомпонентных и многокомпонентных проводников.

Автоматизированный лабораторный стенд для исследования свойств полупроводников и приборов на их основе методом вольт-фарадных характеристик В.Б.Абрамов, И.А.Аверин, О.В.Карпанин, Н.Н.Лукьянова, С.П.Медведев, А.М.Метальников, Р.М.Печерская Автоматизированный лабораторный стенд (АЛС) для исследования свойств полупроводников и приборов методом вольт-фарадных характеристик входит в состав учебнолабораторного комплекса по блоку специальных дисциплин специальности 200100 – Микроэлектроника и твердотельная электроника. Работа выполнена в рамках НП «Развитие информационных ресурсов и технологий. Индустрия образования».

АЛС предназначен для изучения ряда специальных дисциплин и служит для выполнения автоматизированных измерений вольт-фарадных характеристик полупроводниковых структур и обработки полученных результатов. Используется на лабораторных занятий при исследовании полевых зависимостей активной и реактивной составляющих комплексной проводимости, а также для определения высоты потенциального барьера, концентрации примеси и плотности поверхностного заряда в полупроводниковых структурах типа полупроводник-полупроводник, металл-полупроводник, металл-диэлектрик-полупроводник.

Кроме того, он применяется в период учебно-исследовательской работы студентов при выполнении курсового и дипломного проектирования.

АЛС состоит из следующих блоков: ПЭВМ типа Pentium; сетевой карты;

программируемой платы интерфейса для подключения измерительного оборудования;

специализированного измерительного блока (источника напряжения смещения;

высокочастотного генератора; измерительного преобразователя; коммутатора образцов;

фазочувствительного выпрямителя; источника питания; коммутатора сигналов; модулятора;

образцов полупроводниковых структур); измерительного узла; программного обеспечения для проведения лабораторных работ и тестирования измерительного блока; методического обеспечения; принтера. АЛС отвечает требованиям ГОС при подготовке бакалавров, инженеров и магистров и предназначен для работы в интервале температур от + 10 до + 35С при относительной влажности воздуха до 80% при 25С.

Мультзадачник – учебное средство нового поколения Ю.А.Аляев, В.Ю.Калинин, В.Ю.Рябов, Н.М.Стадник Превращение педагогического замысла урока в качественный результат обучения во многом зависит от уместного, грамотного использования учителем средств обучения.

Технические, аудиовизуальные средства обучения давно используются при проведении уроков в школе с целью активизации внимания учащихся, формирования положительной мотивации, активного включения учащихся в учебный процесс, создания на уроках игровых ситуаций и т.д. При этом, в большинстве своем, технические средства лишь усиливают отдельные направления в деятельности учителя, помогают ему представить образовательную информацию тем или иным способом, направленно воздействуя на те или иные органы чувств учащихся.

Предлагается учебное средство «Физика. Мультзадачник» по мотивам популярного отечественного мультфильма «Ну, погоди!», – первое в отечественной педагогической литературе учебное пособие, основанное на нетрадиционном использовании мультимедийных средств обучения. Здесь реализованы две основные идеи. С одной стороны, использование мультипликации в образовательной деятельности, а с другой – применение новой (для образовательной сферы) технологии штрихового кодирования информации, позволяющей обеспечивать связь текстового содержания учебной книги с аудиовизуальным сопровождением изучаемого материала на CD-ROM. Каждая задача в мультзадачнике сопровождается ключевой картинкой и ответом, которым сопоставлен штриховой код, являющийся ссылкой на мультимедийное компьютерное приложение, расположенное на CD-ROM. Для запуска на решение приложения, достаточно сканировать соответствующий штриховой код. При отсутствии сканера штрихового кода, приложения можно запускать, вводя код ссылки с клавиатуры (код ссылки соответствует номеру задачи). Идея использования мультфильмов на уроках для активизации работы учащихся заключается в экстраполяции поступков героев мультфильма на решение конкретной физической задачи.

Мультзадачник может использоваться на уроках и во время самостоятельного изучения материала. Мультипликационные фрагменты помогут учащимся увидеть связь физики с реальными жизненными ситуациями. Для учителя данное пособие может быть особенно полезно, когда начинает угасать интерес учащихся к предмету и появляется необходимость внести нечто новое, необычное. Применение мультзадачника на уроках физики позволяет не только учить предмету, но и обеспечить процесс обучения игровым компонентом, направленным на привлечение внимания и, как следствие, формирование положительной мотивации учащихся. Мультзадачник позволяет учителю отрабатывать у учащихся навыки решения конкретных, практических задач, помогает успешно начать изложение новой темы или закрепить ранее изученный материал, способствует развитию творческого, нестандартного подхода к проведению уроков, позволяет учащимся лучше узнать и полюбить физику, увидеть проявление физических законов и процессов в реальных жизненных ситуациях.

Интеллектуализация как средство повышения доступности технологий разработки компьютерных средств обучения Неотъемлемым компонентом обеспечения современной образовательной системы являются информационные ресурсы (ИР), среди которых особое значение имеют компьютерные средства обучения (КСО). Под КСО понимается программное средство (программный комплекс) или программно-технический комплекс, предназначенный для решения определенных педагогических задач, имеющий предметное содержание и ориентированный на взаимодействие с обучаемым [1]. К данному классу ИР относятся компьютерные учебники, задачники, тренажеры, лабораторные практикумы, компьютерные системы контроля знаний, компьютерные учебные и восстановительные курсы и др. В перспективе эффективность и качество учебного процесса в значительной степени будут определяться возможностями и качеством применяемых КСО.

Интеллектуализация является одним из основных направлений развития информационных технологий (ИТ). Это в полной мере относится к КСО и технологиям их разработки. Интеллектуализация направлена на расширение круга задач, решаемых с помощью ИТ, а также повышение уровня интеллектуальной информационной поддержки пользователей (учащихся, преподавателей, разработчиков КСО и др.).

Одна из проблем, препятствующих развертыванию массовой разработки качественных КСО с широким вовлечением в нее преподавателей и специалистов-предметников, связана с обеспечением доступности соответствующих технологий для лиц, не имеющих специальной подготовки в области педагогики и ИТ. Традиционный подход к решению этой проблемы приводит к неоправданному ограничению набора и упрощению методов и средств, реализуемых в КСО, что вызывает существенное снижение их педагогической эффективности.

Стремление опустить уровень технологии до уровня подготовленности пользователейнепрофессионалов оборачивается созданием примитивных продуктов, в которых не задействованы большинство возможностей, предоставляемых компьютерной дидактикой и ИТ.

Альтернативный подход к обеспечению доступности связан с интеллектуализацией технологий разработки КСО путем создания средств поддержки, ориентированных на задачи, которые традиционно решают специалисты по образовательным ИТ (методисты, системотехники, разработчики моделей предметных областей и др.). Данные средства реализуются в разных формах. К ним относятся системы автоматизированного проектирования КСО, библиотеки шаблонов и примеров, программы-мастера и навигаторы, конструкторы моделей, системы-советчики, интерактивные методические руководства и т.д.

Интеллектуализация технологий разработки служит основой для реализации в КСО интеллектуальных функций. Выделяются следующие основные направления интеллектуализации КСО и технологий их разработки: естественно-языковый пользовательский интерфейс; формирование базы знаний учебного материала и реализация алгоритмов выборки из нее компонентов, необходимых для решения данных педагогических задач, и синтеза из них интегрального контента; систематизация и интеллектуальный поиск образовательного контента [2]; формализованное описание компетенции и формирование репозиториев компетенции; модели учебной деятельности; планирование и управление учебным процессом на основе моделей компетенции и учебной деятельности; построение моделей изучаемой предметной области и использование их в качестве основы для формирования и структуризации учебного материала, организации доступа к нему, реализации предметно-ориентированных интерфейсов, средств проведения учебных экспериментов и др.;

модели и методы генерации учебно-тренировочных задач (УТЗ); реализация в КСО прогрессивных психолого-педагогических концепций и методик обучения; обеспечение интеллектуальной информационной поддержки проектирования КСО; методы адаптации учебного материала и режима обучения к подготовленности и индивидуальным особенностям учащегося; обеспечение гибких возможностей диагностики знаний и умений, позволяющие определять причины проблем, связанных с их приобретением.

В докладе рассматриваются результаты исследований, относящиеся к двум из перечисленных направлений: 1) средствам информационно-методической поддержки реализации дидактических функций и характеристик КСО; 2) моделям и методам генерации УТЗ. Первое направление представляет концепция электронного справочника "Методы и приемы компьютерной дидактики для компьютерных учебников и обучающих систем".

Компьютерная дидактика лежит на пересечении традиционной дидактики и ИТ. Предметом ее разработки являются методы обучения в контексте их компьютерной реализации.

Для выражения и систематизации знаний о компьютерной дидактике предлагается использовать понятие дидактического приема. В широком смысле под дидактическим приемом понимается типовой способ решения педагогической задачи или ее части, использующий технологии компьютерного обучения. Категория дидактического приема выделена в качестве базовой единицы представления знаний о компьютерной дидактике, рассчитанного на разработчиков КСО, не имеющих специальной педагогической подготовки. Для поддержки их деятельности, связанной с использованием компьютерной дидактики, предлагается создать информационно-методическое обеспечение, ядром которого служит массив унифицированных описаний дидактических приемов.

В концепции электронного справочника представлены: направления и принципы систематизации методов и приемов компьютерной дидактики; общая структура и схема использования электронного справочника; критерии выбора приемов компьютерной дидактики и примеров их реализации для представления в электронном справочнике; информационная модель приема компьютерной дидактики (схема и открытый XML-формат); методическая инструкция по подготовке описаний приемов компьютерной дидактики; архитектура и функциональная спецификация электронного справочника.

Основой для генерации УТЗ служат их модели, создаваемые разработчиками КСО.

Доступность данной технологии способен обеспечить авторский инструментарий, включающий средства интерактивного построения моделей. Для повышения эффективности разработки необходимо, чтобы модели формировались на базе содержащегося в КСО учебного материала (текста, таблиц, формализованных представлений, моделей изучаемых сущностей и др.). Модель задачи, инвариантная к предметной области и виду осваиваемой деятельности, предложена в [1]. Там же описаны оригинальные методы интерактивного построения моделей и алгоритмы генерации по ним УТЗ.

