Организация электронных занятий по электротехнике в вузе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Организация электронных занятий по электротехнике в вузе

С.Б. Беневоленский, С.Б. Крюкова, А.Л. Марченко

Российский государственный технологический

университет им. К.Э. Циолковского («МАТИ»)

В основе современного образования лежит информационный процесс, включающий движение информации от источника (преподавателя) к приемнику - обучаемому. По мере развития информационных и телекоммуникационных технологий, совершенствования средств передачи информации изменяются формы образовательного процесса, появляются новые виды занятий, новые методики применения инфотехнологичных образовательных сред [1]. Это связано, главным образом, с формированием глобального информационного пространства (инфосферы), порождающего новые формы коммуникаций.

Информатизация образования развивается как в традиционных учебных заведениях, активно внедряющих новые инфотехнологии в учебный процесс, так и во вновь открывшихся Интернет-университетах и факультетах дистанционного образования, положивших в основу своей образовательной деятельности подготовку специалистов, главным образом, гуманитарного и экономического направлений и в области информационных технологий. Предусмотрена также подготовка специалистов в рамках дополнительного (послевузовского) профессионального образования, соответствующего мировым стандартам.

Нераспространенность дистанционного инженерного образования в мире объясняется трудностями в организации полноценных лабораторных практикумов как по общепрофессиональным, так и по специальным дисциплинам, а также необходимостью прохождения технологических и преддипломной практик на профильных предприятиях. Традиционно считается, что лабораторные работы по физике, электротехнике, электронике и другим техническим дисциплинам должны быть выполнены только на натурных стендах, а проведение лабораторных работ на моделях электротехнических устройств в программных средах моделирования типа Matlab, LabView, EWB и др. привнесет только пренебрежение выпускников к подготовке и проведению натурных экспериментов. К тому же замечено, что у многих студентов виртуальные работы вызывают психологическое ощущение нереальности проводимого эксперимента.

В Государственных образовательных стандартах инженерных специальностей среди требований к выпускникам вуза названо наличие у них практических навыков обращения с современным исследовательским и технологическим оборудованием и умений настройки параметров программно-измерительных комплексов управления и контроля установок. В разрабатываемых ГОС ВПО 3-го поколения подчеркивается необходимость приобретения студентами профессиональных умений и навыков и знания средств, с помощью которых они достигаются. Несмотря на это, электротехнические кафедры вузов, наряду с другими видами занятий, исходя из специфики направлений подготовки специалистов и учитывая состояние лабораторного оборудования, все шире внедряют компьютерные лабораторные работы в различных средах схемотехнического моделирования, в том числе при дистанционной форме обучения.

В этом плане разработка недорогих плат с функциональными узлами электротехники и электроники, подключаемых к персональному компьютеру, и использование звуковой карты, содержащей АЦП и ЦАП, для измерения и преобразования сигналов, на наш взгляд, является удачной комбинацией физического и вычислительного экспериментов и имеет перспективу на широкое распространение. Разработка же лабораторий с удаленным доступом к экспериментальным установкам и полномасштабное (а не мгновенное снятие и пересылка данных) проведение работ в онлайновом режиме с доступной оплатой - дело будущего.

В связи с присоединением России к Болонскому процессу, основной целью которого является формирование в Европе единого образовательного пространства, во многих технических вузах рассматриваются и опробываются другие подходы к преподаванию, обучению и организации учебного процесса, создаются вузовские интегрированные информационные среды и ведется подготовка к широкому внедрению модульных технологий построения образовательных программ и модульной организации учебного процесса на основе программных учебно-методических комплексов (ПУМК).

На основе компьютерных технологий приверженцы информационного обеспечения учебного процесса Э.В. Кузнецов, Л.Х. Зайнутдинова и др. создали ПУМК по разделам дисциплины «Электротехника и основы электроники», включенной в учебные планы неэлектротехнических направлений подготовки инженеров.

С учетом современных подходов к обеспечению, преподованию и организации учебного процесса на кафедре «Электроника и информатика» «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского был разработан ПУМК по электротехнике [6,7], в котором интегрированы электронные образовательные объекты, базы данных, совокупность других дидактических средств и методических материалов, обеспечивающих сопровождение учебного процесса по дисциплине (рис.1).

