УДК 378.4

Мартюшев Н.В.

ПУТИ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗАЦИОННЫХ И ИНФОРМАЦИОНЫХ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ НА ПРИМЕРЕ ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА.

Томский политехнический университет

 

Введение

В настоящее время общепризнанно, что научно-технические разработки, интеллектуальный и образовательный потенциал кадров производственных предприятий являются главными основами пути экономического и социального роста. С 2009 года Томский политехнический университет (ТПУ), войдя в десятку исследовательских вузов России, пошел по пути глубокой модернизации научно-технической базы и внедрения инновационных технологий в образовательный процесс. Получение статуса научно-исследовательского ВУЗа существенно повлияло на расстановку приоритетов в основных направлениях работы. Значительно больше внимания было уделено научно-исследовательской работе и в частности студенческой науке. Это дало мощный толчок к преобразованию организационных подразделений работающих с молодежью и самой организации этой деятельности. Еще одним важным фактором, способствующим этим преобразования, явилось изменение структуры ТПУ.

На месте факультетов появились более крупные институты, включающие в себя ряд кафедр различной направленности. Отличительной особенностью новой структуры Томского политехнического стало инновационное образование на основе единого учебного процесса с применением междисциплинарных проблемно- и проектно-ориентированых образовательных технологий. Шагая в ногу со временем, ТПУ внедрил ряд информационных технологий в своей структуре. Появились новые электронные формы организации учебного процесса, взаимодействия между участниками этого процесса, новые системы учета работы сотрудников и т.д. [1].

О создании, внедрении и использовании таких технологий, как в ТПУ, так и на базе некоторых его подразделений рассказывается в этой главе.

Отличительно особенностью новой структуры Томского политехнического стали инновационное образование на основе единого учебного процесса с применением междисциплинарных проблемно- и проектно-ориентированых образовательных технологий и система элитной подготовки специалистов на базе научных школ [1].

Перед отделом организации научно-исследовательской работы (НИР) студентов и молодых ученых института физики высоких технологий (ИФВТ) были поставлены следующие задачи:

·        привлечение молодежи к НИР на ранних стадиях обучения;

·        формирование кадрового потенциала и обеспечение эффективного научного руководства;

·        мотивирование к научно исследовательской работе, основанное на удовлетворении потребностей молодежи на каждом этапе научно-образовательной карьеры;

·        развитие системы молодежных научных мероприятий;

·        осуществление информационного, финансового и методического обеспечения НИР студентов и молодых ученых;

·        организация индивидуального сопровождения молодых исследователей, направленного на развитие профессиональных компетенций.

Решение поставленных задач реализовывается в рамках института через создание и развитие элитного технического образования, института кураторства и новой управляющей НИР структуры.

Организация учебной и научной работы.

 

Элитное техническое образование позволило осуществить индивидуальное сопровождение каждого талантливого студента на этапах его обучения в ТПУ. За каждым студентом, отобранным для участия в этой программе, закрепляется свой научный руководитель, который определяет направление его исследовательской работе. Участие в НИР для таких студентов становится неотъемлемой частью обучения.

Немаловажной задачей является не только своевременное информирование и организация участия студентов в мероприятиях, но привлечение к НИР новых студентов и руководителей. На ИФВТ ТПУ к решению этой проблемы был подключен институт старостата и кураторства. Каждая группа ТПУ имеет своего куратора из числа сотрудников ППС. Куратор группы помогает наиболее активным и талантливым студентам, желающим заниматься НИР, определиться с темой и выбрать себе научного руководителя. Подобную же функцию осуществляет и старостат. Через собрание старостата информация о направлениях НИР в институте передается до старост курсов и групп и от них до студентов желающих заняться научной работой.

Важным для развития научной деятельности является её стимулирование. В ИФВТ ТПУ используются моральные, материальные и организационные формы. Из моральных методов стимулирования применяются благодарности в приказах по университету, сертификаты, грамоты, рекомендации при поступлении в аспирантуру и докторантуру. К применяемым материальным видам стимулирования относятся именные стипендии, премии, надбавки, командировки на иногородние мероприятия и за рубеж, включение в проект «Кадровый резерв университета». В качестве организационных форм поощрения используются такие как включение наиболее активных студентов и молодых ученых в состав оргкомитетов конференций и конкурсов, назначение их старостами потоков, заместителями заведующих кафедрами и т.д. Целенаправленное стимулирование субъектов НИР способствует творческому подходу и их карьерному росту.

