Федеральное агентство по образованию
Скачать 3.76 Mb.
|
Пример. Во втором семестре 2006 г. проф. М.А.Марценюк прочитал курс лекций «Статистическая радиофизика». По курсу было подготовлено около 650 слайдов, в которых подробно разъясняется материал курса. Благодаря новым средствам, в курсе удается представить численные модели случайных процессов, продемонстрировать методы вычисления корреляционных функций, спектральных плотностей и других параметров. Проследить характер преобразования случайных сигналов при прохождении через радиотехнические цепи. Некоторые вычисления реализуются непосредственно в аудитории с помощью демонстрации работы «живых» алгоритмов построенных в пакете MathCAD. Для стимуляции самостоятельной работы студентов проводились контрольные тесты. Для облегчения работы студентов все слайды были опубликованы в виде учебно-наглядного пособия. Лабораторные работы во вновь созданных и переоборудованных учебных лабораториях, выполняемые в рамках специальности, проводятся с использованием цифровых приборов (вольтметров, генераторов, синтезаторов частот, анализаторов спектров и т.д.), имеющих сопряжение с персональным компьютером для накопления, сортировки и обработки данных с возможностью последующего моделирования процессов. Таким образом, рабочее место в лабораторных практикумах автоматизировано и включает в себя источник первичных данных и инструмент для их последующей обработки, т.е. персональный компьютер. Методики проведения лабораторных практикумов предусматривают частичную автоматизацию измерений; компьютерную обработку данных; численное решение ряда задач и сравнение их результатов с экспериментальными данными; создание локальной компьютерной сети с подключением к глобальной сети; возможность удалённого доступа к базам данных; интерактивное изучение методических пособий, описаний приборов и сопутствующей научной и учебной литературы. Использование телекоммуникационных технологий обеспечит возможность дистанционного обучения, промежуточного и итогового контроля знаний, расширит возможности самостоятельной работы студентов. Пример. Во время прохождения 10-дневной летней практики студенты должны разработать проект и представить компьютерную программу небольшой информационной. После установочных занятий и получения заданий дальнейшую работу студенты проходят самостоятельно, обмениваясь с преподавателем, ведущим практику электронными сообщениями. Кафедра физики твердого тела. В течение второго семестра 2006-2007 учебного года было выполнено три дипломных и три курсовых работы по тематике связанной с ПНППК для целей совершенствования технологии изготовления модуляторов на основе протонного обмена в монокристаллах ниобата лития. Это и есть внедренные инновации в учебный процесс кафедры физики твердого тела. Кафедрой физики фазовых переходов основное внимание уделялось вопросам подготовки учебных материалов в формах, использующих возможности новых образовательных технологий и современных средств аудиовизуальной поддержки учебного процесса. Для этого приобретена соответствующая материальная база (см. выше). В результате проведенных учебных и организационно-методических мероприятий достигнуты следующие результаты:
Практически все приобретенное по тематике программы оборудование использовано для модернизации существующих лабораторных установок и постановки новых лабораторных работ. Оборудование имеет опцию связи с компьютером в режиме OnLine, что позволяет довести ИК компоненту лабораторного практикума до 70%. Приобретенное мультимедийное оборудование, такое как интерактивная экран-панель, интерактивная экран-доска прямой проекции, современные проекторы и аудитоехника, обеспечили качественно новый уровень образовательной среды, необходимой для подготовки высокопрофессиональных специалистов, отвечающих современным требованиям общественного и социального развития и обладающих высоким уровнем информационно-коммуникационной компетентности. Проведена модернизация учебных планов специализации «Физика фазовых превращений» и магистерской программы «Физика конденсированного состояния вещества» путем разработки новых и переработки действующих учебных курсов и спецпрактикумов на базе современного оборудования и мультимедийной компьютерной техники. Модернизация привела к внедрению информационных технологий во все виды учебной деятельности: лекции, лабораторные практикумы, курсовое и дипломное проектирование, студенческие научные конференции, защиты курсовых и дипломных работ и пр. Среди других работ отметим: изготовлен комплект электронных иллюстраций к курсу лекций «Магнитные измерения»; разработан дистанционный курс «Типовые средства