Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ использования возможностей средств информационно-коммуникационных технологий в системе подготовки инженеров железнодорожного транспорта 12
1.1. Значение и роль информационно-коммуникационных технологий на современном этапе развития общества 12
1.2. Педагогические аспекты подготовки студентов технических вузов к применению информационно-коммуникационных технологий в профессиональной деятельности 22
1.3. Анализ вопросов управления железнодорожным транспор- том для определения необходимых условий обеспечения опти- мальных вариантов организации перевозочного процесса 29
1.4 Анализ перспектив развития железнодорожного транспорта приподготовке студентов 38
Выводы по первой главе 42
ГЛАВА 2. Требования к подготовке инженеров железнодорожного транспорта в условиях применения автоматизированных информационных систем 43
2.1. Методическая система обучения, объективная необходимость ее усовершенствования 43
2.2. Научно-методологические основы управления процессами перевозок железнодорожным транспортом на основе применения средств информационно-коммуникационных технологий с целью обеспечения безопасной и экономичной эксплуатационной работы железной дороги 52
2.3. Использование средств информационно-коммуникацион ных технологий в подготовке студентов технических вузов железнодо рожного профиля 68
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. Методическая система использования информационно-коммуникационных технологий в процессе обучения студентов технических вузов железнодорожного профиля 79
3.1. Методика использования педагогических программных средств в учебном процессе вуза 79
3.2. Формирование умений и навыков организации управления железнодорожным транспортом при проведении лабораторных и практических работ 98
3.3. Педагогический эксперимент по оценке эффективности методики комплексного использования возможностей информационно-коммуникационных технологий при обучении студентов технических вузов железнодорожного профиля (на примере курса «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог» 126
Выводы по третьей главе 138
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 139
- Значение и роль информационно-коммуникационных технологий на современном этапе развития общества
- Методическая система обучения, объективная необходимость ее усовершенствования
- Методика использования педагогических программных средств в учебном процессе вуза
Введение к работе
Актуальность исследования. Развитие информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) на современном этапе информатизации общества требует дальнейшего совершенствования подготовки инженеров к использованию новых технологий в своей профессиональной деятельности. Одно из важнейших направлений информатизации современного общества - информатизация образования - предполагает широкое использование средств информационно-коммуникационных технологий в процессе обучения, в управлении учебно-воспитательным процессом, автоматизации информационно-методического обеспечения учреждениями образования.
Зарубежный (А. Бенедек, А. Борк, Дж. Вейценбаум и др.), и отечественный опыт (Л.Х. Зайнутдинова, О.А. Козлов, А.А. Кузнецов, СВ. Панюкова, И.В. Роберт и др.) показывает, что ИКТ целесообразно применять при изучении всех учебных предметов. При этом средства информационно-коммуникационных технологий выступают как новые интерактивные средства обучения, обладающие целым рядом дидактических достоинств и позволяющие качественно изменить содержание, методы и формы обучения.
Современный инженер должен быть подготовлен к применению информационно-коммуникационных технологий в будущей профессиональной деятельности, поэтому подготовка студентов вузов к применению информацион-но-коммуника-ционных технологий в будущей профессиональной деятельности - одна из основных задач высшего образования любого профиля.
Общие вопросы подготовки специалистов в области информационно-коммуникационных технологий рассмотрены в работах Я.А. Ваграменко, С.А. Жданова, А.А. Кузнецова, Э.И. Кузнецова, М.П. Лапчика, В.Л. Матросо-ва, И.В. Роберт, И.А. Румянцева, Е.К. Хеннера и др.
Кроме этого, значительное число научных исследований посвящены во просам подготовки специалистов определенного профиля (Ю.С. Брановский, О.А. Козлов, Ф.П. Кочнев, СВ. Панюкова, И.Б. Сотников, и др.). При этом в значительной степени учитывается специфика профильного предмета, подробно рассматриваются специальные средства информационно-коммуникационных технологий, разработанные для изучения этого предмета.
Широкое развитие информационно-коммуникационных технологий в последнее время требует пересмотра структуры и содержания подготовки выпускников технических вузов железнодорожного профиля в рамках каждого из четырех компонентов комплекса информационных технологий. Обучение применению средств информационно-коммуникационных технологий не может просто следовать за совершенствованием технологии, в нынешних условиях обучение должно носить более опережающий характер. Необходимо, чтобы инженер был готов к использованию средств информационно-коммуникационных технологий, которые получат распространение в ближайшем будущем. Среди последних достижений в информатике стали доступными технологии, которые эффективно могут быть применены именно в области образования. Многие из них были известны давно, но действительно широкое применение получили только теперь. Дальнейшее направление информатизации образования связано с применением этих средств в педагогическом процессе. Однако при этом возникает множество проблем психолого-педагогического и методического характера, которые должны быть рассмотрены при подготовке инженеров.