Такое стимулирование особенно необходимо в свете того, что одним из наиболее значимых направлений в деятельности российских ВУЗов и ТПУ в частности, являются научные разработки. Высокий уровень научных достижений позволяет реализовывать их через коммерческие договора с предприятиями, поднимает престиж ВУЗа, его положение в общероссийском рейтинге. Реформы системы высшего образования и организации учреждений высшего профессионального образования,  проводимые в последнее время, так же требуют от ВУЗов повышения качества и количества проводимых научных исследований [6]. Рост научных исследований позволяет ВУЗу добиваться таких целей, как:

·        Коммерческая реализация научных разработок

·        Увеличенное государственное финансирование успешных ВУЗов

·        Рост престижности ВУЗа для отечественных и зарубежных абитуриентов

·        Новые возможности по взаимодействию с производственными предприятиями

Задача роста научной деятельности в конечном итоге реализуется непосредственными участниками этой деятельности – научными сотрудниками, доцентами, профессорами, молодыми учеными, студентами и т. д. Возрастание количества проводимых исследований возможно при привлечении как можно большего числа сотрудников научной деятельности. Рост качества исследований возможен через преемственность поколений и передачу знаний от более опытных ученых к менее опытным.

При решении этих задачи, организаторы научной работы часто сталкиваются с такими проблемами как отсутствие преемственности в научных школах, низкая инициативность молодежи, отсутствие мотиваций к ведению научных изысканий. Так события 90-х годов прошлого века привели к выпадению целого поколения из научной ВУЗовской жизни. Во многом была нарушена преемственность научных школ. Современное поколение, пришедшее на смену советским ученым, имеет так же ряд особенностей. Значительное количество молодых людей обладают инертностью и они не склонны к проявлению инициативы. При организации различных научных мероприятий часто приходится сталкиваться с нежеланием современной молодежи в них участвовать.

В 2010 году был организован институт физики высоких технологий ТПУ. Одной из важнейших задач нового объединения стало увеличение количества и качества проводимых исследований. При решении поставленных задач пришлось столкнуться с перечисленными выше проблемами. Данная работа содержит описание тех шагов, которые предпринимаются или планируются к реализации в ИФВТ ТПУ.

При организации научной работы в институте исходили из сложившейся ситуации. Научной работой занимались не все сотрудники, при этом учебная нагрузка распределялась одинаково на всех. Отражаемые в индивидуальных планах научные показатели, такие как публикация статей, выступление на конференциях, в том числе со студентами, могли не выполнятся без всяких последствий. Не редкостью являлось то, что аспиранты затягивали со сроками защиты диссертаций, мало публиковали результаты своих исследований. На решение этого ряда проблем была направлена разработанная система поощрений. Для мотивации к научной деятельности перераспределяется нагрузка между преподавателями. Те сотрудники, которые активно занимаются научной деятельностью – публикуют статьи, участвуют в конференциях, подают заявки на объекты авторского права и т.д. ведут меньшее количество часов учебной нагрузки. Для расчета конкретного количества часов учебной нагрузки сотрудника исходя из научного рейтинга набранного им в течение предыдущего семестра. Воспользовавшись работами [1, 2], каждому показателю научной деятельности, выполняемому сотрудником присвоили свой рейтинг (табл. 1). Общий рейтинг сотрудника складывается из суммы баллов набранных за все выполненные им работы в течение семестра.

Таблица 1.

Пример бальной оценки научных работ сотрудников [1, 2]

Разделы

Наименование данных

Весовой

коэф.

 1

Публикации:

 

 

в центр. изд.

50

 

за рубежом

70

 

докладов на международных конференциях

20

 

докладов на российских конференциях

15

 

докладов на прочих конференциях

10

 

тезисов на международных конференциях

10

 

тезисов на российских конференциях

7

 

тезисов на прочих конференциях

5

 2

Интеллектуальная собственность

 

 

Патенты, полученные студентами, в том числе в соавторстве

60

 

Зарегистрированные программные продукты, полученные студентами, в том числе в соавторстве

40

 3

Гранты:

 

 

международные гранты

150

 

российские гранты

100

 

университетские гранты

50

 4

Награды на конференциях

 

 

Дипломы со степенью на международных конференциях

60

 

Дипломы без степени, почетные грамоты, благодарственные письма на международных конференциях

30

 

Дипломы со степенью на российских конференциях

45

 

Дипломы без степени, почетные грамоты, благодарственные письма на областных конференциях

15

 

Награды на университетских конференциях

15

 

По итогам семестра полученный рейтинг переводится в учебную нагрузку. Сотрудник, получивший максимальное число баллов, получает учебную нагрузку, например на 150 часов меньше, чем сотрудник, набравший минимальное число баллов по кафедре. Остальные сотрудники получают нагрузку в промежутке между «лучшим» и «худшим» сотрудниками. Причем разницу между «лучшим» и «худшим» сотрудниками можно варьировать. В том случае если разброс в набранных баллах сотрудниками кафедры не велик, то и учебная нагрузка делиться на всех примерно поровну. Если же отличие в рейтинге сотрудников кафедры велико, то и нагрузку делить дифференцированно, со значительной разницей между «лучшим» и «худшим» сотрудниками. Такой подход позволяет загрузить учебной работой тех, кто не занимается научной работой и в тоже время высвободить время для тех, кто ей занимается. Разница в учебной нагрузке служит дополнительным стимулом к более активной научной деятельности.