построения графиков в Maple»; разработан комплект мультимедийных презентаций для спецкурсов «Физика жидких кристаллов», «Физика фазовых переходов»; разработан электронный образовательный модуль «Решение задач по физике твёрдого тела». В ходе перестройки организации учебных практикумов, выполненной в процессе реализации программы, на кафедре физики фазовых переходов разработана и реализована концепция учебно-лабораторного комплекса для совмещения нормативных требований государственных образовательных стандартов и обеспечения обучающихся реальными практическими навыками и умениями будущих специалистов. На приобретенном в рамках проекта оборудовании создан учебно-лабораторный комплекс, который является специализированным многоцелевым учебным и научным объектом кафедры физики фазовых переходов, предназначенным для проведения лабораторных, практических и лекционных занятий с использованием персональных компьютеров и технических средств обучения. Такой многоцелевой характер позволяет более рационально использовать учебные площади. В структуру лаборатории входят:
Совмещение процессов выполнения лабораторных работ с компьютерной обработкой и моделированием результатов измерений позволило в рамках существующих учебных дисциплин реально увеличить долю времени работы студентов в компьютерных классах. Необходимо также отметить, что осмысленное и мотивированное выполнение компьютерных расчетов, реализованное в учебно-лабораторном комплексе кафедры, дает больший педагогический эффект, нежели решение абстрактных задач и примеров. Использование ИКТ на занятиях в целях реализации проекта включает в себя:
Так, например, по курсу «Физика твердого тела» (3 курс, радиофизики) подготовлена презентация по теме: «Кристаллы и кристаллические решетки», в"; в учебном практикуме «Физика фазовых переходов» созданы мультимедийные тренажеры физических приборов и явлений: виртуальная лабораторная работа «Измерение теплоты фазового перехода при парообразовании жидкости» и виртуальная модель струйного ультратермостата; подготовлены электронные описания лабораторных работ по курсам «Физика фазовых переходов» и «Оптика анизотропных сред». В ходе реализации проекта стали доступны современные ИК-технологии, которые открывают перед всеми участниками учебного процесса новые возможности. Компьютерная техника высокой производительности и презентационное оборудование позволяют демонстрировать учебные материалы на качественно новом уровне в режиме реального времени. Программное обеспечение позволяет создавать современные электронные учебно-методические пособия и вести удаленное дистанционное обучение. Новая интерактивная экран-доска Hitachi Т-77, приобретенная кафедрой физики фазовых переходов в рамках проекта, составила рабочее место преподавателя – лектора, дала возможность управлять занятием, проецируя лекционный материал на экран. Доска позволяет делать примечания на экране, выделять ключевые моменты, импортировать графические объекты, использовать множество включенных шаблонов оформления и преобразовывать в текст рукописные заметки. Учебный процесс обучения качественно изменился, стал значительно более наглядным и интерактивным. Мультимедийное сопровождение лекционных занятий проводится по спецкурсам «Физика полимеров», «Оптика анизотропных сред», «Магнитные измерения», читаемых для студентов 4 и 5 курсов специализации «Физика фазовых превращений». Необходимо, однако, отметить, что интерактивные доски требуют обновления программного обеспечения, особенно для разработки мультимедийных приложений. Осуществление активного обучения сложнее для преподавателей, чем традиционный учебный процесс, и требует дополнительного времени на подготовку, т.к. преподаватель должен не только сформировать учебную задачу, провести ее моделирование, подготовить мультимедийное сопровождение, наметить возможные пути решения, но и преподнести материал так, чтобы пробудить интерес к исследованию и создать ситуацию успешности. Перестроена организация спецкурса «Компьютерные методы в физике конденсированного состояния» для студентов 4 курса физического факультета специализации «Физика фазовых превращений» и магистров 1 года обучения по программе «Физика конденсированного состояния вещества», который идет в тесном контакте с соответствующим учебным компьютерным практикумом. Все основные теоретические разделы курса находят применение и с неизбежностью используются студентами на практикуме. В ходе выполнения практикума в компьютерном классе студенты выполняют конкретно поставленные практические задачи. Для их реализации необходимо применение определенного набора компьютерных методов разной сложности. Перестройка курса была связана с учетом опыта предыдущих лет и заключалась в том, что добавлены разделы, посвященные:
