Инженерное образование в компьютеризированном обществе: новые ориентиры

О.В. Зимина, А.И. Кириллов
Московский энергетический институт

Журнальная публикация

О.В. Зимина, А.И. Кириллов
Инженерное образование в компьютеризированном обществе: новые ориентиры. Проблемы теории и методики обучения. 2003. N 7. С. 68—71.
Версия в rtf

Введение.

В этой статье мы исходим из общей характеристики нынешнего состояния высшего образования, его тенденций и перспектив, описанных в [1]. Одной из таких тенденций является то, что во всем мире усиливается потребность общества в массовом высшем образовании, о чем свидетельствует рост числа студентов, появление новых вузов, развитие дистанционного, открытого и непрерывного образования. В этих условиях связи между преподавателем и учащимся трансформируются таким образом, что их взаимодействие все в большей степени осуществляется не прямо, а через посредство специфической информационной среды. Эта среда образуется конспектами лекций и практических занятий, печатными и электронными учебными пособиями, монографиями, компьютерными программами и базами данных, а также ресурсами Интернета. Она является существенной частью той инфосреды, о которой философы и футурологи говорят как о новой среде обитания человека, формирующейся на рубеже веков. Учитывая взаимосвязь образования и науки, мы называем относящуюся к ним часть инфосреды единой образовательно-научной информационной средой (ЕОНИС).

ЕОНИС зародилась в античные времена, получила мощный импульс к расширению после изобретения книгопечатания и стала развиваться с огромной, все нарастающей скоростью в связи с широким распространением персональных компьютеров как средств сбора, хранения, переработки и выдачи информации.

Наличие у студентов персональных компьютеров позволяет разделить материал, подлежащий изучению, на две части. Одна часть адресуется студенту, а другая — его компьютеру. Таким образом возникает новый объект обучения — обучаемый тандем “студент+компьютер”. Соответственно, у преподавателя появляются новые функции: обучение студентов фундаментальным аспектам дисциплины, “обучение” их компьютеров, состоящее в развитии и совершенствовании программного обеспечения, обучение студентов использованию их компьютеров для решения технических (рутинных) задач. Для выполнения таких функций преподавателю может потребоваться сотрудничество с программистами.

Тот факт, что сейчас не каждый студент имеет свой компьютер, не может служить основанием для задержки в переориентации преподавания со студентов на обучаемые тандемы. Компьютеры сейчас доступны всем, в том числе, и студентам из малообеспеченных семей. Подробное обоснование этого тезиса представлено на сайте www.AcademiaXXI.ru [2]. Здесь мы заметим только, что у многих студентов нет компьютеров просто потому, что из-за неадекватности традиционного учебного процесса современному обществу они им почти не нужны. Пользуются спросом лишь компьютеры, предназначенные для игр. Именно их мы видим в красочной рекламе, именно их высокие цены и создают в обществе впечатление о недоступности компьютеров.

Экоинформационная модель образовательной системы.

На основании вышесказанного мы предлагаем модель, согласно которой учебный процесс представляется как взаимодействие преподавателей и обучаемых тандемов, происходящее через посредство ЕОНИС, хотя и непосредственное взаимодействие также имеет место. Такая модель имеет почти точные аналоги в экологии, от которых она отличается лишь в силу специфики ее основного ресурса — информации. Поэтому мы называем модель экоинформационной. Ее описание в экологических и кибернетических терминах раскрывает глубокие аналогии между явлениями в учебном процессе и в живой природе и выявляет закономерности, на основании которых удается сформулировать новую экоинформационную концепцию высшего образования.

Учитывая направление развития образовательной системы в современном компьютеризированном обществе, мы отводим компьютеру двоякую роль, определяя его как компонент образовательной среды и как составную часть объекта обучения.

Мы формулируем основные положения динамики образовательной системы в рамках предлагаемой модели следующим образом:

Экоинформационная концепция высшего образования.

Экоинформационная модель образовательной системы служит основой концепции высшего образования, содержанием которой является детальная разработка и конкретизация ее основных положений:

Далее мы детализируем положения этой концепции таким образом, чтобы характеризовать основные черты новой образовательной среды и дидактику нового объекта обучения,а также определить требования к учебным пособиям, как к средствам реализации этой дидактики.

Структура и функции ЕОНИС.

Компонентами ЕОНИС являются конспекты, печатные и электронные учебные и методические пособия, а также компьютерные программы, отвечающие специально разработанным требованиям, и ресурсы Интернета. Эти компоненты, относящиеся к одной дисциплине или к ее большому разделу, объединяются в учебную коллекцию. Поскольку ЕОНИС является посредником между преподавателями и обучаемыми тандемами, ЕОНИС должна быть открытой, т.е. доступной для всех участников учебного процесса и для реализации внешних связей, а также единой, т.е. использующей общие для всех язык, терминологию, форматы файлов и т.п. ЕОНИС развивается в процессе обучения, причем не только как учебная среда, но и как инфосреда будущей профессиональной деятельности студентов.

