Процесс перехода от индустриального к информационному обществу требуют кардинальных изменений во многих сферах деятельности государства. В первую очередь это касается обучения. В развитых странах предусмотрено обеспечение развития образования на основе прогрессивных концепций, создание новой системы информационного обеспечения образования, вхождение каждого государства в трансконтинентальную систему компьютерной информации.
Для обеспечения этих целей необходимо быстрыми темпами развивать дистанционное образование, введение которого позволяет перейти на качественно новый уровень обучения. Перспективным направлением является обучение через Интернет с использованием специально разработанных педагогических программных сред (далее ППС) для каждого отдельно взятого предмета. Такой подход позволяет более полно изучить конкретную предметную область, обеспечивая выполнение различных видов учебной деятельности. Необходимость разработки отдельных ППС для каждого предмета влечет за собой большие накладные расходы, поэтому актуальной является задача разработки технологий, которые обеспечивают переход от курса к курсу с минимальным количеством изменений. Решение этой проблемы заключается в выделении общих функций для произвольных ППС и написании специфических компонент для реализации каждой из них. При таком подходе легко модифицировать и расширять созданную систему в зависимости от дидактических потребностей и появления новых знаний.
Анализ конкретной предметной области позволяет выделить компоненты, которые необходимы для правильной и полноценной организации учебной деятельности. Рассмотрим более детально основные из них (для естественно-математических дисциплин).
1. Компонент для реализации входа в систему. С помощью этого компонента реализуется аутентификация пользователей, и разделение пользователей на группы.
2. Компонент безопасности. Служит для авторизации пользователей и разделения прав доступа в зависимости от группы к которой принадлежит пользователь.
3. Компонент администрирования. Служит для общего управления всем узлом дистанционного обучения и организации взаимодействия отдельных компонент. Функциональность предполагает также добавление, удаление, редактирование информации о пользователях, определение прав пользователей на доступ к отдельным компонентам.
Эти три модуля играют особую роль, поскольку образуют мощный каркас, который обеспечивает легкое внедрение и удобное взаимодействие компонент предназначенных для организации процесса обучения. Рассмотрим теперь их.
4. Компонент «Учебное пособие». Представляет собой модуль для работы со структурированным гипертекстом. С помощью него учащийся получает необходимую теоретическую помощь.
5. Компонент «Задачник». Служит хранилищем задач для конкретного предмета. Может быть структурно и функционально объединен с компонентом «Учебное пособие». Функциональные возможности позволяют преподавателям добавлять и редактировать задания, а учащимся загружать задачи себе в тетрадь.
6. Компонент «Конспект». Служит для хранения и работы с задачами отдельного учащегося. Позволяет увидеть решена ли задача, самостоятельно ли решена, оценку за решение. Из конспекта учащийся может загрузить задачу в среду решения задач.
7. Компонент «Среда решения задач». Представляет собой узко специализированный модуль для решения некоторого класса задач конкретного предмета. Важной особенностью среды решения является то, что она должна предоставлять инструментарий для решения задач данной конкретной области и уметь проверять правильность на каждом шаге решения, предоставляя помощь в случае необходимости. Внешний интерфейс взаимодействия с тетрадью от изменения предмета меняться не должен.
8. Компонент для проведения мониторинга. Позволяет собирать данные и проводить статистический анализ для постоянного контроля эффективности обучения.
9. Компонент группового обсуждения проблем. Организуется в виде форума, где можно задать вопрос и получить на него ответ или обсудить конкретные проблемы.
Построенная таким образом система легко модифицируема. Изменение содержания «Учебного пособия» и замена компонента «Среда решения задач» в зависимости от дидактических потребностей курса не влечет за собой изменений в архитектуре и взаимодействии всех остальных компонент. Таким образом, для систем дистанционного обучения реализуется принцип открытой архитектуры.
Воронежский государственный технический университет
УДК. 681.3
А.В. Паринов, М.В. Сергеев, А.Н. Чекменев
ОРГАНИЗАЦИЯ КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ В СРЕДЕ INTERNET НА БАЗЕ МЕЖРЕГИОНАЛЬНОГО ЦЕНТРА ДО
Создание многофункционального межрегионального интерактивного ресурса Дистанционного Обучения (ДО) коллективного пользования на базе web-сервера в среде INTERNET определяется не только характерными для России особенностями, но и традиционными факторами социально-экономического развития:
экономические проблемы, не позволяющие многим желающим приезжать и учиться в крупных центрах;
неравномерность распределения людских и материальных ресурсов;
постепенное, но существенное, уменьшение численности квалифицированных кадров;
территориальная удаленность проживания потенциальных учащихся от ведущих учебных заведений России;
учебная база и квалификация преподавателей на периферии порой не достаточны для получения современного образования;
проблемы получения образования молодыми людьми с ограниченными возможностями передвижения (инвалиды);
неэффективность традиционного заочного обучения, сводящего на нет время общения обучающегося с преподавателем;
постоянный спрос на образовательные услуги ведущих учебных центров России.
