Методическое обеспечение преподавания информационных дисциплин с применением программных продуктов специального назначения

Методы обучения с помощью программ систем AutoCAD,- MathCAD можно подразделить на следующие: а) контролируемая самостоятельная работа на основе единой обучающей задачи; б) курсовое и дипломное проектирование с использованием программ AutoCAD, MathCAD; в) стажировка на основе этих программ как одна из форм контекстного обучения.

Дидактическую систему формирования профессионализма студентов информационно-технических специальностей с использованием программных продуктов специального назначения и дидактическую подсистему (блок программирования).

В результате сразу решается несколько педагогических задач:

- обучение основным приемам работы с программами;

- обучение методике инженерного проектирования;

- повторение теории и практики, изученной ранее, теория и практика при этом соединяются в одном учебном действии.

Данный метод способствует интенсификации и индивидуализации обучения. Преподаватель не тратит время на объяснение учебного материала всей группе, он работает в основном лишь со слабыми студентами, выполняя во время занятия роль консультанта по неясным вопросам.

Достигается соединение теории с практикой. При компьютерном обучении в контексте конкретной профессиональной задачи происходит повторение и осмысление теории на новом уровне. При обучении студентов информационно-технических специальностей большие требования предъявляются к умению анализировать полученные данные и принимать инженерные решения на основе этого анализа.

Основные тенденции в системе образования таковы, что «развитие» становится ключевым словом педагогического процесса, сущностным, глубинным понятием обучения.

Системы образования в любой стране призваны способствовать реализации основных задач социально-экономического и культурного развития общества, ибо именно школа и вуз готовят человека к активной деятельности в разных сферах экономической, культурной, политической жизни общества. Способность образовательного учреждения достаточно гибко реагировать на запросы общества, сохраняя при этом накопленный положительный опыт, имеет очень большое значение.

Как замечает один из ученых Лестер Туртоу: «Знание становится единственным источником долговременного устойчивого конкурентного преимущества, но знание может быть использовано только через квалификацию индивидов. Технология делает квалификации и знания единственным источником стойкого стратегического преимущества».

Добиться таких знаний и целей можно только через личностно ориентированные технологии. Причем, обучение, ориентированное на среднего ученика устарело и специалист, подготовленный на традиционной технологии, не выдерживает никакой конкуренции.

При новой парадигме образования преподаватель выступает больше в роли организатора самостоятельной активной познавательной деятельности студентов, в роли консультанта и помощника. В основном его усилия направляются на диагностику деятельности студентов, на устранение трудностей с помощью своевременных квалифицированных действий. Однозначно, что при таком подходе к обучению от преподавателя требуется высокая степень мастерства.

«В настоящее время практически все развитые страны мира осознали необходимость реформирования национальных систем образования с тем, чтобы ученик, студент стали центральными фигурами учебного процесса, чтобы познавательная деятельность учащегося находилась в центре внимания педагогов-исследователей, разработчиков образовательных программ и средств обучения, административных работников».

Информационный век наступил и, следовательно, общество, где ведущую роль будут играть ИТ, гораздо в большей степени заинтересовано в том, чтобы его граждане были способны самостоятельно, активно действовать, принимать решения, с применением этих технологий, гибко адаптироваться к изменяющимся условиям жизни. Применение современного программного обеспечения в обучении студентов создает все условия формирования профессиональных навыков личности соответствующих требованиям настоящего времени.

Программные продукты специального назначения MathCAD, AutoCAD предназначены для реализации таких условий. В данном случае, сформировав ИК у будущего инженера и научив его работать в среде современных ИТ, мы участвуем в процессе внедрения системы непрерывного образования. Научившись самостоятельной исследовательской деятельности, современный инженер будет все время искать и осваивать новые ИТ более совершенные, помогающие в вопросах принятия инженерных решений. Система непрерывного образования станет для него насущной потребностью.

Решать проблемы современной инженерии надо быстро, а это значит нужно быстро готовить высококвалифицированные кадры, обладающие ИК. Все это немыслимо без применения новых ИТ, представителями которых являются MathCAD, AutoCAD.

Таким образом, применение MathCAD, AutoCAD, как ИТ, позволяет эффективно использовать новые педагогические технологии в образовании, такие как: обучение в сотрудничестве, метод проектов и элементы разноуровнего обучения. Именно новые ИТ и, в данном конкретном случае, MathCAD, AutoCAD позволяют в полной мере раскрыть педагогические, дидактические функции этих методов, реализовать заложенные в них потенциальные возможности.

MathCAD, AutoCAD - это ИТ, которые при интеграции в учебный процесс и процесс формирования ИК будущего инженера, позволяют участвовать в достижении поставленных программой и стандартом образования целей, сотрудничать с другими традиционными альтернативными методами, сохраняя при этом все достижения отечественной дидактики, педагогической психологии, частных методик. Применение при преподавании MathCAD, AutoCAD методов обучения в сотрудничестве (cooperative learning), метода проектов и элементов разноуровнего обучения технологически взаимосвязано, взаимообусловлено и является частями одной дидактической системы.

