Универсальный программно-технический комплекс – ключ к решению проблемы качества образования и подготовки специалистов в вузах.

В конце 20 века и начале 21-го наука сделала резкие шаги вперед – и стремительное увеличение объемов новых научных знаний вошло в противоречие с возможностями донесения их до школьников и студентов на основе традиционных образовательных технологий. Привычные доска, плакаты, видеофильмы и аудиозаписи уже не позволяют передать весь тот объем знаний, который необходим для качественного процесса обучения. Конечно, в последние годы сделано немало для внедрения информационных и телекоммуникационных технологий в учебный процесс школ, колледжей и вузов. Этому во многом способствовали национальный проект «Образование», Федеральная целевая программа развития образования на 2006-2010 годы, а также конкурсы вузов, внедряющих инновационные образовательные программы. Они выявили вузы-лидеры, которые получили солидную финансовую поддержку из федерального бюджета. Успешными оказались начинания отдельных университетов, внедривших системы дистанционного обучения. Эксперты говорят, что система образования России начала свое движение к электронному обучению (e-learning). Однако заметного улучшения качества высшего образования и профессиональной подготовки специалистов не произошло. Многие сходятся во мнении, что причиной этому послужило то, что решение проблемы качества высшего образования не носит системного, комплексного характера.
О том, какие меры помогут улучшить качество высшего образования, мы беседуем с Президентом Международной академии наук высшей школы, генеральным директором Центра тренажеростроения и подготовки персонала (ЦТиПП), заслуженным деятелем науки и техники РФ, лауреатом Государственной премии, доктором технических наук, профессором Валентином Ефимовичем Шукшуновым.

– Сегодня необходима коренная реконструкция учебно-методической базы вузов, целевая подготовка профессорско-преподавательского состава, которые должны уметь применять в учебном процессе современные наукоемкие информационные технологии, использовать сложнейшие программно-технические обучающие комплексы. А значит, вузы должны быть оснащены интерактивными обучающими комплексами со специальными компьютерными программами, обучающими интеллектуальными тренажерами, которые могут воссоздавать виртуальные интерактивные аналоги изучаемых в вузах объектов. Это позволит воссоздавать и изучать устройство сложных агрегатов, таких, как ядерный реактор, блоки гидростанций, автомобили, угольные комбайны, ракеты.

– По Вашему мнению, современные технологии должны стать тем инструментом, с помощью которого изменится само содержание высшего образования?
– Конечно. Например, внедрение в вузах гибких модульных обучающих программно-технических комплексов позволяет кардинально изменить технологии и содержание высшего образования. Сам процесс обучения и восприятия информации студентами меняется. Они не механически, как это часто бывает, будут записывать лекцию. Перед ними предстает обширная и интересная картина. Лекция превращается в интереснейшее действо, которое можно наблюдать, анализировать, предлагать свои варианты и, главное – размышлять. Задействуются одновременно несколько каналов передачи информации и все органы чувств студентов. Универсальный программно-технический комплекс позволяет представить всю информацию в выразительной и запоминающейся форме с помощью стереоизображения, цвета, анимации, 2D-сцен, 3D-сцен, виртуальной среды и виртуальных объектов. Вузы, оснащенные интегрированными обучающими программно-техническими комплексами, способны решать непростые задачи, направленные на повышение качества высшего образования и уровня профессиональной подготовки специалистов. Обновляется само содержание высшего образования, происходит переход к креативному образованию. Студенты вырабатывают практические навыки в интерактивных мультимедийных аудиториях и лабораториях, которые обеспечивают переход от традиционного к интерактивному учебному процессу. В вузе создается интегрированная образовательная среда, широко используются интернет-технологии.
Преподаватели имеют возможность проводить экспресс-контроль знаний студентов в процессе чтения лекций, проведения лабораторных работ. Уже на основе экспресс-тестирования, контроля и оценки понимания студентами учебного материала лекции, корректировать курс и менять его содержание. Для этого между преподавателем и студентами устанавливается обратная связь с помощью пульта регистрации и управления или ноутбука.