Рассмотрим пример применения такой системы для расчета учебной нагрузки для кафедры на год. Пусть на кафедре работает 10 преподавателей, 7 на полную ставку и 3 на 0,5 ставки. Общее количество часов учебной нагрузки проводимой кафедрой в планируемом семестре составляет 2730. Таким образом, на одну ставку в среднем приходиться 321 час учебной нагрузки. Рассчитаем индивидуальный рейтинг сотрудников, сложив все весовые коэффициенты выполненных ими работ (по табл. 1), полученные данные представим в виде таблицы 2. На основании данных представленных в табл. 2 будем производить все дальнейшие расчеты.

Таблица 2.

Пример рассчитанного рейтинга сотрудников кафедры.

ФИО

Ставка

Рейтинг

Иванов А.И.

1

45

Петров С.О.

1

195

Артемьева И.К.

1

125

Кононов А.Н.

1

95

Кравцов С.Ю.

1

50

Сидоров Н.К.

1

30

Щеглова О.С.

1

240

Старцев В.С.

0,5

50

Снегирев А.А.

0,5

85

Карпов Г.С.

0,5

25

 

Определим базовый уровень часов, который будут вести все преподаватели, независимо от числа набранных балов. Остальное количество часов учебной нагрузки будем распределять исходя из набранного сотрудниками рейтинга. Определяя величину распределяемой нагрузки, будем руководствоваться разбросом рейтинга набранного сотрудниками. Если сотрудники работали примерно одинаково в течение семестра, то и распределяемую нагрузку сделаем небольшой. Если разброс велик и часть сотрудников слабо занимались научной работой, а часть наоборот достигла значительных успехов, то и величину распределяемой нагрузки сделаем больше. Выбирать её значение будем, основываясь на коэффициенте вариации. Чем ближе коэффициент вариации к 0 % тем меньше разброс в значениях набранного рейтинга и наоборот, чем он ближе к 100 %, тем больше разброс значений [5].

,                                                (1)

где  средне арифметическое отклонение рейтинга сотрудников;

 – среднеквадратичное отклонение.

Средне арифметическое отклонение определиться как

,                                                     (2)

где  – сумма всех рейтингов набранных сотрудниками;

 – количество полных ставок.

Среднеквадратичное отклонение определиться как

,                                                    (3)

где – сумма квадратов разностей между рейтингом сотрудника и средним арифметическим отклонением рейтинга.

Подставляя полученные значения среднеквадратичного и среднеарифметического отклонения в формулу (1) получим коэффициент вариации равный 74%. Такое значение говорит о том, что сотрудники работали в течение семестра с различной интенсивностью. При распределении нагрузки будем руководствоваться следующим правилом:

V = 0 – 20 % распределяем 5 % общей нагрузки

V = 21 – 40 % распределяем 10 % общей нагрузки

V = 41 – 60 % распределяем 15 % общей нагрузки

V = 61 – 80 % распределяем 20 % общей нагрузки

V = 81 – 100 % распределяем 25 % общей нагрузки

Имея коэффициент вариации V = 74 % будем распределять 20 % от общей учебной нагрузки или 546 часов. Оставшиеся 2184 часа будут поровну разделены между ставками кафедры, на одну полную ставку будет приходиться 257 обязательных часов учебной нагрузки.

Сотруднику, набравшему максимальный рейтинг, установим 0 часов дополнительной нагрузки. При этом выбирая такого сотрудника, будем для людей, работающих на 0,5 ставки, умножать их рейтинг на 2. Далее рассчитаем нагрузку остальных сотрудников. Для этого рассчитаем “обратный рейтинг” Pо:

,                                                      (4)

где Pо – “обратный рейтинг”,

Pmax – максимальный рейтинг набранный сотрудниками,

С – ставка сотрудника

На основании обратного рейтинга рассчитаем рейтинговую нагрузку НР:

,                                                (5)

где Но – распределяемая учебная нагрузка в часах,

– суммарный “обратный рейтинг” кафедры,

НР – рейтинговая нагрузка.

Полученные расчетные данные расчетов по кафедре представлены в таблице 3. Из таблицы видно, что максимальную учебную нагрузку получают люди менее всех занимавшиеся научной работой и соответственно набравшие минимальный рейтинг по итогам семестра. В то же время система гибко учитывает людей работающих на 0,5 ставки. Для них соответственно число часов как основной, так и рейтинговой нагрузки уменьшено. Для уменьшения трудоемкости выполнения таких расчетов их следует выполнять с помощью программы MS Excel. Пример расчетов нагрузки выполненный в этой программе можно увидеть по электронному адресу: http://portal.tpu.ru/SHARED/m/MARTJUSHEV/NIR/Tab2/Exemple.xls


 

Таблица 3.