Действующий Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования, предусматривающий включение вопросов, связанных с применением новых информационных технологий в образовательных целях, не позволяет реализовать опережающий характер обучения и практическую направленность, необходимые для обучения применению информационно-коммуникационных технологий на современном этапе информатиза ции образования.
Таким образом, наблюдается противоречие между необходимостью использования в сфере образования быстро развивающихся новейших средств информационно-коммуникационных технологий и действующей системой подготовки будущих специалистов железнодорожного транспорта.
Актуальность диссертационного исследования определяется:
- социальным заказом общества на инженеров в области управления железнодорожным транспортом, подготовленных к умению на научной основе осуществлять свою трудовую деятельность в современных социально-экономических условиях;
- требованиями, предъявляемыми на современном этапе к содержанию и качеству подготовки инженеров по управлению железнодорожным транспортом;
- необходимостью комплексного использования возможностей информационно-коммуникационных технологий при подготовке инженеров железнодорожного транспорта.
Проблема исследования заключается в разрешении противоречия между потребностью общества в специалистах, способных к использованию средств информационно-коммуникационных технологий в профессиональной деятельности инженеров железнодорожного транспорта, и недостаточной разработанностью методической системы подготовки инженеров, владеющих автоматизированными информационными системами.
Цель диссертационного исследования: разработка методической системы подготовки инженеров железнодорожного транспорта средствами информационно-коммуникационных технологий.
Объект исследования - процесс подготовки студентов технических вузов в области использования средств информационно-коммуникационных технологий.
Предмет исследования - методическая система обучения курсу «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог» студентов технического вуза.
Гипотеза исследования: уровень подготовки инженеров железнодорожного транспорта повысится, если внедрить в учебный процесс методическую систему подготовки будущих специалистов железнодорожников средствами информационно-коммуникационных технологий. Повышение уровня подготовки предполагает:
— формирование профессиональной готовности студентов вузов к применению современных информационно-коммуникационных технологий;
— повышение уровня мотивации к обучению;
— повышение коэффициента качества знаний и уровня обученности;
— создание благоприятной атмосферы для творческой и самостоятельной работы студентов.
Гипотеза и цель исследования определили необходимость решения следующих задач:
1. Провести анализ научно-методической литературы и практики подготовки инженеров железнодорожного транспорта в области использования информационно-коммуникационных технологий.
2. Выявить возможности средств информационно-коммуникационных технологий, реализация которых позволит повысить эффективность обучения студентов.
3. Обосновать и разработать методическую систему подготовки инженеров на базе применения средств информационно-коммуникационных технологий на примере курса «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог».
4. Разработать комплекс лабораторных и практических работ, реализующих подготовку инженеров железнодорожного транспорта на базе информационно коммуникационных технологий.
5. Разработать методические рекомендации по использованию информационно-коммуникационных технологий в процессе разнообразных видов учебной деятельности в процессе обучения курса «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог».
6. Экспериментально оценить эффективность разработанной методической системы комплексного использования возможностей информационно-коммуникационных технологий.
Методологическая и теоретическая основа исследований Методологической и теоретической основой исследования явились фундаментальные работы в области педагогики и психологии (Ю.К. Бабанский, В.В. Давыдов, В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, В.В. Рубцов, и др.); теории и методики использования ИКТ в учебном процессе (Я.А. Ваграменко, О.А. Козлов, А.А. Кузнецов, М.П. Лапчик, СВ. Панюкова, И.В.Роберт, И.А. Румянцев, Н.В.Софронова, В.И. Сердюков, Е.К. Хеннер и др.); в области подготовки инженеров железнодорожного транспорта (В.М. Акулиничев, Р. Беллман, Н. Винер, А.И. Берг, В.А. Буянов, А.Н. Колмогоров, Ф.П. Кочнев, A.M. Макарочкин, Г.С. Ратин, Н.Н. Моисеев, Л.С. Понтрягин, И.Б. Сотников и ДР-) Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ литературы по философии, педагогике, психологии, информатике, специальных разделов математики, изучение опыта работы подготовки инженеров железнодорожного транспорта, изучение и анализ передового опыта преподавания курсов информатики, математики и физики с применением ИКТ; наблюдения, беседы, анкетирование; педагогический эксперимент. Экспериментальная база исследования Экспериментальные исследования проводились в группах студентов Московского университета инженеров железнодорожного транспорта (МРГИТ) по специальностям «Управление процессами перевозок» и «Эксплуатация автоматизированных систем». Предложенная методика применялась преподавателями на занятиях по курсу «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог» со студентами МИИТа.
