Концепция модернизации высшего профессионального технического образования

Какова цель программ повышения квалификации, реализуемых ФПК ИТ МГУПИ?

Модернизация высшего профессионального технического образования (ВПТО) – цель образовательных программ, которые предлагает ФПК ИТ МГУПИ.

Что означает термин «высшее профессиональное техническое образование»?
Каковы современные условия, в которых проходит и которыми определяется модернизация?

Что означает термин «высшее профессиональное техническое образование»?

ВПТО - это комплекс образовательных услуг, которые могут быть предложены молодым людям, решившим профессионально заниматься техническими науками.

Что такое «техническая наука»?
Зачем нужны все эти определения?

Каковы современные условия, в которых проходит и которыми определяется, модернизация ВПТО?

Глобализация, мультимедийный компьютер, интернет

Что такое «глобализация»?
Что такое «мультимедийный компьютер»?

Что такое «техническая наука»?

Техническая наука занимается созданием искусственных объектов определенного функционального назначения на определенной элементной базе. Творческий специалист технической науки занимается разработкой (придумыванием) новых объектов.

Зачем нужны все эти определения?
Что означает «научить технической науке»?

Что означает термин «высшее профессиональное техническое образование»?

Зачем нужны все эти определения?

Традиционные учебные процессы (без использования компьютерных технологий) реализовывались каждым преподавателем по-своему.
Реализация современных учебных процессов возможна только на основе электронных ресурсов большого объема. Создание таких ресурсов возможно только совместными усилиями. Поэтому нужно договориться и выработать единый подход. Для этого и нужны определения, используемые далее.

Что такое «техническая наука»?
Что означает «научить технической науке»?

Что означает «научить технической науке»?

Научить придумывать новые технические объекты невозможно. Механизм возникновения новых идей в человеческой голове, мягко говоря, не изучен.
Работа студента по изучению технической науки (в том числе с использованием образовательных услуг для облегчения этой работы) преследует три другие цели:
Первое. Овладение технологиями анализа технических объектов изучаемой науки. Под технологией анализа понимается определение «потребительских» свойств объекта по его технической документации без реального изготовления и испытаний.
Второе. Изучение достаточного количества готовых объектов, уже созданных наукой. Выход на ее «передовые рубежи».
Третье. Определение собственной профпригодности в изучаемой науке. В какой-то момент студент должен почувствовать, что может придумывать новые объекты. Если это случилось, то он уже готов (см. первое, второе) проверять свои идеи, доводить их до «рабочего» состояния и сравнивать с тем, что уже создано.
«Научить технической науке» означает помочь в первом и втором, после чего тактично обсудить со студентом третье.

В чем заключаются образовательные услуги по изучению «технической науки»?

Каковы современные условия, в которых проходит и которыми определяется, модернизация?

Что такое «глобализация»?

Глобализация – это единые правила жизни всего цивилизованного мира, возможность и (или) необходимость жить по этим правилам. Для ВПТО эти правила таковы: студент заказывает, оплачивает образовательные услуги, следит за их качеством. Студент имеет возможность выбирать источник образовательных услуг по всему миру. Из-за глобализации (единый мировой рынок техники) потребность в творческих специалистах технических наук сокращается (фирмы-разработчики конкурируют по всему миру, их количество не очень велико).

Что такое «мультимедийный компьютер»?
Что означает «научить технической науке»?

Каковы современные условия, в которых проходит и которыми определяется, модернизация ВПТО?

Глобализация, мультимедийный компьютер, интернет

Что такое «глобализация»?
Что такое «мультимедийный компьютер»?

Что такое «мультимедийный компьютер»?

Современный компьютер способен воспроизводить для пользователя несколько типов потоков информации (медиа потоков): текст, звук, изображение, видео. Эти принципиально новые возможности являются одной из основных причин радикальных изменений в ВПТО.

Что такое «глобализация»?
Что означает «научить технической науке»?

Что означает «научить технической науке»?

В чем заключаются образовательные услуги по изучению «технической науки»?

Путь от школьных знаний к технологиям анализа, используемым в конечной технической науке, достаточно долог. Он проходит через изучение множества вспомогательных технологий. Образовательные услуги ВПТО заключаются в оказании помощи в изучении этих технологий.

