· необходимостью активизации и повышения роли самостоятельной творческой работы студентов;
· потребностями обработки в образовательном процессе все больших объемов информации, изучения все более сложных объектов и процессов;
· открывающимися возможностями оперативного доступа к территориально распределенным информационным и техническим ресурсам образовательных и научных учреждений;
· ожидаемым повышением эффективности и результативности образовательного процесса за счет улучшения наглядности, увеличения объемов обрабатываемой учебной информации, организации индивидуальной работы студентов;
· открывающимся многообразием выбора состава объектов исследования, заданий и форм выполнения учебных проектных и исследовательских работ;
· существующим уровнем развития и распространения технических и программных средств информатизации, доступных широким слоям пользователей, включая студентов и школьников;
· практической реализуемостью и целесообразностью интеграции научных исследований и образовательного процесса;
· экономической эффективностью, определяемой простотой распространения информации и программного обеспечения, а также исключением многократного тиражирования лабораторного оборудования, минимизацией затрат на его размещение и обслуживание.
Информатизация сферы образования создает реальные предпосылки для решения важнейшей социальной задачи - предоставления высококачественных образовательных услуг самым широким слоям населения вне зависимости от социального статуса, уровня доходов, места жительства и других жизненных обстоятельств.
Информационные технологии выполняют в образовательном процессе двоякую роль: с одной стороны, они являются предметом изучения и практического освоения, а с другой - инструментальным средством, с помощью которого удается повысить результативность и эффективность изучения практически всех дисциплин учебного плана подготовки инженеров. При этом список средств информационных технологий, применяемых в образовательном процессе инженерной подготовки, оказывается весьма обширным и может включать следующие основные компоненты:
· компьютеры,
· средства телекоммуникации,
· текстовые и графические процессоры,
· математические пакеты,
· средства управления базами данных и знаний,
· средства автоматизации экспериментальных исследований,
· средства автоматизации проектирования,
· средства автоматизации программирования,
· средства компьютерного моделирования,
· средства обучения и контроля знаний,
· компьютерные тренажеры.
Ряд учебных дисциплин подготовки современных инженеров непосредственно направлен на изучение и практическое освоение информационных технологий. К их числу можно отнести, например, учебные дисциплины «Информационные технологии», «Информационные системы», «Компьютерное моделирование», «Системы автоматизированного проектирования», «Автоматизированные системы научных исследований», «Микропроцессорная техника». Применительно к изучению этих дисциплин традиционные формы образовательного процесса в виде лекционных и аудиторных практических занятий оказываются чрезвычайно малоэффективными и вместо интереса вызывают отторжение от предмета изучения у большинства студентов. Компьютеры как носители информационных технологий здесь являются незаменимыми помощниками методистов и преподавателей, а сами информационные технологии и средства информатизации рассматриваются как объекты изучения.
Характерно, что все современные средства информатизации обладают дружественным графическим интерфейсом, существенно облегчающим действия неподготовленных пользователей. Кроме того, в подавляющем большинстве случаев имеется развитая система контекстной поддержки действий пользователей, которая разъясняет существо выбранных действий или предупреждает о возможных негативных последствиях. Учитывая чрезвычайно многообразный характер действий, которые могут быть выполнены с помощью современных средств информационных технологий, роль преподавателей при их изучении может состоять в доведении до обучающихся информации об основных функциональных свойствах и возможностях объекта изучения, в выборе совокупности функций, которые должны быть изучены и освоены на уровне практического применения, в подготовке и проверке результатов выполнения индивидуальных заданий. Основная работа выполняется студентами самостоятельно в режиме непосредственного контакта с изучаемым информационным средством при консультационной поддержке преподавателей.
В большинстве случаев сами информационные технологии и средства их реализации не являются конечной целью обучения, а рассматриваются как инструмент поддержки действий пользователя в решении актуальных задач. Поэтому весьма важно в процессе обучения предлагать студентам, осваивающим информационные технологии, не абстрактные, а конкретные задачи, решение которых оказывается полезным в изучении других дисциплин учебного плана.
Место, состав средств и задачи информационных технологий в структуре инженерной подготовки представлены на рис. 14.
Информационные технологии как средства автоматизации решения прикладных задач могут и должны оказывать самое существенное влияние на повышение качества и результативности образовательного процесса на этапах общей профессиональной и специальной подготовки инженеров. В данном случае информационные технологии являются средством активизации самостоятельной творческой работы студентов.
Так, например, изложение принципов действия или конструкции технических устройств и систем целесообразно дополнить наглядными, в том числе и анимированными изображениями, выполненными средствами компьютерной графики. Применение универсальных программных средств моделирования позволяет заменить рассмотрение Упрощенных математических моделей имитационным компьютерным моделированием. При этом удается получать и анализировать количественные оценки функциональных показателей изучаемых объектов и процессов с учетом многообразия воздействующих факторов, а также осуществлять, например, поиск путей повышения эффективности.
Использование автоматизированных методик проектирования в процессе выполнения курсовых проектов открывает возможности постановки и решения творческих задач поиска эффективных проектных решений взамен многократного повторения рутинных расчетных или графических работ. Кроме того, применение информационных технологий в данном случае позволяет осуществлять поиск аналогов выполняемой разработки, а также оперативно обращаться за нормативно-справочной информацией, хранящейся в автоматизированных банках данных.
Автоматизация экспериментальных исследований делает возможными ранее недоступные в учебной практике исследования динамических процессов с многоканальными измерениями, запоминанием и последующей математической обработкой мгновенных значений функциональных показателей изучаемых объектов, сложного экстремального и адаптивного управления, диагностики и прогнозирования технического состояния изучаемых объектов.
Телекоммуникационные средства делают доступными распределенные информационные и технические ресурсы образовательных и научных учреждений. Формы и эффект применения различных средств информационных технологий в инженерной подготовке иллюстрируются материалами табл. 1.
Таблица 1. Формы применения и роль информационных технологий в инженерной подготовке
| Решаемые задачи | Применяемые ИТ | Эффект |
| Изучение принципов действия | Автоматизированные средства технической иллюстрации | Повышение наглядности, увеличение количества и качества информации |
| Моделирование | Универсальные и специализированные программы моделирования, отображения и преобразования выходной информации | Возможность имитационного моделирования сложных технических систем с учетом изменения структуры, параметров и внешних воздействий |
| Конструирование | Автоматизированные средства технической иллюстрации, конструкторские базы данных | Наглядность процедур сборки и разборки, рабочих процессов, типизация и нормализация конструкторских решений |
| Проектирование | Автоматизированные методики проектирования, банки аналогов, нормативной и справочной информации, САПР | Переход к оптимизации, поиску эффективных проектных решений, автоматизированной подготовке документации |
| Подготовка производства | Автоматизированные системы технологической подготовки производства | Переход к количественному анализу, повышение уровня разработок |
| Принятие решений | Экспертные системы, системы управления базами данных и знаний | Повышение качества и достоверности принимаемых решений |
| Экспериментальные исследования | Технические и программные средства автоматизации эксперимента | Расширение круга и усложнение задач, повышение точности и достоверности получаемых результатов |
В соответствии с предлагаемой концепцией совершенствования системы подготовки инженеров информационные технологии рассматриваются как основа кардинального изменения организации, форм и содержания образовательного процесса.
Первым требованием к создаваемым новым методическим рекомендациям является условие, что информационные технологии применяются не как дополнение к известному набору традиционных дидактических приемов, а как их замена, позволяющая получать качественно новые результаты. В противном случае вместо повышения эффективности и результативности образовательного процесса будут повышаться только трудозатраты студентов и преподавателей.