Пример рассчитанной часовой нагрузки для сотрудников кафедры на семестр.

ФИО

Ставка

Рейтинг

Рейтинг с учетом ставки

Обратный рейтинг

Рейтинговая нагрузка, час

Основная нагрузка, час

Суммарная нагрузка, час

Иванов А.И.

1

45

45

195

97

257

354

Петров С.О.

1

195

195

45

22

257

279

Артемьева И.К

1

125

125

115

57

257

314

Кононов А.Н.

1

95

95

145

72

257

329

Кравцов С.Ю.

1

50

50

190

94

257

351

Сидоров Н.К.

1

30

30

210

104

257

361

Щеглова О.С.

1

240

240

0

0

257

257

Старцев В.С.

0,5

50

100

70

35

128

163

Снегирев А.А.

0,5

85

170

35

17

128

146

Карпов Г.С.

0,5

25

50

95

47

128

176

 

 

 

 

Сумма

546

2184

2730

 


Кроме того подобную же систему можно использовать для поощрения научно-исследовательской работы студентов и молодых ученых и решения проблемы преемственности кадров. Так, если работу научных руководителей по работе со студентами и молодыми учеными оценивать подобным же образом (табл. 4), то рейтинг набранный сотрудником в конце учебного семестра переводить в часы дополнительной нагрузки. Набранные часы включать в индивидуальный план в показатели следующего семестра. Таким образом, будет поощряться активная работа сотрудников со студентами и молодыми учеными.

Таблица 4.

Пример бальной оценки работы научных руководителей [1, 2]

Разделы

Наименование данных

 

Вес.

коэф.

 1

Студенты, участвующие в НИР с оплатой

50

 2

Интеллектуальная собственность

 

 

Патенты, полученные студентами, в том числе в соавторстве

60

 

Зарегистрированные программные продукты, полученные студентами, в том числе в соавторстве

40

 3

Студенты, выигравшие гранты:

 

 

международные гранты

150

 

российские гранты

100

 

университетские гранты

50

 

студенты-участники конкурсов грантов

25

4.

Награды на конференциях

 

 

Дипломы со степенью на международных конференциях

60

 

Дипломы без степени, почетные грамоты, благодарственные письма на международных конференциях

30

5.

Победы на олимпиадах, конкурсах

 

 

Победа в университетских олимпиадах

30

 

Победа в областных олимпиадах

70

 

Победа на всероссийских олимпиадах

100

 

Победа на университетских конкурсах НИРС

30

 

Внедрение подобной системы позволит высвободить время для научной работы сотрудников и создаст дополнительные стимулы для активной научной деятельности. Подобная система мотивации может быть применена не только к научной деятельности, но и к учебно-методической, воспитательной работе. Причем соответствующие показатели могут рассчитываться как по каждому разделу, так и в комплексе.

Использование сетевых информационных технологий в учебном процессе.

В рамках Инновационной образовательной программы ТПУ в 2007-2008 гг. разработан корпоративный портал ТПУ на базе технологии Oracle Portal (http://portal.tpu.ru). Данный портал позволяет размещать информацию и электронные ресурсы на странице своего подразделения (новости, статьи, учебно-методические материалы, нормативные документы и т.д.). Дает возможность сотрудникам, преподавателям, студентам университета создавать свое персональное информационное поле - создавая свой персональный сайт, каждый может подключить себе необходимый набор ресурсов и сервисов, разместить свои файловые ресурсы и дать к ним категорированный доступ (рис. 1).

 

Рис.1. Внешний вид главной страницы портала

 

В рамках ИФВТ ТПУ данная технология использовалась для осуществления взаимодействия между студентами, молодыми учеными и руководителями, отвечающими за их научную деятельность.

Так при организации внутри университетских олимпиад положения, информационные письма и результаты размещались на специально созданных страницах портала. Оповещение потенциальных участников осуществлялось со ссылкой на страницы портала. Важным является то, что создание страниц портала содержащих информацию об олимпиадах осуществлялось не специальным отделом, а непосредственно организаторами этих олимпиад. Время на создание страниц содержащих информацию об олимпиадах не превышает одного часа.

В 2009 году для привлечения к научно-исследовательской работе студентов на портале была размещена информация о сотрудниках ИФВТ занимающихся такой работой и тематиками их научных изысканий.  Технологии Oracle Portal-а в данном случае позволяют каждому преподавателю контролировать и изменять представленную о нем информацию самостоятельно.