– Комплекс, о котором Вы говорите, пока воспринимается как нечто сложное и новаторское, а лекция видится воплощением самых смелых мечтаний преподавателей и студентов. Неужели эти мечты воплотимы в реальности?
– Да, и они уже воплощены. Центр тренажеростроения и подготовки персонала, который я возглавляю, имея большой опыт в создании интеллектуальных тренажеров для подготовки космонавтов, моряков-подводников, вертолетчиков, в разработке компьютерных образовательных программ, создании мультимедийных аудиторий и лабораторий, разработал и создал модульный программно-технический комплекс для оснащения интерактивных, мультимедийных аудиторий и лабораторий высших учебных заведений.
Такой комплекс нами создан, размещен и отлажен в учебно-библиотечном корпусе Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) – УБК ЮРГТУ (НПИ), который успешно эксплуатировался в течение 2008/2009 учебного года. Он состоит из семи интерактивных мультимедийных многопрофильных учебных аудиторий, трех интерактивных мультимедийных многопрофильных учебных лабораторий, сегмента корпоративной вычислительной сети в учебно-библиотечном корпусе, интегрированной образовательной среды и электросиловой сети для питания оборудования. Этот комплекс позволяет использовать оснащенные помещения корпуса в качестве универсальных интерактивных мультимедийных аудиторий, лабораторий, центра тестирования студентов.

– Становится очевидным, что меняется содержание лекций, сам ход занятий.
– Да. Как правило, занятие в оборудованной аудитории начинается с автоматической регистрации студентов с помощью смарт-карт. В ходе лекции преподаватель может проводить автоматизированный опрос или экспресс-тестирование студентов. Их данные обрабатываются и представляются сразу – а это дает возможность скорректировать ход занятия и обратить внимание на те темы, которые остались непонятыми. Результаты опросов хранятся в базе данных, и любой может обратиться к ним в нужный момент. Изучаемый материал представляется по заранее подготовленным сценариям в виде двух- и трехмерной графики, текста, видео, аудио, Flash-анимации, а также обеспечивает использование в учебном процессе современных инновационных образовательных технологий, дистанционного доступа к образовательным ресурсам как ЮРГТУ (НПИ), так и других университетов посредством сети Internet в реальном времени.

– Все учебные заведения оборудованы компьютерными классами, в которых есть и мультимедийное оборудование, и специальные обучающие программы. В чем преимущество вашего программно-технического комплекса?
– Принципиальное отличие созданного Центром тренажеростроения и подготовки персонала модульного программно-технического комплекса от широко используемых в настоящее время в вузах компьютерных классов заключается в том, что информация представляется на базе интерактивных проекционных систем. Изображение, которое выводится на экраны, объемно. Студенты имеют уникальную возможность познакомиться со сложными агрегатами, устройствами и их элементами. Этому способствуют комбинированное представление систем, схем, двух- и трехмерная графика (сцен), текста, видеоинформация, анимированные и другие сложные изображения. Информация выводится на индивидуальных пультах студентов, сопрягаемых с системой хранения электронных учебно-методических материалов. Использование этих современных комплексов позволяет студентам легче воспринимать информацию, осознавать ее сущность, связывать процессы, выделять общее и частное, одновременно рассматривать явления на физическом уровне с применением методов их формализации. Сокращается время изложения основных положений, а материал лекции легче запоминается в связи с активным использованием зрительной памяти.

