Некоторые
проблемы подготовки специалистов на основе перспективных информационных
технологий
В.М. Курейчик, Е.В. Нужнов
“Нет стремления более естественного, чем стремление к знанию”
М. Монтень
“Не в количестве знаний заключается образование, но в полном понимании и искусном применении всего того, что знаешь”
А. Дистервег
Введение
Еще с глубокой древности человечество считало, что образование – краеугольный камень культуры, экономики, политики и военной мощи государства. В этой связи проблема подготовки высококвалифицированных специалистов будет постоянно актуальной.Мы стоим на пороге XXI века. От того, с какой концепцией высшего образования мы войдем в следующее тысячелетие, зависит будущее многих поколений. Научно-технический прогресс все более вторгается в нашу жизнь. Новые технологии во всех областях непрерывно меняются и совершенствуются каждые 2 – 5 лет. Адаптироваться к непрерывно изменяющемуся миру, быть в нем активным действующим лицом, главнымпреобразователем, творцом и двигателем прогресса, оставаясь высоко культурным человеком – вот задача специалиста будущего.
Проблемы подготовки специалистов будущего трансформируются вместе с политическими и социально-экономическими изменениями в стране и обществе, а их содержание и средства решения отражают позицию государства и общества в отношении системы высшего образования, а также возможности конкретных университетов и вузов в новых условиях развития.
Рассмотрим некоторые подходы к подготовке специалиста будущего и наше видение некоторых проблем технического университета.
В наибольшей степени подвержены влиянию внешней среды (развития науки, техники и технологий) технические университеты, создающие и расширяющие сферу внедрения и массового освоения всех прогрессивных технических достижений, доведенныхдо уровня промышленных, профессиональных и бытовых технологий.
1. Перспективные информационные технологии на службе подготовки специалистов
В настоящее время в мире сложились две основных концепции подготовки специалистов - американская и европейская, которые постепенно сближаются на основе тезиса:“широта в образовании, глубина в исследованиях” [1]. Широта в образовании предусматривает в первые два года обучения получение обширных знаний обо всех аспектах математики, физики, информатики, биологии, экономики, социологии и других классических и современных наук. Глубина исследований предполагает изучение комплексных современных и новых подходов к решению задач на стыке детально проработанных научных направлений, создание перспективных технологий и применение их в реальной практической деятельности.
В условиях сложности процессов становления обновляемой системы высшего образования вариантом, гарантирующим успех, является связь выпускающей кафедры вуза с фирмами по схеме взаимной заинтересованности:
кафедра для фирм – подготовка специалистов, индивидуальное обучение по заказам и планамфирм или их подразделений, разработки, переподготовка персонала;
фирмы для кафедры – помощь в приобретении средств вычислительной техники (ВТ) и другого оборудования, стажировка, практика, выполнение реальных курсовыхи дипломных проектов.
При этом решающим фактором такого сотрудничестваслужит уровень (цена) специалиста, подготовленного в условиях вуза. Поэтому, чтобы существовать, кафедра должна иметь возможности и средства подготовки специалистов самого высокого уровня [2]. Человечество вступило в новую фазу информационной революции, когда информация стала ключевым и необходимым элементом существования человечества, информатика – одной из определяющих научных дисциплин, а информационные технологии – движущей силой развития общества. Поэтому уровень подготовки современного специалиста, кроме профессионального владения основами своей специальности, общетехнических, социальных и гуманитарных наук, в значительной мере определяется еговключенностью в мировое информационное пространство;
умением эффективно организовать и поддерживать профессиональные и произвольные информационные процессы;
умением грамотно оперировать информационными ресурсами (накапливать, сохранять) и использовать для этого всевозможные технические средства;
умением эффективно работать с информацией (находить, преобразовывать, представлять, оформлять в виде, удобном для других, и т.п.).
