Структура методической системы обучения студентов профессионально-педагогических ВУЗов в области компьютерных коммуникаций, сетей и сетевых технологий

СТРУКТУРА МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ В ОБЛАСТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ,

СЕТЕЙ И СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Л.В. Волкова, ст. преподаватель кафедры сетевых информационных систем и копьютерных

технологий обучения РГППУ г. Екатеринбурга В данной статье обсуждается содержание теоретической и практической подготовки студентов компьютерных специальностей профессионально-педагогических ВУЗов в области компьютерных коммуникаций, сетей и сетевых технологий, а также структура соответствующей методической системы.

Исследование выполнено при поддержке Российского гуманитарного научного фонда (Грант 05-06-06104А).

В настоящее время в Российской Федерации все шире начинают использоваться новейшие информационные технологии и средства телекоммуникаций не только в научных исследованиях и управлении различными социальными, экономическими и политическими процессами, но и в системе образования. Во многом этому способствуют Федеральные целевые программы, например, «Электронная Россия (20022010 годы)» и «Развитие единой образовательной информационной среды (20012005 годы)» [8, 9]. Эти процессы нашли свое отражение во всех системах образования, в том числе профессионального и профессионально-педагогического. Сегодня знания и умения в области компьютерных коммуникаций, сетей и соответствующих сетевых технологий обеспечивают специалистам не только возможность в дальнейшем вести преподавание на уровне современных стандартов, но и реализовать себя на рынке труда в сферах, не связанных с образованием и обучением.

В профессионально-педагогических ВУЗах наиболее фундаментальную подготовку в области компьютерных коммуникаций, сетей и сетевых технологий получают те, кто обучается по специальности 050501 (030500.06) - Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии). Согласно государственному образовательному стандарту (ГОС) [4] специалист в области информационных технологий, обучившийся по указанной специальности, должен

иметь серьезную теоретическую подготовку включающую в себя как минимум следующие темы:

• компьютерные коммуникации: коммуникационный канал и процессор связи, среда передачи информации, пропускная способность канала, модуляция и демодуляция сигналов, модемы и параметры их настройки;

• коммуникационное оборудование, локальные вычислительные сети;

• модель OSI: уровни и процесс связи в модели OSI, взаимодействие уровней в процессе связи, сетевые службы и их основные примитивы сетевой службы;

• сетевые технологии: понятие о сетевых технологиях, мосты и шлюзы, сетевые топологии, протокол передачи данных Ethernet физического уровня и уровня соединений;

• протокол IP сетевого уровня, протокол TCP транспортного уровня, понятие о протоколе UDP;

• глобальное межсетевое объединение Internet: структура и адресация, служба FTP, протокол TELNET, WWW-протоколы и технологии, службы поиска, группы новостей;

• электронная почта: принципы функционирования электронной почты, системный почтовый ящик и почтовый ящик пользователя, инструментарий для работы с сообщениями, кодировка информации и особенности пересылки файлов, конфиденциальность информации при использовании электронной почты;

• образовательные ресурсы Internet;

• сетевые операционные системы: основные функции сетевой операционной системы, операционные системы одноранговых компьютерных сетей, операционные системы сети с выделенными серверами;

• инсталляция локальных компьютерных сетей: проектирование сети, установка кабельной системы, установка сетевого оборудования, подготовка жесткого диска и инсталляция сервера, инсталляция рабочих станций;

• взаимодействие пользователей в одноранговой сети, функции пользователей в сети с выделенными серверами, внешние сети и межсетевое взаимодействие, стандартный сетевой интерфейс;

• администрирование локальных компьютерных сетей: категории и права пользователей, атрибуты сетевых файлов и управление правами пользователей, оптимизация параметров управления сетью, поддержка технологий межсетевого объединения Intemet и mtra.net;

• безопасность и защита информации в компьютерных сетях.

ГОС определяет лишь минимум к содержанию подготовки специалистов, к тому же он не оговаривает содержание лабораторных практикумов. В связи с этим нами было проведено исследование, позволившее сформировать дополнительный список тем для теоретической, а также тем для практической подготовки студентов. Их изучение, с нашей точки зрения, является важной составляющей подготовки будущих педагогов профессионального обучения, специализирующихся в области информационных технологий, особенно в современных социально-экономических условиях. Отбор содержания проводился в соответствии с общедидактическим принципом политехнизма и профессиональной направленности. В соответствии с этим принципом прикладной материал должен соответствовать важнейшим направлениям научно-технического прогресса, наиболее распространенным техническим устройствам. Прикладной материал должен сочетаться с содержанием теоретического материала и быть направлен на формирование политехнических знаний, умений обучающихся. В содержание должен быть включен профессионально значимый материал и профессионально значимые умения [7, с. 34].