Литература 1. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. – М.: Информационно-издательский дом "Филинъ", 2003. – 616с.

2. Башмаков А.И., Старых В.А. Систематизация информационных ресурсов для сферы образования: классификация и метаданные. – М.: "Европейский центр по качеству", 2003. – 384с.

В ФГУП РНПО «Росучприбор» систематически ведется работа по информационному обеспечению процессов разработки, изготовления и использования учебной техники и средств обучения. В сети Интернет (http://www.rosuchpribor.ru) размещен гипертекстовый информационный массив, содержащий сведения об изделиях учебной техники, автоматизированных комплексах, программно-педагогических средствах, учебно-лабораторном оборудовании и оборудовании для практикума, учебных тренажерах, развивающих игровых средствах, наглядных средствах обучения и пособиях, учебной технике общего назначения.

Массив структурирован по назначению оборудования: для дошкольного обучения; для общего основного и среднего (полного) образования; для профессионального образования по различным учебным дисциплинам; технические средства обучения (презентационное и лингафонное оборудование); мебель для образовательных учреждений. Внутри разделов для различных ступеней образования информация размещена по тематическому принципу (предметной области, различным учебным дисциплинам). Для каждого комплекта оборудования или изделия, входящего в его состав, приведены краткое описание, параметры и технические характеристики, иллюстрации.

Разработаны и утверждены Минобразованием России Перечни учебной техники для основной и средней (полной) общеобразовательной школы. Сформирован Классификатор учебной техники и средств обучения как фрагмент Общероссийского классификатора продукции в ассортиментной части продукции учебного назначения. Определены терминологические понятия в области средств обучения, основные классификационные признаки всех групп средств обучения, включая всю номенклатуру учебной техники: приборы и принадлежности общего назначения, учебно-лабораторное оборудование, оборудование для обучения профессиональным навыкам, тренажерные системы и комплексы, учебно-наглядные пособия, оборудование для предъявления учебной информации, продукцию учебно-научного назначения. Проведен анализ международных классификаторов по информационным технологиям, различным средствам обучения: международной патентной классификации, международных тезаурусов. На основе проведенного анализа выработаны единые принципы классификации продукции учебного назначения для всех уровней профессионального образования. На отраслевом уровне разработан кодификатор продукции учебного назначения, который используется при сертификации продукции, поставках оборудования в образовательные учреждения, при информационном обслуживании потребителей учебной техники.

Электронный учебник (ЭУ) дает возможность выходить на разные уровни углубленного изучения материала, позволяет наиболее эффективно усваивать учебный материал с той скоростью и в той последовательности, которая в наилучшей степени соответствует индивидуальным особенностям восприятия обучающегося. ЭУ можно «раскрыть» тогда, когда это удобно пользователю – не только в библиотеке, но и дома, в компьютерном классе. ЭУ может быть использован при различных формах обучения – дневной очной, вечерней, очнозаочной или дистанционной.

ЭУ курсу «Экономика» разрабатывался на кафедре ЭКО МЭИ на базе многолетнего опыта и признанных традиций чтения базовых лекционных курсов. Содержание ЭУ соответствует ГОС по курсу «Экономика» для студентов технических специальностей. Он разбит на две основные части: «Микроэкономика» и «Макроэкономика», в каждой из которых выделены темы и параграфы. ЭУ включает в себя двенадцать тем: Введение в экономику, Основы товарной политики, Спрос и предложение, Рынок, Издержки производства и прибыль, Рынки факторов производства, Национальный доход, Занятость, Денежно-кредитная система и денежно-кредитная политика, Финансовая система и финансовая политика государства, Социальная политика государства, Экономический рост и цикличность развития экономики, Международные экономические отношения.

Используется два уровня изложения материала: лист основного содержания (ЛОС) и система гиперссылок (ГС). ЛОС содержит в себе основные понятия, определения, иллюстрации в виде таблиц и рисунков и устанавливает смысловые связи между ними. Система гиперссылок позволяет подробно раскрыть содержание основных терминов и понятий, встречающихся в листе основного содержания. Следует отметить удобную навигацию при переходе от одного раздела ЭУ к другому.

Данный ЭУ является первой частью разрабатываемого учебно-методического комплекса, который помимо теоретического (лекционного) материала будет включать практическую, справочную части, а также систему контроля знаний.

«Техническая механика» и «Сопротивление материалов»

Комплект учебного оборудования по курсу «Техническая механика» содержит семь установок, позволяющих проводить демонстрацию принципов действия различных механизмов, а также проводить эксперименты.

Универсальный лабораторный стенд по сопротивлению материалов позволяет демонстрировать и определять изменения перемещений и деформаций. Состоит из базового стенда, семи сменных функциональных элементов (наладок), измерителя усилий и деформаций, а также методических указаний для проведения лабораторно-практических занятий: установка для определения центра тяжести плоских фигур (нахождение положения центра тяжести материального тела или модели; установка для изучения системы плоских сходящихся сил (исследование условий равновесия материального тела); установка для моделирования процесса формообразования зубьев в станочном зацеплении (моделирование процесса образования зуба эвольвентного зацепления на листе бумаги); установка для изучения произвольной плоской системы сил (исследование условий равновесия материального тела или модели); установка "Проверка законов трения" (определение коэффициентов трения скольжения покоя и движения для различных контактирующих материалов); демонстрационная модель "Червячный редуктор" (демонстрация принципа действия червячной передачи и конструкции червячного редуктора); демонстрационная модель «Цилиндрический редуктор»

(демонстрация принципа действия и конструкции цилиндрического редуктора).

Эти модели и установки входят в типовой комплект оборудования. Однако он содержит также модели и установки, разработанные Марийским государственным техническим университетом («Принцип Сен-Венана и концентрация напряжений», «Влияние условий закрепления сжатого стержня на форму упругой линии при потере устойчивости», «Испытание витых цилиндрических пружин сжатия», «Испытание прямых гибких стержней на сжатие»).

ФГУП РНПО «Росучприбор» совместно с кафедрой «Прикладная механика (сопротивление материалов, динамика и прочность машин)» МГТУ им. Н.Э.Баумана разработало и подготовило к серийному производству учебное оборудование по курсам «Техническая механика» и «Сопротивление материалов».

Лабораторный практикум по теоретической электротехнике П.А.Бутырин, В.Г.Миронов, М.П.Жохова, С.И.Материкин, О.А.Шатунова В докладе представлен виртуальный лабораторный комплекс по теоретическим основам электротехники созданный в среде LabVIEW.

В соответствии с методикой изучения дисциплины ТОЭ, разрабатываемый лабораторный практикум предназначен для проведения эксперимента с реализацией виртуальных электроизмерительных приборов (амперметров, вольтметров, фазометров, цифровых осциллографов и т.д.). Предусматривается исследование объекта (линейных электрических цепей с сосредоточенными и распределенными параметрами) в установившемся и переходном режимах при постоянном и синусоидальном воздействии. К виртуальному лабораторному практикуму относятся также задачи моделирования различных режимов в электрических и электронных цепях с помощью разрабатываемых программных средств расчета.

В качестве программного обеспечения лабораторного практикума выбрана программная среда LabVIEW, позволяющая реализовать виртуальные электроизмерительные приборы, осуществлять исследование как физических, так и виртуальных объектов.

При проведении лабораторных работ студент приобретает навыки работы с самими программами, моделируя электрическую цепь, проведения необходимых измерений с помощью виртуальных приборов.

Ядром комплекса являются два основных модуля: «ввод (редактирование) расчетной схемы и исходных данных» и «расчет схемы».

«Ввод (редактирование) расчетной схемы и исходных данных» осуществляется в наиболее удобном режиме для пользователя – с использованием наборного поля по принципу «рисования» схемы, сборки из базисных элементов (элементов электрической цепи) по шаблону (при выполнении лабораторной работы) или произвольно (при выполнении расчетных заданий). Ввод исследуемой электрической цепи и входных данных не требует предварительных навыков у пользователя, тем не менее, не ограничивает сложность исследуемой цепи. Предусмотрен анализ введенной схемы на «корректность».

Второй основной модуль — «расчет линейной электрической цепи» в установившемся и переходном режиме при постоянных и синусоидальных воздействиях. Производится формализация описания введенной электрической цепи, формирование топологических матриц, системы уравнений и их решение. При синусоидальном воздействии расчет проводится в комплексном (символьном) виде.

Модуль «измерение виртуальными приборами». Виртуальные электроизмерительные приборы (амперметры, вольтметры, фазометры, ваттметры и т.д.) по внешней панели аналогичны цифровым реальным приборам.. Виртуальный осциллограф предназначен не только для исследования временных зависимостей токов и напряжений, вольтамперных характеристик отдельных элементов электрической цепи, принципа линейности, но и для изображения векторных диаграмм токов и топографических диаграмм напряжений при расчетах символьным (комплексным) методом. Применение виртуальных электроизмерительных приборов позволяет отказаться от приобретения реальных дорогостоящих цифровых приборов и в результате снизить стоимость лабораторных стендов, возложив задачи управления экспериментом, реализации приборов и обработки результатов на персональный компьютер.

Модуль «вывод результатов». Снятие экспериментальных данных осуществляется по показаниям виртуального прибора (амперметра, вольтметра и т.д.) Возможен вывод результатов в комплексном (символьном) виде при использовании виртуального прибора «комплексный амперметр» или «комплексный вольтметр».

Подсистема выполнения расчетных заданий и практических работ предназначена для использования основных модулей комплекса – ввод схемы и ее расчет – для проведения практических занятий в дисплейном классе кафедры ТОЭ.

Подсистема контроля знаний обеспечивает контроль и закрепление приобретенных навыков. Коллоквиум («тест-ответы») и итоговый контроль (небольшие типовые расчетные задания) позволят выявить степень подготовки и усвоения студентом учебного материала.

Модуль «генерация схемы» предназначен для составления типовых заданий по готовому шаблону. Студент проводит самостоятельный расчет (например, входного сопротивления), программа проводит анализ введенного ответа на его правильность.