Формирование устойчивого “багажа” отмеченных знаний и навыков является следствием знания и освоения целого ряда перспективных информационных технологий. Информационная технология - система методов, средств и приемов (способов) сбора, наполнения, хранения, поиска, обработки и выдачи информации.
Новые и перспективные информационные технологии (ПИТ) связывают с использованием современной и перспективной электронной техники для обработки информации (ВТ, техника связи, бытовая электроника, теле- и радиовещание) [3, 4].
Современный специалист должен устойчиво владеть хотя бы пятью главными “деловыми” компьютерными технологиями (персональные базы данных, обработка текстов, электронные таблицы, деловая графика, обмен данными в локальных вычислительных сетях), которые представляют необходимый “зачетный минимум” для постижения более сложных и мощных ПИТ.
Основные направления ПИТ [5 – 10]:
телекоммуникации, локальные, корпоративные, глобальные и комбинированные вычислительные сети;
открытые системы и поддержка распределенных вычислений на основе объектной ориентации и технологии “клиент-сервер”;
мультимедиа, в том числе поддержка звука, изображений (графика, слайды, анимация), видео, гипермедиа, экспертмедиа;
поддержка сложных сред (виртуальная реальность, фильмы или игры с альтернативными или гипер-сценариями).
Показательно, что каждая ПИТ любого направления слагается из постоянно совершенствующегося и расширяющегося набора физических явлений, технологических и информационных процессов, технических приемов, средств ВТ и другого (часто специального) оборудования, программных систем и сред.
Рассмотрим на примерах ПИТ различных направленийновые свойства и возможости,которые могут внести ПИТ в процесс обучения.
Сетевые технологии решают ключевую проблему оперативного доступа к информации независимо от места ее хранения. Сообщество глобальных сетей Internetи интегрированные с ней RUNNET, RELCOM и другие изначально ориентированы на хранение, передачу и поиск самой разнообразной информации, самообучение и обучение. Показательно то, что практически все создаваемые ПИТ в первую очередь становятся достоянием Internet – мощного полигона для апробации всех программных, аппаратных и технологических новинок. Поэтому, работая в Internet, пользователь постоянно осваивает все новые и новые ПИТ, пополняющие арсенал его знаний и навыков. Кроме того, именно Internet, как всемирная информационная среда, является естественным средством поддержки международной системы дистанционного образования, уникально объединяя информационные и образовательные ресурсы ведущих университетов мира..
Гипертекст (ГТ) – нелинейный текст, или информационная структура, состоящая из дискретных узлов данных и семантических связей между ними, где узел - текст или ГТ, а связи могут быть локальными, глобальными и смешанными. ГТ может быть и многоуровневым со сложными семантическими сетевыми отношениями между различными фрагментами. Использование ГТ в обучении открывает новые варианты маршрутов изучения фрагментов учебного материала; способы ранжирования материала; механизмы реализации ссылок; типы и свойства узлов.
Если данные в узлах ГТ могут записываться в виде текстов, изображений и звука, то такую информационную структуру называют мультимедиа (ММ). ММ – это взаимодействие аудиовизуальных эффектов под управлением интерактивного ПО.
Гипермедиа – ГМ - это класс сред, образованный на пересечении области ММ с областью гипертехнологий. Основу любой ГМ-системы составляет документ. Но обычно документ воспринимается только как объект, с которым работают пользователи в среде. А в ГМ документ становится еще и средством для организации этой среды и проведения совместной работы в ней. ГМ дает обучаемому эффектные средства мотивированного изучения материала, поддерживая метафору движения к цели, увлекательного путешествия с помощью компьютера в среде рассматриваемой темы с детализацией встречающихся образов объектов,изучением их свойств, получением и закреплением навыков оперирования как навигации. Примеры ГМ: живые книги (Living Books), яркие динамичные путеводителя по
Экспертмедиа (ЭМ) – новая технология, основанная на применении элементов искусственного интеллекта в ММ и ГМ. ЭМ-система может:
“чувствовать” среду общения, адаптироваться к ней, оптимизировать процесс общения с пользователем;
подстраиваться под читателей, анализировать круг их интересов, запоминать вопросы, вызывавшие затруднения при общении;
сама предложить дополнительную или разъясняющую информацию;
содержать встроенные подсистемы, понимающие естественный язык, а также распознаватели речи - все, что расширяет диапазон и удобство общения.