Для применения метода обучения в сотрудничестве при преподавании MathCAD, AutoCAD, студентов необходимо разделить на малые группы по 4 - 5 человек. Перед разбиением на группы необходимо провести первоначальное тестирование для выявления уровня знаний и типа личности студента. Здесь рекомендуется применить элементы разноуровнего обучения, а именно «внешнюю дифференциацию», когда студенты разного уровня подготовленности специально объединяются в малые учебные группы. Дифференциацию можно учитывать по общим способностям. В данном случае очень важен эффект социализации, формирования коммуникативных умений и навыков.

Будущие инженеры при решении поставленных задач учатся работать в коллективе. Работу в группах нужно построить таким образом, чтобы от каждого члена команды зависел успех решения задачи.

При отборе перед первым практическим занятием в компьютерном классе желательно, чтобы один студент превосходил по уровню подготовленности и способностям остальных и назначался руководителем «команды» или проекта (при использовании метода проектов). Но, даже если этот студент усваивает материал быстрее других членов группы, он не должен получать дополнительные задания, а должен переключиться на помощь остальным членам группы, одновременно приобретая навыки и опыт управления коллективом при достижении общего положительного результата.

При проведении последующих занятий функции руководителя переходят к следующему по уровню подготовки студенту и так, пока все студенты не «попробуют» себя роли руководителя. Оценивать работу необходимо тоже не индивидуально, а как результат всего коллектива. Таким образом, достигается общность цели и задач, индивидуальная ответственность и равные возможности успеха. Практика показала, что средние результаты усваиваемости материала при таком обучении гораздо выше, чем при индивидуальном.

В основе метода проектов лежит развитие познавательных, творческих навыков учащихся, умений самостоятельно конструировать свои знания, умений ориентироваться в информационном пространстве, развитие критического мышления.

Метод проектов - не новое явление в педагогике. Он применялся и в отечественной дидактике (особенно в 20-30 годы), и в зарубежной. В последнее время этому методу уделяется пристальное внимание во многих странах мира. Первоначально его называли «методом проблем» и связывался он с идеями гуманистического направления в философии и образовании, разработанными американским философом и педагогом Дж. Дьюи, а также его учеником В.Х. Килпатриком. Дж.Дьюи предлагал строить обучение на активной основе, через целесообразную деятельность ученика, сообразуясь с его личным интересом именно в этом знании. Для метода проектов очень существенным является вопрос практической, теоретической и познавательной значимости предполагаемых результатов.

Для большей эффективности учебного процесса мы рекомендуем при использовании любого из вышеперечисленных методов преподавания применять элементы разноуровневого обучения. Обучение должно быть дифференцированным для учета основных свойств личности, то есть личностно-ориентированным. В дидактике обучение принято считать дифференцированным, если в его процессе учитываются индивидуальные различия студентов. В данном конкретном случае, мы выбрали внешнюю дифференциацию по общим способностям. При внешней дифференциации студенты разного уровня специально объединяются в учебные группы, работающие над проектом. Дифференциация по общим способностям происходит на основании учета общего уровня развития студентов, отдельных особенностей психического развития - памяти, мышления, познавательной деятельности.

Дифференциация студентов проводилась не произвольно, а при постоянном контроле качества проводимого преподавания.

Самой подходящей методикой обучения, которая дает наиболее большой уровень остаточных знаний у студентов, является комбинация общедидактических и частнодидактических методов обучения.

Для начала рассмотрим, какие общедидактические методы могут быть использованы в процессе преподавания данного курса. Объяснительно - иллюстративный метод необходимо использовать при проведении вводной лекции. Репродуктивный метод обучения применяется при решении студентами одновременно общих задач с использованием MathCAD, AutoCAD под руководством преподавателя. При обязательной самостоятельной работе студентов в конце каждого занятия хорошо подходит частично-поисковый метод. Но этот метод необходимо применять не раньше третьего или четвертого занятия, после приобретения студентами некоторых навыков, знаний и умений при работе с MathCAD, AutoCAD.

При самостоятельной работе студентов наиболее подходит исследовательский метод обучения. Частично-поисковый и исследовательский методы обучения дают студентам большие возможности для самообразования, вырабатывают у них такие важные для будущего инженера качества, как ответственность, самостоятельность, активность, инициативность и т.п.

Частнодидактические методы обучения по видам деятельности преподавателя и студента применяемые в преподавании - это лекция, работа с учебником, практическая работа на персональном компьютере, самостоятельная работа по поиску решения поставленной задачи и т.п.