В рамках изменения качественного уровня подготовки специалистов с использованием ИКК на кафедре физики фазовых переходов разработана и внедрена новая учебная дисциплина «Информационные и коммуникационные технологии» для студентов 3 курса специальности «Физика конденсированного состояния вещества», которая содержит новые темы «Изучение интерактивной экран-доски», «Подготовка мультимедийных материалов для сопровождения учебного процесса». Проведена корректировка учебных планов с учетом современных информационно-коммуникационных технологий с целью решения следующих задач: В части работы с пакетом MS Office:
В части телекоммуникационных технологий: дать знания:
умения и навыки:
В результате проведенных учебных и организационно-методических мероприятий достигнуты следующие результаты:
Преподаватели кафедры прошли курсы повышения квалификации и способны:
Все преподаватели кафедры физики фазовых переходов в рамках внутрикафедральных семинаров прошли обучение по работе с аудио- и видео техникой, приобретенной в рамках проекта, где основное внимание уделялось вопросам подготовки учебных материалов в формах, использующих возможности новых образовательных технологий и современных средств аудиовизуальной поддержки учебного процесса. В рамках курса повышения квалификации создан электронный учебный модуль «Решение задач по физике твёрдого тела». Этот модуль представляет собой совокупность Интернет-страниц, выложенных на сайте. Модуль включает теоретический и практический материал, методические указания, цели и задачи, интерактивные объекты, словарь терминов (глоссарий), библиотеку, ссылки на Интернет ресурсы по соответствующей тематике. Состоявшиеся изменения характера и структуры учебной нагрузки преподавателей В ходе реализации Проекта физическим факультетом проведена переработка образовательных программ направления и специальностей, программ существующих учебных курсов и разработка новых учебных курсов на новой методической основе с использованием информационно-коммуникативных технологий, переоборудование учебных лабораторий и организация новых учебных лабораторий, модернизация учебно-методического обеспечения с использованием новых принципов обучения, подготовка лекционных презентаций. Переоборудование учебных лабораторий включает частичную автоматизацию измерений; компьютерную обработку данных; численное решение ряда задач и сравнение их результатов с экспериментальными данными; создание локальной компьютерной сети с подключением к глобальной сети; возможность удалённого доступа к базам данных; интерактивное изучение методических пособий, описаний приборов и сопутствующей научной и учебной литературы. Использование телекоммуникационных технологий обеспечило возможность дистанционного обучения, промежуточного и итогового контроля знаний, расширило возможности самостоятельной работы студентов. Для успешного усвоения учебного материала лекции и практические занятия проводятся преимущественно в аудиториях, оборудованных мультимедийной техникой или в компьютерных классах. Лабораторные работы проводятся с использованием современных приборов (цифровые вольтметры, селективные вольтметры, генераторы, синтезаторы частот, анализаторы спектров, сканирующие микроскопы и т.д.), имеющих сопряжение с персональным компьютером для накопления, сортировки и обработки данных с возможностью последующего моделирования процессов. Таким образом, рабочее место студента в большинстве лабораторных практикумах автоматизировано, оно включает источник первичных данных и инструмент для их последующей обработки, т.е. персональный компьютер. Это позволило повысить качество обучения и уменьшить нагрузку преподавателей, освобождая время для индивидуальной работы со студентами, научной и методической работы. Перечисленные мероприятия привели к существенному повышению качества подготовки специалистов в области физики и радиофизики, обладающих высоким уровнем информационно-коммуникационной компетенции. Образовательная система включает в себя следующие взаимодействующие компоненты: – студенты, как участники процесса обучения, пользователи оборудования, программного обеспечения и учебно-методических материалов. Некоторые студенты старших курсов также принимают участие в разработке лабораторных работ на новом оборудовании – преподаватели, как ведущие участники процесса обучения, разработчики учебно-методического обучения, – руководство кафедр, как координирующий центр; – имеющиеся помещения и оборудование, а также вновь поступающее оборудование; – университет и