– Охарактеризуйте, пожалуйста, что собой представляет этот комплекс?
– Сегмент корпоративной вычислительной сети учебно-библиотечного корпуса ЮРГТУ включает в себя локальные вычислительные сети семи мультимедийных аудиторий, трех мультимедийных учебных лабораторий и девяти обслуживающих помещений (Центр новых информационных технологий, серверная, дополнительные лаборатории), имеет высокоскоростной канал обмена данными (1 ГБ/с) и выход по оптоволоконному кабелю в корпоративную вычислительную сеть университета.
Емкость сегмента корпоративной вычислительной сети УБК ЮРГТУ (НПИ) составляет более 600 сетевых абонентов. Это ноутбуки студентов, пульты регистрации и управления, персональные компьютеры различного назначения, сетевые видеопроекторы, интерактивная доска, Web-камеры, сетевые принтеры.
Функциональные возможности созданного ЦТиПП модульного программно-технического комплекса весьма широкие. Он обеспечивает использование в учебном процессе технологий электронного обучения (e-learning), оперативный обмен учебной, служебной, видеоинформацией по высокоскоростному каналу в пределах сегмента корпоративной вычислительной сети УБК ЮРГТУ (НПИ) и с внешними источниками. Сетевые возможности позволяют проводить одно и то же учебное занятие одним преподавателем и его помощником в нескольких мультимедийных аудиториях и лабораториях, когда один преподаватель проводит лекционное занятие, единое для нескольких аудиторий, а также позволяют работать в режиме телеконференций как внутри корпоративной вычислительной сети, так и по сети Internet. Информация с Web-камер наблюдения, установленных в аудиториях и лабораториях, выводится непосредственно на центральный пост охраны и на мониторы заинтересованных пользователей, например, проректора по образовательной деятельности, начальника учебно-методического управления. Мультимедийные аудитории и лаборатории оснащены интерактивными досками, проекторами, Web-камерами наблюдения, лицензионным программным обеспечением, автоматизированным рабочим местом студентов («АРМ студента»), автоматизированным рабочим местом преподавателя («АРМ преподавателя»), инструментальной программной оболочкой и прикладными пакетами программ.

– Для того, чтобы подобный комплекс функционировал, необходимо серьезное программное обеспечение, позволяющее осуществлять и подготовку материала, и его систематизацию. Выполнимы ли эти задачи?
– Разработанная ЦТиПП инструментальная программная оболочка модульного программно-технического комплекса по существу является интегрированной обучающей средой, которая обеспечивает ведение персоналий (обучаемые, преподаватели и обслуживающий персонал), управление учебным процессом – от планирования до получения заданных отчетов, подготовку и хранение учебно-методического материала в виде кадров (модулей) преподавателя, тестового и контролирующего материалов. Она дает возможность одновременно выводить учебный материал по трем различным каналам видеоинформации на три экрана коллективного пользования (интерактивная доска и два видеопроектора) и фиксировать результат обучения, тестирования и контроля на сервере.

– Каковы возможности нового оборудования, установленного в ЮРГТУ (НПИ)?
– Сегодня в ЮРГТУ (НПИ) действуют 7 мультимедийных аудиторий и 3 мультимедийные лаборатории, объединенные телекоммуникационной системой в единый интерактивный мультимедийный комплекс. Каждая аудитория и лаборатория, как говорилось выше, оснащена современными техническими средствами обучения, обеспечивающими расширение учебных и педагогических возможностей при проведении, например, в мультимедийной аудитории следующих видов учебных занятий: лекций, семинаров, коллоквиумов, тренингов, автоматизированного тестирования, сдачи зачетов и экзаменов фактически по любым предметам и по любой теме.
Использование новейших информационных и телекоммуникационных технологий и средств «погружения» в виртуальную среду в учебном процессе обеспечивает скоординированное комплексное воздействие практически на все органы чувств обучающихся. Материал представлен в виде текста, речевой информации, аудиоинформации, видео-информации (2D-сцены и 3D-сцены). Применяется и тактильная информация для формирования особо стойких знаний, умений и практических навыков.

– Что нового в учебный процесс вносит использование в вузе программно-технического комплекса?
– Программно-технический комплекс, созданный нашими специалистами, позволяет студентам не только и не столько читать текст с экрана и смотреть видеолекции, сколько иметь возможность задавать вопросы преподавателю и получать на них ответы в реальном режиме времени. То есть учебный процесс, например, лекция, носит интерактивный характер, что позволяет преподавателю на основании обратной связи со студентами с помощью тестов оценивать уровень усвоения ими учебно-методического материала и вносить коррективы в порядок и логику его представления. Кроме этого, программно-технический комплекс обеспечивает возможность проведения учебных занятий (лекции, семинары, коллоквиумы, тренинги) в режиме интерактивной лекции-презентации с преподавателем в роли ведущего и участниками – студентами, активно работающими в виртуальной среде и принимающими участие в виртуальных событиях, с использованием всего многообразия учебной информации.
Все происходит по заранее подготовленному сценарию с ритмичным чередованием выдачи порций учебной информации, вовлечением студентов в интерактивное взаимодействие с изучаемой предметной областью путем организации оперативных опросов и голосования; проведением экспресс-тестирования. А это, как вы понимаете, обеспечивает совершенно иное, более высокое качество учебного процесса, чем при использовании традиционных образовательных технологий и технических средств обучения.

