Формы и методы применения информационных технологий в образовании

Формы и методы применения информационных технологий в образовании

Информационные технологии выполняют в образовательном процессе двоякую роль: с одной стороны, они являются предметом изучения и практического освоения, а с другой - инструментальным средством, с помощью которого удается повысить результативность и эффективность изучения практически всех дисциплин учебного плана подготовки инженеров. При этом список средств информационных технологий, применяемых в образовательном процессе инженерной подготовки, оказывается весьма обширным и может включать следующие основные компоненты:

компьютеры,
средства телекоммуникации,
текстовые и графические процессоры,
математические пакеты,
средства управления базами данных и знаний,
средства автоматизации экспериментальных исследований,
средства автоматизации проектирования,
средства автоматизации программирования,
средства компьютерного моделирования,
средства обучения и контроля знаний,
компьютерные тренажеры.
Ряд учебных дисциплин подготовки современных инженеров непосредственно направлен на изучение и практическое освоение информационных технологий. К их числу можно отнести, например, учебные дисциплины «Информационные технологии», «Информационные системы», «Компьютерное моделирование», «Системы автоматизированного проектирования», «Автоматизированные системы научных исследований», «Микропроцессорная техника». Применительно к изучению этих дисциплин традиционные формы образовательного процесса в виде лекционных и аудиторных практических занятий оказываются чрезвычайно малоэффективными и вместо интереса вызывают отторжение от предмета изучения у большинства студентов. Компьютеры как носители информационных технологий здесь являются незаменимыми помощниками методистов и преподавателей, а сами информационные технологии и средства информатизации рассматриваются как объекты изучения.
Характерно, что все современные средства информатизации обладают дружественным графическим интерфейсом, существенно облегчающим действия неподготовленных пользователей. Кроме того, в подавляющем большинстве случаев имеется развитая система контекстной поддержки действий пользователей, которая разъясняет существо выбранных действий или предупреждает о возможных негативных последствиях. Учитывая чрезвычайно многообразный характер действий, которые могут быть выполнены с помощью современных средств информационных технологий, роль преподавателей при их изучении может состоять в доведении до обучающихся информации об основных функциональных свойствах и возможностях объекта изучения, в выборе совокупности функций, которые должны быть изучены и освоены на уровне практического применения, в подготовке и проверке результатов выполнения индивидуальных заданий. Основная работа выполняется студентами самостоятельно в режиме непосредственного контакта с изучаемым информационным средством при консультационной поддержке преподавателей.
В большинстве случаев сами информационные технологии и средства их реализации не являются конечной целью обучения, а рассматриваются как инструмент поддержки действий пользователя в решении актуальных задач. Поэтому весьма важно в процессе обучения предлагать студентам, осваивающим информационные технологии, не абстрактные, а конкретные задачи, решение которых оказывается полезным в изучении других дисциплин учебного плана.
Место, состав средств и задачи информационных технологий в структуре инженерной подготовки представлены на рис. 14.
Информационные технологии как средства автоматизации решения прикладных задач могут и должны оказывать самое существенное влияние на повышение качества и результативности образовательного процесса на этапах общей профессиональной и специальной подготовки инженеров. В данном случае информационные технологии являются средством активизации самостоятельной творческой работы студентов.
Так, например, изложение принципов действия или конструкции технических устройств и систем целесообразно дополнить наглядными, в том числе и анимированными изображениями, выполненными средствами компьютерной графики. Применение универсальных программных средств моделирования позволяет заменить рассмотрение Упрощенных математических моделей имитационным компьютерным моделированием. При этом удается получать и анализировать количественные оценки функциональных показателей изучаемых объектов и процессов с учетом многообразия воздействующих факторов, а также осуществлять, например, поиск путей повышения эффективности.
Использование автоматизированных методик проектирования в процессе выполнения курсовых проектов открывает возможности постановки и решения творческих задач поиска эффективных проектных решений взамен многократного повторения рутинных расчетных или графических работ. Кроме того, применение информационных технологий в данном случае позволяет осуществлять поиск аналогов выполняемой разработки, а также оперативно обращаться за нормативно-справочной информацией, хранящейся в автоматизированных банках данных.
Автоматизация экспериментальных исследований делает возможными ранее недоступные в учебной практике исследования динамических процессов с многоканальными измерениями, запоминанием и последующей математической обработкой мгновенных значений функциональных показателей изучаемых объектов, сложного экстремального и адаптивного управления, диагностики и прогнозирования технического состояния изучаемых объектов.
Телекоммуникационные средства делают доступными распределенные информационные и технические ресурсы образовательных и научных учреждений. Формы и эффект применения различных средств информационных технологий в инженерной подготовке иллюстрируются материалами табл. 1.
Таблица 1. Формы применения и роль информационных технологий в инженерной подготовке

Решаемые задачи	Применяемые ИТ	Эффект
Изучение принципов действия	Автоматизированные средства технической иллюстрации	Повышение наглядности, увеличение количества и качества информации
Моделирование	Универсальные и специализированные программы моделирования, отображения и преобразования выходной информации	Возможность имитационного моделирования сложных технических систем с учетом изменения структуры, параметров и внешних воздействий
Конструирование	Автоматизированные средства технической иллюстрации, конструкторские базы данных	Наглядность процедур сборки и разборки, рабочих процессов, типизация и нормализация конструкторских решений
Проектирование	Автоматизированные методики проектирования, банки аналогов, нормативной и справочной информации, САПР	Переход к оптимизации, поиску эффективных проектных решений, автоматизированной подготовке документации
Подготовка производства	Автоматизированные системы технологической подготовки производства	Переход к количественному анализу, повышение уровня разработок
Принятие решений	Экспертные системы, системы управления базами данных и знаний	Повышение качества и достоверности принимаемых решений
Экспериментальные исследования	Технические и программные средства автоматизации эксперимента	Расширение круга и усложнение задач, повышение точности и достоверности получаемых результатов