При организации участия студентов и сотрудников ИФВТ занимающихся научной работой в различных конференциях, семинарах, конкурсах и грантах значительной проблемой было запаздывание информации об их проведении. Пока информация шла по цепочке «Получатель в ТПУ    Отдел НИРС → Деканат → Зав. Кафедрами  → Потенциальные участники от ТПУ»  до получателей она доходила со значительным опозданием и времени на написание статей или оформление грантов оставалось мало. Одним из решений данной проблемы использование Oracle Portal-а. На страницах ИФВТ была создана табличная база данных ежегодных мероприятий (конференций, грантов конкурсов и тд.) проводимых как в России, так и за её пределами (табл. 5, 6).

Таблица 5.

База данных ежегодных научных мероприятий.

Название конференции

Статус

Дата окончания подачи материалов

Дата проведения

Город проведения

Платная  бесплатная

Публикация

Направление

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Всерос.

01.04.10

06.04.10

Самара

1000р.

Статья ВАК

Надежность, металлоемкость, проблемы м/с

Молодежная конференция «Гагаринские чтения»

Межд.

01.04.10

06.04.10

Москва

Беспл.

Тезисы

Машиностроение, математика, физика, информационные технологии, инноватика

Новые материалы, наносистемы и нанотехнологии

Всерос.

-

30.04.10

Интернет конф.

Беспл.

Эл. Сборник

Материаловедение, нанотехнологии

Современные техника и технологии

Межд.

01.04.10

06.04.10

Томск, ТПУ

Беспл.

Статьи

Технические направления

 

Такая информация позволяет заранее приготовиться  к мероприятиям. В будущем планируется ввести автоматическое информирование заинтересованных в участии лиц по электронной почте за некоторое время до прохождения мероприятия.

Внедрение электронного ресурса на основе технологий Oracle позволило повысить количество студентов участвующих в НИР в институте, а так же их активность. Возросло количество статей и заявок поданных на участие в конкурсах и грантах.

Таблица 6.

База данных ежегодных научных конкурсов.

Название конференции

Регион

Дата окончания подачи заявок

Дата объявления результатов

Целевая аудитория

Куда подавать заявку

Направление

Стипендия губернатора

Томская область

10.2011

12.2011

Студенты

Отдел НИРС ТПУ

Технические и гуманитарные науки

Грант Президента

Россия

10.2011

02.2012

Молодые кандидаты и доктора наук

http://grants.extech.ru

Технические и науки

Ползуновские гранты

Россия

9.2011

11.2011

Студенты и молодые ученые

e-mail: polzunov-grant@list.ru

Технические и науки

 

Еще одна важная используемая технология в рамках учебного процесса на кафедре является корпоративный портал ТПУ на базе технологии Oracle Portal (http://portal.tpu.ru). Данный портал позволяет размещать информацию и электронные ресурсы на странице своего подразделения (новости, статьи, учебно-методические материалы, нормативные документы и т.д.). Дает возможность сотрудникам, преподавателям, студентам университета создавать свое персональное информационное поле - создавая свой персональный сайт, каждый может подключить себе необходимый набор ресурсов и сервисов, разместить свои файловые ресурсы и дать к ним категорированный доступ [7]. Это особенно важно на фоне того, что обучение на базе информационных технологий все более уверенно заявляет о себе. Акцент на самостоятельные виды деятельности в обучении студентов в настоящее время также считается приоритетным. Самостоятельное приобретение и применение знаний стало потребностью современного специалиста. Важно, чтобы студент не только овладел определенной суммой знаний, но и научился самостоятельно приобретать знания, работать с информацией, овладел способами познавательной деятельности, которые он мог бы применять в дальнейшем при необходимости повышать квалификацию, менять профессиональную ориентацию и т. д. [4]

В институте физики высоких технологий ТПУ данная технология использовалась для осуществления взаимодействия между студентами и преподавателями. На страницах кафедры портала были размещены методические материалы для подготовки студентов к лабораторным работам. А на личные страницы некоторых сотрудников были помещены рабочие программы читаемых ими дисциплин, рейтинг – планы, тестовые материалы, примеры вопросов к экзаменам и так далее (рис. 2). Такой подход позволяет сократить время, как преподавателю, так и студенту. Для преподавателя больше нет необходимости в распечатке и распространении тестов, примеров вопросов и т. д., а студенты могут готовиться к лабораторным работам, не выходя из дома или общежития.

Еще одним важным способом использования портала стало информационное общение между студентами и преподавателем. На портале можно отображать не только статическую информацию вроде методических материалов и лекций, но и динамически обновляемую. Такой информацией может быть расписание консультаций, список итогов контрольных работ, долги по защитам лабораторных работ и тому подобное (рис. 3). Подобная практика сокращает время преподавателю и значительной части студентов. Студент может спуститься в компьютерный класс в общежитии и посмотреть итоги аттестации, контрольной, не посещая учебный корпус. На преподавателя снижается нагрузка от непонятливых студентов периодически интересующихся о своих долгах, баллах, итогах.

