Информационно-коммуникационные технологии как средство формирования профессиональных компетенций у студентов-радиофизиков

ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ У СТУДЕНТОВ-РАДИОФИЗИКОВ

П.А.Корчагин, В.С.Бухмин

В статье предлагается использовать информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) в учебном процессе при подготовке специалистов-радиофизиков, что позволяет многократно увеличить возможности педагогического воздействия на студента, сгладить противоречия между ограниченным временным ресурсом учебного плана и усложнением нового материала, быстрым старением материально-технической базы и недостаточным финансированием, и в целом вносит значительный вклад в формирование профессиональных компетенций, которые обеспечивают высокую

конкурентоспособность выпускника на рынке труда.

Ключевые слова: профессиональное образование, компетентность, программное обеспечение, информационно-коммуникационные технологии, виртуализация, образовательные технологии, организация учебного процесса.

Information-communication technologies as an approach of formation professional competence of students-radio physicists. Herein information and communication technology (ICT) is offered for usage in learning process when training professionals in Radiophysics, as it can increase many times capabilities of pedagogical influence on the student, smooth over differences between the limited time of the curriculum and the growing complexity of new material, as well as between rapid aging of the material-technical base and lack of funding, and overall contributes significantly to creation of professional competence, which provides graduate with high competitive position on the job market.

Key words: professional education, competence, software, information and communication technology, virtualization, educational technology, organization of educational process.

Быстрые темпы роста областей применения цифровых устройств и продуктов радиоэлектроники актуализируют задачу подготовки специалистов радиофизиков с высоким уровнем профессиональной компетенции, что является залогом их качественной подготовки к будущей профессиональной деятельности. Традиционные методы преподавания уже не могут в полном объеме сформировать у студента необходимый уровень профессиональной компетенции, который бы обеспечил его устойчивую конкурентоспособность на рынке труда. Для формирования таких профессиональных компетенций у студентов-радиофизиков предлагаем использовать информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) в учебном процессе.

Одной из инновационных форм ИКТ является технология виртуализации, которую мы применили в учебном процессе для создания дидактических инструментов:

- виртуального кабинета преподавателя;

- виртуальной машины;

- виртуального устройства.

Виртуальный кабинет преподавателя - это инструментальное средство обеспечения учебного процесса, выполняющее функции:

- электронного образовательного ресурса;

- системы тестирования знаний;

- центра коммуникаций (форумы и чаты).

Для создания виртуального кабинета была выбрана среда Moodle (модульная объектно-ориентированная динамическая среда обучения), которая позволяет реализовать все перечисленные выше функции, а также является свободно распространяемым программным обеспечением. Данная среда используется более чем двумя миллионами преподавателей по всему миру [1]. Система активно развивается, является генератором новых идей и подходов в педагогическом и технологическом планах.

«Moodle» представляет собой Web-приложение, работающее на специализированном сервере. Построение системы основывается на инновационных принципах «социального конструктивизма» и их использования для обучения [2]. Доступ к среде может быть осуществлен через браузер, что позволяет достаточно легко разворачивать систему как в локальной сети, так для использования через Интернет. Для организации Web-сервера можно использовать пакет «Denwer», который доступен на сайте http://www.denwer.ru. Дистрибутив системы управления обучением представлен на сайте http://download.moodle.org.

Копию системы целесообразно устанавливать на локальный компьютер преподавателя и использовать ее для создания учебно-методического комплекса (УМК), который включает в себя:

- лекции;

- банки тестовых заданий;

- практические и лабораторные работы;

- контрольные работы;

- сценарии использования форумов.

После отладки и тестирования готовый УМК переносится на рабочий сервер в локальную или глобальную сети.

Использование виртуального кабинета в учебном процессе создает возможность быстро и качественно обновлять изучаемый материал, расширять круг задач, автоматизировать проверку знаний, организовывать и контролировать самостоятельную работу обучающихся.

Виртуальная машина. С точки зрения пользователя, виртуальная машина (ВМ) — это конкретный вариант некой виртуальной вычислительной среды («виртуального компьютера»), созданный с помощью специального программного обеспечения - системы виртуализации [3]. Как правило, такие инструменты позволяют создавать и запускать произвольное число виртуальных машин, ограничиваемое лишь физическими ресурсами реального компьютера. К основным возможностям ВМ относятся:

- возможность установки на одном компьютере нескольких операционных систем (ОС) без необходимости соответствующего конфигурирования физических жестких дисков;

- работа с несколькими ОС одновременно с возможностью динамического переключения между ними без перезагрузки системы;

- сокращение времени изменения состава установленных ОС;

- изоляция реального оборудования от нежелательного влияния программного обеспечения, работающего в ВМ;

- возможность моделирования вычислительной сети на единственном автономном компьютере.