Стремясь действовать четко в соответствии с указанным принципом, нами были учтены следующие четыре момента:

1. Профессионально-педагогический ВУЗ является основным поставщиков педагогических кадров в систему начального и среднего профессионального образования. Многие авторы (С.Я. Батышев, Г.Н. Романцев, Е.В. Ткаченко, В.А. Федоров и др.) говорят о том, что педагог, осуществляющий такую подготовку, должен сам иметь соответствующую квалификацию. В связи с этим мы обратились к государст-

венным стандартам специальностей начального и среднего профессионального образования, учебные программы которых предполагают подготовку учащихся в области компьютерных коммуникаций, сетей и сетевых технологий [15, 1, 5, 13, 14].

2. В заключительном отчете по проекту AComputing Curricula 2001» [12] приведены требования к подготовке специалистов в области информатики. Этот документ является важным методическим ориентиром для мировой образовательной системы, поскольку отражает современные требования к уровню базового высшего образования по направлению «компьютерные науки и технологии», а также принципы и методы реализации соответствующих учебных программ [16]. Кроме этого, данный документ «... учитывает самые последние достижения компьютерных технологий за последнее десятилетие и сможет выдержать проверку временем в течение последующего десятилетия» [12, с. 8]. В связи с этим, с нашей точки зрения, вполне оправданным явилось проведение анализа требований к подготовке специалистов компьютерных наук в области компьютерных коммуникаций, сетей и сетевых технологий, изложенных в данном куррикулуме.

3. Нами был проведен анализ требований к специалистам в области информационных технологий, предъявляемых на рынке труда - [2, 3, 11]. Необходимость и важность подобного исследования можно объяснить словами Е.В.Ткаченко, приведенные в [17, с. 71-72]: «В настоящее время у 90% предприятий России сменилась форма собственности, они стали негосударственными. На них задействовано уже А работающего населения. И это должно отразиться в планировании дальнейшей работы образовательных учреждений. ... Кого и как готовить на 90% диктует работодатель. Государство как собственник определяет теперь только 10% подготовки».

4. Нами было проанализировано содержание учебных курсов по направлению компьютерные коммуникации и сети, которые предлагают 45 учебных центров -сертифицированных партнеров Microsoft [18], центры обучения информационным технологиям (в том числе предоставляющих курсы дистанционного обучения) [19].

В результате проведенной работы нами были выделены важные темы, которые, с нашей точки зрения, необходимо включать в теоретическую часть подготовки

студентов компьютерных специальностей профессионально-педагогического ВУЗа в области компьютерных коммуникаций, сетей и сетевых технологий:

• история компьютерных сетей и Internet;

• технологии глобальных корпоративных сетей;

• технологии глобальных сетей;

• принципы работы сети Internet: протокол TCP/IP (IP-адресация и маршрутизация, протоколы ARP, ICMP, RIP, OSPF, BGP), основные сетевые службы (DNS, DHCP, WWW, SMTP, POP3, FTP, Telnet, Proxy, NAT);

• Internet-технологии (электронные доски объявлений, форумы, списки рассылки, Internet-пейджинг, Chat, RealAudio, RealVideo, IP-телефония, компьютерные видеоконференции, виртуальные классы, служба мгновенной почты): принципы работы, основные возможности, использование (в том числе в обучении);

• сервисы сети Internet и их использование в обучении и образовании (виртуальные музеи, on-line-словари и переводчики, образовательные порталы);

• Web как пример архитектуры «клиент-сервер» (Web-технологии, характеристики web-серверов, роль клиентских компьютеров, свойства отношений «клиент-сервер», Web-протоколы, программные средства поддержки разработки и управления Web, разработка Web-серверов, опубликование информации в Web);

• разработка Web-приложений;

• иерархические сети;

• сетевые технологии Microsoft (домен Windows 2000/2003, администрирование Windows 2000/2003, распределенные корпоративные сети, удаленный вход в сеть, терминальное соединение, удаленный вызов процедур, управление сетью, резервное копирование информации);

• компьютерные информационные системы (назначение, принципы построения, структура, методологии автоматизации).