его службы, как надсистема, с которой взаимодействуют все участники подпрограммы. Благодаря подпрограмме: – значительно оживилось обсуждение методических разработок на заседаниях кафедры. На кафедре компьютерных систем и телекоммуникаций практически на каждом заседании кафедры обсуждались методические вопросы использования нового оборудования и другие вопросы. – помещения кафедр, в которых размещается новое оборудование, отремонтированы и для них закуплена новая мебель, установлена пожарно-охранная сигнализация. – значительно повысился уровень системности, что проявилось в интенсификации обмена информацией между студентами и преподавателями, занятости преподавателей написанием учебных пособий. Студенты получают возможность работы на новом программном обеспечении и на новой технике. – значительно повышается личная оснащенность преподавателей компьютерной техникой. Ведущие преподаватели получили современное компьютерное оборудование, аудитории и лаборатории оснащены мультимедийными проекторами, экранами, затемнением. Использование персональных компьютеров в лабораторном практикуме позволяет разбить процесс обучения на несколько этапов:
Выделение этапов позволяет повысить качество обучения и уменьшить нагрузку преподавателей, освобождая время для индивидуальной работы со студентами, научной и методической работы В целом, благодаря программе подразделения получили толчок в своем развитии. Это касается содержания самих курсов, их оснащенности программным обеспечением, аппаратурой и лабораторным оборудованием, так и сближением целей всех участников процесса – студентов, преподавателей, руководства. Происходит накопление информационных ресурсов и перевод их из пассивной (книга, руководство) в активную форму (программа, работающая модель). В связи с многократным увеличением количества вычислительной техники на кафедре физики твердого тела большая часть работы по обработке полученного экспериментального материала при выполнении лабораторных работ, курсовых и дипломных работ осуществляется студентами самостоятельно. Преподаватель знакомится с результатами, полученными студентами, в уже обобщенном, оцифрованном виде с готовыми графиками и диаграммами. Это позволяет увеличить долю самостоятельной работы студентов и разгрузить преподавателя от мелочной опеки студентов, сосредоточив внимание на главных задачах его научно-исследовательской и учебной работы и, в первую очередь, в области инновационной части учебного процесса. В результате модернизации учебных планов специализации «Физика фазовых превращений» и магистерской программы «Физика конденсированного состояния вещества» изменился характер учебной нагрузки преподавателей кафедры физики фазовых переходов: в учебный процесс введено несколько лабораторных и компьютерных практикумов и увеличена доля самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя. Состоявшееся совершенствование учебно-методического обеспечения Пересмотрены учебно-методические комплексы всех учебных дисциплин, читаемых кафедрами физического факультета. Разработаны новые учебные дисциплины (Информационные и коммуникационные технологии, Спецпрактикум (вычислительные технологии в физике фазовых переходов), Аморфные и нанокристаллические сплавы, Сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия, Проектирование и разработка информационных систем, Управление разработкой проектов (факультатив), Инновационные проекты и управление интеллектуальной собственностью, Компьютерное зрение, Основы инженерного творчества, Проектирование систем цифрового управления, Проектирование систем корпоративного управления, Квантовая и оптическая электроника, Радиочастотные и оптоволоконные средства связи (спецпрактикум), Метрология и электрорадиоизмерения (спецпрактикум), Антенны и устройства СВЧ, Информационно-измерительные системы, Теоретические основы квантовой информации, Компьютерные методы обработки эксперимента, Современные методы исследования конвекции). Изданы учебные и учебно-методические пособия, разработаны комплекты мультимедийных презентаций, сопровождающих читаемые курсы лекций. В ходе реализации подпрограммы кафедрой теоретической физики были разработаны 11 методических пособий по формированию информационно-коммуникационной компетентности в рамках изучения дисциплин учебного плана. Кафедра общей физики. Издано 2 учебно-методических пособия. Разработаны и внедряются методики применения ИКТ с помощью ИКС в учебном процессе на физическом, географическом, механико-математическом и геологических факультетах. Переработан ряд лекционных курсов по общей физике с использованием новейших информационных и коммуникационных