 

Рис.2. Внешний вид информационной страницы портала

 

Время на размещение информации на сайте портала об итогах контрольной работы для группы в 20-25 человек при определенном навыке не превышает 5 минут. В первую очередь создается таблица MS Excel, в которую вводиться список группы и итоги контрольной работы. Этот файл сохраняется в формате html и затем содержимое файла помещается в соответствующие окна портала. В результате информация появляется на сайте. И все, что теперь нужно преподавателю это распространить ссылку среди студентов. Ссылку необходимо распространить только один раз и затем постоянно обновлять информацию на этой странице. Созданный список группы в MS Excel можно использовать в дальнейшем.

 

Рис.3. Размещенная на портале информация для студентов.

 

Использование мультимедийных средств в учебном процессе.

Внедрение информационных технологий в ТПУ идет не только на уровне таких крупных подразделений как институт и факультет, но и на уровне кафедр. Кафедра Материаловедения и технологии металлов является общеобразовательной и обучает большое количество студентов по самым различным специальностям. Большой поток студентов и их различная специализация требует использования простых, доступных средств обучения, которые позволяли бы доносить материал до большой массы обучаемых за короткое время. Одним из способов стало внедрение информационных технологий в процесс обучения и организации обучения студентов. Наиболее популярным компьютерным средством обучения в настоящее время являются электронные учебники, позволяющие реализовать функции обучения, самообучения, демонстрации изучаемого материала, тренировки в применении изученного материала, контроля и самоконтроля, систематизации усвоенных знаний и являющиеся таким образом многоцелевым средством обучения.

На кафедре Материаловедения и технологии материалов были разработаны электронные учебники «Технологические процессы машиностроительного производства» и «Материаловедение». Учебник «Технологические процессы машиностроительного производства» включает в себя подробное описание основных процессов формообразования деталей в машиностроении, в соответствие с курсом «Технология конструкционных материалов». Это описание сопровождается анимационными роликами наглядно демонстрирующими процессы и технологии, используемые в машиностроении и металлургии. Кроме того, учебник содержит множество видеосъемок и фотографий реальных технологических процессов и машиностроительного оборудования. В него включен словарь используемых терминов и набор тестов для контроля знаний обучаемых.

Структура электронного учебника «Технологические процессы машиностроительного производства» аналогична структуре учебника «Материаловедение». В этих двух учебниках можно выделить несколько основных разделов:

1-й - «Основное содержание». Данный раздел ориентирован для самостоятельного изучения дисциплин «Технологические процессы машиностроительного производства» и «Материаловедение», в него входит: лекционный материал. Необходимо отметить особенности оформления данного раздела. Для его создания были использованы анимированные картинки, своеобразный дизайн, презентации к лекционным материалам.

2-й – Глоссарий, представленный терминами не только данной дисциплины, но и терминами смежными с ней дисциплинами. К глоссарию студент может обратиться в любой момент.

3-й – «Тестирование» - данный раздел предназначен для индивидуальной работы обучаемого с целью закрепления изученного материала. Контроль усвоения знаний является существенным компонентом процесса обучения. В традиционной системе он реализуется в форме контрольных работ, коллоквиумов, зачетов и экзаменов. В системе, базирующейся на информационных технологиях обучения, существенная часть контрольных мероприятий возлагается на компьютерные тестирующие программы. Подсистема тестирования является важной частью электронного учебника, поскольку она частично берет на себя функции, в традиционной системе осуществляемые преподавателем. В разделе «Тестирование» представлены:

·        вопросы;

·        задачи на соответствие;

·        тесты;

У обучаемого имеется возможность протестировать себя как в режиме получения ответа сразу, так и в режиме экзамена – оценка выставляется по прохождении всего набора вопросов.

Интерактивная система доступа обеспечивает оперативный доступ к массивам разнообразной текстовой и графической информации, которая структурирована с учетом специфики предмета и облегченного доступа к ней обучаемых.

В данных учебниках обеспечена возможность самостоятельного обучения, включая произвольную последовательность изучения материала по усмотрению обучаемого. Навигация осуществляется в интерактивном режиме и предполагает самостоятельный выбор обучаемым тем и разделов для изучения. Основной фактор, определяющий удобство работы пользователя в диалоговом интерфейсе, является его стандартизация. Наряду со стандартными компонентами интерфейса, важная задача - организовать вывод информации таким образом, чтобы в каждый момент времени концентрировать внимание пользователя на необходимой информации. На каждой странице учебника присутствуют три панели: верхняя, средняя и нижняя (рис. 4). Верхняя панель предназначена для навигации по страницам учебника и позволяет с помощью кнопок управления сменить раздел, выйти в глоссарий учебника и в раздел тестирования. В среднюю часть выводится текстовая информация, сопровождаемая ссылками на поясняющие статьи, видео и анимационные ролики. И в нижнюю часть учебника выводится иллюстративный материал – различные фотографии, схемы, картинки, видеофрагменты, анимационные ролики.