Это свойства идеальной компьютерной обучающей программы. Если ГМ позволяет создавать “живые” книги, то электронные книги ЭМ можно было бы назвать “думающими”.
Виртуальная реальность (ВР) - это совокупность средств, позволяющих создать у человека иллюзию того, что он находится в искусственно созданном мире, путем подмены обычного восприятия окружающей действительности (с помощью органов чувств) информацией, генерируемой компьютером.ВР достигается использованием средств ММ, трехмерной графики и специальных устройств ввода-вывода информации, имитирующих привычную связь человека с окружающим миром. ВР - это то, что позволяет перемещаться в трехмерном мире с 6 степенями свободы и обозревать его в реальном времени [11]. Среда ВР позволяет поддерживать процессы “глубинного” обучения, поскольку выяснено, что процесс обучения затрагивает практически все центры и системы человека. Исследователи отмечают, что в более насыщенной среде ВР аудиовизуальные и другие комплексные воздействия способствуют активному и более быстрому смысловому закреплению материала в памяти обучаемого. В процессе такого обучения продолжает активно работать ассоциативное мышление человека.Следовательно, получаемые “яркие”, комплексные знания моментально увязываются с ранее накопленными знаниями и опытом обучаемого, упрощая процесс систематизации знаний.
Возможности отмеченных ПИТ позволяют интенсифицировать процесс обучения, сделать его более насыщенным, естественным и достоверным, расширить набор изобразительных средств педагога.
2. Некоторые перспективные организационно-методические подходы
На отказ государства от пути директивного развития технический университет может откликнуться совершенствованием или расширением:
профиля подготовки специалистов;
порм получения образования;
градаций квалификаций подготавливаемых специалистов.
Но за всеми нововведениями всегда будет стоять основной ресурс универсистета – совершенствование учебных планов и педагогического процесса.
Несложно предположить, что все ПИТ заслуживают детального изучения и практического освоения в учебном процессе вуза. Но при этом возникает целый ряд сложных организационно-методических проблем:
трансформации учебных планов практически всех специальностей и отдельных дисциплин с учетом расширяющегося парка ПИТ;
постановки новых комплексных учебных курсов, выходящих за рамки традиционных специальных дисциплин;
постоянного совершенствования и развития аппаратно-программных комплексов в целях эффективной поддержки ПИТ;
постоянного опережающего повышения квалификации преподавательского состава с необходимостью освоения конкретных ПИТ и их аппаратных, программных и информационных компонент;
постоянного обновление методического обеспечения учебного процесса по тематике ПИТ на основе оперативного анализа расширяющегося и несистематизированного потока разноуровневых книжно-журнальных публикаций.
Решение многих из этих проблем видится в интеграции материальных и интеллектуальных ресурсов кафедр в масштабе факультетов с созданием эталонных учебных классов и лабораторий поддержки ПИТ, закрепление отдельных ПИТ за базовыми кафедрами и, в первую очередь, усиление учебно-методической деятельности региональных центров новых информационных технологий МОПО.
Набор специальностей подготовки в технических университетах начал иметь тенденцию расширяться или видоизменяться в зависимости от текущих потребностей региона. От экстенсивного роста числа специальностей может уберечь открытие большего числа новых специализаций в рамках уже открытых специальностей, что позволит также и снизить общие затраты на подготовку специалистов. Ввод новых специализаций связан с частичной переработкой учебного плана конкретной специальности и проявляется в формировании некоторого блока учебных дисциплин, обеспечивающего новую ориентацию обучаемых.
