Инновационные методы обучения в высшей школе

Традициявзаимодействия радиофизического факультета ННГУ им. Н.И.Лобачевского с институтами РАН, отраслевыми НИИ и предприятиями оборонно-промышленного комплекса (ОПК) по вопросам подготовки специалистов сохранилась ещё с советских времен. Однако в современных условиях быстрого изменения требований к содержанию

икачеству подготовки специалистов появилась неудовлетворенность работодателей качеством подготовки приходящих к ним молодыхспециалистов.Вэтихусловияхфакультет, сохраняя фундаментальность подготовки выпускников, вынужден существенно расширить спектр их узкой профессиональной специализации. В программы подготовки были введены новые дисциплины, отражающие последние достижения науки и техники, к учебномупроцессупривлеченыведущиеученые и специалисты РАН, НИИ и предприятий.

Наряду с традиционно существующими на факультете 12 кафедрами – электродинамики, квантовой радиофизики и лазерных систем,электроники,распространениярадиоволн и радиоастрономии, теории колебаний

иавтоматического регулирования, радиотехники, общей физики, бионики и статистической радиофизики, акустики, математики, английского языка, физики наноструктур и наноэлектроники, - за последние годы на факультете появились новые структуры – Центр безопасности информационных систем и средств коммуникаций, учебно-исследова-

тельская лаборатория «Физические основы и технологии беспроводной связи», созданная совместно с фирмой Intel, Региональный учебныйцентр компанииNational Instruments, лаборатория ООО «Телма».

В настоящее время радиофизический факультет выпускает бакалавров и магистров как по традиционному направлению «Радиофизика»,таки по новомунаправлению «Фундаментальная информатика и информационные технологии». Факультет осуществляет также подготовку дипломированных специалистов по специальностям: «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», «Противодействиетехническимразведкам». Юноши могут пройти обучение по программе военной подготовки офицеров запаса. По заказу Министерства обороны РФ возобновилась программа подготовки офицеров для службы по контракту по специальностям: «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», «Специальные радиотехнические системы».

Факультет начал работу по целевой подготовке молодых специалистов ещё в 2003 г. сзаключениядоговораосотрудничестве между ОАО «Федеральный научно-производ- ственный центр «Нижегородский научно-ис- следовательский институт радиотехники» (ФНПЦННИИРТ) икафедрой бионики и статистической радиофизикифакультета. В рамках этого договора студенты кафедры могли специализироваться в ННИИРТ, выполняя там курсовые и дипломные работы, проходя

Факультетом осуществляется также подготовка для ННИИРТ и НИИИС кадров высшей квалификации. После получения диплома об окончании университета выпускники групп целевой подготовки могут поступить в аспирантуру, продолжая работать на этих предприятиях. Например, после окончания магистратуры выпускница факультета 2008 г. И.В.Душкопоступилаваспирантуру, которую

закончила с защитой кандидатской диссертации. Защитил диссертацию сотрудник ННИИРТЕ.С. Фитасов,являясь заочным аспирантомкафедрырадиотехники ННГУ. Сотрудник ННИИРТ Михеев П.Ю. защитил кандидатскую диссертацию, являясь соискателем кафедры статистической радиофизики.

С 2006 г. по настоящее время действует договор о целевой подготовке студентов с

Российским ФедеральнымЯдернымЦентром (РФЯЦ – ВНИИЭФ, г. Саров). Согласно этому договору с целью повышения эффективности и качества целевой подготовки используются следующие формы взаимодействия:

-Направлениестудентоввподразделения РФЯЦ – ВНИИЭФ для выполнения заданий научно-исследовательской практики, дипломных и магистерских работ под руководством специалистов данных подразделений;

-Выполнение студентами курсовых и бакалаврских работ, заданий научноисследовательской практики, дипломных и магистерских работ на кафедрах факультета по тематике, согласованной с РФЯЦ – ВНИИЭФ, под двойным руководством преподавателя и сотрудника РФЯЦ – ВНИИЭФ;

-Подготовка студентов к выполнению дипломных и магистерских работ по тематике РФЯЦ – ВНИИЭФ в форме спецкурсаилилабораторногопрактикума (по специальному или общему курсу)сотчетностьювформеэкзаменаили зачета;

UDC 378.14

- Приглашение специалистов РФЯЦ – ВНИИЭФдлячтенияспециальныхкурсов, проведения лабораторных работ, рецензирования работ дипломников и магистрантов.