Исследование проводилось в период с 1995 года по 2005 год и состояло из нескольких этапов.
Первый этап (1995-1998 гг.). На первом этапе исследования проведен анализ научно-методической литературы и практики подготовки инженеров железнодорожного транспорта в области использования информационно-коммуникационных технологий; выявлены возможности средств информационно-коммуникационных технологий, реализация которых позволит повысить эффективность обучения студентов.
Второй этап (1998-2002 гг.). На втором этапе разработана методическая система подготовки инженеров на базе применения средств информационно-коммуникационных технологий. Разработан дидактический комплекс к курсу «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог», включающий серию лабораторных и практических работ и методические рекомендации по их организации и проведению.
На третьем (2002-2005 гг.), проведен педагогический эксперимент, подтверждающий эффективности разработанной методической системы.
Научная новизна исследования состоит в том, что:
• теоретически обоснована и практически доказана необходимость реализации преемственности обучения средствами информационно-коммуникационных технологий в инженерном вузе железнодорожного профиля в рамках курса «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог»;
• разработана авторская методика обучения инженеров железнодо рожного транспорта, обеспечивающая многоуровневую подготовку специалистов железнодорожного транспорта средствами информационно-коммуникационных технологий;
• представлена структура деятельности инженера железнодорожного транспорта в условиях применения средств информационно-коммуникационных технологий. Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
- уточнены и конкретизированы общедидактические принципы обучения при подготовке инженеров железнодорожного транспорта и принципы отбора и формирования содержания курса «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог»;
- описана модель мотивационной сферы студента, ориентированная на обучение с применением информационно-коммуникационных технологий. Практическая значимость исследования состоит в том, что:
• разработана программа курса «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог»;
• выполнен и внедрен в педагогическую практику цикл лабораторных и практических работ в курсе «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог»;
• даны методические рекомендации использования средств информационно-коммуникационных технологий в процессе подготовки инженеров железнодорожного транспорта.
Положения, выносимые на защиту:
• обоснование необходимости и возможности реализации преемственности обучения средствами информационно-коммуникационных технологий в инженерном вузе железнодорожного профиля в рамках курса «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог»;
• методика подготовки инженеров железнодорожного транспорта сред h ствами информационно-коммуникационных технологий;
• , учебно-методический комплекс, включающий: цикл лабораторных и практических работ в курсе «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог»; методические рекомендации использования средств информационно-коммуникационных технологий в процессе подготовки инженеров железнодорожного транспорта.
Апробация и внедрение. Материалы исследования обсуждались на заседаниях Ученого совета Института Информатизации образования Российской Академии образования (1999 - 2004 гг.), на заседании научно-исследовательской лаборатории «Проблемы естественнонаучного образования в инженерных вузах» Волжской государственной инженерно-педагогической академии, на Всероссийской научно-практической конференции «Региональные проблемы информатизации образования: опыт, тенденции, перспективы» (2003 г.).
Значение и роль информационно-коммуникационных технологий на современном этапе развития общества
В истории человечества выделяют три глобальных социотехнологических революции - аграрную, индустриальную и информационную. Последняя из них происходит в настоящее время и реализуется как процесс информатизации общественной жизни, внедрения новых информационно-коммуникационных технологий (ИКТ). Конечным результатом информационной революции должно стать создание постиндустриальной, информационной цивилизации.
Информатизация современного общества - явление глубокое и неоднозначное. Его нельзя рассматривать просто как новый этап развития вычислительной техники, хотя во многих отношениях она решительным образом повлияла на изменение общественной инфраструктуры. Корни информатизации глубже - в традициях, стиле мышления нашего века. Информатизация - лишь их концентрированное выражение.
Информатизацию можно рассматривать как процесс преобразования производственно - хозяйственных, научных и социальных структур путем производства информации, необходимой для выработки и реализаций решений, направленных на достижение качественно новых результатов деятельности че 13 ловека, на базе внедрения и использования средств ИКТ. Несмотря на различие процессов информатизации в различных областях человеческой деятельности, в единую систему ее объединяют три составляющих:
1. Единство основных средств производства (средств вычислительной техники и информатики);
2. Единство сырья (данные, подлежащие обработке);
3. Единство выпускаемой продукции (информация, используемая для управления и совершенствования деятельности человека).
Инфраструктура информатизации включает в себя:
— системы коммуникаций, вычислительные машины и сети, программное обеспечение этих систем;
— систему подготовки специалистов для эксплуатации аппаратурного, программного и информационного обеспечения;
— экономические и правовые механизмы, обеспечивающие и способствующие эффективному развитию процесса информатизации.
По определению ЮНЕСКО, информатизация - это развитие и широкомасштабное применение методов и средств сбора, хранения и распространения информации, обеспечивающей систематизацию имеющихся и формирование новых знаний и их использование обществом для текущего управления и дальнейшего совершенствования и развития.
Информатизация общества представляет собой целенаправленный процесс изменения социальной информационной среды. Цель информатизации общества состоит в повышении эффективности эксплуатации ресурсов общества путем системной компьютеризации всех этапов жизненного цикла информации - ее создания, накопления, хранения, обработки и использования. Под информационными ресурсами понимается совокупность информации как продукт деятельности населения. Информатизация и глобальная массовая коммуникация современного общества приводит к активному использованию информационного ресурса в качестве общественного продукта. Характерной чертой этого периода является становление функционирования всемирной информационной среды, которая позволяет формировать информационные запросы, информационные потоки сообразно интересам и предпочтениям конкретного потребителя информации. Уже к началу 90-х годов бурное развитие и расширение всемирной информационной среды значительно расширило сферу применения информационных ресурсов Информатизация и глобальная массовая коммуникация современного общества приводит к активному использованию информационного ресурса в качестве общественного продукта. Характерной чертой этого периода является становление функционирования всемирной информационной среды, которая позволяет формировать информационные запросы, информационные потоки сообразно интересам и предпочтениям конкретного потребителя информации. Уже к началу 90-х годов бурное развитие и расширение всемирной информационной среды значительно расширило сферу применения информационных ресурсов современного общества, что позволило пользователю обеспечивать не только доступ, к информационным ресурсам крупнейших библиотек мира, радиостудий, телестудий, баз данных, копиям реальных исторических документов. Вместе с тем, стало возможным непосредственное информационное взаимодействие (в рамках различных режимов информационного общения по всемирной сети) с партнерами, единомышленниками, коллегами по научным исследованиям.
Методическая система обучения, объективная необходимость ее усовершенствования
Подготовка современных специалистов, владеющих средствами и методами информационно-коммуникационных технологий, является одной из важнейших задач высших учебных заведений России.
Учитывая то, что методическая система подготовки студентов технических вузов должна быть направлена на формирование современного научного мировоззрения, основанного на едином информационном подходе к анализу окружающего мира, мы предлагаем совершенствовать эту систему, применяя информационно-коммуникационные технологии.
Под методической системой обучения мы понимаем, согласно A.M. Пышкало, систему, содержащую следующие элементы:
- цели обучения,
- содержание обучения,
- методы обучения,
- организационные формы обучения,
- средства обучения.
Основные цели обучения студентов всех специальностей технических вузов мы видим в реализации следующих подходов:
1) Формирование основ научного мировоззрения. Необходимо сформировать у студентов представление об информации и информационных процес 44 сах как одном из основных понятий современной науки: веществе, энергии, информации — на основе которых сегодня строится научная картина мира; единстве информационных принципов построения и функционирования самоуправляемых систем из различных сфер окружающей действительности.
2) Формирование умений и навыков работы с информацией. Необходимо научить студентов пользоваться информацией, оценивая ее достоверность, информационную безопасность, правильно анализировать информационные процессы в окружающей действительности и строить адекватные информационные модели, исследовать информационные процессы на основе имеющихся знаний, умений и навыков.
3) Формирование готовности студентов к будущей профессиональной деятельности. Необходимо дать студентам знания о психолого-педагогических возможностях информационно-коммуникационных технологий, об эргономических, санитарно-гигиенических и др. требованиях.
4) Формирование готовности студентов к процессу непрерывного образования на основе современного мировоззрения, фундаментальных теоретических знаний по курсу, практических навыков и умений по использованию информационно-коммуникационных технологий.
5) Формирование у студентов творческого мышления в процессе решения теоретических и практических задач из содержания учебного курса.
Таким образом, главной целью образования становится формирование современного мировоззрения, основанного на единстве информационных процессов из различных областей окружающей действительности, предполагающего новый способ мышления и деятельности субъекта в современном мире. .
Сформулированные цели соответствуют Российским нормативно-правовым документам, предъявляющим требования к образованию личности на современном этапе, и оказывают влияние на содержание дисциплин в технических вузах.
Содержание обучения дисциплин отражается в учебных планах и программах и является одним из главных элементов учебного процесса в вузе, отвечая на самый главный вопрос дидактики: чему учить? B.C. Леднев обосновал [86] то, что решающее влияние на содержание образования соответственно его целям оказывают: структура деятельности, инвариантная специфике ее конкретных предметов; структура совокупного объекта изучения - окружающей человека действительности, отраженная в предметной структуре научного знания; необходимость и специфика практического освоения конкретных видов деятельности.
При отборе содержания обучения дидактика рекомендует использовать дидактические основания отбора, принципы отбора и критерии отбора. Дидактические основания отбора - это совокупность научных, дидактических и методологических знаний, необходимых для этой процедуры. Основанием для отбора учебного материала служит возможность реализации на этом учебном материале основных принципов дидактики. Критерии отбора - это конкретные требования, которые позволяют обеспечить необходимый и достаточный учебный материал для достижения поставленных целей обучения.
Методика использования педагогических программных средств в учебном процессе вуза
Педагогическим программным средством (ППС) будем называть программное средство в котором отражается некоторая предметная область, в той или иной мере реализуется технология ее изучения, обеспечиваются условия для осуществления различных видов учебной деятельности при наличии обратной связи пользователя с программой [112].
С помощью ППС можно представлять на экране в различной форме учебную информацию; инициировать процессы усвоения знаний, приобретения умений и навыков учебной и практической деятельности; эффективно осуществлять контроль результатов обучения, тренаж, повторение, активизировать познавательную деятельность студентов; формировать и развивать определенные виды мышления.
Исходными данными для формирования ППС служат: конкретная дисциплина, цели, задачи и содержание обучения, время изучения, форма итогового контроля, типы ЭВМ.
Разработка ППС протекает в несколько этапов, которые условно можно разделить на педагогические и компьютерные. Педагогические этапы разработки выполняются преподавателем, а на компьютерном этапе, как правило, в работу над программами включается профессиональный программист. Рассмотрим эти этапы:
1. На начальном этапе разработки ППС преподаватель выясняет дидакти-ко-технические возможности данного типа электронно-вычислительной техники; анализирует содержание дисциплины, выделяет наиболее сложный учебный материал и выбирает занятия, на которых целесообразно использовать ЭВМ. При прочих равных условиях выбор должен остановиться на занятиях, которые меньше всего подвержены изменению содержания и формы проведения.
2. Преподаватель анализирует структуру существующих ППС в зависимости от назначения, дидактической цели и формы организации занятия.
3. Преподаватель определяет задачи компьютерного обучения, дидактические цели применения компьютера на занятиях, выбирает нужные типы ППС.
4. Преподаватель разрабатывает сценарий и методику проведения данного занятия, определяет функции студента, преподавателя и системы на каждом этапе занятия.
5. Преподаватель проводит предварительный психолого-педагогический анализ изменения эффективности обучения при использовании ЭВМ.
6. Программирование, анализ и корректировка содержания курса, программ и сценариев.
7. Подготовка методической документации для практического применения.
Значит ППС включают в себя: программное средство учебного назначения; инструкцию для пользователя программным средством учебного назна чения; описание методики (методические рекомендации) по использованию программного средства учебного назначения.
Изучение одной из основных, учебных дисциплин «Информационное обеспечение управления эксплуатационной работой железных дорог» в высших учебных заведениях железнорожного профиля предназначено для привития студентам знаний по этой дисциплине и умения применять их на практике в ходе дальнейшей профессиональной деятельности. По окончании курса студенты должны знать: основные законы управления эксплуатационной работой железных дорог и умело использовать их при решении практических задач.
В ходе диссертационного исследования были определены наиболее сложные темы, при изучении которых необходимо использовать активные формы и методы обучения. Анализируя различные способы интенсификации процесса обучения, считаем необходимым более интенсивно использовать ИКТ для эффективности обучения.
Анализ педагогической литературы по проблемам компьютеризации обучения показал, что наибольший эффект от применения ИКТ, как наиболее современных технических средств обучения, достигается при комплексном их использовании, охватывающим лабораторные и практические занятия, а так же научно-исследовательскую и самостоятельную работу студентов.