Что такое технология? Что значит научить технологии?
Откуда берутся технологии? Что такое структура технологий?

Что такое технология? Что значит научить технологии?

Под термином «технология» понимается набор правил выполнения некой умозрительной бумажной работы. Для описания и идентификации технологии будем использовать следующую совокупность сведений:
А. Область применения
Б. Используемые технологии
В. Правила выполнения технологии
Г. Результат использования
Для того, чтобы научить технологии нужно сначала объяснить студенту соответствующие правила, а затем потренировать его, доведя до устойчивых навыков уверенной реализации технологии.

Откуда берутся технологии? Что такое структура технологий?
Каково содержание ВПТО?

Откуда берутся технологии? Что такое структура технологий?

Предполагается, что все умозрительные технологии, которые выработало человечество, образуют некоторую упорядоченную структуру, представленную на рисунке. Эта структура "накрывает" всю современную науку и технику.

В центре находятся технологии математики, вокруг них группируются технологии естественных наук, изучающих объекты естественной природы, внешнюю оболочку структуры составляют технологии технических наук, занимающихся созданием искусственных объектов.
Структура технологий представляет собой направленный граф, дуги которого отражают использование исходной технологии при реализации конечной. Для выполнения одной и той же работы может существовать несколько технологий, что отражается дублированием узлов структуры.
В естественных науках класс изучаемых объектов ограничен явлениями естественной природы. Исключение составляет математика, которая сама порождает изучаемые объекты как системы аксиом, но тоже делает это не слишком быстро (и, видимо, уже близка к насыщению?!). Основная задача естественных наук - углубление знаний об объекте путем построения все более изощренных формальных моделей. Основной путь решения этой задачи - формальный синтез модели и неформальный анализ ее на соответствие изучаемому явлению.
В технических науках задана элементная база и определено функциональное назначение синтезируемых объектов. Основная задача технической дисциплины - создание новых объектов с заданными или лучшими свойствами. Основной путь решения этой задачи - неформальный синтез объекта и его формальный анализ на соответствие заданным свойствам.
В соответствии с вышеизложенным, набор формальных технологий естественно-научной дисциплины соответствует набору моделей изучаемых объектов (каждому объекту может соответствовать несколько моделей). Поэтому набор технологий естественной дисциплины получается достаточно обширным и разнообразным, но имеет вид замкнутой области. Наоборот, в технической дисциплине обычно используется всего несколько (даже одна) формальных технологий анализа, соответствующих ограниченной элементной базе. Зато имеется довольно большой и постоянно расширяющийся набор формальных технологий псевдосинтеза, соответствующих набору уже созданных объектов. Свои основные технологии (технологии анализа) техническая дисциплина как правило заимствует у соседней естественной науки. С внешней стороны область технической дисциплины принципиально не замкнута и имеет лишь условную границу (на рисунке показана пунктиром), которая отражает только текущее состояние.

Что такое технология? Что значит научить технологии?
Каково содержание ВПТО?

Что такое технология? Что значит научить технологии?
Откуда берутся технологии? Что такое структура технологий?

Каково содержание ВПТО?

Содержание ВПТО - это сектор из общей структуры технологий. Для того, чтобы овладеть технологией анализа технических объектов «своей» науки студент должен изучить технологии всего сектора.

Кроме научных технологий сектора специальности студент в техническом вузе изучает технологии целого ряда других дисциплин: политических, экономических, экологических, языковых и т.д. Условно назовем их технологиями современной жизни.

Новые ГОСы должны описывать содержание ВПТО в терминах технологий, входящих в сектор изучаемой специальности. Каждая технология, вошедшая в ГОС, должна быть подкреплена электронными ресурсами (см. далее) из общедоступного государственного фонда.

Каковы учебные процессы ВПТО?

Каково содержание ВПТО?

Каковы учебные процессы ВПТО?

Все дисциплины ВПТО делятся на три группы: А, Б и В. Для каждой из групп используется учебный процесс соответствующего типа.
В основе рассматриваемой жесткой формализации типов учебных процессов лежат почти очевидные и давно известные соображения. Просто раньше такая формализация не требовалась. А теперь она нужна для организации совместной работы по созданию электронных ресурсов.

Что такое «учебный процесс А»?
Что такое «учебный процесс Б»?
Что такое «учебный процесс В»?