Вышеназванные учебники предназначаются для обучения студентов технических направлений по дисциплинам «Материаловедение и технология конструкционных материалов» и «Технология конструкционных материалов». Эти дисциплины  заканчиваются либо сдачей зачета, либо экзаменом. По итогам обучения студенты должны знать основные способы изготовления деталей, заготовок, изделий из конструкционных материалов, их преимущества, недостатки, особенности технологического процесса, применяемое оборудование и инструмент. Кроме того, они должны иметь представление об основных технологических процессах изготовления деталей машин литьем, пластическим деформированием, сваркой, резанием, методами порошковой металлургии, электрофизическими методами.

Рис.4. Внешний вид электронного учебника «Технологические процессы машиностроительного производства»

 

Для решения поставленных задач материал учебников структурирован по основным разделам дисциплин. Учебник «Материаловедение» содержит следующие теоретические разделы:

·        Кристаллизация

·        Деформация и разрушение

·        Структура деформированных материалов

·        Сплавы. Диаграммы состояния сплавов

·        Диаграмма состояния железо – углерод

·        Термическая обработка стали

Учебник «Технология конструкционных материалов» содержит разделы:

·        Металлургия

·        Обработка металлов давлением

·        Литейное производство

·        Сварочное производство

·        Обработка металлов резанием

·        Электрофизические и электрохимические методы обработки

Обучение дисциплинам «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов» на кафедре материаловедения и технологии металлов Томского политехнического университета ведется с использованием разработанных электронных учебников. Лектор в промежутках между подачей новой информации включает соответствующие фрагменты учебника (рис. 4). Это могут быть фотографии изделий, видеосъемки работы оборудования, или анимационные ролики.

Нужно отметить, что анимации в учебнике сделаны таким образом, что отражают суть процессов, не заостряя внимания на мелких несущественных деталях (рис. 5). Это делается для облегчения восприятия преподносимой информации. Еще одним несомненным достоинством такого подхода является то, что значительно сокращается время на вырисовывание графических объектов, как лектором на доске, так и студентами в конспектах [3]. Просмотр как видеосъемок реальных процессов в условиях производства, так и красочных упрощенных видеороликов созданных в компьютерных программах способствует долговременному запоминанию информации. Во время демонстрации этих материалов внимание потока обучаемых собирается на экране, их внимание переводит от посторонних занятий не связанных с лекцией к процессу обучения. Это снижает нагрузку на преподавателя по установлению дисциплины в аудитории. Наиболее заметно концентрация внимания на преподносимой с экрана проектора информации проявляется у больших потоков (более 90 человек) и студентов первых курсов [7].

 

Рис.5. Анимационный ролик электронного учебника «Технологические процессы машиностроительного производства»

 

Немаловажным достоинством использования такого подхода при чтении лекций является направленное формирование профессиональной компетенции – умения соотносить упрощенные изображения (карты, планы, схемы, эскизы, чертежи) с реальными объектами. В ходе одной лекции студент может наблюдать как схематичное изображение процесса или объекта, так и реальную его видеосъемку.

Использования анимационных роликов и видеосъемок работы реальных агрегатов становиться крайне необходимо в современных условиях перехода на двухуровневую систему высшего образования. После перехода с пятилетнего обучения инженеров на четырехлетнее обучение бакалавров, дисциплина «Технология конструкционных материалов» преподается некоторым группам студентов с первого семестра первого курса. В результате этого новая информация базируются только на объеме знаний полученных в школе. Это требует наглядного и простого способа подачи информации, более легкого для усвоения и понимания. В данном случае использование такого учебника с упрощенными схемами и большим количеством визуальной информации является просто незаменимым.

Второй созданный на кафедре электронный учебник «Материаловедение» предназначен для обучения студентов дисциплинам «Материаловедение и технология конструкционных материалов» и «Материаловедение». Он, так же как и первый учебник, содержит необходимый объем текстовой информация по одноименному курсу. Текст сопровождается большим количеством анимационных роликов наглядно демонстрирующих процессы, происходящие в материалах при различных видах воздействия на них. Кроме того, учебник содержит большое количество видеофрагментов и фотографий реальных кристаллических тел, микроструктур и процессов, происходящих в кристаллах при нагреве и охлаждении.

В ходе чтения лекций по дисциплине материаловедение лектор часто сталкивается с необходимостью объяснения трудновоспроизводимых в статических рисунках процессов. Например, отразить такие понятия как винтовая дислокация или механизм движения дислокаций без использования анимированных роликов чрезвычайно трудно. В таком случае значительную помощь оказывает демонстрация созданных в электронном учебнике анимационных роликов. В них, часто схематично, отображается суть процесса или явления (рис. 6). Это позволяет значительно сэкономить время на вычерчивание рисунка на доске мелом и значительно повысить степень понимания у студентов за счет наглядности материала.