Практическая подготовка должна включать:

• опыт проектирования, построения компьютерных сетей (локальных, корпоративных), моделирование и анализ возможных вариантов;

• установку и конфигурирование основного сетевого оборудования: сетевых адаптеров, модемов; опыт настройки концентраторов (коммутаторов), маршрутизаторов (как минимум программных); подключение компьютеров к сети в соответствии со стандартами IEEE 802.x (как минимум сетей Fast Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth);

• внедрение сетевой инфраструктуры средствами операционных систем (установка и настройка протокола TCP/IP и маршрутизации, установка и настройка основных сетевых компонентов и служб, подключение локальных и корпоративных сетей к Internet);

• опыт использования сетевых технологий Microsoft (построение домена, администрирование серверной операционной системы, настройка распределенной корпоративной сети, организация удаленного входа в сеть, использование терминальных соединений, удаленных вызовов процедур, управление сетью, резервное копирование информации);

• настройку подключения к сети Internet (как минимум через модем);

• установку, настройку современных сетевых служб (WWW, электронной почты, службы новостей, FTP, Proxy, NAT);

• поиск информации в сети Internet/intranet;

• освоение технологии работы с современными технологиями и сервисами глобальной сети Internet;

• освоение технологии разработки Web-приложений;

• использование современных Internet-технологий в обучении;

• техническое обслуживание компьютерных сетей;

• сопровождение типового программного обеспечения компьютерных сетей;

• осуществление мониторинга сетевых пакетов;

• обеспечение работоспособности, обнаружение и устранение неисправности в работе компьютерной сети.

Использование приемов и методов диагностики неисправностей и контроля технического состояния компьютерных сетей.

Анализ учебного плана специальности 050501 (030500.06) - Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) позволяет выделить большой спектр дисциплин, в том или ином объеме рассматривающие темы, посвященные знакомству с компьютерными коммуникациями, сетями и сетевыми технологиями: Информатика (И), Операционные системы (ОС),

Компьютерные коммуникации и сети (ККС), Web-дизайн ЛД), Методы и средства дистанционного обучения (МДО), Защита сетевых информационных систем (ЗСИС). В связи с этим актуально, с нашей точки зрения, решение первой проблемы -распределение тем между различными дисциплинами и обеспечение условий для реализации еще двух общедидактических принципов профессионального образования

- систематичность и последовательность, межпредметные связи [7, с. 34]. При этом должны быть учтены требования ГОС в отношении содержания всех дисциплин.

Специальность 050501 (030500.06) - Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии) не единственная в профессионально-педагогическом ВУЗе из тех, которые предусматривают изучение студентами компьютерных коммуникаций, сетей и сетевых технологий. Есть и другие [4]: 050501 (030500.19) - Профессиональное обучение (электроэнергетика, электротехника и электротехнологии), 080801 (351400) - Прикладная информатика (в образовании), 080801 (351400) - Прикладная информатика (в экономике) и др.

В отношении содержания между дисциплинами, предусматривающими знакомство студентов с компьютерными коммуникациями и/или сетями и/или сетевыми технологиями, изучаемыми на этих специальностях, есть тесные взаимосвязи. Можно выделить целый ряд дисциплин, изучающихся на разных специальностях, но между которыми есть значительные пересечения по содержанию. Яркие примеры -дисциплины Телекоммуникации и сети специальности 050501 (030500.19) - Профессиональное обучение (электроэнергетика, электротехника и электротехнологии); Информатика и программирование, Операционные системы, среды и оболочки, Вычислительные системы, сети и телекоммуникации, Сетевое администрирование, Мировые информационные ресурсы, Сетевая экономика, Дистанционные системы

обучения, Информационная безопасность специальности 080801 (351400) - Прикладная информатика (по областям).

Различия между темами внутри дисциплин связаны, в основном, с глубиной их изложения. Общий перечень тем в области компьютерных коммуникаций, сетей и сетевых технологий, изучаемых внутри каждой из компьютерных специальностей при этом практически полностью совпадает.

Анализ содержания дисциплин некомпьютерных специальностей профессионально-педагогических ВУЗов показал, что ГОС целого ряда из них также предусматривают знакомство с компьютерными сетями и/или сетевыми технологиями [4]. Приведем примеры дисциплин: Информатика [специальности: 040201 (020300) -Социология, 080101 (060100) - Экономическая теория, 260900 (656100) - Технология и конструирование изделий легкой промышленности, 080502 (060800) - Экономика и управление на предприятии (машиностроение)], Информатика и ЭВМ в психологии [специальность 030301 (020400) - Психология], «Новые информационные технологии в учебном процессе» [специальность 031901 (20500) - Теология], Информационные технологии [специальность 070801 (052300) - Декоративно-прикладное искусство] и др.