Программный учебно-методический комплекс по электротехнике (ПУМКЭ) состоит из учебного пособия [2] с приложенным компакт-диском [3]. Электронный УМК разрабатывался в среде [4]. На компакт-диске записаны: программа дисциплины, перечень ГОСТов по электротехнике, основной курс (ядро комплекса), сетевой лабораторный практикум [5], курсовые работы, интерактивные упражнения, задания с программной проверкой правильности вводимых числовых ответов, тесты для самоконтроля, интерактивные модели, глоссарий, система озвучивания, поисковая система, электротехнический калькулятор.

Рис. 1.

Материал учебного пособия «Основы электротехники», разбитый на 11 тем, введен непосредственно с клавиатуры с помощью редакторов Wordpad, Dreamweaver и др. с интеграцией подготовленных в различных средах рисунков и сложных формул и с использованием добавленных нами каскадных стилей и Java-скриптов (рис. 2). Переход на новый параграф осуществляется с помощью древовидного меню, расположенного слева от рабочего поля, а последовательность вывода кадров на рабочее поле - с помощью кнопок «Вперед» и «Назад».

Содержание и структура ПУМКЭ построены по блочному типу и достаточно динамичны, они могут быть адаптированы к специфике конкретных специальностей. Все элементы ПУМКЭ логико-методически взаимосвязаны между собой, имеют единую технологическую структуру и программно-аппаратную среду.

Так как изначально инструментарий для разработки и сопровождения курса ПУМКЭ создавался с использованием языка разметки HTML, то имеется возможность перехода на дистанционную форму подготовки специалистов с доработкой серверной части. С использованием разработанного инструментария создаются ПУМК по другим электротехническим дисциплинам направления подготовки бакалавров и магистров 551100 - Проектирование и технология электронных средств.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.

Процесс обучения организован по модульному принципу, в котором законченные фрагменты теоретического материала по электротехнике сопровождаются интерактивными упражнениями и заданиями, а после изучения раздела(ов) темы - лабораторными работами, часть из которых выполняется на натурных стендах, а бульшая часть - в сетевой лаборатории LabWorks [5] с использованием сред схемотехнического моделирования Multisim 8 или Elektronics Workbench. Результаты экспериментов (таблицы, электрические схемы и осциллограммы) заносятся в электронную тетрадь с последующей распечаткой отчета в формате MS Word (рис. 3). Уровень усвоения материала темы обучаемый проверяет, выполняя тестовые, в том числе мультимедийные, задания (рис. 4 и рис 5) и курсовые работы, используя программы поэтапной проверки результатов расчета и построения характеристик устройств.

Рис. 3.

Рис. 4.

Рис. 5.

Апробации ПУМКЭ предшествовал ряд подготовительных мероприятий:

· создание компьютерного класса (12 компьютеров, объединенных в локальную сеть; сервер, видеопроектор);

· выделение группы потока и составления для нее отдельного расписания по дисциплине (без указания видов занятий), включая время на самостоятельную подготовку;

· обучение преподавателей.

Из семи часов в неделю, предусмотренных в учебном плане на изучение электротехнической дисциплины, в течение двух часов студенты, наряду с рассмотрением теоретических основ разделов курса, изучают алгоритмы решения типовых задач, используя интерактивные упражнения, а также выполняют тестовые задания с программной проверкой полученных результатов; следующая пара часов посвящена выполнению компьютерной лабораторной работы, а остальные три часа - это проработка лекций, самостоятельная работа в классе (оформление отчетов по лабораторной работе, подготовка к следующей работе, выполнение разделов (пунктов) курсовой работы, самотестирование с фиксацией преподавателем его результатов). Студенты, пропустившие обязательные занятий, обязаны представить предусмотренные плановые отчеты о работе (дома или в классе) и пройти тестирование в течение недели.

Недостаточный опыт работы (второй семестр) в компьютерном классе с группой студентов по новой технологии не позволяет сделать обобщающие выводы о закономерностях усвоения дисциплины, о достоинствах и недостатках новой технологии. Сравнительные результаты обучения по новой (с индивидуализацией заданий и еженедельном контроле уровня усвоения учебного материала) и традиционной технологиям подтвердили положение о том, что важнейшим фактором в обученности студентов является их личная заинтересованность в углубленном изучении дисциплины.