Благодаря этим возможностям существенно расширяется круг задач, которые студент может решать без перезагрузки системы и без опасения нанести ей какой-либо ущерб или полностью вывести ее из строя.

Для использования этой технологии в учебном процессе было выбрано программное обеспечение MS Virtual PC, которое обладает необходимым функционалом, достаточно просто в освоении и настройке, поддерживает виртуализацию всего семейства ОС Windows и имеет бесплатную версию программного продукта.

Виртуальные машины используются при проведении лабораторных и практических занятий по информационным технологиям, дисциплинам «Основы локальных вычислительных сетей» и «Администрирование локальных вычислительных сетей». На этих практических занятиях студенты выполняют ряд заданий по администрированию, обслуживанию и поддержке типовых сетевых инфраструктур информационных систем (рис. 1).

Рис.1. Работа с несколькими виртуальными машинами.

Работая в виртуальной среде, моделирующей функционирование реальных современных вычислительных и информационных систем, обучающиеся получают необходимые практические навыки, умения и значительно повышают уровень профессиональной компетенции.

Виртуальное устройство. Под виртуальным устройством (ВУ) понимают математическое моделирование радиоэлектронного устройства средствами прикладного программного обеспечения. Для этой цели могут быть использованы как узкоспециализированные программы, так и универсальные системы автоматизированного проектирования (САПР) в области радиоэлектроники. Для реализации ВУ мы использовали САПР MicroCAP и Max Plus, которые достаточно легки в освоении, имеют все необходимые модули для анализа и моделирования цифровых и аналоговых схем [4]. Фирмы-производители программных продуктов предоставляют бесплатные демонстрационные версии, функциональные возможности которых позволяют решать все основные задачи по использованию САПР в учебном процессе, что немаловажно при современной информационно-технологической организации и обеспечении учебного процесса в условиях ограниченного финансирования.

Виртуальные устройства находят практическое применение при проведении занятий по дисциплине «Твердотельная электроника» (рис. 2), в лабораториях «Компьютерный анализ электронных схем», «Узлы ЭВМ» (рис. 3), практикумах по радиофизике и электронике.

Для организации дистанционной работы студентов с виртуальными устройствами используется персональный компьютер с выходом в Интернет и установленным прикладным программным обеспечением САПР [5].

Рис.2. Расчет параметров по постоянному току на виртуальном устройстве.

Рис.3. Асинхронный четырехразрядный счетчик: виртуальное устройство (А) и результат моделирования (Б).

Удаленный доступ к лабораторным работам осуществляется программой TeamViewer. Выбор данной программы обусловлен поддержкой режима «Удаленного управления», достаточно простой настройкой, поддержкой защищенного канала обмена данными, которые отличают TeamViewer от других программ этого типа.

Использование программы удаленного доступа позволяет студентам подключаться и выполнять лабораторные работы и контрольные задания на виртуальных приборах дистанционно с любого компьютера, имеющего доступ в Интернет, что играет очень важную роль в организации, методическом обеспечении и контроле самостоятельной работы обучающихся.

Кроме изучения предмета обучающиеся получают практические навыки работы на современной САПР, разрабатывая и моделируя различные радиоэлектронные устройства и приборы с использованием новейшей элементной базы, что обеспечивает качественную подготовку студента на современном уровне.

Предложенные направления использования технологии виртуализации и Web-дидактические технологии вносят качественный вклад в формирование профессиональной компетенции специалистов-радиофизиков, обеспечивая им более высокую конкурентоспособность на рынке труда.

Литература:

1. Анисимов А.М. Работа в системе дистанционного обучения Moodle. Учебное пособие. 2-е изд. испр. и дополн. - Харьков: ХНАГХ, 2009. - 292 с.

2. Андреев А.В., Андреева С.В, Доценко И.Б. Практика электронного обучения с использованием Moodle. -Таганрог: Изд-во. ТТИ ЮФУ, 2008. - 146 с.

3. Гультяев А.К. Виртуальные машины: несколько компьютеров в одном. — СПб.: Питер, 2006.— 224 с.

4. Корчагин П.А., Тюрин В.А. Система моделирования электронных устройств МюгоСар. - Казань: КГУ, 2005. - 64 с.

5. Корчагин П.А., Бухмин В.С. Применение технологии удаленного доступа для организации виртуальной лаборатории «Цифровая электроника» // XXII Международная конференция «Применение новых технологий в образовании». Троицк-2011г, Тезисы конференции, С. 52-53.

6. Бухмин В.С. Становление и развитие физического образования в Казанском университете (1804-2004 гг.). Дисс... докт.пед.наук. 375 с.

7. Кирилова Г.И. Вопросы моделирования информационной среды профессионального образования// Казанский педагогический журнал. № 2. 2011. С. 114-119.

8. Мухаметзянов И.Ш. Социальные последствия информатизации образования// Казанский педагогический журнал. № 3. 2011. С. 109-116.