Создание основных модулей обеспечивает проведение лабораторных работ с использованием виртуальных измерительных приборов практически по любой части раздела дисциплины ТОЭ «Линейные электрические цепи при постоянном и синусоидальном воздействии». Именно модульность, разработка единого подхода к созданию лабораторного практикума обеспечивает гибкость и подстраиваемость комплекса под конкретный учебный план. Информация по лабораторному практикуму опубликована по адресу http://eltech.mpei.ac.ru/webapps/toe/intr.htm.

по педагогическим специальностям и разработка сетевых курсов Я.А.Ваграменко, Б.И.Зобов, Е.П.Андрианова, А.В.Могилев, И.Е.Подчиненов В тезисах доклада отражено основное содержание работ, выполняемых МГОПУ им.

М.А.Шолохова совместно с ведущими специалистами других педагогических вузов в 2004 г. по НТП «Создание системы открытого образования».

Исполнителями проводился анализ состояния работ в области открытого и дистанционного образования в педвузах страны с целью оценки их общего состояния и определения перспектив организации кооперации образовательных учреждений высшего педагогического образования страны в развитии этой важной области его модернизации. В качестве основной информационной базы указанной работы использовались источники [1].

В рамках проекта «Разработка и ввод в опытную эксплуатацию функциональной подсистемы ИАИС пилотной СОО по педагогическим специальностям: специальности, относящиеся к направлениям подготовки 030000 и 540000» в 2004 г. разрабатывается сетевых курсов дисциплин предметной подготовки по педагогической специальности 030100 – Информатика (табл. 1).

5. ДПП.Ф.05 Теория вероятностей и математическая Разрабатываемые по данному проекту сетевые курсы: ДПП Ф 01; ДПП Ф 08; ДПП Ф 11;

ДПП Ф 16 и ДПП Ф 19 должны также обеспечивать подготовку студентов педвузов по направлению 540200 – Информатика физико-математического образования в области педагогики.

В рамках проекта «Создание и опытная эксплуатация комплекса сетевых информационных образовательных ресурсов системы ОДО СНГ, обеспечивающих дистанционное обучение по образовательным программам высшего образования в области педагогики (не менее 5 курсов ОПД и СД)» в 2004 году разрабатывается 5 сетевых курсов дисциплин общепрофессиональной подготовки по педагогической специальности 030100 – Информатика (табл. 2):

ОПД.Ф.01 Психология ОПД.Ф.02 Педагогика ОПД.Ф.05 Возрастная анатомия, физиология и гигиена ОПД.Ф.06 Основы медицинских знаний ОПД.Ф.08 Технические и аудиовизуальные средства обучения Результаты работ по проекту должны способствовать формированию единого образовательного пространства стран СНГ, созданию условий для получения высшего педагогического образования соотечественниками в этих странах и странах Балтии.

Разработка сетевых курсов по каждому из указанных проектов ведется на основе унифицированных требований, которые предполагают включение в состав сетевых курсов:

учебной программы, перечня разделов тематику практических занятий, лабораторных работ и курсовых проектов; методические указания и рекомендации для обучаемых и преподавателей, примерные экзаменационные вопросы, рекомендуемую учебную литературу и др.

Создаваемые образовательные курсы будут отвечать требованиям ГОС ВПО РФ, и размещаться на портале Педагогического виртуального университета, организованного в Институте информатизации образования МГОПУ им. М.А. Шолохова.

Разработаны документы, регламентирующие работу подсистемы ИАИС пилотной СОО по педагогическим специальностям.

(http://www.mgopu.ru/PVU/) в настоящее время обеспечивает: информационную поддержку развития учебного процесса в педагогических вузах в форме открытого образования;

использования научного потенциала педагогических вузов; оказания образовательных и информационных услуг различным группам преподавателей, школьных учителей и студентов.

Литература:

[1] Основы открытого образования /Андреев А.А., Каплан С.Л., Краснова Г.А., Лобачев С.Л., Лупанов К.Ю., Поляков А.А., Скамницкий А.А., Солдаткин В.И.; Отв. ред. В.И. Солдаткин. – Т.1. Российский государственный институт открытого образования. – М.: НИИЦ РАО, 2002. - 676 с.;

Разработка и ввод в опытную эксплуатацию функциональной подсистемы ИАИС пилотной СОО по педагогическим специальностям: специальности, относящиеся к направлениям подготовки 030000 и 540000 //Отчёт по НИР, выполненной по НТП «Создание системы открытого образования». - М.:

МГОПУ им. М.А.Шолохова, 2003. – 208 с.; Ваграменко Я.А., Зобов Б.И. Развитие открытого педагогического образования и сельская школа //Информатизация сельской школы: Тр. Всеросс.

научн.-методич. симп. – М.: МГОПУ им. М.А.Шолохова, 2003. – С. 37-44; Ваграменко Я.А.

Исследования по новым проектам информатизации педагогического образования //Информационные технологии в высшей и средней школе: Матер. Всеросс. научн.-практич. конф. – Нижневартовск:

Нижневартовский государственный педагогический институт, 2004. – С. 3-12.

Создана библиотека программ, позволяющая осуществить широкое внедрение компьютерных технологий в учебный процесс при изучении вакуумной электроники и вакуумных электронных приборов. Библиотека имеет модульную структуру; каждый модуль соответствует одному из базовых узлов электронно-лучевого прибора. Разработанные программы обладают широкими возможностями всестороннего изучения свойств объектов – позволяют получать и анализировать основные характеристики и параметры, изменять в широких пределах размеры электродов и режимы работы, наблюдать траектории электронов и эквипотенциали в межэлектродном пространстве. На базе созданной библиотеки возможна организация компьютерного практикума с высокой степенью индивидуализации заданий, представляющего эффективное дополнение к натурным экспериментам.

Существенно повысить эффективность образовательного процесса, обеспечить возможность проведения его в дистанционном режиме, раздвинуть его рамки за счет расширения информационного пространства и индивидуализации обучения позволяет внедрение компьютерных образовательных технологий. В настоящей работе приведены некоторые результаты усилий, направленных на создание и совершенствование компьютерных образовательных технологий по вакуумной электронике и вакуумным электронным приборам в соответствии с образовательным стандартом по специальности 200300 («Электронные приборы и устройства»).

Стратегическая линия при проведении разработок состояла в поиске универсальных и доступных профессиональных программных средств моделирования, исследовании их с целью выяснения возможности решения образовательных задач по базовым вопросам учебных дисциплин и создании пользовательских интерфейсов, сокращающих до минимума временные затраты по овладению навыками применения. Неизбежным следствием такого подхода является снижение универсальности, то есть для каждого изучаемого базового прибора или узла разрабатывается свой интерфейс. Тем не менее, как показывает опыт применения разработок такого характера в учебном процессе, этот путь является наиболее оптимальным, поскольку сочетает высокий уровень профессиональных программных средств с минимальным временем на освоение методики работы.

В результате поисков профессиональных программных средств остановились на пакете прикладных программ «ЭРА» (ППП), разработанном в Новосибирске (ВЦ СО АН СССР) [1].

ППП обладает высокой степенью универсальности и позволяет решать широкий круг задач по вакуумной и плазменной электронике путем расчета электрических полей и траекторий электронов без учета и с учетом магнитных полей. В процессе расчетов учитывается пространственный заряд, создаваемый электронами, но не учитывается распределение электронов по начальным скоростям. Последнее является серьезным ограничением, однако подавляющее число основных закономерностей в вакуумных электронных приборах может быть изучено с помощью ППП. Для учета начальных скоростей можно привлечь программные средства на других принципах, либо создавать собственные программные средства на основе решения полученных теоретическим путем уравнений.

Ввиду того, что ППП предназначены для использования в DOS, что создает известные ограничения и неудобства, разработка новых компьютерных технологий на базе ППП проводилась с ориентацией на ОС WINDOWS.

Разработки представляют собой библиотеку независимых модулей, объединенных программой учебной дисциплины [2] и общей идеологией применения [3]. Последняя заключается в том, что каждый модуль представляет собой по сути численный эксперимент, в результате проведения которого пользователь изучает закономерности исследуемого объекта и производит их обработку и сопоставление с известными сведениями, полученными на этапе предварительного изучения и расчетов. Библиотека модулей, сопровождаемая необходимым методическим обеспечением, может, поэтому рассматриваться как компьютерный лабораторный практикум. В качестве примера ниже представлены некоторые модули практикума по электронно-лучевым приборам со слабой интенсивностью луча.

Пользователь (обучающийся) имеет возможность после завершения моделирования определить общий ток, отбираемый с катода, наблюдать форму траекторий электронов и эквипотенциальных линий. Многократное повторение моделирования при различных размерах и напряжениях электродов позволяет представить результаты в виде одиночных кривых или их семейств. При желании пользователь может скопировать информацию в виде построенных на графиках кривых либо в виде файлов с цифровой информацией для последующей обработки и анализа. Широкие возможности, представляемые при работе модуля, создают предпосылки не только для индивидуализации заданий при проведении лабораторных занятий, но и введения в них элементов исследования, которые могут быть востребованы в инженерной практике.

Имеется возможность устанавливать различные размеры электродов и напряжения на них, просматривать траектории электронов и эквипотенциальные линии. Основной контролируемой величиной в данном случае является фокусное расстояние, для которой, как и в предыдущем примере, при многократном моделировании могут быть построены различные зависимости. При разработке модуля использована трехмерная графика, при помощи которой обучающийся может легко представить характер траекторий электронов до и после вхождения в линзу, изменяя пространственное положение изображения. В модуле имеется встроенный сканер для определения осевого распределения магнитного поля и координат точек траектории, а также предусмотрено построение и анализ различных зависимостей для фокусного расстояния и угла поворота траектории электронов при многократном моделировании.

Литература:

[1] Горбенко Н.Н., Ильин В.П., Попова Г.С., Свешников В.М. Пакет программ «ЭРА» для автоматизации электронно-оптических расчетов //Численные методы решения задач электронной оптики. – Новосбирск: ВЦ СО АН СССР, 1979.