Факультет совместно с РФЯЦ – ВНИИЭФпроводитпрофориентационнуюработусо школьниками г. Сарова, привлекая их к участию в проводимых на факультете и ННГУ олимпиадах, «Днях открытых дверей» и т.д. с целью их дальнейшего поступления на факультет. Отличившимсяшкольникамруководство РФЯЦ – ВНИИЭФ предоставляет целевые бюджетные места.

Среди студентов факультета ведется работа по пропаганде научных достижений РФЯЦ – ВНИИЭФ с целью заключения с ними контракта и последующего трудоустройства в РФЯЦ – ВНИИЭФ. Студентам, участвующим в целевой подготовке и заключившим контракт, при условии хорошей учебы (средний балл ? 4) РФЯЦ – ВНИИЭФ назначаются дополнительныеименные стипендии.

Внастоящее время в образовании складывается достаточно проблемная и парадоксальная ситуация, когда, с одной стороны, стремительное развитие получают новые ин- формационно-коммуникационные технологии (ИКТ), а с другой, применение их как инструментария для решения конкретных практических задач образования, развития интеллекта и формирования творческого мышления обучаемых имеет существенные пробелы и продолжает оставаться неведомой большинству преподавателей. Другими словами, техническая поддержка образовательных процессов нередко опережает их содержательноенаполнение иметодическоесопровождение.

Задачей современногообразования является, среди прочего, разработка путей и методов преодоления этого отставания, активное включение новых ИКТ в процессы, протекающие в образовательном пространстве, апробация новых образовательных сервисов.

Вкачестве яркого примера, иллюстрирующего открывающиеся перспективы использования ИКТ в образовании, можно привести так называемое мобильное обучение, под которым мы понимаем активную учебную и исследовательскую деятельность за пределами студенческой аудитории при использованиимобильной цифровойтехники (втом числе и самой обычной, «бытовой», типаповсеместно распространенных сотовых телефонов).

Благодаря развитию цифровых технологий в учебную практику приходят приборы и средства, с помощью которых студенты могут извлекать и использовать данные в ходе

выполнения конкретных практических заданий на конкретном материале. Повсеместность компьютеров и мобильные технологии позволяют включить в процесс обучения различныеоткрытыеплощадки застенами ВУЗа, превращая их в учебные аудитории.

Сегодня мобильные устройства позволяют получить исходный цифровой материал непосредственно в любой точке пространства. Координаты точки, цифровая фотография, аудио и видео запись – все это может быть записано при помощи недорогих мобильных устройств даже на улицах города. Достоинство этих приборов заключается, прежде всего, в том, что они позволяют хранить и обрабатывать информацию, а также обеспечивать доступ к информационным системам, дают возможность людям действовать и думать сообща.

Учебная деятельность с привлечением мобильных устройств может быть расширена за счет привлечения сетевых технологий. В результате этого расширения участники учебных проектов не только совершают действия в локальном контексте любой образовательной площадки, но и знакомятся с такими глобальными сетевыми концепциями как базы данных, цифровые карты, открытые энциклопедии [1].

Следует отметить, что развитие информационных технологий и использование сетевых ресурсов коренным образом повлияло на состояниевсехестественныхнаук.Вцеломряде случаев, оно привело к возникновению новых методов исследований и в значительной степени расширило возможности старых.

В данном сообщении мы рассмотрим несколько примеров использования сетевых и мобильных технологий в образовательном процессе в практике астрономической подготовки студентов.

Астрономия – одна из наук, практически сразу испытавших на себе влияние и возможности ИКТ. Это вызвано в первую очередь особенностью методов астрономических исследований, выделяющих астрономию среди другихестественныхнаук.Впервую очередь, это связано с радикальным изменением возможности в получении доступа к основным инструментам астрономических наблюдений

– телескопам (в том числе и к космическим). Важной составляющей астрономического образования всегда были и остаются аст-

рономические наблюдения. Многие университеты имеютспециально созданныедля этого астрономические обсерватории, которые помимо учебных целей могут решать серьезные научные задачи. В настоящее время самой серьезной проблемой таких обсерваторий, особенно расположенных в городской черте или недалеко от крупных городов, является сильная загрязненность и засветка атмосферы. Пылевые загрязнения от городского транспорта и производства распространяются в атмосфере и образуют облако, постоянно висящее над городом и распространяемое воздушными потоками на большие расстояния. Оптические свойства пылевого облака таковы,что оно создаетдополнительный фон свечения ночного неба, затрудняя обзоры звезд и других небесных объектов. Кроме того, в черте города наблюдается повышенная турбулентность воздушных потоков, приводящая к неустойчивости изображения, наблюдаетсясотрясение зданияи инструментов от проходящего транспорта, и т. д. В результате университетская обсерватория способна решать очень ограниченное число наблюдательных научных астрономических задач. Экономически неоправданно комплектовать городскую обсерваторию прецизионным астрономическим оборудованием и большими светосильными телескопами [2].