Дидактика обучаемого тандема “студент+компьютер”.

Положение об обучаемом тандеме предполагает новые интерпретации многих педагогических концепций и моделей, а также развитие и определенную коррекцию общедидактических принципов научности, постепенности, систематичности, наглядности, доступности и профессиональной направленности и сведение их в дидактику обучаемого тандема. Подчеркнем, что именно дуализм объекта обучения позволяет максимально эффективно реализовать эти принципы в педагогической практике.

Дидактика обучаемого тандема предполагает новую иерархию учебных целей и задач, которые ставятся перед учащимся и компьютером в их двуедином взаимодействии в процессе обучения, чтобы каждый раз можно было ответить на вопрос, что должен делать человек, а чему целесообразно научить компьютер. Наиболее полное и эффективное “обучение” компьютера достигается в среде AcademiaXXI [2]. Реализацией такого обучения является пакет РЕШЕБНИК.ВМ [2].

Необходимо отметить, что новая дидактика предполагает разработку специальной методики развития и использования ЕОНИС, а также нового содержания, методики и организации контроля знаний [3]. В будущем контролировать придется не только знания учащегося, но и &ldqu;обученность” его компьютера, а также уровень их взаимодействия в соответствии с точно определенными и диагностируемыми целями обучения тандема. Очевидно, что эти вопросы требуют специальных исследований

Важнейшим средством реализации новой дидактики обучаемого тандема являются предметные учебные коллекции.

Учебные коллекции как содержательные компоненты ЕОНИС

Анализ существующих печатных и электронных учебных пособий и потребностей участников учебного процесса в учебных пособиях нового типа позволяет определить состав учебной коллекции для математических, естественно-научных и технических дисциплин. В современных условиях учебная коллекция должна состоять из следующих модулей: учебный комплекс, решебник, электронное учебное пособие, комплект контролирующих программ, модули расширения, ресурс в Интернете, методические рекомендации по использованию учебной коллекции.

Модули учебной коллекции характеризуются следующим образом.

Учебный комплекс является основой учебной коллекции. Он совмещает в себе функции учебника, задачника и репетитора-тренажера и должен соответствовать общедидактическим принципам, предъявляемым к содержанию, структуре и методике изложения учебного материала. Роль комплексов в учебном процессе и дидактические задачи, стоящие перед ними, определили систему требований, важнейшим из которых является соответствие федеральным образовательным стандартам, программе данной учебной дисциплины и учебному плану. Комплекс должен содержать лекции, практические занятия, разнообразные приложения для самоконтроля, исторические и другие необходимые сведения, причем объем и содержание каждой лекции, практического занятия и домашнего задания должны соответствовать реальным временнм и интеллектуальным возможностям студентов.

Попытка реализовать всю систему требований применительно к курсу “Линейная алгебра и аналитическая геометрия” была предпринята в книге [4].

Решебник состоит из книги и сопровождающего ее обучающего компьютерного пакета. Основная цель решебника — научить методам решения типовых задач и выработать устойчивые навыки их решения. Эта цель определяет систему требований, важнейшим из которых является требование классификации и типизации задач по методам (алгоритмам) их решения, причем каждой задаче отводится раздел, включающий общую постановку задачи, план (алгоритм) ее решения, один или несколько примеров с решениями и задачи для самостоятельного решения с ответами.

Попытка реализовать всю систему требований применительно к курсам высшей математики и механики была предпринята в книгах [5-7] и пакете РЕШЕБНИК.ВМ [2].

Электронное учебное пособие (ЭУП) помогает лучше усвоить материал за счет специфически компьютерной подачи информации и эффективной компьютерной поддержки, обеспечивающей активное изучение предмета, а по окончании изучения учебной дисциплины становится источником быстрой справки. В этой связи крайне желательно, чтобы ЭУП можно было по желанию пользователя преобразовывать в справочную базу данных.

Поскольку создание электронных учебных пособий является делом сравнительно новым, нами разработана специальная система принципов, которым должны удовлетворять ЭУП, и методика их создания [2]. Эта методика реализована при разработке ЭУП “Линейная алгебра и аналитическая геометрия” в рамках корпоративного проекта “Федеральный комплект курсов дистанционного обучения по циклу фундаментальных дисциплин высшего образования”.

Модули расширения служат для обогащения содержания учебной дисциплины, реализации междисциплинарных связей и связи учебной дисциплины с практикой профессиональной деятельности. Именно модули расширения разных предметных учебных коллекций, накапливаясь за время учебы в личной печатной и электронной библиотеке студента, становятся основой той инфосреды, в которой ему предстоит существовать в дальнейшей профессиональной деятельности.