[2] Жигарев А.А., Шамаева Г.Г. Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы: Учебник для вузов. – М.: Высш. школа, 1982. – 403с.

[3] Воробев М.Д., Колганов А.Е., Угнивенко А.Н. Компьютерные образовательные технологии по вакуумной электронике //Открытое образование. – 2003. – № 4. – С.25-29.

О компьютерных обучающих воспитательных программах Проблемы воспитания молодежи всегда были и остаются острыми и актуальными. Их обостряет время: в жизни появляется что-то новое, ожидаемое или не очень, однако ставящее в трудное положение и тех, кто воспитывает, и тех, кого воспитывают. Время же приносит и те идеи, условия, средства, более или менее эффективные, что создают возможности преодоления трудностей.

Такого рода проблемы возникают при необходимости преодолеть противоречия, сложившиеся в педагогической практике между сущим и желаемым, между реальным и возможным, то есть между тем, как воспитанным хотелось бы видеть школьное детство, и тем, каково оно на самом деле. Это ставит вопросы как работать с детьми, чтобы они росли здоровыми, духовными и, значит, счастливыми, что для этого надо делать, какие условия создавать. Ответы на такого рода «что» и «как» также связаны с проблемами, но уже параллельными или частными, конкретными, хотя решение каждой из них сопряжено с обращением к следующему ряду сопредельных и более конкретных задач. Очевидно, что они нескончаемы, хотя как будто традиционны. Меняющиеся социально-экономические условия жизни общества, а, значит, и работы школы – и это делает то одни, то другие более актуальными и сложными, следовательно, – острыми, требующими особо пристального внимания. Так, события в Чечне заставили незамедлительно обратиться к педагогическим проблемам межнационального общения, а количественный рост девиантности несовершеннолетних – к ее профилактике и преодолению.

Практическое решение таких проблем – это нахождение стратегии и тактики соответствующих действий, позволяющих преодолеть отрицательное в сложившейся ситуации и использовать ее положительные возможности. Важно, поставив цели и задачи решения, отыскать конкретные его пути: наметить направления работы с детьми и (или) коллегами, с родителями учащихся и (или) общественным окружением школы, определить содержание и формы этой работы, методы констатации и анализа ее хода и результатов.

Педагоги, специалисты настойчиво ведут поиск реальных средств, доступных в конкретных условиях своего региона, своей школы, а то и класса, способных разрешить эти проблемы. Успеху такого поиска, иногда стихийного, но часто и осознанного, целенаправленного, препятствует недостаточное знание природы, возможных причин, самого существа острых и тревожных явлений, происходящих в обществе и школе, с детьми и с педагогами.

Между тем, как в медицине при лечении без тщательной диагностики не найти верной стратегии и тактики преодоления недуга, так и в педагогике, в воспитании без психологопедагогического диагноза причин и сущности возникших трудностей и конфликтов невозможен продуктивный выбор эффективных путей и средств их преодоления.

Но даже базовые, еще вузовские знания без обновления их информационной основы новыми данными, без понимания последних оказываются совершенно недостаточными для успеха воспитательной работы. То же можно сказать и о профессионально-педагогическом опыте, который должен вынужденно прирастать новыми чертами под влиянием рождаемых общественной динамикой условий воспитания.

Решение проблем предполагает опору на принципы, разрабатываемые в рамках комплексных исследований, проводимых в различных областях человеческих взаимоотношений представителями акмеологической школы России (А.А.Бодалев, А.А.Деркач, Н.В.Кузьмина, И.Н.Семенов, Е.А.Яблокова и др.). Такой подход предполагает целенаправленное педагогическое и психолого-акмеологическое исследование проблематики, которое при всем многообразии и внешней мозаичности объединено ведущей идеей:

комплексное, практически направленное изучение социальных, педагогических и психологоакмеологических явлений и процессов, связанных с возрастным и индивидуальным развитием личности, а также с отклонениями в этом развитии: девиантностью детства, ее профилактикой и преодолением. Рассмотрение процесса воспитания личности с точки зрения психологоакмеологических технологий предполагает его изучение средствами и знаниями различных наук (психологии, педагогики, медицины, экологии, демографии, права, физиологии, экономики, культурологии, этики и эстетики и др.), каждая из которых рассматривает его в своей логике и в своем специфическом ракурсе. Это позволяет проанализировать изучаемое явление как дедуктивно, так, и это самое важное, собирательно, индуктивно, исследовав синтез знаний об изучаемом процессе, добытых разными науками, но интегрированных и осмысленных именно в совокупности.

Психолого-акмеологический подход способствует применению в воспитательной практике темпорального принципа, предполагающего изучение проблематики в трех условных аспектах: с позиций прошлого, настоящего и возможного будущего в их преемственной взаимосвязи. Это позволяет сосредоточиться на тенденциях и динамике изучаемых процессов, вариантах перспектив их развития в условиях модернизации образовательной системы. Это же дает возможность осуществлять поиск и поддержку продуктивного научно-практического опыта, поддерживать творческое, стимулирующее сотрудничество с создателями этого опыта.

А главное, такой подход позволяет спрогнозировать актуальные, приоритетные направления воспитательной деятельности, заложить основы лонгитюдных исследований, изучения воспитательного потенциала поликультурной образовательной среды, создания условий гуманизации пространства детства, пространства позитивных проявлений субъектности детьми.

В решении означенных выше проблем значительную роль играют компьютерные технологии, широко внедряемые в образование в последние годы. Нами в рамках ФЦП “Формирование установок толерантного сознания и профилактика экстремизма в российском обществе (2001-2005 годы)” разработан ряд таких программ, размещенных на СD-ROM. Среди них: «Толерантное отношение к детям групп психологического риска», «Программа профилактики стресса и тревожности как основа формирования толерантности в педагогической деятельности», «Психологическая характеристика современного педагога».

Названные программы составлены по типу методической разработки и состоят из 23- цветных динамичных слайдов, содержащих цветовой зрительный ряд, наполненный соответствующим содержанием. Программы носят обучающий характер, содержат рекомендательный компонент, контрольные вопросы и список литературы.

Так, апробация обучающей компьютерной программы «Толерантное отношение к детям групп психологического риска» показал, что клиенты (чаще всего педагоги – 47,65, потом родители – 24,2%), обратившиеся по проблеме помощи в воспитании детей, защиты их от насилия, агрессии со стороны других, достаточно позитивно отзываются о возможности получить «компьютерную» консультацию»: «работала с удовольствием, хочу иметь такую программу» - 78,8%; «впервые работал на такой простой и интересной программе. Доволен» многие вопросы я не догадалась бы задать» - 12,2%. Только в 2003-2004 уч.г. работу по программе прошло 228 педагогов и 143 родителя. Все 100% дали положительный отзыв о ее качестве.

Программно-методический комплекс по подготовке электронных Развитие системы открытого образования и технологий дистанционного обучения выявило проблему обеспечения учебного процесса достаточным количеством разнообразных электронных образовательных ресурсов (ЭОР). Под термином ЭОР понимается электронный информационный ресурс, содержащий систематизированные сведения научного или прикладного характера, изложенные в форме, удобной для изучения и преподавания, рассчитанный на учащихся разного возраста и степени обучения, разработанный с содержанием, соответствующим полному учебному курсу или отдельным его частям по различным видам учебных работ и учебных дисциплин (лекция, семинар, лабораторные и практические занятия, самостоятельная, домашняя работа, контрольная, тест и др.).

С целью сокращения временных затрат на подготовку электронных образовательных ресурсов и повышения их качества нами был разработан программно-методический комплекс (ПМК) по подготовке электронных образовательных ресурсов [1]. Теоретической основой программно-методического комплекса явилась разработанная модель представления множества ЭОР в виде И–ИЛИ дерева с компонентой оценки относительно набора заданных показателей [2]. В отличие от известных модель позволяет ставить и решать задачу по автоматизации этапа информационного наполнения ЭОР, при этом достигается сокращение временных затрат на подготовку ЭОР и повышение их качества за счет использования множества апробированных и высококачественных ЭОР. На модели были поставлены и решены задачи по поиску допустимых вариантов ЭОР, поиску допустимых вариантов ЭОР относительно аддитивного показателя, поиску допустимых вариантов ЭОР с учетом ограничений на совместимость значений показателей и их взаимного влияния. Также было подготовлено методическое обеспечение, предусматривающее автоматизацию этапа предварительного информационного наполнения ЭОР и учитывающее взаимодействие преподавателя не только с ПМК, но и с электронной библиотекой и виртуальным представительством образовательного учреждения.

Программно-методический комплекс позволяет создавать ЭОР, содержащие большой объем фактического материала, текстового и статического иллюстративного материала, использовать видео-, аудио-фрагменты, модели экспериментов. Основной особенностью ПМК является минимизация временных затрат на подготовку ЭОР за счет автоматизированного формирования структурной и содержательной части, а также повышение их качества за счет использования уже существующих высококачественных ЭОР. Архитектура ПМК представлена на рис.1. Подготовка ЭОР с использованием средств ПМК разбивается на ряд последовательных этапов: Определение потребности. Формирование целей, задач и требований к ЭОР, Проектирование обобщенной структуры подготавливаемого ЭОР, Подбор информационного наполнения, Создание и редактирование информационного наполнения ЭОР, Создание нового и редактирование имеющегося информационного наполнения ЭОР, Создание и редактирование контролирующей части, Генерация подготовленного ЭОР и последующая его публикация.

Рис.1. Общая архитектура программно-методического комплекса Порядок действий, выполняемых преподавателем на каждой из этапов подготовки ЭОР, определяется разработанной методикой. Методика регламентирует порядок формирования исходных данных для подготовки ЭОР с использованием средств ПМК, описывает процесс подготовки ЭОР с использованием средств ПМК, регламентирует порядок размещения подготовленного ЭОР в электронной библиотеке и виртуальном представительстве образовательного учреждения.

На первоначальном этапе подготовки ЭОР преподаватель определяет (например, на основе существующей рабочей программы) цели, задачи и требования к ЭОР.