– Как я понимаю, с помощью технологий виртуальной реальности удается воспроизвести с максимальной точностью то, что в реальной практике студентам увидеть не удастся?
– Да, это действительно так. С помощью технологий виртуальной реальности можно изучать уникальное, дорогостоящее или громоздкое оборудование, такое, как блоки электростанций, атомных реакторов, космических кораблей, ракет, самолетов; анализировать опасные технологические процессы, а также, при необходимости, изучать поведение объекта в нештатных и аварийных ситуациях. Кроме того, наглядно представленная образовательно-познавательная информация и ощущения, впечатления, недоступные при традиционном обучении, позволяют говорить о повышении качества образования. А наукоемкие образовательные технологии, реализуемые в интерактивных мультимедийных аудиториях и лабораториях, обеспечивают «продвинутую» профессиональную подготовку обучаемых, позволяют интегрировать теоретическую и профессиональную подготовку специалистов.

— Но подготовка только одной лекции требует времени, знаний и особых технических средств у преподавателей. Готовы ли они переходить на новый уровень подачи материала?
– Они не только готовы – они стремятся к этому. Конечно, подготовка преподавателями таких наукоемких лекций, семинаров, коллоквиумов, тренингов и лабораторных работ требует гораздо больших интеллектуальных затрат, большего времени, глубоких знаний в области информационных и телекоммуникационных технологий. Но результат от таких занятий и само их проведение становится интересным не только студентам, но и преподавателям. Более 40 преподавателей различных факультетов ЮРГТУ (НПИ) прошли специальную целевую подготовку по применению новых наукоемких образовательных технологий на основе использования разработанного модульного программно-технического комплекса и интегрированной обучающей среды. Хочу отметить, что преподаватели и студенты ЮРГТУ (НПИ), учебные занятия которых проводились в мультимедийных аудиториях и лабораториях учебно-библиотечного корпуса университета, с большим энтузиазмом приняли модульный программно-технический комплекс, позволивший осуществить коренную модернизацию образовательного процесса. Традиционное чтение лекций с использованием маркерной доски и текста лекции заменены лекцией в форме презентации. Преподаватель в процессе чтения лекций использует в различных сочетаниях коллективные средства отображения информации: экраны, интерактивную доску, аудиосредства. Через корпоративную вычислительную сеть вуза по высокоскоростному каналу преподаватель обращается к ресурсам Internet. Он может читать лекции одновременно для двух-четырех аудиторий, где демонстрируются все необходимые материалы.

– По Вашему мнению, какие проблемы современного образования решает интерактивный программно-технический комплекс?
– Это активизация и интенсификация образовательного процесса, более высокая степень мотивированности обучаемых глубже понимать учебный материал по курсам и дисциплинам, формирование обратной связи преподавателя со студентами во время чтения лекций, переход от репродуктивного к креативному образованию, повышение качества образования и уровня подготовки специалистов, а также эффективное приобщение преподавателей, обучаемых, учебно-воспитательного персонала к практическому применению инновационных образовательных технологий. Внедряя в учебный процесс наукоемкие технологии, мы создаем современную интегрированную образовательную среду, обеспечивающую огромные возможности программно-технического комплекса в реализации современных образовательных задач. Открывается доступ к информационным, в том числе и учебно-методическим, ресурсам университетов и библиотек, которые неисчерпаемы.