Спецификой является то, что учебный материал студентами должен быть освоен в гораздо меньшем объеме (многие темы не рассматриваются). Уровень сложности, на котором проходит обучение, общем случае для них совпадает с тем, который предлагается студентам специальности 050501 (030500.19) - Профессиональное обучение (электроэнергетика, электротехника и электротехнологии). Основное внимание уделяется знакомству с основами компьютерных сетей, сети Intemet и использованию Шете^технологий в предметной области (социологии, психологии, образовании и т.п.).

В связи с указанными особенностями, с нашей точки зрения, подход, при котором для формирования необходимого набора знаний, умений и навыков в области компьютерных коммуникаций и/или сетей и/или сетевых технологий в рамках каждой отдельной дисциплины для каждой из специальностей разрабатывается своя технология обучения, не является эффективным с экономической точки зрения. Со-

ответственно, актуально решение второй проблемы - разработка методической системы (МС), обеспечивающей обучение студентов различных специальностей в рассматриваемой области, реализация которой была бы эффективной с экономической точки зрения. Это возможно лишь при условии, когда МС удовлетворяет как минимум следующим требованиям [6, с. 232]:

• настраиваемость в соответствии с различными аспектами образования (специальностями, требованиями преподавателей, формами и видам обучения, требованиями каждого конкретного учебного заведения);

• очевидную эффективность с экономической точки зрения;

• обеспечение процесса обучения, отвечающего требованиям современных психолого-педагогических наук.

Обучение студентов компьютерных специальностей имеет свою специфику. С одной стороны, развивающийся рынок труда предъявляет все более серьезные требования к их уровню подготовки. С другой стороны, рынок информационных технологий и компьютерных программ постоянно обновляется, и система образования не успевает корректировать учебные планы и программы дисциплин в соответствии с требованиями рынка труда. В связи с этим существует еще одна (третья) проблема -формирования механизма оперативной адаптации подготовки специалистов в области информационных технологий в условиях рынка (социально-экономических условиях), своевременное обновление содержания учебных курсов и соответствующих учебных материалов [10]. В соответствии с этим еще одним из требований, которое мы предъявляем к разрабатываемой нами МС, является обновляемость, открытость для модификации.

На основе проведенного исследования и с учетом взаимосвязей между темами, посвященными компьютерным коммуникациям, сетям и сетевым технологиям,

В состав спроектированной МС входят восемь достаточно самостоятельных блоков. Каждый из них, в свою очередь, является тоже МС, реализующей цели обучения, входящие (непосредственно или на макроуровне) в целеполагание всей системы в целом.

Блок «Основы компьютерных сетей» является базовым, своеобразной «точкой входа», через которую осуществляется образовательная деятельность в рамках данной МС и освоение которой является фундаментом, необходимым для дальнейшего движения в пределах этой системы. С точки зрения содержания для компьютерных специальностей профессионально-педагогических ВУЗов он включает основные понятия и определения, связанные с компьютерными сетями; рассмотрение их клиент-серверной архитектуры, классификацию; архитектуру, типы, основные характеристики линий связи; построение локальных компьютерных сетей и администрирование одноранговых сетей. Содержание блока «Основы компьютерных сетей» для некомпьютерных специальностей ограничено лишь кратким рассмотрением первых пяти тем.

Базовый блок имеет расширения - блоки: «Корпоративные компьютерные сети», «Принципы функционирования глобальных компьютерных сетей» и «Глобальная сеть ШетеЬ), - тесно связанные с ним. Они обеспечивают более глубокое усвоение учебного материала. Связь между перечисленными четырьмя блоками, являющимися ядром МС, весьма жесткая и последовательность их изучения, несмотря на блочную структуру, четко определена.

Наконец, оставшиеся четыре блока - «Безопасность и защита информации в компьютерных сетях», «Intemet в обучении», «Информационные ресурсы ШетеЬ) и «Intemet в предметных областях», - связаны с ядром лишь частью знаний и умений, которыми обучаемый должен владеть, чтобы успешно усваивать содержание данных блоков. Речь идет о «слабых» связях. Перечисленные блоки включаются в МС из-за этих связей, а также по причине того, что целеполагание каждого из них входит в стратегическую систему целей всей МС.