На втором и третьем этапе преподаватель использует подсистему автоматизированного информационного наполнения. Основной целью подсистемы является обеспечение автоматизации информационного наполнения проекта ЭОР, за счет работы с общим И-ИЛИ деревом множества ЭОР соответствующей тематики и формирования на его основе И-дерева допустимого относительно сформированного задания на поиск варианта ЭОР. С использованием функциональности подсистемы формируется обобщенная структура (каркас), подготавливаемого ЭОР в виде дерева. С целью автоматического формирования И-ИЛИ дерева множества допустимых вариантов ЭОР задаются значения метаданных на терминальных вершинах дерева, служащие заданием на поиск готовых ЭОР в соответствующей базе данных.

С целью подготовки ЭОР наиболее полно отвечающего поставленным целям и задачам, производится усечение И-ИЛИ дерева множества ЭОР с учетом оптимальности относительно аддитивного показателя, взаимного влияния значений заданных показателей и их совместимости.

На последующих этапах подготовки ЭОР используются подсистемы создания и редактирования элементарных ЭОР, создания и редактирования тестов, а также подсистема итоговой генерации ЭОР.

Литература Геркушенко Г.Г., Дворянкин А.М., Овчинников С.А. Программно-методический комплекс по подготовке электронных образовательных ресурсов. – М.: ВНТИЦ, 2004. - № 50200400462.

Дворянкин А.М., Геркушенко Г.Г. Модель автоматизированного синтеза учебных объектов с использованием И-ИЛИ деревьев //Качество. Инновации. Образование. – 2004. – № 1 (9). – С. 49-53.

Факультативный курс «Электрохимическая обработка металлов» в системе В рамках образовательных программ ГОС по технологии и ИЗО существует раздел декоративно-прикладного искусства. Основными целями введения этого раздела являются:

приобретение опыта изготовления личностно и общественно значимых объектов труда;

овладение навыками творческой деятельности; развитие эстетического восприятия предметов художественной культуры. Одним из путей достижения указанных целей может быть самостоятельная разработка (проектирование) изделий декоративно-прикладного назначения с использованием технологий художественной обработки материалов, создание условий для развития творческих способностей учащихся. Цель факультатива – развитие творческих способностей учащихся в процессе формирования знаний и умений по электрохимической обработке металлов. Достижение цели осуществляется через знакомство учащихся с сущностью процесса электролиза, особенностями технологии, инструмента, оборудования и рабочих приемов, с требованиями к подготовке эскизов, с историей возникновения данной технологией, с изделиями мастеров.

В процессе подготовки факультативного курса были разработаны рекомендации по устройству установки (с использованием стандартного школьного оборудования), проведен технологический эксперимент в рамках которого, опытным путем были подобраны наиболее доступное и подходящее защитное покрытие, оптимальная сила тока и металлы, наиболее эффективно подвергающиеся травлению, инструмент. Особое внимание было уделено подбору системы программных заданий, по ходу выполнения которых происходит усвоение материала курса. Все задания были подобраны с таким расчетом, чтобы они были максимально познавательны, имели эстетическую привлекательность. Специально для учителя были подобраны и описаны материалы по истории зарождения и развития данной технологии, которыми он может воспользоваться на уроке при изложении изучаемой темы. При этом особое внимание обращалось на развитие интересов учащихся. Именно поэтому в программу был включен целый ряд занимательных материалов (открытие животного электричества Луиджи Гальвани, образование пены разных цветов и оттенков при травлении различных металлов и т.п.).

Для обеспечения учителя методической базой, необходимой для проведения уроков по электрохимическому травлению, были разработаны следующие дидактические материалы:

слайд-фильм по электрохимическому травлению; компакт-диск с описанием технологического процесса, адаптированными эскизами и историей развития данной технологии и фотографиями изделий; методическая разработка по обучению простейшим приемам рисования разнообразных орнаментальных композиций, адаптированных под технику электрохимического травления; возможные варианты изделий.

Особо стоит отметить возможность самостоятельного изготовления красивых, оригинальных и утилитарных вещей, что повышает интерес к работе на факультативе и пробуждает способность творчески мыслить. Общественное значение декоративно-прикладной деятельности школьников играет определяющую роль в их воспитании. В процессе овладения данными технологиями ребенок становится творцом. Законченные работы могут быть изготовлены для дома, использованы для оформления интерьера школы или коммерческих целей.

Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине Информатика на основе Visual Basic 6.0 для дистанционного обучения В.Б.Глаголев, С.С.Калитин, А.Н.Савкин, Т.М.Скворцова Речь идет о создании обучающего курса Информатика на основе Visual Basic 6.0 для дистанционного обучения студентов. Носителем этого курса является оптический диск, а также сайты в Интернете (http://icc.mpei.ru и http://glagolevvb.narod.ru).

Методическое обеспечение учебной дисциплины всегда имело большое значение для ее качественного освоения студентами. Однако в последние годы значение методического обеспечения явно возрастает. Для этого имеются несколько причин. В то же время появились новые информационные технологии, позволяющие поднять методическое обеспечение на более высокий уровень. В первую очередь это уже сегодня реальная возможность для любого грамотного в области информационных технологий преподавателя создать сайт учебной дисциплины. Кроме того – это возможность отказаться от бумажного носителя методического обеспечения, применив вместо него лазерный диск с одновременным использованием преимуществ гипертекста.

В МЭИ курс «Информатика» имеет следующее содержание:

1. Основы информатики. Это необходимые сведения о компьютере, системы счисления, способы представления символов и чисел, организация памяти.

2. Основы алгоритмизации. Сюда входят: понятие алгоритма, блок-схема алгоритма, базовые структуры алгоритмов, структурирование алгоритма, разработка типовых алгоритмов.

3. Основы программирования на одном из языков высокого уровня (на языке Фортран, Паскаль в среде Delphi, Visual Basic - VB).

Обычно за основу принимается один из перечисленных выше языков. Фортран – это язык наиболее приспособленный для выполнения научно-технических расчетов, характеризующихся небольшим объемом данных и сложными вычислениями. Паскаль и VB – это универсальные языки, при разработке которых ставилось требование простаты их освоения. С этой точки зрения – они эквивалентны. Но VB в отличие от языка Паскаль встроен в приложения MS Office. А это означает, что VB позволяет совместить богатые возможности приложений MS Office с универсальностью языка программирования. Это очень важно для будущих пользователей, изучающих Информатику. Поэтому из рассмотренных трех языков программирования в Информатике следует отдать предпочтение языку VB.

Обучающий комплекс Информатика включает в свой состав:

1) Конспект лекций (18 лекций).

2) Учебные задания в стиле шаг за шагом для выполнения в компьютерном классе и для самостоятельной работы студентов (32 задания).

3) Расчетное задание.

4) Обучающие курсы (Windows 2000, Введение в Word, Работаем с Excel).

5) Контролирующие программы (Контрольная работа «Основы информатики и среда VB 6»., Контрольная работа «Основы программирования на VB 6»).

Задания обучающего комплекса Информатика имеют следующую направленность: для выполнения в Internet (3 задания), для выполнения на Visual Basic (18 заданий), для выполнения на MS Word (4 задания), для выполнения на MS Excel (6 заданий), для выполнения на MS Excel с программированием на VBA (2 задания). Все задания построены по принципу шаг за шагом – ознакомился с теоретическим материалом, опробуй его в практическом применении. Из общего числа 32 заданий семь заданий индивидуализированы (по каждому из них предусмотрено вариантов). Форма доступа: открытая. Цена доступа: к сайту бесплатно, оптический диск – руб. Режим доступа: http://glagolevvb.narod.ru.

Научно-методическое обеспечение применения телекоммуникационных технологий студентами педагогических вузов Актуальность данной проблемы определяется следующими положениями: умение использовать возможности, предоставляемые Интернетом, стало неотъемлемым элементом современной профессиональной культуры в большинстве сфер деятельности человека; в школах области система обучения работе с Интернетом не отвечает современным потребностям региона; учитель – идеальный проводник инновационных идей в сферу образования, а как следствие, и в другие сферы: экономическую, промышленную, социальную, политическую и др.; педагогический вуз – идеальное звено для подготовки и переподготовки учительских кадров в соответствии с задачами данного проекта. Молодые учителя более мобильны и восприимчивы к инновациям, поэтому основной упор делается на их подготовку для повышения профессиональной (информационной) культуры в регионе. Цель – разработать методику для получения специалистов-педагогов, применяющих в своей профессиональной работе Интернет как инструмент, повышающий степень педагогической активности, уровень информационной и методической обеспеченности учебного процесса, педагогов, способных обучать данному навыку учащихся школ региона, что формирует элемент современной профессиональной культуры; внедрить методику обучения использованию Интернета в профессиональной деятельности педагога.

В течение 2003 г. были выполнены следующие виды работ: проведен анализ современного информационно-образовательного пространства юга Кемеровской области;

разработано десять учебных курсов по теме «Телекоммуникационные технологии» для студентов педагогических вузов»; издано пять учебных пособий, посвященных созданию средств презентации учебного материала и использованию телекоммуникационных технологий в образовании. При поддержке преподавателей кафедр методики преподавания информатики и информатики и вычислительной техники КузГПА реализовано четыре информационных проекта начинающих учителей с целью обеспечения социально-профессиональной адаптации молодых педагогов к применению современных телекоммуникационных технологий в системе образования, защищено 18 дипломных квалификационных работ, посвященных проблемам использования телекоммуникационных технологий в образовании. Разработанные учебные курсы в течение февраля-июня 2003 г. были апробированы и внедрены в учебный процесс на факультетах КузГПА (физико-математический; естественно-географический; технологоэкономический; иностранных языков, русского языка и литературы, дошкольной педагогики и психологии). Форма доступа открытая, бесплатная. C результатами разработки можно ознакомиться на сайте КузГПА по адресу: http://www.kuzgpa.ru Открытый учебно-методический комплекс по дисциплине «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях»

Одним из наиболее прогрессивных видов программных средств учебного назначения являются открытые учебно-методические комплексы (ОУМК), объединяющие различные формы обучения: изучение теоретического материала, практические и лабораторные занятия, контроль усвоения материала. С использованием ОУМК дистанционное обучение (ДО) становится более полноценным и приближается к обучению в вузе, где все указанные выше формы обучения предусмотрены учебным планом. Организация практических занятий в рамках компьютерного обучения существенно сложнее, чем организация изучения теоретического материала.