 Каковы учебные процессы ВПТО?

Что такое «учебный процесс А»?

Технологии математики и естественных наук большинством студентов технических специальностей должны изучаться достаточно сухо и сдержано, с подчеркнутой мотивацией их прикладного характера для будущей специальности. Выделение набора изучаемых технологий из полной структуры соответствующей естественной науки всегда в достаточной степени условно, а, когда это делается с целью обучения специалиста-прикладника, состав набора определяется целями профессиональной подготовки.
Сам процесс изучения естественной дисциплины оказывается достаточно однородным, заключается в последовательном изучении отобранных технологий. Изучение дисциплины заканчивается проверкой навыков реализации изученных технологий. Наиболее подходящая форма итоговой проверки – зачет, по принципу «умеет» или «не умеет».

Что такое «учебный процесс Б»?
Что такое «учебный процесс В»?
Каковы электронные ресурсы учебного процесса А?

Каковы учебные процессы ВПТО?

Что такое «учебный процесс Б»?

Изучение технических дисциплин своей специальности является основным этапом подготовки специалиста. Как уже отмечалось выше, задачей технической науки является синтез новых объектов. Но именно этому научить и нельзя (рассматриваются формальные учебные процессы, состоящие в последовательном изучении формальных технологий). Чему же можно научить, что должно быть формальной целью изучения технической дисциплины? Таких целей две.
Первая – освоение технологий анализа объектов, рассматриваемых (синтезируемых) технической наукой. Иначе говоря, речь идет об умении оценивать качество объекта по его технической документации без реального физического воплощения. Придумывая новый объект, инженер должен иметь возможность проверять возникающие варианты умозрительно. Это экономит время и деньги, в этом основной смысл существования технической науки. Только отобранные и хорошо проработанные в уме варианты подлежат реальному воплощению и экспериментальной проверке-доводке.
Вторая цель изучения технической дисциплины – знакомство с набором уже созданных объектов. Это нужно, чтобы не изобретать «велосипед». Кроме того, именно на этом формальном этапе у обучаемого зарождаются (а может быть, и как-то передаются от преподавателя) неформальные творческие способности синтеза новых объектов.
На основании вышеизложенного используется следующая схема учебного процесса изучения технической дисциплины:
1 этап
Вводные лекционные занятия, посвященные основным технологиям анализа объектов, создаваемых изучаемой дисциплиной. Эти технологии либо непосредственно заимствуются из соседних естественных наук, либо достаточно просто компилируются из нескольких математических и естественнонаучных технологий, уже изученных студентом.
2 этап
Выработка устойчивых профессиональных навыков использования технологий анализа. Это основной этап обучения технической дисциплине, формирующий настоящие профессиональные навыки, подтверждающий профпригодность.
3 этап
Сдача зачета, подтверждающего профессиональное освоение технологий анализа. Без сдачи зачета дальнейшее движение невозможно.
4 этап
С этого этапа преподаватель должен относиться к обучаемому как к коллеге-профессионалу. Содержание этапа заключается в том, что преподаватель читает лекции, пытаясь максимально полно охватить практически полезные объекты, созданные изучаемой дисциплиной, особенно те, которые можно рассматривать как заготовки для будущей профессиональной деятельности. Разговор с обучаемым идет на полуформальном языке в достаточно краткой форме, как это и принято у профессионалов. Синхронно с этими лекциями студенты продолжают совершенствоваться в использовании технологии анализа, проверяя и подтверждая формальным анализом услышанное на лекциях.
5 этап
Экзамен, на котором кроме проверки формальных навыков, должна быть неформально оценена профпригодность.

6 этап
Совместная с преподавателем работа по оценке существующих и созданию новых технических объектов. Для обучаемого это первая попытка настоящей профессиональной деятельности. Этот этап выходит за рамки формального учебного процесса, а значит и за рамки рассматриваемой методики. Собственно, никакой формальной методики здесь и не может быть. Неформализуемое содержание этого этапа определяет научную школу каждого преподавателя, является его вкладом в формирование собственного лица учебного заведения. Но до этого этапа еще нужно дойти через длинную цепочку предшествующих формальностей.

Что такое «учебный процесс А»?
Что такое «учебный процесс В»?
Каковы электронные ресурсы учебного процесса Б?