 

Рис.6. Внешний вид электронного учебника «Материаловедение».

 

Согласно некоторым литературным источникам использование электронных средств обучения неоправданно лишает обучаемых возможности проведения реальных опытов своими руками, что негативно сказывается на результатах обучения [8]. Но нами предлагается использовать электронные средства обучения совместно с лабораторными работами, проводимыми на реальном оборудовании. Такой подход к обучению является оптимальным с нашей стороны. Обучаемые обретают практические навыки работы на реальном оборудовании и установках, лучше понимают суть процессов и явлений, происходящих в материалах, благодаря использованию мультимедийной составляющей.

Вместе с этим объем лабораторных работ не полностью охватывает весь читаемый материал по причине отсутствия часов и лабораторной базы. Например, наблюдение механизма кристаллизации реальных металлов практически невозможно реализовать в условиях образовательного учреждения. Так же трудно невозможно показать дислокационный механизм деформации реальных металлов. В этом случае с нашей точки зрения является оправданным использование только демонстрационных видеофрагментов для демонстрации таких процессов с подробным объяснением.

Внедрение в образовательный процесс электронного учебника позволило существенно повысить успеваемость студентов. Повышение успеваемости произошло за счет лучшей запоминаемости материала, более полного понимания преподаваемых явлений и сокращения времени на это. Кроме того, использование учебника позволило восполнить недостающий объем оборудования и часов на проведение лабораторных работ.

Эффективному использованию электронных учебников способствовало наличие:

·        практически мгновенной обратной связи между преподавателем и обучаемыми;

·        возможность быстрого поиска необходимой справочной информации (контекстной и на выбор);

·        демонстрационные примеры и модели (учебник рассказывает, показывает, объясняет, демонстрирует);

·        контроль (тренаж, самоконтроль, тестирование).

Выводы

Таким образом, внедрение сетевой информационной системы взаимодействия со студентами на кафедре материаловедения и технологии металлов института физики высоких технологий ТПУ позволило снизить нагрузку на преподавателей и освободить дополнительное время для самостоятельной работы студентов. Представленный в статье опыт внедрения информационных технологий в образовательный процесс говорит о том, что затраты времени и средств на создание и внедрение таких технологий оправданы повышением квалификации обучаемых и сокращением трудоемкости процесса обучения.

Использование описанной выше системы стимулирования профессорско-преподавательского состава позволяет высвободить время для научной работы сотрудников и создает дополнительные стимулы для активной научной деятельности. В этой работе представленная система мотивации применена для научной деятельности, но при незначительно доработке эта же система может быть применена и к учебно-методической, воспитательной работе. Причем соответствующие показатели могут рассчитываться как по каждому разделу, так и в комплексе.

Внедрение в образовательный процесс мультимедийных технологий, в частности электронных учебников, позволило повысить успеваемость студентов. Представление преподаваемого материала в виде динамичных анимационных роликов дает лучшую запоминаемость материала, более полное понимания преподаваемых явлений и сокращения времени на обучение.

 

Литература:

1. Власов В.А., Зольникова Л.М., Мойзес Б.Б., Степанов А.А. Организация и развитие молодежной науки в политехническом университете: Монография. – Томск: изд-во ТПУ. – 2009 – Т.1. – 220с.

2. Власов В.А., Зольникова Л.М., Мойзес Б.Б., Степанов А.А. Организация и развитие молодежной науки в политехническом университете: Монография. – Томск: изд-во ТПУ. – 2009 – Т.2. – 210с.

3. Грабецкий А.А. и др. Использование средств обучения на уроках технологии. – М.: Просвещение, 1988. – 160с.

4. Горюнова, М.А., Горюхова, Т.В., Кондратьева, И.Н., Рубашкин, Д.Д. Электронные образовательные издания [Текст]: Учебно-методическое пособие / Горюнова, М.А., Горюхова, Т.В., Кондратьева, И.Н., Рубашкин, Д.Д. – СПб.: ЛОИРО, 2003. – 432 с.

8. Калинина В. Н. Математическая статистика: учебник / В. Н. Калинина, В. Ф. Панкин. – 2-е изд., стер. – М.: Высшая школа, 1998. – 336 с.

6. Концепция модернизации российского образования за период до 2010 года. – М.: АПК и ПРО, 2002.- 24 с.

7. Смолкин А.М. Методы Активного обучения. – М., 1991. – 142 с.

8. Электронные средства обучения и их использование в подготовке школьников [Электронный ресурс] / Под ред. С.А. Нижников – Электрон. дан. – М.: Институт дистантного образования Российского университета дружбы народов, 2006. – Режим доступа: http://www.ido.rudn.ru/nfpk/tech/t1.html, свободный. – Загл. с экрана.