ОУМК «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях», разработанный в Институте проблем энергетической эффективности МЭИ предполагается использовать в двух формах: для занятий внутри вуза, что обеспечивает экономию времени, облегчение труда преподавателя при подготовке, накопление опыта различных преподавателей при пополнении банка задач; для ДО, проводимого самостоятельно или под контролем преподавателя, находящегося на удалении.

Основой проведения практических занятий в ОУМК является электронный задачник, содержащий задачи по следующей тематике:

Занятие 1. Понятия условного топлива, первичного условного топлива, нефтяного эквивалента и способы пересчета одних энергетических единиц в другие.

Занятие 2. Актуальность энергосбережения у потребителей.

Занятия 34. Экономия энергии в котельных и на ТЭЦ (при производстве тепловой энергии).

Занятие 5. Энергосбережение при распределении тепловой энергии.

Занятия 68. Энергосбережение в промышленности (высоко-температурные, низкотемпературные теплотехнологии).

Занятие 9. Оценка потенциала энергосбережения на основе статистической отчетности энергопотребления по балансу.

Занятие 10. Энергосбережение при использовании тепловых вторичных энергоресурсов.

Занятия 1112. Энергосбережение на объектах жилищно-коммунального хозяйства.

Решение задач производится непосредственно на компьютере с использованием пакета MathCad. Получаемый в результате файл может служить отчетом обучаемого перед преподавателем при ДО. В электронном задачнике приведены примеры решения задач, которые являются образцом выполнения задания и представления отчетного файла.

В комплексе используются задачи разного уровня сложности. При решении сложных задач предусматривается помощь в виде алгоритма решения, записанного в словесной форме.

При недостаточной теоретической подготовке обучаемого он отсылается к нужным главам электронного учебника. При решении задач из электронного задачника используются данные из справочного раздела комплекса. В рассматриваемом ОУМК это данные о теплотворной способности топлива, о теплофизических свойствах теплоносителей, тепловой изоляции, строительных и конструкционных материалов, удельные отопительные характеристики зданий и т.д. Такая информация особенно нужна, если обучаемый находится вдали от учебных центров и у него нет доступа к справочной литературе. Наличие в комплексе подсистемы автоматизированного контроля позволяет проводить на практических занятиях предварительную проверку знаний. Задачи из электронного задачника можно использовать при проведении зачетов и экзаменов.

Автоматизированный практикум по теоретической механике На кафедре «Теоретическая механика» МГТУ им. Н.Э.Баумана в течение ряда лет ведется работа по созданию автоматизированного лабораторного практикума (АЛП) по теоретической механике. Каждая из установок, входящих в АЛП, представляет собой программно-аппаратный комплекс, содержащий экспериментальную установку, реализующую ту или иную теретическую модельную задачу, датчики механических величин (сил, перемещений, углов поворота, скоростей и т.п.), аналого-цифровой преобразователь и ПЭВМ. Имеется возможность автоматизировать проводимые эксперименты – вводить и обрабатывать параметры исследуемых процессов, задавать и поддерживать режимы установок. Результаты экспериментов обрабатываются на ПЭВМ и отображаются в реальном масштабе времени.

Проведение лабораторных работ осуществляется в среде интерактивной програмной оболочки, основанной на современных открытых программно-технических решениях (Webсервер, Apache, HTML 4.0, Java Script 1.1., PHP4). Программно-методическое обеспечение содержит описание установки (собственно описание конструктивных особенностей, составление дифференциоальных уравнений, порядок проведения экспериментов), теоретические сведения, контрольные вопросы для оценки предварительной подготовки студентов. В качестве АЦП используется плата PCI-6023E фирмы National Instruments. Ряд програмных модулей создан в среде LabView.

«Лабораторная установка для изучения свободных колебаний маятника» позволяет демонстрировать изменения частоты колебаний маятника при изменении положения угла подвеса и длины маятника, расстояния между узлом подвеса маятника и узлом крепления пружин, определять параметры свободных колебаний маятника, исследовать колебания маятника посредством проведения численных экспериментов с математической моделью.

«Лабораторная установка для исследования динамических реакций» позволяет исследовать реакции, возникающие в подшипниках вала, к которому могут крепиться тела различной конфигурации, изучать принципы динамического уравновешивания.

«Лабораторная установка для изучения вынужденных колебаний системы с одной степенью свободы» позволяет изучать свободные и вынужденные крутильные колебания в системе с одной степенью свободы без учета сопротивления, исследовать влияние сопротивления на параметры этих колебаний в системе с одной степенью свободы.

В настоящее время рассматриваемые установки прошли предварительные испытания и готовятся к серийному производству.

«1С: Репетитор. Русский язык». От критики к новым версиям Успешная интеграция электронных дидактических материалов в школьное образование напрямую зависит от их соответствия целому комплексу требований, которые будут предъявлять к программным продуктам специалисты и пользователи. На первый взгляд кажется очевидным, что наиболее значимой для нового продукта должна стать профессиональная оценка высококвалифицированных специалистов в области компьютерного обучения, поскольку именно на основе проведенной ими комплексной экспертизы он может быть рекомендован Министерством образования к использованию в школьном обучении.

Однако, на наш взгляд, не менее важна оценка программных продуктов, выполненная разными группами пользователей, среди которых особое место занимают учителя-предметники.

Учителя, за редким исключением, не являются специалистами в области компьютерного обучения, однако имеют достаточно знаний и опыта для вполне профессионального анализа электронных учебных материалов и с точки зрения их методических, технологических и технических достоинств/недостатков, и с позиции форм и способов использования в учебном процессе, и возможного усовершенствования компьютерного продукта, с которым они работают. Для сбора и анализа их мнений можно использовать конкретно-социологический метод оценки, давно включенный специалистами в области теории учебника в научные методы определения показателей качества.

Такой метод был применен авторами мультимедиа комплекса «1С: Репетитор. Русский язык» в 1999-2000 гг., когда в общеобразовательных учреждениях различных регионов страны и некоторых стран ближнего зарубежья комплекс проходил апробацию и внедрение. По окончании опроса и анкетирования авторы получили 218 официальных отзывов учителей, использовавших комплекс в качестве компьютерной поддержки традиционного процесса обучения русскому языку в разных классах. Мнения учителей были обобщены в сводных таблицах, стали ценным информационным материалом для авторов-разработчиков, послужили основой для дальнейшего развития комплекса и оказали влияние на создание новых концепций.

Почти во всех письменных отзывах учителями была дана высокая оценка нового средства обучения. Свободная структура комплекса, представляющая собой информационнообучающую среду, дала учителям простор для творческой фантазии, в результате чего в привычной системе классного обучения и внеклассной работы нашлось место для средства, изначально адресованного исключительно индивидуальному пользователю – старшеклассникуабитуриенту, что, кстати, отражено в его названии (репетитор – домашний учитель, помогающий в учении, готовящий к экзамену). Помимо тех форм и способов использования, которые были предложены авторами в методическом сопровождении к комплексусамоучителю, учителя смогли найти множество иных возможностей его применения. Учебные, справочные, наглядные и информационные материалы комплекса использовались для планирования, подготовки и проведения уроков, для организации индивидуальной и групповой подготовки учеников к написанию изложений, сочинений, диктантов, докладов, рефератов и к разным видам экзамена, для поддержки разных видов внеклассной работы: факультативов, кружков, часов творческого развития, уроков редактирования, школьных методических объединений учителей-словесников, оформления стендов и стенгазет, проведения вечеров, викторин, олимпиад, недель русского языка и литературы. Кроме того, комплекс оказался пригодным не только для работы с учащимися старших классов, но и во всех классах, начиная с пятого.

Однако при всех своих достоинствах предложенная авторами концепция свободной навигации учащегося в обучающей среде комплекса препятствовала организации целенаправленного обучения, что вызвало целый ряд замечаний учителей. Это поставило перед авторами проблему поиска дополнительных способов оптимизации индивидуальной и групповой работы. Стало понятно, что электронные комплексы учебных материалов для органичного включения в школьное обучение при безусловном сохранении возможности свободного доступа ко всем материалам (что, как мы увидели, чрезвычайно важно для учителя) и самостоятельного выбора обучающей стратегии (что необходимо для некоторых категорий учащихся) должны быть снабжены специальными механизмами управления и контроля. Эта задача была решена: авторы разработали систему контрольно-диагностических тестов для организации работы учащегося в среде мультимедиа комплекса. Система контрольнодиагностического тестирования была использована в работе «1С: Репетитор. Тесты по пунктуации», а затем получила развитие в электронном пособии «1С: Репетитор. Тесты по орфографии».

Помимо замечаний в письмах содержались и пожелания учителей в адрес авторов компьютерного продукта, с которым им пришлось работать. В основном, они касались планирования сетевых версий; учета вариативности программ обучения и различий в трех стабильных комплектах учебников русского языка; маркировки того, что выходит за рамки программы; распределения материала для поклассового обучения; варьирования стиля изложения для разных возрастных групп пользователей; ориентации на обязательную, продвинутую и углубленную степени сложности, на трудные темы и исключения; расширения типологии заданий с учетом условий обучения; введения таких разделов, как культура речи, стилистика, работа с текстом; увеличения количества учебных словарей; предоставления возможности самостоятельно формировать урок из частей комплекса.

Отметим, что некоторые пожелания были учтены при корректировке мультимедиа комплекса для последующих переизданий (проставлены ссылки на стабильные комплекты печатных учебников, маркирован дополнительный материал), многое планируется учесть при создании новых продуктов. В качестве примера можно привести электронный учебник «1С:

Школа. Русский язык (5-6 классы)», который в настоящее время готовится к изданию. Учебник имеет пять линий обучения: три – в соответствии с тремя принятыми учебными программами, авторскую и пользовательскую, которую формирует сам учитель. В этом учебнике формы и способы представления учебного материала ориентированы на конкретную возрастную группу, проблема учета степеней сложности, трудных тем и исключений решается через активное участие ребенка/группы детей в работе «виртуального класса», методически продуманы возможности использования уроков-презентаций в разных условиях обучения, введен раздел «Речевой этикет», функционируют различные учебные словари и т.д.

