Министерство общего и профессионального образования РФ
Российское научно-производственное объединение "РОСУЧПРИБОР"
Центр автоматизации теплофизических измерений ЦАТИ при МЭИ (ТУ)
КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ ПРАКТИКУМОВ УДАЛЕННОГО ДОСТУПА (АЛП УД)
Москва, 1997
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Целью настоящей Концепции является выработка основных представлений:
→ о направлениях развития учебной техники в условиях ограниченных материальных и
финансовых ресурсов вузов;
→ о возможных путях решения проблемы обеспечения лабораторного практикума в
современных условиях;
→ о возможности внедрения лабораторного практикума в систему дистанционного
образования;
→ о технической реализации автоматизированного лабораторного практикума с
удаленным компьютерным доступом;
→ о реализации единой технической политики при создании компьютеризированной
учебной техники нового поколения;
→ о разработке необходимых компонентов учебно-методического, технического,
программного и информационного обеспечения автоматизированного лабораторного
практикума;
→ о путях внедрения автоматизированного лабораторного практикума с удаленным
компьютерным доступом в системе профессионального образования;
→ об организационно-экономических проблемах внедрения и эксплуатации АЛП УД.
1.2. При подготовке Концепции учтены:
→ решение НТС программы «Учебная техника» по направлению «Разработка учебной
техники для дистанционного обучения»;
→ временное положение об организации конкурсов МНТП «Учебная техника»,
утвержденное приказом Госкомвуза России от 06.05.95 г. N 669;
→ опыт «Росучприбор» в области разработки лабораторных практикумов с применением
компьютерных технологий;
→ опыт ЦАТИ и МЭИ в создании и апробации технических и программных средств
дистанционного лабораторного практикума;
→ открытые публикации и информационные материалы по проблематике дистанционного
обучения и организации лабораторного практикума.
2. АКТУАЛЬНОСТЬ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
Актуальность разработки концепции создания и внедрения
автоматизированных лабораторных практикумов удаленного доступа определяется
несколькими важными социально-экономическими факторами, характеризующими сферу
профессионального технического образования:
→ в современных экономических условиях резко упал престиж профессии педагога,
началась активная миграция преподавателей технических вузов в другие, более
оплачиваемые сферы, практически прекратился приток молодых кадров, поэтому
проблема поддержания должного уровня образовательного процесса объективно
требует сохранения накопленного опыта образования в ведущих центрах обучения;
практикуемая сегодня в мире тенденция к фундаментализации образования
предполагает переход от изучения множества простейших объектов отраслевой
ориентации к изучению фундаментальных законов на примере наукоемких объектов;
практически ни одно учебное заведение (ВУЗ, техникум, профтехучилище,
общеобразовательная школа) сейчас не способно создать, поддерживать и
оперативно совершенствовать лабораторный практикум по полной совокупности
дисциплин, особенно в режиме фронтального выполнения работ, для чего по
традиционной технологии обучения типовой выпускающей кафедре требуется 20-40
лабораторных стендов;
→ применяемое в настоящее время лабораторное и научное оборудование в
большинстве случаев не отвечает современному уровню;
типовой лабораторный стенд, как правило, имеет узкую объектную или отраслевую
ориентацию, очень ограниченные функциональные возможности и низкую
эффективность обучения, а поэтому - ограниченное время активного
использования, что приводит к нерациональной загрузке учебных площадей и
обслуживающего персонала;
→ типовой лабораторный стенд практически невозможно использовать для других
целей (например, научных исследований аспирантов), а любая попытка
усовершенствования учебного процесса приводит к необходимости создания новых
стендов с такими же ограниченными возможностями, что еще более усугубляет
обозначенную проблему.
В этих условиях важно понять: по каким основным направлениям должны
развиваться современные формы и средства проведения лабораторного практикума.
2.1. Часть обозначенных выше проблем решается за счет широкого внедрения новых
компьютерных технологий в процесс обучения, направленных в основном на повышение
эффективности и качества самостоятельных форм обучения, включая индивидуальные
практические занятия.
В отличие от традиционных “пассивных” способов самостоятельной
подготовки (изучение литературы, семинары, коллоквиумы и т.п.) компьютер
позволяет реализовать интерактивный режим обучения. Эти новые возможности
создали настоящий “бум” в области создания компьютеризированных лекционных
курсов, включающих в себя программы автоматизированного обучения и контроля
знаний.
Подобные программные системы внедряются и в область практических
занятий, заменяя традиционный лабораторный практикум. При этом наметился
неоправданный крен в сторону модельных методов исследования и программной
имитации реальных физических объектов.
Экономически такой подход вполне объясним: создание компьютерного
лабораторного практикума требует существенно меньших затрат по сравнению с
затратами по поддержанию и развитию “материализованных” учебных лабораторий.
Несмотря на все свои позитивные стороны (удобный пользовательский интерфейс,
широкие функциональные и дидактические возможности), принцип математического
моделирования не может решить всех проблем, поскольку инженерный (лабораторный)
эксперимент как был, так и остался критерием адекватности используемых
программных моделей и единственным средством идентификации их параметров. К тому
же абсолютное следование этому принципу компьютерного моделирования грозит
“убить” всю учебно-лабораторную базу технических университетов.
Поэтому вопрос развития учебной техники в условиях расширения
альтернативных возможностей и резкого сокращения материально-финансовой
поддержки технического образования также становится крайне актуальным. При этом
обеспечение фронтального способа проведения лабораторных работ путем
использования нескольких стендов по каждой из дисциплин уже не реально, поэтому
нужны новые пути создания учебной техники нового поколения, сохранения
учебно-лабораторной базы вузов.