Анализ обученности студентов по теоретическим критериям оценивания (усвоение теоретического материала, приобретение навыков решения типовых задач) показал, что студенты, занимающиеся по новой технологии, получили отметки на 11% выше отметок студентов, занимающихся по традиционной технологии, и примерно такое же снижение отметок при проверке практических навыков сборки и испытания электрических схем на натурных стендах [6]. Можно отметить возросший интерес большинства студентов опытной группы к углубленному изучению электротехники и их желания принять участие в разработке программного обеспечения мультимедийных многовариантных моделей, разработанных преподавателями.

На базе ПУМК по электротехнике будут продолжены эксперименты не только в МАТИ, но и в других втузах России.

Мы разделяем мнение В.М. Монахова и др., что методологически грамотное использование программного обеспечения учебного процесса по учебной дисциплинам на основе ПУМК нового поколения позволит:

· интенсифицировать и индивидуализировать учебный процесс;

· в большей степени активизировать самостоятельную познавательную деятельность студентов, повысить ее мотивационную составляющую и увеличить число студентов, заинтересованных в углубленном изучении общепрофессиональных дисциплин инженерных вузов, в получении знаний, навыков и практических умений;

· реализовать индивидуальные образовательные траектории изучения дисциплин, задавать необходимый уровень усвоения учебного материала;

· проводить оперативный мониторинг процесса усвоения знаний, формирования навыков и умений студентов;

· вести коррекционную работу за счет четкой и своевременной диагностики уровня подготовки каждого студента и группы в целом, обеспечивающей полноценную информированность преподавателя.

Заключение

дистанционное образование электротехника информатизация

1. На основе нового подхода в обеспечении учебного процесса разработан программный учебно-методический комплекс по электротехнике, средство для проведения сравнительных экспериментов по выявлению закономерностей интенсификации обучения и способности обучаемых переносить полученные знания и навыки в конкретные ситуации, выполнять поставленные задачи.

2. Предварительные сравнительные результаты экспериментов обучения по новой и традиционной технологиям подтверждают положение о том, что важнейшим фактором в обученности студентов является их личная заинтересованность в углубленном изучении общепрофессиональных дисциплин. Компьютерные технологии вызывают интерес к изучению указанных дисциплин и влияют на формирование личности обучаемого, его умения самостоятельно приобретать знания.

3. При разработке учебно-методических комплексов по электротехническим дисциплинам необходимо больше внимания уделить формированию практических элементов компетентности и знанию тех средств, с помощью которых они достигаются.

Литература

1. Олейникова О.Н., Муравьева А.А., Коновалова Ю.В., Сартакова Е.В. Разработка модульных программ, основанных на компетенциях. Учеб. пособие - М.: Альфа, 2005.

2. Беневоленский С.Б., Марченко А.Л. Основы электротехники. - М.: Физматлит, 2006.

3. Беневоленский С.Б., Марченко А.Л. Программный учебно-методический комплекс по электротехнике ВМPUMKE. Свид. о регистрации в ОФАП №5341 от 28.10.2005 г. Номер гос. регистрации в ВНТИЦ ФАПО №502000555 от 31.10.2005 г.

4. Беневоленский С.Б., Марченко А.Л., Титов Д.В. Инструментарий для создания учебно-программных курсов. Свид. о регистрации в ОФАП №5616 от 31.01.2006 г. Номер гос. регистрации в ВНТИЦ ФАПО №50200600104 от 02.02.2006 г.

5. Беневоленский С.Б., Марченко А.Л., Освальд С.В. Программный комплекс LabWorks. Свид. о регистрации в ОФАП №5876 от 20.03.2006 г. Номер гос. регистрации в ВНТИЦ ФАПО №50200600397 от 22.03.2006 г.

6. Беневоленский С.Б., Марченко А.Л. Совершенствование преподавания электротехники на основе программного учебно-методического комплекса. // Материалы междунар. научн.-методич. конф. «Информатизация образования-2006», т. 2, Тула, 2006.

7. Крюкова С.Б., Марченко А.Л. Новый подход к обеспечению, преподаванию и организации учебного процесса по электротехнике. Материалы VII междунар. научн.-методич. конф. «Традиции и педагогические новации в электротехническом образовании (НИТЭ-2006)». Астрахань. Труды АГТУ, сентябрь 2006.

Размещено на Allbest.ru