Развитие биологической микролаборатории с мультимедийной поддержкой В школьном курсе биологии с помощью оборудования биологической микролаборатории проводят разнообразные наблюдения и лабораторные работы с натуральными объектами, среди которых особое место занимают микропрепараты. При проведении лабораторных работ изучение микропрепаратов позволяет узнать строение биологических объектов и их частей.

Дальнейшее повышение качества биологического обучения в школе достигается при целенаправленном коллективном наблюдении структур и органоидов биологических микрообъектов. Вследствие малых размеров непосредственная демонстрация микропрепаратов всему классу на уроках биологии и на элективных курсах затруднена. Особенностью данной разработки являлось использование совместно с традиционным оборудованием биологической микролаборатории цифрового микроскопа и компьютера.

Использование цифрового микроскопа позволяет: изучать исследуемый объект не одному ученику, а группе учащихся одновременно, т.к. информация может быть выведена на экран монитор компьютера; использовать изображение объектов в качестве демонстрационных таблиц для объяснения темы или при опросе учащихся; использовать разноуровневые задания для учащихся одного класса; изучать объект не только статически, но и в динамике;

использовать изображения объектов на бумажных носителях для отчета и как раздаточный материал; создавать презентационные видеоматериалы по изучаемой теме. Применение цифрового микроскопа совместно с компьютером позволяет получить увеличенное изображение биологического объекта (микропрепарата) на экране монитора персонального компьютера (при работе в группе или в классах с малым числом учащихся) или на большом экране (при работе целым классом) с помощью выносного проекционного устройства, подключаемого к компьютеру. Для получения прочных знаний по биологии объем лабораторных занятий должен быть значительным. Увеличение количества проводимых опытов, их безопасность, наглядность и доступность опытов – все это позволяет повысить интерес к биологии, развить практические умения и навыки учащихся, улучшить качество знаний. Использование компьютера при изучении биологии повышает эффективность проведения урока, информативность занятия, дает возможность сэкономить учебное время на уроке.

В разработке применен цифровой USB микроскоп «БИОР», с помощью которого можно наблюдать на мониторе компьютера микрообъекты в проходящем свете с увеличением до крат. Цифровой микроскоп сочетает в себе световой микроскоп «БИОМ-1», снабженный тремя объективами на револьверной головке, и цветную цифровую камеру, жестко закрепленную на тубусе микроскопа. Микроскоп комплектуется русифицированным программным обеспечением фирмы Lоgitech «Image Studio», которое позволяет сохранять, обрабатывать, пересылать полученное изображение.

Создана тестовая версия учебной компьютерной программы поддержки школьных биологических исследований с использованием современных технологий мультимедиа.

Программа включает набор анимационных фильмов, раскрывающих устройство оборудования биологической микролаборатории и методические приемы выполнения лабораторных работ школьного курса биологии. Разработанное оборудование создает безопасные условия и практические удобства в работе учащихся и при размещении оборудования в учебных кабинетах школ. Использование совместно с оборудованием биологической микролаборатории цифрового микроскопа и персонального компьютера существенно расширяет возможности занятий на уроках биологии и отвечает современным требованиям обучения биологии в общеобразовательной школе.

Программно-аппаратный обучающий комплекс по информатике А.И.Евченко, А.В.Костюков, Д.Е.Сухов, Б.В.Черчепов Комплекс средств обучения информатике предназначен для комплектования кабинетов информатики школ, учебных заведений, ведущих подготовку преподавателей информатики, специалистов среднего звена и инженеров.

Аппаратные средства комплекса включают: интерфейсный модуль, который реализует простой шинный интерфейс, обеспечивающий одновременное подключение к ЭВМ через COM-порт до 246 внешних устройств; блоки ввода-вывода дискретных сигналов, аналогоцифрового (АЦП) и цифро-аналогового преобразования (ЦАП), позволяющие строить действующие системы реального времени, изучать на лабораторных занятиях организацию взаимодействия компьютера с объектами контроля и управления, вопросы кодирования, квантования и обработки сигналов; имитаторы объектов контроля и управления, включающие различные источники и приемники цифровых и аналоговых сигналов (датчики систем сигнализации в комплекте с блоками управления и индикации, датчики электрофизиологических сигналов с биоусилителями, кнопочный регистр и линейки светодиодов); стереоочки, позволяющие просматривать стереоизображения созданных конструктором моделей молекул и кристаллических структур.

Программное и методическое обеспечение комплекса включают компьютерные обучающие курсы, средства автоматизированной оценки знаний, программно-аппаратные средства поддержки проведения лабораторных работ, демонстрационные и моделирующие программы по информатике и другим дисциплинам, информационную систему и средства проверки работоспособности комплекса. Информационная система хранит состав групп обучаемых, полученные оценки, назначенные каждому обучаемому курсы, ход изучения курса (количество пройденных тем) и др. Основу методического обеспечения кабинета составляют содержание обучающих курсов и более 20 инструкций по проведению практически, занятий и лабораторных работ. Кроме этого, в программное обеспечение заложены средства вызова контекстных справок, изделие комплектуется инструкциями по эксплуатации и развитию комплекса.

Компьютерные датчиковые системы – путь к обучению количественной ПФ ФГУП «РНПО «Росучприбор» разработал автоматизированный практикум по химии для вузов. Он базируется на компьютерных датчиковых системах, в которые входят различные датчики (первичные преобразователи), компьютерный измерительный блок для передачи данных с датчика в компьютер, компьютеры программного обеспечения к нему и методическое руководство. Компьютерная система позволяет подключать до четырех датчиков одновременно и, соответственно, наблюдать за изменением во времени или в зависимости друг от друга четырех параметров. Полученные данные можно сохранить в файл и потом обрабатывать стандартными программами работы с электронными таблицами.

В практикуме используются следующие датчики: малоинерционный датчик температуры 0 до 120°С (стеклянный); датчик температуры от 0 до 60°С в тефлоновом корпусе;

термопарный датчик температуры от 0 до 1000°С; датчик электропроводности раствора; датчик рН; датчики оптической плотности раствора при 595 (желтый), 525 (зеленый), 475 (синий) и 400 (фиолетовый) нм (на каждую длину волны – свой датчик); датчик объема выделяющегося газа; датчик давления; датчик массы (весы электронные); датчик концентрации ионов F-, Ca2+, Pb2+, Cu2+ и др. Практикум позволяет решать задачи по таким темам, как стехиометрия, количественный анализ, термохимия, электролитическая диссоциация, кислотно-основные равновесия в растворе, ионообменные процессы в растворе, комплексообразование в растворе, химическая кинетика. В дальнейшем будет возможным выполнение различных работ по электрохимии. Практикум разбит на рабочие места студента (РМС). Каждое РМС представляет собой набор оборудования, необходимого и достаточного для выполнения нескольких работ, как правило, по одной теме. Такая организация практикума позволяет, с одной стороны, оптимизировать загрузку практикума (разные студенты работают на разных местах), а с другой – дают возможность администрации вузов варьировать комплектацию практикума в зависимости от программы вуза.

Разработка электронных учебников по курсам «Интеллектуальные системы»

и «Алгоритмические языки программирования»

для дистанционного обучения в среде www.OpeNet.ru И.Г.Жукова, А.С.Обухов, А.Л.Сидоров, М.Б.Сипливая Российское образование должно адекватно отражать и удовлетворять потребности общества. Однако формы организации получения и обновления знаний в России практически сохранились в неизменном виде. Реальными шагами в решении этих проблем являются следующие: создание единой образовательной информационной среды; использование открытых форм обучения; обеспечение открытого дистанционного доступа к распределенным информационным и технико-технологическим ресурсам. Основным источником информации для студента при дистанционном обучении является электронный учебник. В результате проведенного сравнительного анализа русскоязычных электронных учебников по различным критериям начиная от особенностей интерфейса, такими как присутствие содержания курса в виде дерева и заканчивая функциональными особенностями и способами поддержки студента, было выявлено, что по курсам «Интеллектуальные системы» и «Алгоритмические языки программирования» нет учебников, отвечающих большинству требованиям.

Разработка электронного учебника это не единственная проблема, которая встает перед нами. Другая проблема – где такой учебник разместить, так как обособленно расположенный электронный учебник не представляет никакого интереса. Кроме разработки такого учебника нужно разработать еще много других систем, например систему разработки тестов, систему взаимодействия с преподавателям и т.д. Выходом из такого положения является размещения учебника в образовательных порталах. Проведя сравнительный анализ образовательных порталов Рунета по следующим критериям: представление учебных материалов, методика обучения, поддержка в процессе решения задач, средства поддержки процесса обучения, наличие системы тестирования, – для размещения электронного учебника был выбран Российский портал открытого образования OPENET.RU (www.openet.ru).

Для внедрения электронного учебника в среду OPENET были выявлены два способа внедрения: а) «Библиотека», который предполагает размещение электронного учебника на серверах OPENET, и б) «Внешняя ссылка» размещение электронного учебника на внешнем сервере. В этом случае OPENET.RU выступает в роли поискового сервера. Поскольку учебник уже разрабатывался до выбора среды его размещения, было решено разрабатывать две версии по обоим способам. Требования к формату данных среды OPENET.RU не позволили, к сожалению, сохранить функциональность и структуру электронного учебника.

В процессе размещения электронного учебника в среду OPENET.RU были выявлены следующие недостатки: отсутствие методически обоснованных механизмов связи компонент электронного учебника; малая функциональность средств выполнения компонент электронного учебника; низкая выразительность механизмов визуализации компонент электронного учебника; отсутствие методик организации процесса обучения в среде с полнофункциональными примерами электронных учебников. Большим плюсом среды OPENET.RU является наличие мощной и удобной системы тестирования, которая позволяет удобно создавать и редактировать тесты, создавать сценарии тестирования, проводить и проверять тестирование студентов. Тем не менее, отметим, что, несмотря на выявленные некоторые недостатки среды OPENET.RU, она обладает высоким уровнем функциональности и имеет большие перспективы развития.