— Благодаря чему достигается более высокий уровень образования и подготовки специалистов?
– В интерактивных мультимедийных аудиториях информация представлена в виде текста, речи, аудио- и видео-сюжетов, флеш-анимации, технологий виртуальной реальности. В результате студенты имеют возможность «погружаться» в учебный процесс, сосредотачивать свое внимание на содержании, а не на написании конспекта лекции, на понимании сущности изучаемых на лекциях процессов, технологий, конструкций, принципов действия систем в целом и его частей. Перед ними на экранах воспроизводится большая часть материала, которая, благодаря новым ощущениям, откладывается в памяти. В ЮРГТУ с помощью современных технологий проходили занятия не только по техническим дисциплинам, но читались лекции гуманитарного цикла. Уверен, что шедевры мирового искусства, воспроизведенные на экранах во время лекций по культурологии, запомнились студентам гораздо лучше, чем их сухое описание.
Лектор по итогам оперативного тестирования студентов может контролировать процесс усвоения учебного материала каждым студентом и оценивать степень понимания и усвоения этого материала всей студенческой аудиторией. Последняя более дисциплинированна и заинтересована в процессе обучения в силу новизны образовательных технологий и технических средств обучения. Процесс обучения стал наглядным и выразительным, а поведение студентов фиксируется с помощью Web-камер. Те, кто не попал на занятие, может переписать на индивидуальную «флэшку» учебно-методические материалы. В дальнейшем студенты имеют больше времени для самостоятельного изучения учебного материала, материалов прочитанной лекции или лабораторной работы, которые были записаны средствами программно-технического комплекса, а затем полностью воспроизведены по просьбе студентов.

– Какие выводы Вы можете сделать о значении созданного специалистами Центра тренажеростроения и подготовки персонала модульного программно-технического комплекса после эксплуатации его первой очереди в ЮРГТУ (НПИ) в течение двух семестров (в 2008-2009 учебном году)?
– Данный комплекс позволил вузу осуществить реальный переход от традиционных методов обучения при проведении занятий (речевое объяснение преподавателем учебного материала и предъявление информации с помощью маркерной доски) к проведению учебных занятий в режиме интерактивного учебного занятия с преподавателем в роли ведущего и студентами, активно участвующими в виртуальных событиях, с использованием всего многообразия учебной информации. В течение двух семестров эксплуатации модульного программно-технического комплекса в адрес разработчика – ЦТиПП не поступило претензий, замечаний и нареканий. Преподаватели, которые ведут занятия в мультимедийных аудиториях и лабораториях, отмечают существенное повышение активности студентов во время учебного процесса и более высокую степень их мотивации глубокого изучения учебного материала.
Отмечено заметное повышение дисциплинированности студентов на занятиях в мультимедийных аудиториях и лабораториях. Сократилось число прогулов, студенты стали более серьезно воспринимать учебный материал, они стали более глубоко «погружаться» в изучаемые процессы, явления и объекты. Этому способствуют новый тип лекций, новые технологии обучения, новые технические средства обучения, принципиально новый интерактивный характер лекции, вовлечение преподавателем студентов в активное участие в виртуальных событиях учебного процесса, новый «облик» преподавателя, который блестяще владеет современными наукоемкими образовательными технологиями, автоматическая регистрация студентов, присутствующих на занятиях; экспресс-тестирование студентов и автоматическое наблюдение и запись всего, что происходит в аудитории, с помощью Web-камер.
В силу этого прекратилась порча студентами мебели, дорогостоящего оборудования, находящегося в мультимедийных аудиториях и лабораториях. Студенты в учебно-библиотечном корпусе ЮРГТУ (НПИ) стали более тщательно соблюдать санитарные нормы.
Эксплуатация первой очереди модульного программно-технического комплекса в течение 2008-2009 учебного года в ЮРГТУ (НПИ) дает основание разработчику – Центру тренажеростроения и подготовки персонала – рекомендовать его для внедрения в вузы любого типа. Его гибкая модульная структура позволяет легко адаптироваться к конкретным условиям вуза. Модульный программно-технический комплекс представляет собой уникальную разработку, имеющую универсальное применение в вузах.