Подобные проблемы существуют во многих странах мира. Однако масштабность и одновременность их появления в современной России просто уникальны.
В последнее время все большую актуальность приобретает технология дистанционного обучения. Раскрыть которую в полной мере возможно только используя телекоммуникационные и информационные ресурсы сети INTERNET, так как основная цель ДО – донести до территориально удаленного потребителя образовательных услуг весь объем учебного материала вне зависимости от степени его технической оснащенности.
Разрабатываемый ресурс межрегионального учебно-методического центра дистанционного обучения имеет следующую модульную структуру:
регистрация / авторизация пользователей при входе в систему;
просмотр, добавление, обновление и удаление учебных курсов;
организация непрерывных консультаций по всем предметам (форумы);
выполнение, добавление, обновление и удаление учебных тестовых заданий и сохранение результатов тестов;
доступ преподавателей каждой школы (ВУЗа) к результатам тестов учащихся этой школы (ВУЗа) и формирование сертификатов с подписью преподавателя;
формирование обобщенной статистики по различным показателям.
Вся система построена с учетом возможности расширения её функциональности, внедрения и адаптации под сайт любого дизайна, не меняя при этом исходные коды.
Прикладные программы ресурса используют JavaScript, что позволяет увеличить наглядность, удобство и скорость работы, одновременно сокращая трафик данных (что особенно важно при работе с дорогим или низко-пропускным INTERNET).
Важной особенностью системы является возможность сложного (не бинарного) оценивания результатов теста. В частности, за более трудные вопросы может начисляться более высокий балл, чем за лёгкие, возможно начисление определённого количества баллов за «не абсолютно верные» ответы. На базе этих данных можно строить сколь угодно сложные системы оценивания результатов. Также возможно выставление оценки непосредственно преподавателем.
В работе развивается подход к формальному описанию замкнутой технологии оценочной деятельности, основанный на использовании математических структур, моделируемых в теории нечетких множеств для описания сложных систем; логических принципов, выходящих за рамки классической бинарной логики, которые позволяют создавать модели оценочной деятельности в условиях неопределенности и нечеткости.
Разработанная система дистанционного обучения предоставляет возможность учащемуся в любое удобное для него время вне зависимости от территориальной расположенности и технической оснащенности получать необходимую информацию для самостоятельной проработки. В режиме «OnLine» выполнять контрольные задания, задавать вопросы преподавателю и получать ответы на них, участвовать в тематических конференциях. Преподавателю такая форма обучения обеспечивает быстрый и оперативный контроль усвоения материала каждым учащимся и при необходимости позволяет адекватно корректировать процесс обучения.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
А.В. Паринов, О.А. Самолыга, Е.Д. Федорков
ВНЕДРЕНИЕ СТАНДАРТОВ ПОДГОТОВКИ ИТ-СПЕЦИАЛИСТОВ НА БАЗЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНОГО КУРСА
В настоящее время актуальной является задача подготовки специалистов, бакалавров и магистров, владеющих современными параллельными вычислительными и суперкомпьютерными технологиями и способных эффективно применять их при проведении фундаментальных и прикладных исследований. Актуальность данной задачи обусловлена следующими основными причинами: массовое производство персональных компьютеров на базе многоядерных процессоров, широкое распространение кластерных вычислительных систем и грид-вычислений.
Компьютер на базе многоядерного процессора фактически является многопроцессорной вычислительной системой. Таким образом, в настоящее время осуществляется повсеместный и массовый переход на компьютеры с параллельной архитектурой. Кластер - это связанный набор полноценных компьютеров, используемый в качестве единого вычислительного ресурса. Кластеры могут быть построены из стандартных рабочих станций с использованием стандартного сетевого оборудования и стандартного программного обеспечения. Подобные кластеры сочетают в себе экономичность и высокую вычислительную мощность и в соответствии с рейтингом TOP500 самых мощных суперкомпьютеров мира в настоящее время претендуют на доминирующее положение в области высокопроизводительных вычислений. С помощью свободно доступного программного обеспечения обычные рабочие станции и/или высокопроизводительные кластеры, подключенные к сети Интернет, могут быть объединены в единую распределенную вычислительную систему. В то же время существующие образовательные стандарты подготовки ИТ-специалистов не обеспечивают в полной мере освоение студентами современных параллельных вычислительных технологий. В настоящее время образование в области параллельных вычислений базируется на трех дисциплинах: архитектура вычислительных систем, программирование и вычислительная математика. В то же время ряд основополагающих фактов, методов и технологий решения больших задач на больших вычислительных системах возник как результат исследований на стыке нескольких предметных областей. В силу этого излагаемые в соответствующих курсах сведения оказываются недостаточными для формирования целостной системы знаний, ориентированной на эффективное построение параллельных процессов, когда ресурсы конкретной вычислительной системы на конкретной задаче используются для достижения максимально возможного ускорения. Образовательные курсы, связанные с вычислительной техникой или ее использованием, могут быть разделены на две группы: базовые и специальные. Базовые курсы носят универсальный характер и не классифицируются по типам вычислительной техники. Они сформировались на основе знаний о последовательных машинах и последовательных вычислениях и с течением времени практически не меняются. В рамках курса по программированию базовые сведения начинают читаться с первого или второго семестра, в рамках курса по численным методам примерно с третьего семестра. Специальные курсы, относящиеся к параллельным вычислительным системам, начинают читаться довольно поздно (как правило, не ранее седьмого или даже девятого семестра). В силу этого, как правило, не удается вызвать у студентов интерес к параллельным вычислительным алгоритмам и показать перспективу работы с ними.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
А.В. Паринов, М.В. Ришко, Е.Д.Федорков
РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ НА БАЗЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
Информация, описывающая конструкцию приспособления, является результатом переработки сведений об оснащаемой детали и технологических операциях её изготовления.