Разработанная структура электронного учебника «Алгоритмические языки программирования» и информационное наполнение, которое включает в себя 18 лекций, практических работ, 10 лабораторных работ, 5 семестровых заданий, 2 контрольные работы, более 200 задач и тестов и многое другое, позволяет использовать его как для дистанционного, так и для очного обучения по программам 22О2ОО – "Автоматизированные системы обработки информации и управления", 5528 – "Информатика и вычислительная техника». Электронный учебник «Интеллектуальные системы» содержит 16 лекций, 8 практических работ с решением типовых задач, 10 лабораторных работ с примерами их выполнения, 5 семестровых заданий, программное обеспечение необходимое для выполнения лабораторных работ и т.д.

Демонстрационные версии электронных учебников доступны в ДЕМО УВП ВолгГТУ после регистрации на сайте http://volgograd.openet.ru.

Курс «Компьютерная графика» в профильном обучении Основным содержанием представленной в докладе работы является учебно-методический комплект, включающий учебное пособие и практикум. Разработка включает также рекомендации по методам преподавания, примерное тематическое планирование курса, а также рекомендации по формам контроля уровня достижений учащихся. Назначение элективного курса «Компьютерная графика» – углубленное и расширенное изучение методов кодирования, создания, редактирования, хранения изображений в памяти компьютера.

Визуализация данных находит применение в разнообразных сферах человеческой деятельности. Люди самых разных профессий применяют компьютерную графику в своей работе. Это – исследователи в различных научных и прикладных областях, художники, конструкторы, специалисты по компьютерной верстке, дизайнеры, аниматоры, разработчики рекламной продукции, создатели Web-страниц, авторы мультимедиа-презентаций, медики, модельеры тканей и одежды, фотографы, специалисты в области теле- и видеомонтажа и др.

С учётом того, что в старших классах у учащихся складывается ориентация на сферу будущей профессиональной деятельности, «Компьютерная графика» может рассматриваться как обязательный для посещения курс по выбору учащихся, входящий в состав профиля обучения на старшей ступени школы (элективный курс). Курс предназначен для учащихся, обучающихся в естественно-математическом, социально-гуманитарном профиле, а также профилях технологической направленности – информационно-технологическом и индустриально-технологическом.

Курс «Компьютерная графика» опирается на знания и умения, сформированные при изучении предмета «Информатика. Базовый курс». В рамках раздела Базового курса, посвящённого компьютерной графике, учащиеся кратко знакомятся с методами кодирования изображений, а также возможностями простейшего графического редактора. На освоение этого материала отводится только 8 часов – 4 теоретических и 4 практических занятия.

Основное внимание в курсе «Компьютерная графика» уделяется созданию иллюстраций и редактированию изображений, т.е. редакторам векторной и растровой графики. Создание же трехмерных изображений на экране компьютера – достаточно сложная задача и её рассмотрению нужно посвятить отдельный курс. Другие области компьютерной графики, несомненно, представляют большой интерес, однако они требуют определенной профессиональной специализации.

Цели и задачи курса: рассмотреть способы представления графических изображений;

изучить форматы графических файлов и целесообразность их использования при работе с различными программами; рассмотреть применение основных принципов компьютерной графики в различных графических редакторах; научить учащихся создавать и редактировать собственные изображения, используя инструменты графических редакторов; научить выполнять обмен графическими данными между различными программами.

Автором разработан учебно-методический комплект «Компьютерная графика», который состоит из Учебного пособия и Практикума. Цель Учебного пособия заключается в том, чтобы дать глубокое понимание принципов построения и хранения изображений, рассмотреть основные возможности наиболее популярных графических программ. Кроме того, приобретенные знания и навыки должны стать хорошим фундаментом для дальнейшего совершенствования мастерства.

Практикум по компьютерной графике является дополнением к учебному пособию.

Желательно эти две книги изучать параллельно, т.к. материал практикума полностью соответствует содержанию учебного пособия. Каждый урок практикума содержит ссылки на разделы учебного пособия, которые необходимо изучить, описание основных приемов работы, а также упражнения и проекты для самостоятельного выполнения. Цель Практикума состоит в том, чтобы закрепить на практике принципы построения и хранения изображений; научиться создавать и редактировать изображения, используя векторную программу CorelDRAW и растровую программу Adobe PhotoShop.

При использовании учебно-методического комплекта для обучения созданию иллюстраций используется векторная программа CorelDRAW, а для обучения редактированию изображений и монтажа фотографий – Adobe PhotoShop. CorelDRAW является одним из наиболее популярных редакторов векторной графики. Свою популярность программа приобрела благодаря тому, что позволяет начинающим и профессиональным художникам создавать иллюстрации различной сложности. На персональных компьютерах IBM PC CorelDRAW является «королём» программ рисования. Adobe PhotoShop – самая популярная в мире программа редактирования растровых изображений. Она используется для ретуширования, тоновой и цветовой коррекции, а также построения коллажей, в которых фрагменты различных изображений сливаются вместе для создания интересных и необычных эффектов.

Для контроля знаний используется рейтинговая система и выставка работ. Усвоение теоретической части курса проверяется с помощью тестов. Каждое практическое занятие оценивается определённым количеством баллов. В рамках курса предусматривается проведение нескольких тестов и, следовательно, подсчёт промежуточных рейтингов (количество баллов за тест и практические задания). Итоговая оценка выставляется по сумме баллов за все тесты и практические занятия.

Представленный учебно-методический комплект прошел апробацию в образовательных учреждениях г. Перми и Пермской области. Автор учебно-методического комплекта «Компьютерная графика» по итогам конкурса по созданию учебной литературы нового поколения, проведённого Национальным фондом подготовки кадров и Минобразования России, получил грант. Учебно-методический комплект выпускается в издательстве «БИНОМ.

Лаборатория знаний» (г. Москва). Информацию об учебно-методическом комплекте, его содержании и использовании можно получить по электронной почте ([email protected]).

Электронный учебно-методический комплекс для специального курса Основным содержанием представленной в докладе работы является учебно-методический комплект для поддержки изучения специального курса «Распознавание образов» в вузах, занимающихся подготовкой специалистов в области информационной безопасности и программирования. Учебно-методический комплект включает несколько пособий, охватывающих различные разделы курса. Каждое из пособий представляет учебный материал по различным методам и алгоритмам распознавания, а также содержит примеры их реализации и применения.

В настоящее время проблемы защиты объектов от несанкционированного доступа становятся всё более и более актуальными. Существует большое количество подходов и методов, которые позволяют хотя бы частично решить эти проблемы.

Особое внимание уделяется биометрическим методам защиты: аутентификации и идентификации пользователя по геометрии лица, по рисунку руки, по отпечаткам пальца, по сетчатке глаза, по рукописной подписи человека и т.д. При использовании этих методов необходимо знание теоретических положений, алгоритмов и методов теории распознавания образов.

Цель представленной работы – создание учебно-методического комплекта, поддерживающего изучение курса «Распознавание образов», позволившего бы за ограниченное время изучить различные подходы и методы, применяемые в данной области, получить практические навыки их реализации.

В Пермском государственном университете на кафедре математического обеспечения механико-математического факультета уже несколько лет читается курс «Распознавание образов». Студенты выполняют курсовые и дипломные работы, в которых используются различные методы и алгоритмы распознавания образов, исследуется возможность применения этих методов для авторизации доступа к информации, а именно, для идентификации личности человека по его биометрическим характеристикам. Изучение этого курса стало еще более важным после открытия в 2004 г. на кафедре новой специальности – «Компьютерная безопасность».

Для того чтобы студенты могли с большей эффективностью осваивать материал специального курса, ведутся работы по созданию электронного методического комплекта (ЭМК «ПУАРО»). Электронный методический комплекс состоит из нескольких электронных пособий. Каждое электронное пособие предназначено для изучения конкретной модели алгоритма распознавания образов или конкретного метода. Рассматриваются следующие методы и модели: метод потенциалов, лингвистический метод, метод секущих плоскостей, модель голосования, статистическая модель, логическая модель.

В каждое электронное пособие включено описание метода распознавания, примеры использования этого метода, сравнительные характеристики с другими методами распознавания образов. Кроме того, каждое пособие включает демонстрационную программу, которая позволяет увидеть результат применения того или иного метода.

В большинстве электронных пособий рассматриваются примеры применения методов для распознавания символов. В качестве исходных данных используются растровые представления символов. Пользователь имеет возможность нарисовать один из символов латинского алфавита или цифру в специальном окне (с помощью редактора изображений), загрузить из библиотеки символов ранее сохранённый там символ и отредактировать его, а потом запустить программу, реализующую метод распознавания (модуль распознавания).

Модуль распознавания можно запустить и в пошаговом режиме (метод секущих плоскостей, метод потенциалов, лингвистический метод).

Электронные пособия включают модули обучения. Модули обучения дают возможность проиллюстрировать работу системы распознавания с обучением и сравнить их с работой систем распознавания без учителя. В процессе распознавания студенты имеют возможность изменить некоторые параметры (например, количество секущих плоскостей в методе секущих плоскостей).

Большое внимание в ЭМК «ПУАРО» уделено таким методам, как семантические и нейронные сети. В настоящее время реализовано электронное пособие, предназначенное для распознавания символов с помощью трёхслойного персептрона.

В отдельном пособии рассматриваются вопросы реализации систем обучения без учителя (алгоритм максимина, алгоритм К-средних, алгоритм Изодата и т.д.).

При распознавании изображений необходимо выполнять их предварительную обработку.

Методы предварительной обработки изображений и различным способы представления изображения в памяти компьютера нашли своё отображение ещё в одном пособии. Ряд пособий посвящены методам распознавания человеческого лица (face recognition) и выделению человеческого лица на фоне (face detection). При распознавании рассматриваются метод главных компонентов и метод нейронных сетей). При выделении человеческого лица на фоне применяются нейронные сети.

Электронные пособия, разработанные для курса «Распознавание образов», могут найти свое применение в дистанционном обучении. Информацию об учебно-методическом комплекте, его содержании и использовании в учебном процессе можно получить по электронной почте ([email protected]).