Парадигма современного образования заключается в реализации инновационного подхода к изучению каждой дисциплины на всех этапах образовательного процесса. Такой подход позволяет перейти от репродуктивной познавательной деятельности – к поисковой, что предполагает использование современных технологий и методик обучения, основанных на новых принципах и приемах, тесно связанных с использованием компьютерных технологий.
Информационная среда (ИС), созданная современными средствами информационных технологий, рассматривается как составная часть среды обучения и формируется как интегрированная система, компоненты которой соответствуют учебной, внеучебной, научно-исследовательской деятельности, контролю и оценке результатов обучения.
ИС по курсу Проблемы динамики и прочности машин ХПД и ПМ) создана для подготовки магистров по инженерному направлению на основе электронной системы организации обучения (ЭСОО) СОТЕС. При разработке структуры и содержания информационной среды по курсу ПД и ПМ учитывался многолетний опыт разработки и использования автоматизированных систем для реализации лабораторного практикума, расчетных задач, проектирования, тестирования и управления данными по курсу теория механизмов и машин и другим инженерным дисциплинам в Морском Государственном Университете им. адм. Г. И. Невельского. Результаты работ по этим дисциплинам многократно представлялись на различных российских и международных конференциях, симпозиумах и форумах.
Структура IS_PD&PM представляет собой взаимосвязанный набор программных модулей и файлов с теоретической информацией, которые обеспечивают возможность подготовки и проведения учебного процесса и реализации функциональных обязанностей любой категории пользователей, главными из которых при подготовке и реализации учебного процесса являются преподаватель и студент. Состав и содержание информационных ресурсов определяется преподавателем, а набор сервисных служб – подключенными программными модулями электронной системы организации обучения.
Информационная среда по курсу ПД и ПМ разработана на основе рабочей программы, составленной в соответствии со стандартами третьего поколения для магистров по специальности «Механика» специализация «Математическое моделирование механических систем и технологических процессов». В программе курса предусмотрены следующие виды занятий: лекции – 36 часов (6 модулей); лабораторные занятия – 18 часов; практические занятия – 18 часов; самостоятельная работа – 36 часов. В часы лабораторных и практических занятий, а также самостоятельной работы – выполняется расчётно-графическое задание. Основные структурные блоки информационной среды, относящиеся к учебному процессу, включают в себя Теорию, Лабораторные работы, Практику, Расчеты, Тестирование (рис. 1).
Рис. 1. Экран регистрации обучаемых
Структура каждого блока системы позволяет наилучшим образом подключать информационные ресурсы любого необходимого вида и формата.
Информационная среда по курсу ПД и ПМ содержит:
- конспект лекций – 6 модулей из нескольких лекций (всего 18 лекций в формате .pps);
- фрагменты учебных фильмов (2 наименования в формате .avi);
- лабораторный практикум с компьютерной поддержкой (8 наименований в форматах .pps, .html, .pdf, .exe);
- методические указания к практическим занятиям (5 наименований в форматах .pps, .html, .pdf);
- тестовый контроль по каждому модулю – входной и выходной контроль и итоговый
- зачёт (пять типов тестовых заданий в каждом);
- расчётные пакеты для курсового (учебного) проектирования и индивидуальной научной работы (в зависимости от имеющегося или приобретаемого ПО);
- демонстрационные материалы (19 наименований в разных форматах);
- учебные пособия с различными грифами (5 наименований в форматах .html, .pdf).
В разделе Теория представляются компьютерные учебники, конспекты лекций, демонстрационные материалы и другие ресурсы (рис. 2).
Рис. 2. Примеры информационных ресурсов раздела Теория
В составе каждого модуля имеется файл с незавершёнными рисунками и схемами по теме модуля, которые используются при ведении занятий в аудитории, в часы самостоятельных занятий, при сдаче зачётов.
Важнейшим элементом любой формы обучения являются лабораторные и практические занятия. В составе ИС ПД и ПМ представлены следующие разделы: лабораторный практикум, самостоятельная работа, выполнение расчётно-графических заданий, системы автоматизации проектирования (рис. 3). Лабораторный практикум с компьютерной поддержкой выполняется на лабораторных стендах и на ПК в программных средах VSE, DINAMIC, GCG&FQ, APM WinMachine.
Рис. 3. Примеры информационного ресурса раздела Выполнение РГЗ. Фрагмент процедуры моделирования и исследования кинематики и динамики механизма
В часы самостоятельной работы выполняются лабораторные работы с компьютерной поддержкой с использованием специальных пакетов, а также курсовое проектирование – выполнение расчётно-графического задания (РГЗ).
В курсовом проектировании закладывается вид деятельности студента: работа по образцу, или поиск рационального решения задачи. Для первого случая в составе ИС представлены следующие примеры: построение планов механизмов, аналогов скоростей и аналогов ускорений, силовой расчёт и построение планов сил. Примеры построения выполнены в виде презентаций и пошагово в строгой очередности демонстрируют процедуру выполнения графической части курсового проектирования. Во втором случае применяются специальные пакеты: VSE, Kinmech, GCG&FQ, DINAMIC, APM WinMachine и другие, для графических построений – пакеты: AutoCAD, КОМПАС.
Применение профессионального пакета DINAMIC в учебном процессе позволяет решать многие сложные задачи: решать уравнение движения в машинах, определять закон движения звеньев и точек с учётом масс звеньев и действующих сил, неуравновешенные силы инерции, выполнять силовой расчёт.
На этом этапе интегрировано выполняется проектирование технической системы на стадии структурно-параметрического синтеза. Результаты исследования позволяют в интегрированной системе APM WinMachine выбрать для дальнейшего расчёта на прочность и конструирования деталей и узлов положение звеньев механизма, при котором действуют наибольшие силы и моменты.
Особый интерес представляет система тестирования, которая содержат пять видов тестовых заданий.
Применение информационных сред необходимо для реализации комплексной системы обучения и воспитания в условиях системы непрерывного образования. Структура и содержание информационной среды являются основой общего содержания образовательного процесса, образующего систему координат основных условий, влияний и тенденций ценностных ориентаций. Создание информационных сред – трудоёмкая и дорогостоящая работа, поэтому для этих целей требуется интеграция усилий лучших преподавателей, программистов, методистов, психологов, как в пределах одного вуза, города, региона, государства, так и в пределах ассоциации государств.
Технология разработки информационных сред на основе ЭСОО СОТЕС может применяться для любых учебных дисциплин любого уровня обучения, а также в различных сферах деятельности, отраслях производства, для малого предпринимательства. Компьютерные технологии являются также базовыми и основными при дистанционной форме подготовки специалистов.
Предлагаемая информационная среда по курсу ПД и ПМ – не имеет аналогов, поскольку направлены на инженерную сферу деятельности и подготовку магистров в соответствии со стандартами третьего поколения.