технологий. Подготовлен в электронном виде для курса «Общая физика, часть IV, оптика» подробный реферат всех 26 лекций для передачи студентам. Реферат содержит фотографии и сложные схемы экспериментальных установок для демонстраций на большом экране в ауд. 902 с помощью закупленных демонстрационных комплексов. Кроме того, программа курса полностью переработана и приведена в соответствие с предпринятой Московским государственным университетом модернизацией курса общей физики в связи началом применения информационно-коммуникационных технологий в преподавании курса общей физики. Модернизирован ряд лабораторных практикумов и лекционных демонстраций по общей физике и физике атмосферы и океана с использованием новейших информационных и коммуникационных технологий. Переработан ряд лекционных курсов по специализации «Физическая гидродинамика» с использованием новейших информационных и коммуникационных технологий: автоматизации конвективного эксперимента, конвекции в замкнутых объемах, конвекции жидкостей с особыми свойствами, гидромеханики невесомости, оптических методов в гидродинамике, турбулентности, межфазной гидродинамики, магнитной гидродинамики, физики плазмы, экспериментальных методов в гидродинамике. Лекционный курс «Межфазная гидродинамика» для студентов-физиков 5 курса и магистров 1 года обучения (17 лекций и 17 лабораторных занятий) полностью обеспечен оригинальной литературой в электронном и печатном виде. Кафедры экспериментальной физики и компьютерных систем и телекоммуникаций. Подготовлены к изданию 11 учебных пособий. Переработаны образовательные программы по специализациям «Информационные системы и технологии» и «Компьютерная электроника» специальности «Радиофизика и электроника». Разработаны и апробированы новые рабочие программы изучения дисциплин, входящих в основные образовательные программы, отражающие необходимость использования ИКТ: – «Проектирование и разработка информационных систем», Проектирование информационных систем является важной составляющей обучения специалистов по информационным технологиям, так как кроме непосредственного программирования оно включает множество аспектов, включая социальный. Задача курса – обучить студентов на практике овладению соответствующими методами, такими как 1) системный анализ, 2) согласование требований к проекту со стороны заказчика, 3) разработка модели проектируемой системы на языке UML. 4) Использование шаблонов проектирования для распределения методов между классами 4) создание кода, соответствующего выделенным классам и объектам. – «Компьютерное зрение», Новое направление информационных технологий, получившее название «компьютерное зрение», включает в себя ряд задач компьютерной геометрии, обработки изображений. Переработаны программы, проведена модернизация учебно-методического обеспечения с использованием новых принципов обучения, подготовлены лекционные презентации по учебным дисциплинам: – «Архитектура ЭВМ», – «Методы искусственного интеллекта», – «Нейросетевые системы и интеллектуальные агенты», – «Проектирование баз данных», – «Технические средства сетей», – «Разработка микропроцессорных систем», – «Операционные системы» – «Информационные системы и технологии» – «Методы искусственного интеллекта» – «Антенны и устройства СВЧ» – «Информационно-измерительные системы», – «Системы телекоммуникаций», – «Практикум по схемотехническому моделированию» Разработаны программы и проведена апробация новых учебных курсов: – «Проектирование и разработка информационных систем», – «Управление разработкой проектов», – «Инновационные проекты и управление интеллектуальной собственностью», – «Компьютерное зрение», – «Основы инженерного творчества», – «Проектирование систем цифрового управления», – «Проектирование систем корпоративного управления». – «Безопасность операционных систем» – «Безопасность вычислительных сетей» – «Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности» – «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем» – «Технология построения защищенных автоматизированных систем» – «Радиотехнические средства защиты информации». Подготовлены методические указания к лабораторным практикумам: – «Архитектура ЭВМ», – «Технические средства сетей», – «Разработка микропроцессорных систем», – «Операционные системы» – «Проектирование и разработка информационных систем», – «Квантовая радиофизика», – «Антенны и устройства СВЧ», – «Твердотельная электроника», – «Информационно-измерительные системы» – «Линейные и нелинейные системы радиоэлектроники» – «Основы радиоэлектроники» – «Системы телекоммуникаций» Приобретение и использование в учебном процессе компьютерных программ Таблица 12
|