Блочное построение МС и практическая независимость блоков друг от друга (кроме связей базового блока с блоками расширений) позволяет формировать курсы, соответствующие определенным стандартам специальностей профессионально-педагогических ВУЗов, организовать непрерывность и преемственность формирования знаний, умений и навыков в области компьютерных коммуникаций, сетей и сетевых технологий.

Обеспечение выполнения требования обновляемости отдельно для каждого из блоков, входящих в состав МС, позволит говорить о выполнении данного требования и для МС в целом.

Изучение блоков МС студентами нескольких компьютерных и некомпьютерных специальностей профессионально-педагогических ВУЗов представлено в табл. 1 и табл. 2.

Таблица 1

Изучение блоков МС студентами специальностей 050501 (030500.06), 050501 (030500.19), 080801 (351400) профессионально-педагогических ВУЗов

Название блока НМСО Номера специальностей

050501

Основы компьютерных сетей + + +

Корпоративные компьютерные сети + + +

Принципы функционирования глобальных компьютерных сетей + + +

Г лобальная сеть Internet + + +

Безопасность и защита информации в компьютерных сетях + + +

Intemet в обучении + - +

Информационные ресурсы Intemet + + +

Intemet в предметных областях + - +

Таблица 2

Изучение блоков МС студентами некомпьютерных специальностей профессионально-педагогических ВУЗов

Название блока НМСО Номера специальностей

080502

Основы компьютерных сетей + + + + +

Корпоративные компьютерные сети - - - - -

Принципы функционирования глобальных компьютерных сетей - - - - -

Г лобальная сеть Internet + + + - +

Безопасность и защита информации в компьютерных сетях + - - - -

Intemet в обучении - - + + -

Информационные ресурсы Intemet - + + + -

Intemet в предметных областях - + + - -

Список литературы:

1. Батышев С.Я. Производственная педагогика: Учебник для работников, занимающихся профессиональным обучением рабочих на производстве. - 3-е изд., пе-рераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984. - 672 с.

2. Биржа труда //www.haltura.ru.

3. Вакансии ведущих компаний //www.job.ru.

4. Государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования //www.edu.ru/db/portal/spe/index.htm.

5. Государственные образовательные стандарты среднего профессионального образования //www.edu.ru/db/portal/sred/index.htm.

6. Долинер Л.И. Информационные и коммуникационные технологии в обучении: психолого-педагогические и методические аспекты. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2003. - 344 с.

7. Попков В.А., Коржуев А.В. Дидактика высшей школы: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2001. - 136 с.

8. Постановление Правительства Российской Федерации от 28.01.02 г. № 65 О федеральной целевой программе «Электронная Россия (2002-2010 годы)» // Российская газета. - 2002. - № 24.

9. Постановление Правительства Российской Федерации от 28.08.01 г. № 630 О федеральной целевой программе «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 годы)» //Телекоммуникации и информатизация образования.

- 2002. - № 3. С. 5-27.

10. Прокубовская А.О. Некоторые вопросы подготовки студентов компьютерных специальностей с учетом требований рынка труда. // Инновации в профессиональном и профессионально-педагогическом образовании: Тез. Докл. 12-й Всерос. науч.-практ. конф., Екатеринбург, 24-26 мая 2005 г. Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. унта, 2005. 228 с.

11. Работа в ведущих компаниях //www.rabota.ru.

12. Рекомендации по преподаванию информатики в университетах: пер. с англ.-СПб., 2002. - 372 с.

13. Романцев Г.М. Инновации в развитии профессионального образования в Уральском регионе //Образование и наука. 2000. - № 4(6).

14. Романцев Г.М. Теоретические и организационные проблемы развития профессионально-педагогического образования России //Образование и наука. 2001. -№ 6(12).

15. Стандарт Российской Федерации. Образование: начальное профессиональное

образование. Профессия: оператор электронно-вычислительных машин

//http://www. edu.ru/db/portal/nach/index.htm.

16. Сычев А.В. Проблема интеграции факультета компьютерных наук ВОРГУ в международную образовательную систему в целях подготовки высоко квалифицированных специалистов в области компьютерных и телекоммуникационных технологий. //Телематика 2002. Тез. докл. IX Всерос. науч.-метод. конф.

17. Ткаченко Е.В. Современные проблемы профессионального образования в условиях рыночной экономики //Образование и наука. 2004. - № 1(25).

18. Учебные центры //www.microsoft.com/Rus/Learning/Cpls/Defa-ult.mspx

19. Центры обучения информационным технологиям //www.informika.ru/ text/inftech/ eduit/