Каковы учебные процессы ВПТО?

Что такое «учебный процесс В»?

Для полноты картины следует рассмотреть еще один тип учебных процессов, применяемых в технических вузах. Эти процессы предназначены для изучения большого набора относительно простых технологий. Отнесем сюда гуманитарные дисциплины, иностранные языки, изучение пакетов прикладных программ общего применения, некоторые специальные дисциплины, изучаемые на старших курсах, и т.д.
В соответствующих учебных процессах тренировка (иногда с промежуточной проверкой) непосредственно следует за коротким объяснением. Результирующая проверка осуществляется в конце в виде задания, требующего уверенной реализации всех (или значительной части) изученных мелких технологий.

Что такое «учебный процесс А»?
Что такое «учебный процесс Б»?
Каковы электронные ресурсы учебного процесса В?

Каковы электронные ресурсы учебного процесса А?

Компьютеризированный учебный процесс типа А заключается в последовательном использовании студентом соответствующих электронных ресурсов по каждой изучаемой технологии. Объяснение и тренировка–проверка по технологии могут быть объединены в одном ресурсе, но, как правило, четко разграничены. Для тренировки–проверки ресурс должен генерировать достаточное количество заданий. Итоговый зачет является следствием зачетов по каждой технологии, которые, в свою очередь, проставляются соответствующими электронными ресурсами. Роль преподавателя заключается в общем контроле и помощи, возможно проведение устного экзамена для оценки творческих способностей студента.
Модернизацию процесса типа А можно считать условно законченной, когда имеются эффективные электронные ресурсы для каждой технологии. Дальнейшее улучшение происходит путем замены ресурса на более совершенный.

Что такое «учебный процесс А»?
Каковы электронные ресурсы учебного процесса Б?
Каковы электронные ресурсы учебного процесса В?
Каким получается модернизированное ВПТО? Что такое открытое образование?

Каковы электронные ресурсы учебного процесса Б?

Первым этапом процесса типа Б является объяснение рассматриваемой технологии анализа. Эта технология, как правило, достаточно сложным образом компилируется из многих технологий математики и естественных наук, изученных в учебных процессах типа А. Электронный ресурс–объяснение должен представлять собой полноценную видеолекцию, как правило, типа «говорящая доска».
Второй этап предназначен для закрепления навыков использования технологии. Он реализуется длительной (как правило, несколько месяцев) работой с электронным ресурсом, выполненным в виде специальной программы. Эта программа тренировки–проверки должна создавать удобные для реализации технологии условия и содержать методически обоснованный набор заданий. На первых двух этапах роль преподавателя аналогична его роли в учебном процессе типа А.
Третий этап. После второго этапа предполагается сдача зачета (как правило, той же программе, работающей в специальном режиме).
Четвертый этап учебного процесса типа Б предназначен для достижения второй цели изучения технической дисциплины. Электронным ресурсом этого этапа являются обзорные видеолекции, содержание которых студент проверяет и усваивает, используя уже освоенные технологии анализа рассматриваемых объектов. Однако, на этом этапе совершенно необходимо общение с преподавателем (пусть даже дистанционное), в ходе которого у способного студента должны возникнуть и закрепиться творческие профессиональные навыки.
Действительная модернизация учебного процесса типа Б невозможна без внедрения программы тренировки–проверки второго этапа с соответствующим набором заданий. Видеолекции первого и четвертого этапа могут внедряться постепенно, увеличивая тем самым производительность учебного процесса. Дальнейшие улучшения связаны с повышением качества электронных ресурсов.

Что такое «учебный процесс Б»?
Каковы электронные ресурсы учебного процесса А?
Каковы электронные ресурсы учебного процесса В?
Каким получается модернизированное ВПТО? Что такое открытое образование?

Каковы электронные ресурсы учебного процесса В?

Для электронных ресурсов компьютеризированных учебных процессов типа В наиболее типичными (а может быть, и методически оправданными) являются две крайности: с одной стороны, сложные оригинальные программные продукты в которых перемешаны и неразделимы краткие объяснения и простые проверки, с другой стороны, чистые видеолекции, дополняемые простейшими тестами. Учебные материалы первого типа можно только купить, во втором случае все может сделать заинтересованный преподаватель.