Наличие модулей расширения позволяет модернизировать программы и учебные планы, включать в них дополнительные разделы современной науки, техники и технологии. Например, для курса высшей математики модулями расширения могут служить печатные и электронные учебные пособия по темам: качественная теория дифференциальных уравнений, элементы функционального анализа, случайные процессы, прикладная математическая статистика, методы оптимизации, особенно многокритериальной, теория принятия решений и т.д. Модули расширения позволяют также знакомить студентов с творческими биографиями и достижениями выдающихся отечественных и зарубежных ученых и инженеров, с философскими проблемами математики и естествознания, соотношением математических моделей и реальных процессов, методами прогноза и т.п.

Комплект контролирующих программ является элементом учебной коллекции, с помощью которого можно модернизировать содержание, форму и организацию контроля знаний студентов. Пакет программ, удовлетворяющий определенным требованиям, позволяет разнообразить и индивидуализировать содержание вариантов контрольных заданий, усовершенствовать работу студентов по выполнению и оформлению контрольных заданий любого типа, сделать ее более квалифицированной и осмысленной, а также позволяет унифицировать методику оценивания и облегчить работу преподавателя по проверке, оцениванию и регистрации результатов.

Теория и методика компьютерного контроля в среде AcademiaXXI описаны в статье [3]

Ресурс в Интернете играет в учебной коллекции совершенно особую роль: он является источником информации об учебной коллекции вообще и о конкретной учебной коллекции и ее модулях, в частности; является источником быстрой справки и ссылок на другие печатные и электронные издания; является местом общения преподавателей, студентов и специалистов; осуществляет обратную связь; реализует дистанционные формы обучения и повышения квалификации.

Методические рекомендации по использованию учебной коллекции являются своего рода путеводителем для преподавателя и студента. Основное требование, предъявляемое к методическим рекомендациям, — это удобство пользователя, будь то студент, обучающийся по очной или дистанционной форме, специалист, желающий повысить свою квалификацию, преподаватель или руководитель учебного подразделения. Методические рекомендации определяют методику использования учебной коллекции и направления модернизации обучения и должны быть пригодны как для очного, так и для дистанционного обучения, а также для самообразования и повышения квалификации.

Общие принципы, которыми целесообразно руководствоваться при создании предметной учебной коллекции и которые могут быть использованы в новой дидактике обучаемого тандема, а также методика и этапы разработки и подготовки к изданию каждого модуля учебной коллекции представлены на сайте www.AcademiaXXI.ru. и будут опубликованы в монографии [7].

Мы надеемся, что эта статья внесет свой вклад в дискуссию о новых ориентирах в развитии современного высшего образования.

Литература

  1. Л.Д. Кудрявцев, А.И. Кириллов, М.А. Бурковская, О.В. Зимина. О тенденциях и перспективах математического образования. Высшее образование сегодня. N4, 2002, с. 20.
  2. www.AcademiaXXI.ru.
  3. М.А. Бурковская, О.В. Зимина, А.И. Кириллов. Контроль знаний в среде AcademiaXXI. Информатика и образование, N9, 2002, с.81.
  4. О.В. Зимина. Линейная алгебра и аналитическая геометрия. Учебный комплекс. М.: Изд-во МЭИ, 2000.
  5. О.В. Зимина, А.И. Кириллов, Т.А. Сальникова. Высшая математика (Решебник). М.: ФИЗМАТЛИТ, 2000.
  6. В.И. Афанасьев, О.В. Зимина, А.И. Кириллов, И.М. Петрушко, Т.А. Сальникова. Высшая математика. Специальные разделы (Решебник). М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001.
  7. М.Н. Кирсанов. Теоретическая механика (Решебник). М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.
  8. О.В. Зимина. Печатные и электронные учебные издания в современном высшем образовании: Теория, методика, практика. М.: Изд-во МЭИ, 2003.

Abstract

Engineering education in the computerized society: new objects

O.V. Zimina (Candidate of physical and mathematical sciences, Docent of the Moscow Power Engineering Institute)

A.I. Kirillov (Doctor of physical and mathematical sciences, Professor of the Moscow Power Engineering Institute)

We investigate the problems relevant to the accessible and quality higher education and suggest an ecoinformation model describing the function of the system teacher—learning environment—object of teaching. The learning environment is the unified educational and scientific information environment (UESE). The object of teaching is the learning tandem “student+computer”. Using this model we develop a new conception of the higher education in the computerized society. The elements of the UESE should be the collections of printed and electronic textbooks, computer programms, didactic materials and the Internet sites. Each collection covers a subject and its relationships with other subjects. The UESE is therefore a net of interconnected collections. We describe the modules that compose the collection and the requirements they should meet. We also sketch the didactics of the learning tandem.