Сегодня в мире обсуждаются возможности матричного подхода в образовании, когда структура учебного плана становится двухмерной:строки матрицы подготовки специалистов по направлению (факультету) университета образуют дисциплины типовых учебных планов по специальностям, а столбцы – междисциплинарные и межкафедральные перспективные учебные курсы, отражающие новые и перспективные научные направления, проходящие на стыках различных наук [1]. Характерно, что элементы подобного подхода проявляются во многих университетах при подготовке новых учебных дисциплин, отражающих различные ПИТ.
На основе такого подхода можно строить многомерные матрицы, позволяющие создавать гибкие комплексные межфакультетские или даже межуниверситетские учебные курсы, а на их основе формировать самыесовременные образовательные модули и программы.
3. Пример формирования блока учебных дисциплин поддержки нового научного направления
В настоящее время в недрах информатики сформировалось и бурно развивается новое научное направление – эволюционное моделирование, базирующееся на современной математике, генетике, вычислительной технике, теории сложных систем и самоорганизации. Для его поддержки в учебном процессе в нашем университете сформированблок следующих ключевых дисциплин: 1. Алгебра логики; 2. Теория четких и расплывчатых множеств; 3. Теория алгоритмов и алгоритмических языков; 4. Теория вероятностей и математическая статистика; 5.Теория графов и гиперграфов; 6. Комбинаторика; 7. Теория игр; 8. Исследование операций; 9. Биология; 10.Генетика; 11.Эволюционное моделирование; 12.Теория принятия решений; 13.Информатика; 14.Вычислительная техника; 15. Перспективные информационные технологии и среды; 16. Информационные технологии управления; 17.Искусственный интеллект; 18.Прикладные интеллектуальные системы; 19.Синергетика.
Подобный блок внедрен в учебный план специальности 22.03.00 – “Системы автоматизированного проектирования” (САПР). Причем учебные курсы 15 – 19 представляют пример реализации матричного подхода, включают материалы различных дисциплин, непосредственно отражают ПИТ и дают процессу подготовки специалистов в области САПР новое содержание.
Заключение
При создании новой концепции подготовки специалиста будущего целесообразно, по нашему мнению, учесть следующие факторы:
адаптация университетов к изменяющимся условиям развития науки, техники, образования;
всеобщая информатизация общества;
развитие фундаментальных исследований и формирование на их основе новых перспективных научных направлений;
создание многомерных матричных структур учебных дисциплинс возможностью гибкого выбора наиболее актуальных в конкретных и изменяющихся условиях развития общества.
Список литературы
Гинкель Г. Проблемы институционального изменения: диалог и управление, основанное на взаимодействии. Утрехт, Нидерланды, 1996.
Лещинер Р., Разу М., Старостин Ю. Подготовка менеджеров в США. Экономические науки, N 4, 1991, с. 59 – 68.
Тенденции развития информационых технологий. Мир ПК, 5/96, c. 132-134.
10 технологий, которые ... должны быть вам известны Мир ПК, 6/96, c.136-141.
Писарев М.Вокруг сети. Размышления о будущем глобальных сетей. CompUnity, 5-6/96, c.81-84.
Храмцов П.Internet в сетях гипермедиа. Открытые системы сегодня, 14/95, c.1,11.
Обучающая мультимедиа-программа “Ступени в Internet” или “Internet шаг за шагом”. Мир Internet, 1/97, с.26.
Храмцов П.Поиск и навигация в Internet.ComputerWorld Россия, 18/96, c.18-19; 20/96, c.16-18; 22/96, c.16-17.
Демидов М.PLS - мультимедийная обучающая среда от IBM. Компьютерра, 31/96, с.29.
Федоров А.ГиперМетод из России. КомпьютерПресс, 11/96, с.24-25.
Швебер Л. и Э.Виртуальная реальность - это реально?..PC Magazine, 6/95, с.60-72.
Патрушев А., Потапов Е.Реальная виртуальность.Hard’n’Soft, 1/97, с.104-107.