Одним из основных направлений на этом пути может и должна стать
компьютерная автоматизация лабораторных стендов.
Компьютеризированный лабораторный практикум, основанный на автоматизации
физических стендов и установок уже давно широко применяется во всем мире. При
этом западный подход основан, как правило, на использовании хорошо дидактически
оформленных, но простых физических моделей изучаемых объектов и процессов.
Лабораторный практикум построен по принципу - каждому студенту свое рабочее
место (компьютер и физическая лабораторная модель). Такой подход эффективен для
изучения и экспериментальной проверки основных физических законов, но почти
полностью исключает процесс творческого поиска и решения научных и
исследовательских задач.
Отечественный опыт организации лабораторного практикума, напротив,
всегда основывался на использовании достаточно сложных и наукоемких
лабораторных стендов и установок, позволяющих изучать реальные объекты и
процессы. Поэтому в российских технических вузах нередко сосредоточено большое
число уникального учебного и научно-исследовательского оборудования. К
сожалению, большая часть его не компьютеризирована и может эксплуатироваться
только в ручном режиме. Понятно, что работа на таких стендах с точки зрения
привлекательности, удобства и эффективности значительно уступает новым, бурно
развивающимся компьютерным технологиям.
Использование этого накопленного за долгие годы стендового оборудования
и придание ему нового качества за счет компьютерной автоматизации - это
объективный резерв для развития лабораторной базы. Вывод 1.: Одним из
основных направлений создания новых форм и средств лабораторного практикума
должна стать постепенная компьютеризация уже имеющегося лабораторного
оборудования и создание на этой базе автоматизированных лабораторных практикумов
(АЛП) современного уровня.
2.2. Другим направлением модернизации учебного лабораторного практикума должны
стать разработка и создание нового поколения учебной техники, учитывающей
перестройку технического образования в сторону его фундаментальности и
основанной на использовании современных информационно-измерительных технологий.
При реализации этого направления предлагается следовать следующим принципам.
1. Вместо множества однотипных лабораторных стендов с ограниченными
возможностями для каждого прикладного тематического направления предпочтительнее
разработать и изготовить ограниченное число максимально универсальных
комплексов. Такие комплексы должны быть созданы для различных областей знаний
как базовые элементы фундаментального образования, обеспечивающих лабораторный
практикум для нескольких специальностей.
2. Лабораторные стенды и комплексы нового поколения должны быть полностью
автоматизированы, включать в себя подсистемы измерения, управления, а также
подсистему телекоммуникации, обеспечивающей режимы удаленного доступа (УД) и
коллективного использования оборудования.
3. Технические и программные средства, используемые для создания
автоматизированных лабораторных стендов, должны быть в максимальной степени
унифицированы и соответствовать международным стандартам.
4. Методология лабораторного практикума должна поддерживать компьютерные формы
обучения, контроля знаний, получение индивидуального задания, моделирования
изучаемых процессов, проведение эксперимента, анализ и обработка результатов.
Вывод 2. При разработке и создании новых лабораторных комплексов
целесообразно ориентироваться не на большое количество простых стендов, а на
ограниченное число функционально насыщенных, высокоинтеллектуальных и
компьютеризированных стендов, использующих современные информационные технологии
и международные стандарты.
2.3. Третье направление расширения и совершенствования лабораторного практикума
- его интегрирование традиционных форм лабораторных занятий (на стендах и
установках) в систему дистанционного образования.
Различные способы дистанционного обучения широко и успешно используются
в мировой технологии образования: распространение аудио-видео кассет и
компьютерных компакт дисков с записью различных курсов, телевизионные курсы по
кабельному телевидению и пр. Однако, для большинства прикладных технических
дисциплин кроме теоретических знаний важно практическое умение активно
взаимодействовать с реальным физическим объектом (техническим устройством,
системой или технологическим процессом). До недавнего времени такой возможности
в системе дистанционного образования не было из-за отсутствия необходимых
технических средств и четкой целевой концепции.
Современный уровень развития информационно-измерительных средств и
систем телекоммуникаций позволяет достаточно просто осуществить удаленный доступ
к экспериментальным стендам и дистанционное управление оборудованием в реальном
времени. При этом с компьютера, удаленного на любое расстояние, появляется
возможность в полном объеме проводить лабораторный эксперимент как в части
управления режимами установки, так и в части измерения необходимых параметров. В
принципе, идея подключения “каждого” компьютера к “каждой” лабораторной
установке с технической точки зрения становится вполне реализуемой.
Практическое воплощение этой идеи основывается на использовании
технологии дистанционного проведения эксперимента (ДПЭ), базирующейся на
оснащении экспериментального оборудования средствами автоматизации,
телекоммуникации и специализированного программного обеспечения. В свою очередь,
технология ДПЭ позволяет расширить возможности автоматизированного лабораторного
практикума, обеспечив для АЛП компьютерный доступ с удаленных компьютеров.
Вывод 3. Внедрение технологии дистанционного проведения эксперимента
(ДПЭ) является перспективным направлением дальнейшего развития
автоматизированного лабораторного практикума.
Резюмируя выше сказанное, можно заключить, что для полноценного и
эффективного обеспечения лабораторного практикума в технических вузах
предлагается сохранение традиционной формы лабораторного практикума и его
качественное развитие за счет:
1. Автоматизации имеющихся в вузах наукоемких учебных и научных стендов и
установок.
2. Разработки и создания новых многофункциональных и высоко интеллектуальных
стендов.
3. Внедрения технологии удаленного доступа к автоматизированным
экспериментальным установкам.
Эти три направления и являются сутью концепции Автоматизированного
лабораторного практикума удаленного доступа.
версия для печати  Следующая страница: Показатели качества АЛПУД
| 