При преподавании программных продуктов специального назначения MathCAD, AutoCAD необходимо использовать традиционные педагогические технологии, современные и инновационные технологии для достижения реально выполняемой цели обучения - выполнения формирования ИК, а затем и профессионализма будущего инженера.

Если рассматривать наиболее подходящие инновационные технологии, которые можно использовать при преподавании данного курса, то необходимо упомянуть такие технологии как Батовская система и План трампа.

При использовании Батовской системы лабораторное учебное занятие делится на две части. Первую часть занятия преподаватель проводит с группой целиком, во второй части процесс преподавания и обучения индивидуализируется. Преподаватель работает индивидуально с отстающими студентами, а хорошо успевающие получают задания повышенной сложности и периодически контролируются преподавателем в процессе выполнения этих заданий. Желательно, чтобы на занятии присутствовал лаборант и помогал преподавателю при работе с отстающими студентами.

Вполне применима при преподавании блока информационных дисциплин с применением программных продуктов специального назначения MathCAD, AutoCAD технология План трампа (США), но имеется определенная сложность - необходимо увеличение лекционных часов и часов самостоятельной работы. При использовании технологии План трампа, необходимо изменить программу курса, увеличив количество лекционных часов до 40% и время самостоятельной работы в малых группах (по количеству персональных компьютеров в учебном классе) в лабораториях до 20%. При самостоятельной работе студентов можно использовать методы самообучения на базе информационных и коммуникационных технологий. Для этого должны быть подготовлены электронные дидактические материалы. Возможно применение электронных учебников, видеороликов, компьютерных программ учебного назначения, компьютерных тестирующих программ.

Особое значение в новой образовательной системе имеют материалы для самообучения, доставляемые по компьютерным сетям. При преподавании по данной системе все ГШ устанавливаются на сервере, а доступ к ним студенты получают через компьютерную сеть. Основным методом самообучения, который мы применяли при подготовке инженеров специальности 071900 «Информационные системы и технологии», является самостоятельная работа с учебником возле компьютера. Студенты изучают заданную тему по учебнику и методическим материалам, а затем выполняют задание преподавателя.

В образовании роль систем класса AutoCAD, MathCAD исключительно велика. Облегчая решение сложных математических задач, система MathCAD снимает психологический барьер при изучении математики, делая его интересным и достаточно простым. Грамотное применение систем в учебном процессе обеспечивает повышение фундаментальности математического и технического образования, содействует подлинной интеграции процесса образования в нашей стране и наиболее развитых западных странах, где подобные системы применяются уже давно. Новые версии MathCAD позволяют готовить электронные уроки и книги с использованием новейших средств мультимедиа, включая гипертекстовые и гипермедиа-ссылки, изысканные графики (в том числе анимационные), фрагменты видеофильмов и звуковое сопровождение.

Программы систем AutoCAD, MathCAD могут использоваться также и при выполнении некоторых дипломных работ. Темами дипломных работ могут быть различные инженерные проекты на определенных предприятиях, разработка методики научно-технических расчетов в некоторых нестандартных областях и др. В соответствии с концепцией контекстного обучения важна деловая игра, она является коллективной формой взаимодействия участников на основе имитационной модели, создающей производственный и социальный контекст будущей профессиональной деятельности. В основе таких работ лежит имитация производственных ситуаций. Все производственные ситуации сопровождаются созданием различных проектов. Проект создает информационную среду, моделирующую работу предприятия.

Выпускник учебного заведения должен быть хорошо подготовленным, способным эффективно использовать возможности информационных технологий в своей будущей работе. Необходимо выработать у студентов навыки работы с информацией в любых ее видах и представлениях.

В современной российской рыночной экономике обязательным условием успеха предпринимателя в бизнесе, получения прибыли и сохранения в целостности созданной им организационной структуры является обеспечение безопасности его деятельности. Одной из главных составных частей безопасности является информационная безопасность.

Под безопасностью информационных ресурсов (информации) понимается защищенность информации во времени и пространстве от любых объективных и субъективных угроз, возникающих в условиях функционирования фирмы и условиях экстремальных ситуаций. По мнению большинства специалистов по защите информации, правильная организация работы с персоналом и знание всех проблем и методов защиты информации обеспечивают не менее чем на 80% информационную безопасность фирмы без применения каких либо дополнительных методов и средств защиты.

Таким образом, программы систем AutoCAD, MathCAD созданные для решения определенных научных и производственных задач, могут служить основой для моделирования производственных ситуаций.

Эти программы обладают большими дидактическими возможностями для обеспечения качественного обучения информационным технологиям в сфере математических, технических и инженерных расчетов. Основные достоинства этих программ, широкое распространение, дружественный стандартный интерфейс, прозрачность получения конечных результатов, открытость для внесения различных изменений, являются прекрасной основой для использования их в учебном процессе высших учебных заведений.

АВТОР: Гайворонская Н.А.