Для конструкции любого приспособления существует возможность её декомпозиции на определённое число составляющих – конструктивных элементов.
Конструкция всякого приспособления может быть синтезирована из определённого числа конструктивных элементов.
Конструктивные элементы отличаются свойствами и характеристиками, которые можно представлять в ЭВМ.
Между элементами в конструкции существуют некоторое количество моделированных отклонений, общих для всех приспособлений.
В каждом конструктивном элементе как разновидности твёрдого тела можно зафиксировать его положение для определения значений позиционных отношений между элементами.
В компьютер вводиться описание обрабатываемой детали и оснащаемой станочной операции, на основе чего автоматически строится цифровое информационное описание проектируемого приспособления в виде соответствующих цифровых массивов. Управление передаётся блоку составления спецификаций, результаты работы которого выдаются на печатающее устройство в форме документа, определённого стандартами ЕСКД.
Затем выполняются работы по формированию программ вычерчивания при получении сборочного и деталировочного чертежей конструкции.
Процесс завершается технологической подготовкой производства приспособления и составлением программ для станков с ЧПУ.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
А.В. Паринов, О.А. Щербакова, Е.Д. Федорков
ВЗАИМОСВЯЗЬ УНИВЕРСИТЕТОВ И ИТ КОМПАНИЙ: ОПЫТ, ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ
Проблемы подготовки высококвалифицированных специалистов общеизвестны, но, может быть, наибольшую остроту эти проблемы приобретают в сфере ИТ образования. В числе проблем - относительная новизна и стремительность развития данной области знаний, разнообразие к квалификационным требованиям подготавливаемых специалистов, необходимость высоких финансовых затрат для обеспечения адекватной материальной базы подготовки, сложность организации качественной профессиональной практики студентов и многое другое. В числе наиболее острых проблем и ситуация с обеспечением качественного уровня профессорско-преподавательского состава. Причины этой проблемы также хорошо понятны - для старшего поколения преподавателей (составляющие зачастую большую часть кадрового состава университетов) достаточно сложной является постоянная "гонка" за новациями в области ИТ, попытка привлечения молодых сотрудников для преподавания наталкивается на практически непреодолимую преграду катастрофически низкого уровня оплаты труда в вузах.
Возможный и, может быть, наиболее реальный на данный момент времени способ решение многих из перечисленных проблем лежит на пути организации взаимовыгодного сотрудничества вузов и ИТ компаний. Вузам для организации подготовки высококвалифицированных специалистов необходимо взаимодействие с ИТ компаниями для определения квалификационных требований к современным ИТ специалистам, для консультаций при формирования учебных планов обучения, соответствующих требованиям современной ИТ индустрии, для организации профессиональных студенческих практик и т.п. Со своей стороны, ИТ компании должны понимать, что без определенного влияния на процесс подготовки специалистов в вузах, без оказания адекватной финансовой поддержки решение кадровых проблем компаний и привлечение новых специалистов высокого уровня подготовки вряд ли могут быть обеспечены (опыт показывает, что "доводка" уровня подготовки специалистов на уровне отдельной компании является трудоемкой и недостаточно эффективной практикой).
Действенной и апробированной формой организации такого взаимовыгодного сотрудничества является организаций учебно-исследовательских лабораторий, создаваемых в университетах при поддержке ИТ компаний. Создание таких лабораторий может происходить и с чисто прагматической целью проведения дополнительной целевой (в интересах конкретной компании) подготовки студентов и решения задач рекрутинга и привлечения в компании выпускников соответствующих вузов. Однако наряду с решением задач взаимодействия с конкретными компаниями подобные лаборатории могут в значительной степени содействовать и решению общих стратегических проблем подготовки ИТ специалистов. В числе возможных "расширенных" форм деятельности лабораторий может находиться следующее:
Между параметрами оснащаемой детали и формируемой технологической оснасткой существует информационно-функциональная взаимосвязь. Аналогичные взаимосвязи существуют также между технологическими решениями по производству детали и информационными моделями этой детали. Всё это создаёт предпосылки для комплексной автоматизации: деталь технологический процесс изготовления детали – проектирование и изготовление технологической оснастки – изготовление детали. В связи с этим при автоматизации проектирования приспособлений и был определён метод построения технологического оснащения на базе информационной модели, получившей название синтеза конструкций.
В основу этого метода положены следующие принципы: