Условия эффективного проведения натурно-виртуального лабораторного эксперимента в вузах МЧС России

Сусленкова, Эльвира Брониславовна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика профессионального образования

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.08 для написания научной статьи или работы на тему: Условия эффективного проведения натурно-виртуального лабораторного эксперимента в вузах МЧС России

Автореферат

Автор научной работы: Сусленкова, Эльвира Брониславовна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Санкт-Петербург
Год защиты: 2009
Специальность ВАК РФ: 13.00.08

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Условия эффективного проведения натурно-виртуального лабораторного эксперимента в вузах МЧС России"

На правах рукописи/

Суслепкова Эльвира Брониславовна

УСЛОВИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОВЕДЕНИЯ НАТУРНО-ВИРТУАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ВУЗАХ

МЧС РОССИИ

13.00.08 - теория и методика профессионального образования

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Санкт-Петербург - 2009

003492574

Работа выполнена в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор

Аганов Сергей Самуилович

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Ведущая организация: Военная академия связи им. С.М. Буденного

заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 205.003.03 при Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 196105, Санкт-Петербург, Московский пр., д.149.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Университета Государственной противопожарной службы МЧС России.

Грешных Антонина Адольфовна кандидат педагогических наук Иванова Марина Аркадьевна

Защита состоится 1 декабря 2009 года в 12.00 часов на

кандидат психологических наук, доцент

Ученый секретарь диссертационного совета

Иванова С.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Л.С. Выготский писал: «Обучение только тогда является хорошим, когда оно является создателем развития. Оно побуждает и вызывает к жизни целый ряд функций, которые находятся в стадии созревания и лежат в зоне ближайшего развития». Поэтому для вузов МЧС России во главу угла должна становиться задача переориентации дидактической системы с преимущественно информационного типа обучения на обучение, позволяющее выявлять и развивать познавательные и творческие способности курсантов и студентов, управлять формированием и* самостоятельной активности, а так же воспитывать в этом процессе волевые и профессиональные свойства личности, обеспечивающие самостоятельную, активную, целеустремленную и, главное, результативную учебную и профессиональную деятельность обучаемых. При обучении инженерным специальностям значительное внимание уделяется формированию умений и навыков, связанных с измерением величин технических параметров и обработке результатов этих измерений. Однако проведение лабораторных работ по традиционной методике предполагает существенные ограничения в тематике экспериментов, связанные с продолжительностью физического процесса, использовании горючих и токсичных веществ в эксперименте, возможности размещения лабораторных установок в существующих учебных площадях, стоимости лабораторных установок и необходимых расходных материалов.

Развитие новых информационных технологий дает в руки преподавателей и курсантов эффективный инструмент - ПК, который, если дополнить методически корректным программным продуктом, позволит решить задачу выбора тематики лабораторных экспериментов, адекватных задачам подготовки сотрудников Государственной противопожарной службы (ГПС) и свободных от ограничений, налагаемых спецификой

проведения натурных экспериментов. Однако использование только виртуальных моделирующих комплексов не может решить проблемы привития практических навыков работы с реальными измерительными приборами.

Для успешного решения накопившихся противоречий, связанных с организацией и проведением лабораторного практикума в рамках традиционной формы и внедрению его виртуальной формы необходимо:

- провести анализ исследований по разработке дидактических средств в области лабораторного эксперимента, позволяющих повысить эффективность профессиональной подготовки сотрудников ГПС;

- разработать модель организации лабораторного практикума для курсантов вуза МЧС России, включающую виртуальный и натурный эксперименты с элементами проектной деятельности;

- сформировать оптимальную схему проведения натурно-виртуальных экспериментов;

- разработать оптимальную структуру и произвести программную реализацию программно-компьютерных комплексов, а также необходимую методическую поддержку, позволяющую курсантам и студентам выполнять лабораторные эксперименты;

- определить пути и методы интенсификации лабораторных занятий за счет более качественной подготовки курсантов и студентов путем внедрения в педагогическую практику индивидуальных комплексных заданий, содержащих как расчетную, так и экспериментальную компоненты.

Педагогическая значимость поставленной проблемы, ее недостаточная научная разработанность в психолого-педагогической и технической литературе, потребность вузов МЧС России в практических рекомендациях по организации натурно-виртуального лабораторного

эксперимента определили выбор темы исследования, обусловили цель, объект и предмет исследования.

Цель исследования - разработка научно обоснованных и педагогически эффективных технологий проведения натурно-виртуальных лабораторных экспериментов.

Объектом исследования явился процесс подготовки специалистов в учебных заведениях МЧС России.

Предмет исследования - выявление условий и путей повышения эффективности обучения курсантов и студентов вузов МЧС России основе использования натурно-виртуальных лабораторных экспериментов.

В процессе исследования была выдвинута рабочая гипотеза: эффективность обучения специалистов в вузах МЧС России повысится, если:

- при формировании необходимых профессиональных знаний, навыков и умений наряду с традиционным натурным экспериментом, будут использованы виртуальные технологии проведения лабораторного эксперимента;

- тематика натурных и виртуальных лабораторных экспериментов должна быть общей.

Цель исследования и сформулированная рабочая гипотеза обусловили необходимость решения следующих задач:

1. Оценить возможности использования существующего отечественного и зарубежного опыта использования современных натурно-виртуальных технологий проведения лабораторного эксперимента в учебном процессе вузов МЧС России по дисциплинам общеинженерного цикла.

2. Определить и обосновать психолого-дидактические требования к комплекту учебно-методических материалов, поддерживающих натурно-

виртуальные технологии проведения лабораторного эксперимента с учетом специфики функционирования комплектующих органов.

3. Разработать комплекты методической документации и соответствующего программно-компьютерного сопровождения лабораторного практикума, необходимого для внедрения в учебный процесс натурно-виртуальных технологий проведения лабораторного эксперимента по дисциплинам "Основы теплотехники" и «Теплотехника».

4. Экспериментально подтвердить эффективность использования разработанных натурно-виртуальных технологий проведения лабораторного эксперимента в учебном процессе Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России

Методологической основой исследования явились:

- философские, психологические и педагогические концепции познавательной деятельности обучаемых при работе над учебным материалом (Ю.Г. Баскин, А.Э. Болотин, В.П. Беспалько, Дж. Гилфорд, В.П. Давыдов, Т.А. Ильина, Н.В. Кузьмина, C.B. Литвиненко, Н.Ф. Талызина, В.А. Якунин и др.);

- дидактические и психологические закономерности в учебном процессе (Н.Г. Винокурова, A.A. Грешных, П.Я. Гальперин, О.Ю. Ефремов, Ю.Н. Кулюткин, ЯЛ. Пономарев, Л.С. Узун, В.Н. Пушкин, В.А. Щеголев и др.);

- применение законов кибернетики как наиболее общей теории управления учебным процессом (B.C. Артамонов, А.И. Берг, Н. Винер, В.Д. Никандров, У.К. Ричмонд, И. Столуров и др.).

- системный подход в изучении педагогических явлений.

В процессе исследования использовались следующие методы:

1. Определение теоретической основы и разработанности проблемы исследования посредством анализа психолого-педагогической,

методической и технической литературы, а так же информационных источников в сети Интернет.

2. Контент-анализ учебно-методической литературы и планирующей документации дисциплин общеинженерного цикла.

3. Программная реализация необходимых функций обработки результатов лабораторных измерений и моделирования физических процессов

4. Наблюдение за работой курсантов и студентов во время выполнения ими лабораторного практикума.

5. Педагогический анализ письменных работ и устных ответов курсантов и студентов; статистическая и качественная обработка результатов.

6. Свободное интервью и анкетный опрос курсантов, студентов и преподавателей, анализ результатов опроса и беседы.

7. Запись на магнитный носитель результатов обращения курсантов и студентов к моделирующему комплексу.

8. Использование личного опыта преподавания автора.

9. Анализ экспертных оценок методических материалов и программных продуктов.

10. Констатирующий, формирующий и контрольный педагогический эксперимент.

Логика исследования:

Исследование проводилось в три взаимосвязанных этапа в период с 2005 по 2009 годы.

На первом этапе (2005-2006 гг.) проводилось изучение педагогической, психологической, методической и технической литературы по исследуемой проблеме, производилось теоретическое обоснование темы и определение задачи проводимого исследования, сформулирована рабочая гипотеза исследования.

На втором этапе (2006-2007 гг.) в теоретическом плане было проведено уточнение гипотезы исследования, определены связи между компонентами предлагаемого программного продукта и методическим обеспечением. Практический аспект исследования состоял в разработке программы и проведении констатирующего и формирующего экспериментов, была проведена программная реализация бета-версии натурно-виртуальной теплотехнической лаборатории.

На третьем этапе (2007-2009 гг.) в теоретическом аспекте произведено уточнение и доработка предлагаемых условий эффективного использования виртуальной лаборатории. В практическом аспекте -проведение контрольного измерения эффективности использования виртуальной лаборатории, а также программная реализация уточненных версий натурно-виртуальной теплотехнической лаборатории.

На заключительном этапе был проведен теоретический анализ результатов исследования и оформление диссертационной работы.

На защиту выносится:

1. Систему приоритетов в повышении эффективности практического обучения курсантов и студентов по дисциплинам естественно-научного и технического циклов на основе проведения натурно-виртуального лабораторного эксперимента.

2. Педагогическая технология использования натурно-виртуальной лаборатории в рамках выполнения комплексного расчетно-экспериментального задания, тематика которого позволяет выдвигать гипотезы по результатам виртуального моделирования и подтверждать или опровергать их в ходе натурного этапа лабораторного эксперимента.

3. Оптимальная форма реализации натурно-виртуальной технологии проведения лабораторного эксперимента в виде комплексной натурно-виртуальной лаборатории, в которой технические ограничения

возможностей натурной составляющей лаборатории расширяются за счет использования виртуальной компоненты.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

1. Сформирована структура оригинальной натурно-виртуальной лаборатории, реализующей как информационные функции, так и функции проведения натурно-виртуального лабораторного эксперимента применительно к задачам обеспечения интенсивной аудиторной учебной работы курсантов и студентов.

2. Разработана структура оригинальных расчетно-экспериментальных заданий, адаптированная к возможностям натурно-виртуальной лаборатории.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что сформулированы принципы сопровождения натурно-виртуальных технологий лабораторного эксперимента в учебном процессе вузов МЧС России.

Практическая значимость исследования состоит в том, что:

1. На основании сформулированных психолого-дидактических требований разработан комплект учебно-методических материалов для аудиторной работы курсантов и студентов по дисциплинам «Теплотехника» и «Термодинамика и теплопередача», поддерживающих функции натурно-виртуального лабораторного эксперимента;

2. Внедрена в педагогическую практику Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России натурно-виртуальная теплотехническая лаборатория.

3. Методические и программные разработки, полученные при создании натурно-виртуальной теплотехнической лаборатории были использованы при создании технических заданий для других учебных предметов вуза: «Пожарное водоснабжение», «Гидравлика», «Основы теплотехники», «Теплотехника», «Электротехника и электроника».

Достоверность научных положений, полученных результатов и обоснованность рекомендаций обеспечивалась:

- выбором проверенных на практике и теоретически обоснованных показателей эффективности разработанного программного продукта как необходимого инструментария проведения лабораторных работ;

- длительностью (более 2-х лет) эксперимента, участием независимых экспертов в измерении остаточных знаний экспериментальной и контрольной групп;

- применением методов математической статистики и возможностей современного информационного инструментария при сборе и обработке данных, полученных в ходе эксперимента;

- согласованностью прогнозов, сформулированных в ходе исследования и достижений педагогического опыта высших учебных заведений, а так же личным опытом преподавания.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на международной научно-практической конференции «Проблемы обеспечения безопасности при чрезвычайных ситуациях» (СПБ.: СПбИ ГПС МЧС России, 2006 г); на 6 международной научно-практической конференции «Подготовка кадров в системе предупреждения последствий чрезвычайных ситуаций», (СПб. СПбУ ГПС МЧС России, 2007 г.).

Внедрение результатов исследования осуществлялось непосредственно в ходе формирующего эксперимента в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России; разработанный автором программный продукт был рекомендован к использованию в учебном процессе кафедры физики и теплотехники с курсантами и студентами.

Публикации. Основные положения опубликованы в 6 печатных работах, в том числе одна - в издании, рекомендованном в ВАК России.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 154 страницах текста, содержит 11 рисунков, 9 таблиц и одну диаграмму.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дается обоснование актуальности темы исследования, определяются объект, предмет и цель исследования, формулируется гипотеза и задачи исследования, представляются его этапы, научная новизна и практическая значимость, приводятся положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Развитие педагогических технологий проведения лабораторного эксперимента и тенденции их развития в инженерно-техническом образовании» рассматривается роль и место лабораторного эксперимента в инженерно-техническом образовании. Основными методами при проведении лабораторно-практических занятий рассматриваются: упражнения на проведение технических измерений; конструирование общетехнических ситуаций при проведении измерений технических параметров; моделирование обобщающих схем проведения лабораторного эксперимента; поиск нужной информации о методике проведения технических измерений; самостоятельное пополнение знаний по методике проведения лабораторного эксперимента. Общим для всех лабораторно-практических работ является использование индивидуальной и групповой деятельности; обязательным видом является коллективная деятельность курсантов и студентов в период сессии.

Анализ состояния разработки проблемы организации натурного и виртуального лабораторных экспериментов в инженерном образовании показывает, что традиционная схема проведения практических занятий и ограниченность материальной базы учебного эксперимента зачастую не

позволяют в полной мере реализовать дидактический потенциал лабораторных занятий. Пришедшие в вузы МЧС России в последние годы современные высокопроизводительные компьютеры и средства телекоммуникаций, прежде всего основанные на сетевых технологиях Интернет-Интранет, позволяют существенно пересмотреть организацию лабораторного практикума. В частности, весьма перспективной представляется концепция совмещенного лабораторно-компьютерного практикума, в рамках которого курсант или студент на каждом занятии выполняет дидактически законченный цикл лабораторных экспериментов, способствующий более полному раскрытию учебной темы. При этом часть экспериментов выполняется на реальном оборудовании, а часть - на компьютере с использованием программ имитационного моделирования, с максимальной степенью детальности воспроизводящих условия реального эксперимента.

Организация и методика исследования проблемы применения натурно-виртуального эксперимента в учебном процессе вузов МЧС России предполагает, что выявление условий переструктурирования содержания обучения курсантов и студентов в вузах МЧС России в соответствии с отходом от линейных форм представления учебного материала; включение новой тематики, отражающей современные достижения науки и технологии, используемых в практике пожарного дела; интеграцию предметных областей или тем, ставших уже традиционными; разработку содержания и структуры корпоративных информационных систем и сетей образовательных учреждений МЧС России а так же распределенных информационных ресурсов образовательных систем натурно-виртуальных лабораторных экспериментов, функционирующих на базе телекоммуникаций.

Исходными данными для проведения апостериорной оценки эффективности обучения с использованием натурно-виртуальных

лабораторных экспериментов являются два множества индивидуальных балов курсантов {Ь2} и {Ы} полученных в экспериментальной и контрольной учебных группах соответственно. Если число курсантов в экспериментальной и контрольной группе равны или эти значения близки, то эффективность использования натурно-виртуальных лабораторных экспериментов можно оценить с использованием уравнения:

N2 / N1

^ = 0) 1 / 1

Во второй главе «Экспериментальное исследование процесса практического обучения в вузах МЧС России на основе организации натурно-виртуального лабораторного эксперимента» анализ вариантов организации натурно-виртуального лабораторного эксперимента позволяет остановиться на трех вариантах возможной структуры подобного занятия: 1. Параллельный натурно-виртуальный лабораторный эксперимент:

Рис.1. Схема параллельного натурно-виртуального эксперимента Достоинством схемы проведения параллельного натурно-виртуального лабораторного эксперимента является возможность сравнивать результаты натурных измерений и результатов виртуального моделирования. Кроме того, существует потенциальная возможность расширять область натурных измерений на параметры, которые невозможно обеспечить в условиях учебной лаборатории.

2. Последовательный натурно-виртуальный лабораторный эксперимент.

Рис.2. Схема последовательного натурно-виртуального эксперимента Преимуществом использования схемы последовательного натурно-виртуального лабораторного эксперимента может быть возможность расширения границ условий проведения натурного эксперимента и получения новой информации о процессах при проведении виртуальной части эксперимента.

3. Последовательный виртуально-натурный лабораторный эксперимент.

Рис.3. Схема последовательного виртуально-натурного эксперимента Преимуществом использования схемы последовательного виртуально-натурного лабораторного эксперимента может быть возможность выдвижения гипотезы по результатам его виртуального этапа и подтверждения или опровержения выдвинутой гипотезы в ходе его натурного этапа.

Подготовка эксперимента по использованию натурно-виртуального лабораторного эксперимента включала в себя следующие этапы: выбор тем натурно-виртуальных лабораторных экспериментов; разработка методического сопровождения натурно-виртуальных экспериментов; отбор аудитории, участвующей в педагогическом эксперименте, определение степени аутентичности экспериментальных и контрольной групп; разработка алгоритма и программная проработка натурно-виртуальной теплофизической лаборатории.

В качестве критериев подбора экспертов-преподавателей при определении требований к интерфейсу управляющей оболочки виртуального учебно-методического комплекса были приняты следующие: наличие стажа преподавательской работы не менее 10 лет; базовое естественно-научное или техническое образование; владение персональным компьютером на уровне продвинутого пользователя (user).

Всего было опрошено 9 экспертов-преподавателей, результаты опроса по определению требований к структуре рабочего места курсанта представлены в таблице 1.

Таблица 1

Требования к структуре рабочего места курсанта Предлагаемые варианты Ответы экспертов

Опции главного меню обучаемого Сервисные функции 3

Проведение эксперимента 9

Обработка результатов 1

Информационная поддержка Контекстная помощь 7

Помощь с поиском 2

Темп проведения эксперимента Без ограничения времени 4

Реальное время эксперимента 9

Виртуальное время 9

Защита от неправильного ввода условий эксперимента Отсутствует 2

Интерактивная реакция 4

После ввода всех параметров 5

Вид пользовательского экрана Живая схема 6

Планарная натура 4

Объемная натура 1

При постановке педагогического эксперимента было выбрано 3 учебные группы очной формы обучения, всего - 85 курсантов.

При постановке педагогического эксперимента были выбраны 3 учебные группы в первом лекционном потоке:

- экспериментальная группа, курсанты которой проводили натурно-виртуальные лабораторные работы по параллельной и последовательной схемам, в формирующем эксперименте участвовали 28 курсантов;

- первая контрольная группа, курсанты которой проводили виртуальные лабораторные работы, в формирующем эксперименте участвовали 28 курсантов;

- вторая контрольная группа, курсанты которой проводили натурные лабораторные работы, в формирующем эксперименте участвовали 29 курсантов. В качестве интегрального показателя аутентичности экспериментальных и контрольных групп принят коэффициент аутентичности Кя:

где: Ьк| и Ьэ! - средняя успеваемость курсантов по базовым дисциплинам

11!к и 1*1, - доля курсантов по подгруппам в контрольной и

экспериментальной группе соответственно; N1 и N2 - число выделяемых подгрупп в экспериментальной и контрольной группах соответственно. Объективные характеристики успеваемости по базовым учебным дисциплинам экспериментальной и контрольной групп до начала формирующего эксперимента представлены в таблице 2:

(2)

по подгруппам в контрольной и экспериментальной группах соответственно;

Таблица 2

Группа Всего курсантов Успеваемость, средний балл

Информатика Физика Гидравлика Средняя

Эксперимент 28 3,40 3,61 3,76 3,59

Виртуальная 28 3,42 3,62 3,67 3,57

Натурная 29 3,34 3,69 3,74 3,60

Используя уравнение (2) после несложных вычислений получено значение коэффициента аутентичности групп: Эксперимент-Виртуальная Kai = 0,97; Эксперимент-Натурная: К„2 = 0,98.

В ходе формирующего эксперимента были опрошены 85 курсантов 3 курса инженерного факультета с целью определения возможности доступа к ПК и готовности ее использования для выполнения натурно-виртуального лабораторного эксперимента. Результаты опроса представлены в таблице 3.

Таблица 3

Возможность доступа и Контингент, %

ПЭВМ Петербуржцы Иногородние Всего

Дома (общежитие) 9 10 23

Кафедры 1 3 4

У друзей 3 7 10

Интернет-кафе 0 30 30

Всего 13 72 85

Отсутствует 0 22 22

Буду использовать 9 42 51

Иногда 3 18 21

Никогда 0 12 12

Для объективной оценки результатов формирующего эксперимента непосредственно после его окончания в качестве контрольных точек использовались оценки за письменные лабораторные и контрольные работы, индивидуальные расчетные задания и семестровые экзамены. Результаты формирующего эксперимента представлены в таблице 4.

Таблица 4

Успеваемость, баллы

Группа Численность Предлаборат. коллоквиум Защита отчета Экзамен £

Эксперимент 28 3,67 4,03 4,01

1-контрольная 28 3,71 3,78 3,72 1,13

2- контрольная 29 3,61 3,80 3,87 1,07

Контрольный опрос проводился независимыми экспертами через 13 месяцев после окончания изучения дисциплины «Теплотехника» в рамках учебного процесса в начале 7 семестра. Использовалась контролирующая программа на 10 вопросов, из которых первые пять охватывали раздел «Термодинамика», а вторые пять - «Теория тепломассообмена и промышленная теплотехника», таким образом, контролем охватывалось 10 тем.

Результаты измерений остаточных знаний

Слушатели 18 16 14 12 10

11 13 15 17 19

□ Натурный эксперимент

■ Виртуальный эксперимент

О Натурно-виртуальный эксперимент

Баллы

Диаграмма 1. Результаты измерения остаточных знаний Методы математической статистики позволили вычислить величину среднеквадратичного отклонения распределения баллов контрольного

опроса: Ээ = 3,28 для экспериментальной группы; Бк, = 4,39 для первой контрольной группы; Ок2 = 4,31 для второй контрольной группы.

Уменьшение среднеквадратичного отклонения и смещение центра распределения в сторону более высоких баллов объективных показателей остаточных знаний в экспериментальной группе по сравнению с контрольными позволяет сделать вывод об эффективности использования натурно-виртуального лабораторного эксперимента в учебном процессе вузов МЧС России.

В третьей главе «Необходимые условия эффективного применения натурно-виртуального лабораторного эксперимента в обучении сотрудников ГПС» установлено, что требование обеспечения научности содержания методической поддержки выполнения комплексных расчетно-экспериментальных заданий на натурно-виртуальный лабораторный эксперимент предполагает предъявление средствами программы научно-достоверных сведений (по возможности методами изучаемой науки). При этом возможность моделирования, имитации изучаемых объектов, явлений, педагогических процессов (как реальных, так и "виртуальных") может обеспечить проведение экспериментально - исследовательской деятельности, инициирующей самостоятельное "открытие" закономерностей изучаемых процессов, и вместе с тем приблизить формирующий эксперимент к современным научным методам исследования.

Требование обеспечения доступности означает, что предъявляемый программой учебный материал, формы и методы организации учебной деятельности в вузах МЧС России должны соответствовать уровню подготовки обучаемых для их работы в Государственной противопожарной службе и их возрастным особенностям. Установление того, доступен ли пониманию обучаемого предъявляемый с помощью современных информационных технологий учебный материал,

соответствует ли он ранее приобретенным знаниям, умениям и навыкам, производится с помощью предлабораторного коллоквиума, который, как правило, проводится в форме тестирования. От установленных результатов, полученных в ходе этого тестирования, зависит дальнейший ход обучения с использованием технологий проведения натурно-виртуального лабораторного эксперимента. '

В качестве среды компьютерно-моделирующего комплекса может применяться оболочка электронного учебника, способствующая просмотру гипертекстовой информации и имеющая следующий ряд интерфейсных возможностей: ее интерфейс наделен содержанием в виде дерева, по которому можно передвигаться в хаотичном порядке; позволяет перемещаться постранично как вперед, так и назад, делая закладки на необходимых страницах; позволяет перемещаться по сделанным закладкам; имеет глоссарий, состоящий из основных терминов. При этом каждый термин является ссылкой на место в тексте, где дается его определение; в местах запуска определенных модулей стоят соответствующие ссылки на них.

Для проведения экспериментов в рамках компьютерно-моделирующего комплекса может применяться среда моделирования, в состав которой входит графическая оболочка и вычислительное ядро.

Графическая оболочка среды моделирования должна содержать несколько видов документов, основным из которых является документ схемы. Данный документ имеет три слоя: вычислительный слой, позволяющий разрабатывать схему эксперимента; схемный слой, который содержит исследуемый объект в виде компонентной цепи; измерительный слой, содержащий стенд виртуальных измерительных приборов и органов управления параметрами исследуемого технического объекта.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ

На основании проведенных исследований установлено следующее:

1. Изучение отечественного и зарубежного опыта позволяет сделать вывод, что использование современных натурно-виртуальных технологий проведения лабораторного эксперимента в учебном процессе вузов МЧС России по дисциплинам общеинженерного цикла может повысить качество подготовки специалистов для Государственной противопожарной службы.

2. При разработке учебно-методических материалов, поддерживающих натурно-виртуальные технологии проведения лабораторного эксперимента, необходимо учитывать что:

- содержание заданий на лабораторный эксперимент должно быть общим для его натурного и виртуального этапов;

- интенсивность учебной работы обучаемых возрастает, если задание на лабораторный эксперимент носило проблемный характер;

- методически оправданной и наиболее эффективной формой реализации виртуальной лаборатории является «живая схема», раскрывающая и иллюстрирующая структуру натурной лабораторной установки;

- программная реализация виртуальной лаборатории должна предусматривать интерактивную реакцию на ошибочные действия обучаемого, причем, помощь с поиском должна поддерживать и натурный этап лабораторного эксперимента;

- для упрощения программной реализации виртуальной лаборатории можно эмулировать работу цифровых измерительных приборов, поскольку практический опыт работы обучению чтению показаний стрелочных приборов обучаемые получат на натурном этапе лабораторного эксперимента.

3. Разработанные комплекты методической документации и соответствующего программно-компьютерного сопровождения натурно-

виртуального лабораторного эксперимента внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России на дисциплинах «Основы теплотехники» и «Теплотехника».

4. Экспериментально подтверждена эффективность использования разработанных натурно-виртуальных технологий проведения лабораторного эксперимента в учебном процессе Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для предупреждения возможного дублирования, тематику натурно-виртуальных экспериментов по учебным дисциплинам, имеющим разветвленные межпредметные связи, необходимо согласовывать в ходе соответствующих межкафедральных семинаров и совещаний.

2. При формировании электронной библиотеки на сервере учебного заведения предусмотреть отдельный раздел для хранения программных комплексов виртуальных лабораторий и сопроводительной учебной документации по различным учебным дисциплинам с возможностью их скачивания пользователями, имеющими соответствующий доступ.

3. При формировании заявок на закупку лабораторного оборудования предусмотреть и параллельную формулировку технических заданий на разработку соответствующего программного продукта, под держивающего виртуальный этап лабораторного эксперимента.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Баскин Ю.Г., Сусленкова Э.Б. Методика проведения натурно-виртуального эксперимента // Ученые записки университета имени П.Ф.Лесгафта №9 (55)-2009 г. с. 3-8 (0,2 п.л.)

2. Сусленкова Э.Б. Роль и место лабораторного эксперимента в инженерно-техническом образовании // Проблемы безопасности при

чрезвычайных ситуациях: Материалы междунар. научно-практической конференции -. - СПб., СПбИ ГПС МЧС России, 2006 (0,2 п.л.)

3. Сусленкова Э.Б. О структуре натурно-виртуального эксперимента // Вестник Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России. - 2007. - №6. (0,2 п.л.).

4. Аганов С.С., Иванова Е.С., Сусленкова Э.Б., Задачи организации лабораторного практикума в высшей школе // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы: Материалы 2 международной научно-практической конференции -. СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2009 (0,2 п.л.)

5. Сусленкова Э.Б., Иванова Е.С. Информационная поддержка лабораторного эксперимента // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы: Материалы 2 международной научно-практической конференции - . СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2009 (0,2 п.л.)

6. Иванова Е.С., Сусленкова Э.Б., Сурмило C.B. О концепции автоматизированного лабораторного рабочего, места // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы: Материалы 2 международной научно-практической конференции - . СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2009 (0,2 п.л.)

Подписано в печать 22.10.09 Формат 60x84 /16

Печать цифровая Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.

Отпечатано в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России 196105, Санкт - Петербург, Московский проспект, д. 149

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Сусленкова, Эльвира Брониславовна, 2009 год

Введение.

Глава 1. Развитие педагогических технологий проведения лабораторного эксперимента и тенденции их развития в инженерно-техническом образовании.

1.1. Роль и место лабораторного эксперимента в инженерно-техническом образовании.

1.2. Анализ состояния разработки проблемы организации натурного и виртуального лабораторных экспериментов в инженерном образовании.

1.3. Организация и методика исследования проблемы применения натурно-виртуального эксперимента в учебном процессе вузов МЧС России.

Глава 2. Экспериментальное исследование процесса практического обучения в вузах МЧС России на основе организации натурно-виртуального лабораторного эксперимента.

2.1. Анализ возможных вариантов организации натурно-виртуального лабораторного эксперимента в вузах МЧС России.

2.2. Разработка программы эксперимента по использованию в учебном процессе натурно-виртуальных лабораторных экспериментов.

2.3. Анализ результатов эксперимента по использованию натурно-виртуальной теплотехнической лаборатории в учебном процессе.

Глава 3. Необходимые условия эффективного применения натурно-виртуального лабораторного эксперимента в обучении сотрудников ГПС.

3.1. Требования к методической поддержке выполнения комплексных расчетно-экспериментальных заданий.

3.2. Структура и параметры компьютерно-моделирующих комплексов с эмуляцией лабораторных измерений.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Условия эффективного проведения натурно-виртуального лабораторного эксперимента в вузах МЧС России"

Масштабные и глубинные процессы социально-экономических преобразований, происходящие в России в последние годы, объективно поднимают значимость института образования в вузах МЧС и актуальность обеспечения высокого качества предоставляемых образовательных услуг на всех их уровнях и в особенности качества высшего образования будущих сотрудников Государственной противопожарной службы.

Главной целью преобразований, проводимых в вузах МЧС России, является вывод ее на максимально новый уровень, обеспечивающий радикальное повышение профессионализма и общей культуры военных кадров, воспитание у будущих офицеров-спасателей устойчивых нравственных боевых качеств, офицерской направленности, твердой гражданской позиции защитника Отечества с опорой на существующую систему специального образования. При этом вопрос о качестве образования не нов, однако он стал наиболее важным в период реформирования системы высшего образования МЧС России. Значительный интерес представляют сложившиеся за последние годы общие подходы к исследованиям проблемы качества высшего образования в России в ряде образовательных учреждений, в том числе в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России.

Качество высшего образования в том числе и в вузе МЧС России понимается как сбалансированное соответствие высшего образования (как результата, как процесса, как образовательной системы) многообразным потребностям, целям, требованиям, нормам (стандартам), условиям работы выпускника в Государственной противопожарной службе. [17]

Применительно к высшим учебным заведениям МЧС России можно выделить следующие ключевые факторы, которые определяют качество образования и основные задачи в этой области для вуза МЧС России:

- качество содержания образования, т. е. качество государственных образовательных стандартов и качество конкретных образовательных программ, разработанных на их основе;

- качество подготовки абитуриентов, поступающих в вуз МЧС России;

- качество подготовки курсантов;

- качество методического и материально-технического обеспечения образовательного процесса в ВУЗе;

- профессиональный уровень профессорско-преподавательского состава;

- качество применяемых технологий обучения;

- качество технологий тестирования и проверки знаний, умений и навыков курсантов;

- качество общего менеджмента вуза МЧС России. [27]

Само по себе определение факторов, влияющих на качество образования, не решает проблему. Необходим обоснованный и аргументированный выбор методов и способов воздействия на указанные факторы, которые позволят обеспечить достижение поставленной цели, т.е. необходимо управление качеством образования.

При этом организация процесса обучения при подготовке будущих сотрудников Государственной противопожарной службы основывается на критически осмысленном опыте инноваций, как в системе образования России, так и в образовательных системах других стран. Сегодня уже ни у кого не вызывает сомнений тот факт, что конкурентоспособность ВУЗа МЧС России, его престиж и роль в стране или регионе напрямую зависят от качества подготовки специалистов, уровня проведении инновационной работы в нем, учета новых требований к профессиональной компетентности кадров Государственной противопожарной службы, подготовленных ВУЗом МЧС России. [34]

Становится актуальным вопрос о развитии в современной России инновационных ВУЗов МЧС, которые будут готовить кадры для Государственной противопожарной службы качество подготовки которых будет адекватным требованиям времени. Поэтому наиболее продвинутые ВУЗы должны пережить этап преобразования в инновационные университеты, которые должны осуществлять подготовку специалистов, обладающих полноценным творческим потенциалом, способных на базе фундаментальных исследований вести многоплановую научно-внедренческую деятельность по широкому спектру специальностей и наукоемких технологий.

В соответствии с концепцией модернизации российского образования на период до 2010 года, инновационными программами подготовки специалистов для Государственной противопожарной службы эти задачи предполагается выполнять на основе реализации исследовательского, практико-ориентированного, задачного, компетентностного и контекстного подходов к обучению, сочетания фундаментальной и профессиональной направленности пожарно-технического образования, усиления творческой деятельности. [34]

В свете поставленных задач следует отметить, что лабораторный практикум (во взаимодействии с другими методами изучения фундаментальных и технических наук) всегда был основой технического образования на всех этапах развития общества. Именно при выполнении лабораторного практикума происходит процесс превращения (преобразования) гипотез и научных открытий в понимание принципов работы реальных приборов и технологий, и его роль многократно возрастает с развитием информационной среды.

Именно поэтому соответствующее поставленным целям выполнение лабораторного практикума следует рассматривать как неотъемлемую часть полноценного пожарно-технического образования, вносящего вклад в развитие творческой личности, в оснащение будущего выпускника ВУЗа МЧС России современной методологией внедренческой деятельности, готового самостоятельно и квалифицированно решать новые задачи. [60]

Немало значимых исследований в теории и методике обучения техническим и естественно-фундаментальным дисциплинам в общетеоретическом плане проведено С.В. Бубликовым, А.С. Кондратьевым, С.Е. Каменецким, В.В. Лаптевым, Н.С. Пурышевой, В.Г. Разумовским, А.В. Усовой, Н.В. Шароновой и другими исследователями. На основе результатов их работ решен ряд задач, связанных с подготовкой студентов по техническим и в технических учебных заведениях (А.Е. Айзенцон, Г.В. Ерофеева, Л.В. Масленникова, И.А. Мамаева, А.А. Червова и другие), в том числе касающихся применения информационно-коммуникационных технологий, системного подхода к обучению техническим дисциплинам на основе лабораторного практикума, обучения решению задач с профессиональным содержанием, поиска оптимального сочетания фундаментального и профессионально-направленного обучения. Внедрение результатов этих работ в учебный процесс пожарно-технических ВУЗов МЧС России позволило решить большое число проблем образования инженеров в области пожарной безопасности, в то же время они не решают в полной мере проблему развития и формирования на базе технических дисциплин учебно-внедренческой деятельности у будущих выпускников ВУЗов МЧС России, организации их самостоятельной поисково- и учебно-исследовательской деятельности, создания критериальной базы для ее оценки. Исследования не затрагивают ряд других, связанных с выполнением лабораторного практикума вопросов, таких как:

- методы реализации единства обучения и саморазвития студентов и курсантов;

- технологическое обеспечение формирования учебной деятельности при обучении техническим дисциплинам;

- комплексного использования информационных технологий как методологического регулятора построения содержания практических и лабораторно-практических занятий для развития и проявления курсантами и студентами творческих способностей и индивидуальности и т.д. [78]

В отечественной педагогической науке проблема развития и формирования творчества, вопросы организации учебно-творческой деятельности исследованы Н.Г. Алексеевым, В.И. Андреевым, Н.М. Анисимовым, В.В. Давыдовым, И.Я. Лернером, B.C. Ледневым, В.Г. Разумовским и другими. Концепция исследовательского обучения техническим и естественно-научным дисциплинам, исследовательских образовательных технологий даны в работах А.И. Анциферова, А.А. Гладуна, Г.Г. Никифорова, В.Г. Разумовского, А.В. Усовой, С. А. Хорошавина, Т.Н. Шамало, Н.И. Шеффер и других.

Анализ результатов констатирующего этапа педагогического эксперимента, анализ публикаций, показывают, что, несмотря на особую значимость рассматриваемых проблем, целенаправленных исследований по проблемам содержания, организационно-процессуальных форм и методов обучения техническим и естественно-научным дисциплинам, развивающих творческую учебную деятельность курсантов и студентов пожарно-технических ВУЗов МЧС России, соответствующих программе модернизации российского образования, не проводилось. В практике работы большинства пожарно-технических ВУЗов не уделяется должного внимания сочетанию формирования предметных знаний по техническим и естественно-научным дисциплинам с комплексной организацией творческой самостоятельной деятельности курсантов и студентов. [117]

Между тем, обсуждаемые вопросы могут быть решены, если изменить содержание и методологию процесса обучения так, чтобы традиционное обучение техническим и естественно-научным дисциплинам сочетать с организацией и формированием творческой учебной деятельности на всех видах занятий: лекционных, практических и лабораторно-практических на основе современных информационных технологий. Для этого необходимы интеграция и синтез методологических, методических и дидактических принципов в рамках технологического подхода к обучению. Одним из них является проблемно-ориентированный подход к обучению техническим и естественно-научным дисциплинам на основе современных технологий реализации лабораторного практикума, включающий систему комплексной самостоятельной лабораторной работы поисково-исследовательского характера.

Эффективное обучение техническим и естественно-научным дисциплинам возможно при интерактивном взаимодействии между субъектами учебного процесса, оперативном управлении методиками и средствами обучения для обеспечения творческой самостоятельной работы курсантов и студентов. Основой этого является поисковая учебно-исследовательская деятельность с использованием современных технологий выполнения лабораторного практикума, ориентированная на овладение методами поиска проблемных ситуаций и решения задач, соответствующих актуальным вопросам науки и практики. [121]

Возможности лабораторного практикума по техническим и естественно-научным дисциплинам особенно четко проявляются и реализуются при системном использовании функций современных информационных технологий. На их основе можно создать условия и ситуации, побуждающие курсантов и студентов к ответственной самостоятельной учебной, учебно- и научно-исследовательской работе, условия для качественно нового формирования их творческой познавательной деятельности. Расширение проблемного поля обучения техническим и естественно-научным дисциплинам в пожарно-техническом ВУЗе МЧС России вследствие применения современных информационных технологий, приближение его содержания к современному уровню научных знаний, использование в учебном процессе методологии проведения натурно-виртуальных лабораторных работ как науки во всей полноте требует обучения, ориентированного не только на освоение системы предметных знаний, но и на развитие творчества курсантов и студентов. [126]

В этом случае проблемно-ориентированная система обучения техническим и естественно-научным дисциплинам на основе современных технологий выполнения лабораторного практикума может быть переведена на уровень инновационной технологии и преобразовать характер обучения в отношении целевой ориентации, способов взаимодействия преподавателя и курсантов и студентов, возможности дифференциации, организации новых форм самостоятельной работы и активного участия курсантов и студентов в творчестве.

Таким образом, содержание приказов и инструктивных писем Министерства по чрезвычайным ситуациям, анализ исследований в области подготовки современных инженеров, в т.ч. зарубежных, а также инновационных программ российского высшего технического образования (2005-2010 гг.), научных исследований, посвященных проблемам обучения физике студентов, позволяет выделить в существующей системе обучения техническим и естественно-научным дисциплинам в пожарно-технических ВУЗах МЧС России ряд противоречий: между потребностью, общества в специалистах, способных использовать современные методы исследования в своих областях деятельности, и существующей методической системой обучения техническим и естественно-научным дисциплинам в пожарно-техническом ВУЗе МЧС России, не предусматривающей возможность формирования таких специалистов Государственной противопожарной службы;

- между необходимостью усиления методологической направленности учебного процесса по техническим и естественнонаучным дисциплинам, поддержки эксперимента, связи содержания образования с наукоемкими технологиями, существенно расширяющими тематику проводимых курсантами и студентами исследований, и традиционным преобладанием знаниевого и репродуктивного компонентов в существующей системе обучения;

- между широкими возможностями использования в образовании информационных технологий и существующей моделью их применения в обучении техническим и естественно-научным дисциплинам, не учитывающей в должной мере формирование элементов творчества будущих выпускников пожарно-технических ВУЗов МЧС России и организации самостоятельной поисково - и учебно-исследовательской деятельности, критериальной базы для оценки такой деятельности. [137]

1. При обучении по инженерным специальностям значительное внимание уделяется формированию умений и навыков, связанных с измерением величин технических параметров и обработке результатов этих измерений. Однако проведение лабораторных работ по традиционной методике предполагает существенные ограничения в тематике экспериментов, связанные с продолжительностью физического процесса, использовании горючих и токсичных веществ в эксперименте, возможности размещения лабораторных установок в существующих учебных площадях, стоимости лабораторных установок и необходимых расходных материалов.

Развитие новых информационных технологий дает в руки преподавателей и курсантов эффективный инструмент - ПЭВМ, который, если дополнить методически корректным программным продуктом, позволит решить задачу выбора тематики лабораторных экспериментов, адекватных задачам подготовки сотрудников Государственной противопожарной службы и свободных от ограничений, налагаемых спецификой проведения натурных экспериментов. Однако использование только виртуальных моделирующих комплексов не может решить проблемы привития практических навыков работы с реальными измерительными приборами. [147]

- разработать модель организации лабораторного практикума для курсантов ВУЗа МЧС России, включающую виртуальный и натурный эксперименты с элементами проектной деятельности;

- сформировать оптимальную схему проведения натурно-виртуальных экспериментов;

Педагогическая значимость поставленной проблемы, ее недостаточная научная разработанность в психолого-педагогической и технической литературе, потребность ВУЗов МЧС России в практических рекомендациях по организации натурно-виртуального лабораторного эксперимента определили выбор темы исследования, обусловили цель, объект и предмет исследования.

Объектом исследования явился процесс подготовки специалистов в учебных заведениях МЧС России.

Предмет исследования - выявление условий и путей повышения эффективности обучения слушателей в ВУЗов МЧС России основе использования натурно-виртуальных лабораторных экспериментов.

Цель исследования и сформулированная рабочая гипотеза обусловили необходимость решения следующих задач:

2. Определить и обосновать психолого-дидактические требования к комплекту учебно-методических материалов, поддерживающих натурно-виртуальные технологии проведения лабораторного эксперимента с учетом специфики функционирования комплектующих органов.

Методологической основой исследования явились:

- философские, психологические и педагогические концепции познавательной деятельности обучаемых при работе над учебным материалом (В.П. Беспалько, Дж. Гилфорд, В.П. Давыдов, Т.А. Ильина, Н.В. Кузьмина, Н.Ф. Талызина, В.А. Якунин и др.);

- дидактические и психологические закономерности в учебном процессе (П.Я. Гальперин, Ю.Н. Кулюткин, Я.А. Пономарев, В.Н. Пушкин др-);

- применение законов кибернетики как наиболее общей теории управления учебным процессом (Ю.Г. Баскин, А.И. Берг, Н. Винер, В.Д. Никандров, У.К. Ричмонд, И. Столуров и др.).

- системный подход в изучении педагогических явлений.

В процессе исследования использовались следующие методы:

1. Определение теоретической основы и разработанности проблемы исследования посредством анализа психолого-педагогической, методической и технической литературы, а так же информационных источников в сети Интернет.

3. Программная, реализация необходимых функций обработки результатов лабораторных измерений и моделирования физических процессов

4. Наблюдение за работой курсантов и студентов во время выполнения ими лабораторного практикума.

7. Запись на магнитный носитель результатов обращения курсантов и студентов к моделирующему комплексу.

8. Использование личного опыта преподавания автора.

9. Анализ экспертных оценок методических материалов и программных продуктов.

10. Констатирующий, формирующий и контрольный педагогический эксперимент.

Логика исследования:

Исследование проводилось в три взаимосвязанных этапа в период с 2005 по 2009 годы.

На защиту выносится:

1. Систему приоритетов в повышении эффективности обучения курсантов и студентов на основе натурно-виртуальные технологии проведения лабораторного эксперимента.

2. Методика использования натурно-виртуальной лаборатории в рамках выполнения комплексного расчетно-экспериментального задания.

3. Оптимальная форма реализации натурно-виртуальные технологии в виде виртуальной лаборатории.

4. Разработанные автором в ходе исследования теоретические выводы и практические рекомендации.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

Практическая значимость исследования состоит в том, что:

3. Методические и программные разработки, полученные при создании натурно-виртуальной теплотехнической лаборатории были использованы при создании технических заданий для других учебных предметов ВУЗа: «Пожарное водоснабжение», «Гидравлика», «Основы теплотехники» и «Теплотехника».

Достоверность научных положений, полученных результатов и обоснованность рекомендаций обеспечивалась:

- длительностью (более 2-х лет) эксперимента, участием независимых экспертов в измерении статочных знаний экспериментальной и контрольной групп;

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика профессионального образования"

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ

На основании проведенных исследований установлено следующее:

1. Изучение отечественного и зарубежного опыта позволяет сделать вывод, что использования современных натурно-виртуальных технологий проведения лабораторного эксперимента в учебном процессе вузов МЧС России по дисциплинам общеинженерного цикла может повысить качество подготовки специалистов для Государственной противопожарной службы.

- содержание заданий на лабораторный эксперимент должно быть общим для его натурного и виртуального этапов;

- программная реализация виртуальной лаборатории должна предусматривать интерактивную реакцию на ошибочные действия обучаемого, причем помощь с поиском должна поддерживать и натурный этап лабораторного эксперимента;

- для упрощения программной реализации виртуальной лаборатории можно эмулировать работу цифровых измерительных приборов, поскольку практический опыт работы обучение чтению показаний стрелочных приборов обучаемые получат на натурном этапе лабораторного эксперимента.

3. Разработанные комплекты методической документации и соответствующего программно-компьютерного сопровождения натурновиртуального лабораторного эксперимента внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России на дисциплинах «Основы теплотехники» и «Теплотехника».

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

3. При формировании заявок на закупку лабораторного оборудования предусмотреть и параллельную формулировку технических заданий на разработку соответствующего программного продукта, поддерживающего виртуальный этап лабораторного эксперимента.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Сусленкова, Эльвира Брониславовна, Санкт-Петербург

1. Абросимов А.Г. Информационно-образовательная среда учебного процесса в вузе. М.: Образование и Информатика, 2004. - 256 с.

2. Авдеева С.М., Кашицин В.П., Фрумин И.Д., Соболев Е.Н. Сборник информационно-методических материалов о проекте «Информатизация системы образования». -М.: Локус-Пресс, 2003.

3. Андреев А. А., Солдаткин В.И. Прикладная философия открытого образования: педагогический аспект. М.: МГОУ, 2002. - 168 с.

4. Андриевский Б., Фрадков А. "Элементы математического моделирования в программных средах MATLAB 5 и Scilab" СПб.: Наука, 2001.

5. Архангельский С.И. Учебный процесс в высшей школе, его закономерные основы и методы. М.: Высшая школа, 1980. — 368 с.

6. Атанов Г.А., Пустынникова И.Н. Обучение и искусственный интеллект, или Основы современной дидактики высшей школы. — Донецк : Изд-во ДОУ, 2002. 504 с.

7. Аткинсон Р. и др. Введение в математическую теорию обучения. М.: Мир. 1969 - 520 с.

8. Бакушин А.А. Инновационные процессы в технологиях обучения: М.: Гардарики, 2005. - 288 с.

9. Баскин Ю.Г., Григорьева С.В., Грешных А.А. Условия эффективного применения виртуальной лаборатории при дистанционном образовании сотрудников ГПС. Вестник Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России. 2006. -№4(15).

10. Баскин Ю.Г., Грешных А.А. Метод априорной оценки эффективности учебных занятий в группах с различными социально-психологическими характеристиками. // Вестник Санкт-Петербургскогоинститута Государственной противопожарной службы МЧС1. России, 2005.-№1.

11. Башмаков И.А., Рабинович П.Д. Анализ моделей семантических сетей как математического аппарата представления знаний об учебном материале // Справочник. Инженерный журнал. 2002. - №7 - с.55-60.

12. Белкин В.Ю., Костенко К.И., Курган А.Б., Левицкий Б.Е. Разработка образовательных сред на основе полей предметных знаний в системе VEDA //Современная образовательная среда. Тезисы докладов Всероссийской конференции. М.:ВВЦ,2001, с. 23-25.

13. Беляев М.И., Вымятнин В.М., Григорьев С.Г. и др. Теоретические основы создания образовательных электронных изданий.-Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. 86 с.

14. Бершадский A.M., Бождай А.С. ГИС в мониторинге региональных образовательных систем // Материалы научно-технической конференции «Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре» / АГТУ. Астрахань, 1997. - с. 79-80.

15. Беспалько В.П. Критерии для оценки знаний и пути оптимизации процесса обучения // В кн.: Теория поэтапного формирования умственных действий и управление процессом учения. — М.: 1967 с.47.

16. Беспалько В.П. Программированное обучение. Дидактические основы. М.: Просвещение. 1990. 146 с.

17. Беспалько В.П., Татур Ю.Г. Системно-методическое обеспечение учебно-воспитательного процесса. М.: Высшая школа. 1989. -145 с.

18. Бетелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1980.-263 с.

19. Берг А.И. Кибернетика наука об оптимальном управлении. МЛ., Энергия, 1964. - 508 с.

20. Благо датских В. А. Стандартизация разработки программных средств: учеб. пособие / В.А. Благодатских, В.А. Волнин, К.Ф. Поскакалов; под редакцией О.С. Разумова. М.: Финансы и статистика, 2006.- 288 с.

21. Бородич Ю.С., Вальвачев А.Н., Кузьмич А.И. Паскаль для персональных компьютеров. Минск «Высшая школа», 1991. 365 с.

22. Брушлинский А.В. Мышление: процесс, деятельность, общение.- М.: Наука, 1982.- 387 с.

23. Буш Р, ,Мостеллер Ф. Стохастические модели обучаемости.- М., 1968.- 483 с.

24. Вапов А.А., Родионов С.В. Дидактические средства на базе экспертной оболочки // Международная конференция "Современные технологии обучения". СПб.: - 1995. - с.81-82.

25. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине, М.: Советское радио, 1958. с. 304.

26. Вейценбаум Дж. Возможности вычислительных машин и человеческий разум. От рассуждений к вычислениям. М.: Радио и связь. 1982.-386 с.

27. Волов В.Т., Сопов В.Ф., Капцов А.В. Социально-психолого-педагогические детерминанты успешности обучения при дистанционной форме образования. Казань: Центр инновационных технологий, 2000. -76 с.

28. Волов В.Т. Фрактально- кластерная теория управления образовательными структурами.- Казань: Центр инновационных технологий, 2000.- 303 с.

29. П. Гель. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс. М.: ДМК, 1999 - 144 с.

30. Грешных А.А., Холодков JI.A. Педагогическая диагностика в высшей военной школе. Вестник Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России. 2005. -№4(11).

31. Государственный стандарт высшего профессионального образования. Требования к обязательному минимальному содержанию и уровню подготовки инженера по специальности "Пожарная безопасность". М:, 2005.

32. Гри Р. Программированное обучение и применение обучающих машин. М.: Мир. 1969. - 220 с.

33. Давыдов В.П. Методика военно-педагогического исследования.-М.:ВПА, 1976.- 64 с.

34. Дашниц H.JI. Подготовка педагогических кадров к комплексному использованию информационных и коммуникационных технологий. Ярославль: Изд-во «Александр Рутман», 2005.- 71 с.

35. Дмитриев В.М., Ганджа Т.В. Архитектура расчетно-моделирующей среды для виртуальных лабораторий.// Сборник научных трудов «Дистанционные образовательные технологии. Выпуск 1. Пути реализации», 2004 г.

36. Дмитриев В.М., Маленков А.А. Методика построения лабораторных тренажеров на интерактивных моделях // Сборник научных трудов «Дистанционные образовательные технологии. Выпуск 1. Пути реализации», 2004 г.

37. Долженко О.В., Шатуновский B.JI. Современные методы и технологии обучения в техническом вузе. М.: Высшая школа, 1990. 189 с.

38. Дьяченко М.И., Кандыбович А.А. Психологические проблемы готовности к деятельности.- Минск: Изд-во БГУ, 1976.- 176 с.

39. Ежова Т.В. Педагогическая кибернетика: Оптимальное управление процессом компьютерного обучения. Курск: Изд-во Регионального открытого социального института, 2003. - 244 с.

40. Ершов А.Я. Сценарии и методики проведения исследовательских лабораторных работ по методам оптимизации (тезисы)

41. Тезисы докладов юбилейного смотра-конкурса научных, конструкторских и технологических работ студентов ВолгГТУ, 2000 Волгоград, 2000.

42. Ефремов О.Ю., Патеева Н.Е. Педагогическая диагностика впроцессе изучения иностранных языков. // Вестник Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России. 2006. - №4(15).

43. Занков JI.B. Избранные педагогические труды.- М.: Педагогика, 1990.- 424 с.

44. Кабанова-Меллер Е.Н. Учебная деятельность и развивающее обучение.- М.: Знание, 1981.- 96 с.

45. Кан-Калик В.А., Никандров Н.Д. Педагогическое творчество.-М.: Педагогика, 1990.- 144 с.

46. Капустина Т.В. Новые информационные технологии обучения математическим дисциплинам в педвузе (на основе компьютерной системы Mathematical). М.: Изд-во МПУ, 2001.

47. Карамурзов Б.С. Информационное обеспечение непрерывного профессионального образования в университетском комплексе. Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2004. - 267 с.

48. Клейнман Г.М. Школы будущего: компьютеры в процессе обучения. М.: Радио и связь. 1987. - 176 с.

49. Клыков В.В. Система автоматизированной разработки интерактивных компьютерных тренажеров на базе xml.// Сборник научных трудов «Дистанционные образовательные технологии. Выпуск 1. Пути реализации», 2004 г.

50. Коган В.З. Маршрут в страну информалогию. Наука, 1985.160 с.

51. Е.Г. Колесниченко Структура естественнонаучного знания с точки зрения создания автоматизированных научных систем. Препринт № 26-97, М., ИМ МГУ, 1997, 40 с.

52. Колин К.К., И.В. Роберт. Социальные аспекты информатизации образования. Москва: Изд-во ИИО РАО, изд-во ИПИРАН, 2004. - 54 с.

53. Коломыцев Б.В. Индивидуальное образование в развитии вузовского обучения // Международная конференция "Современные технологии обучения". СПб.: - 2005. - с.25.

54. Компьютеры и познание. Сборник научных трудов. М: Наука. 1990.- 123 с.

55. Компьютерная технология обучения: Словарь-справочник / Под редакцией В.Ю. Гриценко, A.M. Довгялло, А.Я. Савельева К.: "Наукова думка", 2002. - 366 с.

56. Константинов Н.А., Медынский Е.И., Шибаева М.Ф. История педагогики.- М.: Просвещение, 1974.-447 с.

57. Конфедератов И.Я. Методы совершенствования учебного процесса в высшей технической школе. М.: Высшая школа. 1976. 109 с.

58. Корецкий А.В., Осадченко Н.В., Устинов В.Ф. Методические указания по работе студентов с обучающими программами по динамике. -М.: Моск. энерг. ин т, 2006. - 59 с.

59. Костюкова Н.И., Попков В.К. Математические модели, дидактические и экономические аспекты разработки автоматизированных обучающих комплексов // Дистанционное образование. 1999. -6. - с. 19-22

60. Кошмаров Ю.А., Башкирцев М.П. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле. М.: Стройиздат: 1987.- с. 413.

61. Красильникова В.А. Становление и развитие компьютерных технологий обучения. М.: ИИО РАО, 2002. - 168 с.

62. Криницкий Н.А. Алгоритмы и роботы. М.: Энергоиздат, 2003. - 341 с.

63. Кричевский Р.Е. Сжатие и поиск информации. М.: Радио и связь, 1989.- 167 с.

64. Кужель С.С. Интерактивные динамические практикумы-тренажеры. Сборник материалов межригеональной научно-практической конференции "Информационные технологии в управлении и учебном процессе ВУЗа", Владивосток, 2005.

65. Кузьмин А.А. Термодинамика и теплопередача. Лабораторный практикум. СПб.: СПбВПТШ МВД РФ, 1995. 10,2 уч.- изд. Л.

66. Кузьмина Н.В. Понятие "педагогическая система" и критерии ее оценки. // Методы системного педагогического исследования.- Л.: ЛГУ, 1980.- 172 с.

67. Кузьмина Н.В. Способности, одаренность, талант учителя.- Л.: Ленингр. орг. о-ва «Знание» РСФСР, 1985.- 32 с.

68. Кузьмина Н.В. Методы исследования педагогической деятельности.- Л.: ЛГУ, 1970.- 114 с.

69. Кулагин В.П., Найханов В.В., Овезов Б.Б., Роберт И.В., Кольцова Г.В., Юрасов В.Г. Информационные технологии в сфере образования. М.: Янус-К, 2004. - 248 с.

70. Кулюткин Ю.Н., Сухобская Г.С. Творческая направленность деятельности педагога.- JL: НИИ ООВ, 1978.- 102 с.

71. Кун Т. Структура научных революций.- М/. Прогресс, 1977.- 300с.

72. Ланкастер Ф.У. Информационно-поисковые системы: Пер. с англ. -М: "Мир", 2002. 308 с.

73. Ларионов, В.В. Методологические основы проблемно-ориентированного обучения физике в техническом университете. Монография / В.В. Ларионов. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2007. 240 с.

74. Латышев В.Л. Интеллектуальные обучающие системы: теория и технология создания и применения. М.: Образование и Информатика, 2003.-304 с.

75. Лобачев С.Л. Первый опыт внедрения типового ПО информационно-образовательной среды открытого образования //Открытое и дистанционное образование. 2002. - № 4 (8).

76. Ляудис В.Я. Формирование учебной деятельности студентов. -М.: МГУ, 1989.-240 с.

77. Ляудис В.Я. Инновационное обучение и наука. М., изд-во РАН и НИИНИ, 1992.-263 с.

78. Марков М. Теория социального управления. -М:, Мир, 1978.-544 с.

79. Маслова Н.В. Ноосферное образование. М.: РАЕН, 1998. - 260с.

80. Меламуд В.Э. Информатизация образования как условие его модернизации. М.: Московский психолого-социальный институт, 2004. -464 с.

81. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М., Энергия, 1973. 355 с.

82. Можаева Г.В. Проектная деятельность в системе дистанционного образования // Теоретико методологические проблемы исторического познания: Т.2. - Минск, 2001. - с. 114-117.

83. Мартиросян Л.П. Математические информационные системы для преподавания математики // Ученые записки ИИО РАО. 2002. Вып. 7. с. 32-42.

84. Моисеева М.В., Полат Е.С., Бухаркина М.Ю. Интернет в образовании: специализированный учебный курс.- М: «Обучение-Сервис», 2006, с.248.

85. Назаров А.И., Акулов А.Ф., Чудинова С.А. Использование информационных технологий в преподавании физики в ПетрГУ // Материалы межд. конф. «Современные технологии обучения». С.-Пб.: МГП «Поликом», 1998. - Т. 1 - с. 120-122.

86. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. -М.: Высшая школа, 1975. 451 с.

87. Неделко В.И., Сенаторов П.К., Сенаторова Н.Р. Роль системы продуктивных и творческих задач в курсе физики как фактор развития мышления учащихся // Тезисы докладов совещания-семинара «Новые концепции преподавания физики», Волгоград, 2002, с. 37.

88. Недлер К. Как построить свою экспертную систему. М.: Энергоиздат, 1991, - 214 с.

89. Никандров В.Д. Программированное обучение и идеи кибернетики. М.: Наука. 1970. -204 с.

90. Никандров В.Д. Об активизации учебной деятельности // Вестник высшей школы, 1983, N8, с. 31.

91. Новожилов И.В., Зацепин М.Ф. Типовые расчеты по теоретической механике на базе ПЭВМ. М.: Высш. шк., 2006. - 136 с.

92. Носов Н.А. Виртуальный человек. Отечественные предпосылки философии виртуального образования. М.: "Магистр", 1997. - 192 с.

93. Панюкова С.В. Информационные и коммуникационные технологии в личностно ориентированном обучении. М.: Изд-во ИОСО РАО, 1998.-361 с.

94. Панфилов А. Э. Лабораторный практикум по исследованию двухуровневого управления в иерархической системе (тезисы) -Математика Компьютер Образование, тезисы докладов X международной конференции, МОО "Женщины в науке и образовании", - М, 2003. - С. 53.

95. Пасхин Е.Н., Митин А.И. Введение в педагогическую информатику: Учебное пособие. -М.: Изд-во РАГС, 2001. -217 с.

96. Прозорова Ю.А. Информационные и коммуникационные технологии в высшем гуманитарном образовании: Лабораторный практикум. Ч. I. -М.: Изд-во УРАО, 2002. 112 с.

97. Основы педагогики и психологии высшей школы. Под ред. Петровского А.В. М.: Издательство Московского университета. 1986. -302 с.

98. Основы научной организации труда в ВУЗах. М:, Военное издательство, 1979.- 230 с.

99. Пидкастый П.И. Самостоятельная деятельность учащихся. М.: Педагогика, 1972.-184 с.

100. Пидкасистый П.И. Искусство преподавания.- М.: Педагогическое общество России, 1999.- 211 с

101. Песталоцци И.Г. Избр. пед. соч.: В 2-ч т.- М.: Педагогика, 1981.- Т.2.-С.210.

102. Петрашенко А.В. Гиперсетевые технологии инженерии знаний // Тезисы докладов международной конференции "Региональная информатика-2006'. Часть 1. СПб: СПИИРАН, 2006. - с.65.

103. Ш.Плаус Скотт. Психология оценки и принятия решений, М., «ФилинЪ», 1998. с.356.

104. Попов Э.П. Особенности разработки и использования экспертных систем. "Искусственный интеллект". М.:. Радио и связь, с. 289.

105. Проблемы информатизации высшей школы/ Гос. НИИ системной интеграции. М., 1995. ВыпЗ

106. Психология и педагогика высшей школы. Под ред. Барабонщикова А.В. М.: Военное издательство. 1989ю с. 365.

107. Присняков В.Ф. "Математическая модель обучения" // Психологический журнал, -2004, т. 5, #4, с. 29.

108. Проблемы информатизации высшей школы/ Гос. НИИ системной интеграции. М., 2005. Вып. 13.

109. Реально-виртуальный лабораториум / В.М. Дмитриев, А.Н. Кураколов и др. // Сб. статей; Под ред. В.М. Дмитриева. Томск: Том. ун-т, 2001. С. 166-174.

110. Роберт И.В. Теория и методика информатизации образования (психолого-педагогический и технологический аспекты). М: ИИО РАО, 2007. - 234 с.

111. Романенко В.Н., Никитина Г.В. Формирование творческих умений в процессе профессионального обучения. СПб, 2002. 186 с.

112. Ричмонд У.К. Учителя и машины. Введение в теорию и практику программированного обучения. М.: Мир. 1968. 276 с.

113. Рыжова Н.И., Каракозов С.Д., Шуклин Д.А. Введение в теорию и практику информационно-образовательных систем. Учебное пособие. Часть 2. Система лабораторных работ. — Барнаул: Изд-во БГПУ, 2004. 94 с.

114. Свидерский В.И. О диалектике элементов и структуре в объективном мире и познании. — М:, Наука, 1962

115. Сердюков В.И. Использование современных информационных технологий для имитации боевых действий в учебном процессе военноучебного заведения // Научно- методический сборник. № 49. М.: Военное изд-во, 2000.

116. Сенаторов П.К., Андронов М.А., Иваньян Л.И. Некоторые вопросы применения экспертных систем в компьютерном обучении // Сб. «Информационная технология в универсистетском образовании». М.: МГУ, 2001. С. 163-166.

117. Сериков Г.Н. Качество подготовки специалистов в вузах и оптимизация обучения. Челябинск: ЧПИ. 1982. - 241 с.

118. Сериков В.В. Личностный подход в образовании. Концепция и технологии.- Волгоград: ВГПУ, 1994.- 149 с.

119. Скаткин М.Н. Методология и методика педагогических исследований. М.: Педагогика. 1986. — 151 с.

120. Скиннер Б. Обучающие машины. В кн.: Столаров Л.М. Обучение с помощью машин. М.: Мир, 1985.

121. Скопылатов И.А. Индивидуализация обучения в высшей военной школе России. СПб, 1994.

122. Сластенин В.А., Исаев И.Т., Мищенко А.И., Шиянов Е.Н. Педагогика.- М.: Пресс, 1997,- 512 с.

123. Слепцов А.А., Петров З.Е. Удаленное программирование виртуальных приборов. Сборник материалов межригеональной научно-практической конференции "Информационные технологии в управлении и учебном процессе ВУЗа", Владивосток, 2001

124. Сливина Н.А., Фомин С.С. Компьютерное учебное пособие "Высшая математика для инженерных специальностей" // КомпьютерПресс. 2007. - № 14. - с. 72-77.

125. Сойер Б., Фостер Д.Д. Программирование экспертных систем на Паскале. М.: Финансы и статистика, 1987. 191 с.

126. Сыромятников В.Г. Прогностическое моделирование и мониторинг региональной системы образования. М.: Информатика и образование, 2001. — 208 с.

127. Талызина Н.Ф. Теоретические проблемы программированного обучения. М.: 1969 с. 14.

128. Талызина Н.Ф. Теоретические основы контроля в учебном процессе. М.: Знание, 1983. с. 3-37.

129. Тарабрин О.А. Автоматизация инженерно-графических работ средствами ADEM и КОМПАС. М.: Машиностроение, 2000.

130. Усков А.В., Иванников А.Д., Усков В.Л., Система виртуального обучения на основе стримминг-технологий, Труды XIII Всероссийской научно-методической конференции "Телематика 2006", Санкт-Петербург, 2006.

131. Узун Л.С., Проходимцева Е.М., Михайлов В.А. Особенности формирования личности специалистов в системе пожарно-технического образования. // Вестник Санкт-Петербургского института Государственной противопожарной службы МЧС России. 2006. -№1(12).

132. Хекенхаузен X. Мотивация и деятельность. М.: 1986. - с. 341.

133. П.С. Ходак, Д.С. Квасов, К.В. Демидов. О программных способах реализации механизмов представления, хранения и обработки финансово-экономической информации в АБД: Материалы Международ, науч.-практ. конф. -М.-Суздаль, 2002. — с.191-192.

134. Целевая интенсивная подготовка специалистов. Под ред. Липанова A.M., Лукошкина А.П. Л:, Издательство ЛГУ, 1987.

135. Цикин И.А. Перспективы использования новых информационных технологий в российской системе образования // Международная конференция "Современные технологии обучения". -СПб.:-2005.-с.12-13.

136. Шарыгина Л.И. Схемотехника аналоговых электронных устройств. Компьютерный лабораторный практикум. Томск: Томск, гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2001. - 78 с.

137. Шидловский С.В., Светлаков А.А. Нечеткая классификация признаков в системе контроля знаний //Тез. докл. науч.-методич. конф. "Современное образование: массовость и качество". 1-2 февраля 2001 Томск. Томск: ТУСУР, 2001. - 208с.

138. Шишаев М.Г. Концептуальная модель предметно-информационной среды образовательного процесса // Теоретические и прикладные мрдели информатизации региона. Апатиты: изд-во КНЦ РАН, 2000. - с. 64-67.

139. Шлеер С., Меллор С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях. Киев, «Диалектика», — 1993. — с. 311.

140. Щенников С.А., Клева Л.П. «Оценка качества открытого дистанционного образования»// Открытое дистанционное образование. 2005.№2(18).с.11-16.

141. Эсаулов А.Ф. Проблемы решения задач в науке и технике.- JL: Изд-во ЛГУ, 1979.- 200 с.

142. Якунин В.А. Обучение как процесс управления. Л.: ЛГУ, 1988.160 с.

143. Paulo S. Motta Pires and David A. Rogers, "FREE/OPEN SOURCE SOFTWARE: AN ALTERNATIVE FOR ENGINEERING STUDENTS", 32nd ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference, November 6-9, 2002, Boston, MA.

144. J. Pirani, J. Voloudakis, Information Security at Massachusets Institute of Technology, EDUCASE Center for Applied Research, 2003

145. Soula J.-P., Barron C., Nestor C. A Shift from Chalk: Multimedia and Instruction// IEEE Multimedia, v.4, No.2, 1997, p. 5-9