Что такое «учебный процесс В»?
Каковы электронные ресурсы учебного процесса А?
Каковы электронные ресурсы учебного процесса Б?
Каким получается модернизированное ВПТО? Что такое открытое образование?

Каким получается модернизированное ВПТО? Что такое открытое образование?

Традиционное очное высшее профессиональное техническое образование при переходе к компьютеризированным учебным процессам изменяется весьма радикально. Естественно, это происходит, когда новыми учебными процессами оказывается охваченным подавляющее большинство дисциплин специальности.
Резко снижается нагрузка преподавателей, действительно хорошие преподаватели получают возможность оказывать образовательные услуги значительно большему количеству студентов, в т.ч. и через систему открытого образования (см. ниже).
Студенты, действительно способные стать настоящими творческими специалистами в выбранной технической специальности, получают значительно более качественные образовательные услуги, имеют возможность значительно рациональнее организовать свою работу, значительно раньше начинают настоящую профессиональную деятельность и выходят на передовые рубежи специальности.

Об открытом образовании:
Учебные заведения, реализующие программы открытого образования, предлагают образовательные услуги всем желающим (в т.ч. и по индивидуальным планам), без ограничения числа учащихся и независимо от места жительства. Появление возможности оказания таких услуг связано с двумя факторами: интернет и современные компьютеризированные учебные процессы.
Открытое образование следует рассматривать как разновидность компьютеризированных учебных процессов, созданных и проверенных на практике в течение последних лет. Учебные заведения, располагающие такими процессами, смогут относительно легко перейти и на технологии открытого образования.
Создание системы открытого образования по существу представляет собой процедуру выноса в мировое образовательное пространство современных учебных процессов, эффективно использующих электронные ресурсы (и уже проверенных в очной системе). Все остальное – дело техники, в прямом и переносном смысле. Было бы, что выносить.

Как создавать видеолекции?

Как создавать видеолекции?

С создания улучшенных (анимированных) иллюстраций в методических материалах, электронных плакатов для лекций, записи видеолекций должна начинаться работа по модернизации учебного процесса для большинства преподавателей ВПТО (не являющихся опытными программистами). Опытные программисты могут начать с программ тренировки-проверки.

На основе опыта создания и эксплуатации электронных ресурсов по нескольким дисциплинам специальности 22.01 предлагается следующая методика.

Все начинается с электронного конспекта лекций. По ходу проведения занятий и пополнения методического опыта в него постоянно вносятся изменения и дополнения, которые сразу же становятся доступными студентам, например, через сайт.
Еще больший стимул к совершенствованию конспекта возникает у лектора в случае возможности компьютерной поддержки лекций через проектор. В этом случае естественным шагом является максимальное улучшение используемых иллюстраций. Диапазон возможностей простирается от применения сложных высококачественных изображений до создания анимационных роликов.
Весьма эффективной показала себя GIF-анимация. Кроме возможности создания динамических изображений малого объема эта технология позволяет очень наглядно иллюстрировать любую работу, развивающуюся во времени, например, цепочку вывода формулы, последовательность расчетов, правила использования компьютерной программы, в т.ч. обучающей. Накопленный иллюстративный материал естественно поместить в соответствующую HTML-оболочку для самостоятельного использования студентами. Полученный таким образом HTML-документ можно использовать и для рекламы курса через Интернет.
Начиная с некоторого момента, целесообразно начать формирование самостоятельного пакета электронных лекционных плакатов. Этот пакет может существенно отличаться от набора иллюстраций HTML-документа, предназначенного для самостоятельной работы студентов. Например, иногда удобнее вновь «рассыпать» GIF-анимацию на отдельные изображения и управлять их сменой вручную в темпе объяснений. Могут потребоваться дополнительные плакаты вместо текстовых пояснений HTML-документа.
Наличие комплекта электронных плакатов и накопленный методический опыт проведения «живых» занятий позволяют приступить к записи видеолекций. Это могут быть лекции типа «говорящая доска» формата avi, (1-3 Мбайта на 1 минуту даже в несжатом виде). При формальных объяснениях записанные с соответствующим эмоциональным настроем видеолекции почти не уступают «живым».

Какова цель программ повышения квалификации, реализуемых ФПК ИТ МГУПИ?