Крупные астрономические обсерватории, расположенные в местах с хорошим астроклиматом, использовать для решения задач астрономического образования, по понятным причинам,казалосьбы,практическиневозможно. Однако стремительное развитие современныхтехнологий,впервуюочередьинформационно – коммуникационных (ИКТ), позволило найти выход из сложившейся ситуации.

Возможность дистанционных наблюдений – самое важное, что дает астрономии Интернет. Начиналось все в середине 90-х годов с небольших по астрономическим меркам телескопов размером 30-50 см (Bradford robotic telescop). Сейчас примеры таких инструментов, управляемых и взаимодействующих с другими астрономическими инструментами через сеть – быстро множатся. Недавно такой полноценно работающий проект

(MobileAstronomical System of the TElescopeRobots) появился и в России [3].

Проект «телескопы Фолкеса» - один из примеров, когда возможности профессиональных инструментов может использовать не только астроном-специалист, но и любитель астрономии, в том числе и студент. В России проект осуществлялся при поддержке Посольства Великобритании в Москве и при информационной поддержке агентства «ИнформНаука». Он стартовал 20.09. 2006 г. в Москве в Государственном астрономическом институте им. П.К. Штернберга. С Российской стороны в проекте участвовали 24 коллектива из Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Самары. 5 коллективов представляют Нижегородский регион. Координатором проекта от Нижнего Новгорода являлся автор данной статьи.

В проекте задействованы два телескопа, расположенных на Гавайских островах и в Северной Австралии. Расстояние главного фокусакаждого телескопа-8метров,диаметр основногозеркала–2 м.Телескопы представляют собой полностью автоматизированную систему, управляемую дистанционно. Все, что требуется для работы с ними – доступ в Интернет, операционная система Windows илиApple Macintosh. Система контроля и управления, расположенная в Великобритании, передает запрос от пользователя, который может находиться где угодно, к телескопу, который сначала определяет параметры погоды и, если погода достаточно хорошая, открывает купол, наводит фокус на заранее запланированный объект или точку в космосе и делает необходимые снимки [4-5].

Другой пример доступного сервиса удаленного доступа к телескопам - Сайт iTelescope.net. На нем доступны 19 телескопов, установленных на площадках в Австралии, Испании и США. Все они расположены вдали от городов, в горах [6].

Возможности использованиямобильных технологийвастрономииможнопредставить, анализируя уже существующие приложения для смартфонов и планшетных устройств.

В частности, в GooglePlay регулярно появляется много новых и полезных приложений для ОСAndroid в разделе «Образование» [7]. В астрономии они позволяют преподавателю«провестиэкскурсию»впланетарий(это всевозможныеприложениявиртуальныхпланетариев на GooglePlay), при свете Солнца посмотреть на звезды и планеты в реальном времени, увидеть небо на другойстороне земного шара (SkyMap). Не пропустить ни одного астрономического интересного события, позволяют вам такие приложения как

AstroPanel (Astronomy). Студент может «вой-

ти» в мир космического телескопа Хаббла, просматривать огромное количество космических снимков, читать последние новости и узнать некоторые интересные факты о самом телескопе.

Познакомиться сгеометрическими методами определениярасстоянийиразмеров,для проведения таких практических задач таких как «Определение моментов времени и азимутов восхода и захода светил» или «Наблюдение смещения точек восхода и захода к северу (югу)» поможет такое приложение как «Теодолит Droid», а сформировать отчет с фотографиями – простая камера, встроенная в телефон. Решение такой исторической задачи как определение долготы меридиана и радиуса Земли возможно с «GPS координаты». Расчет азимута и высоты Луны и Солнца над горизонтом, времени и точек их восходови заходов,лунныхфаз,времени наступления и окончания сумерек, астрономического полудня и др. - ВС Surveyor (Солнце и Луна). А с Planet Droid можно вычислить: времявосхода,захода иверхней кульминации светила, азимуты точек восхода и захода, экваториальные и эклиптические координаты, расстояниевастрономическихединицах,азимут и высоту объекта, уравнение времени,

UDC 52(07. 07)

часовой угол и звездное время, видимый диаметр, видимую звездную величину, эфемеридыСолнцаи планети еще многоедругое[8].

Таким образом, любое Android-устрой- ство сегодня можно превратить в инструмент для наблюдений и выполнения ряда лабораторных работ по астрономическим курсам.

Список литературы

1.Патаракин Е.Д., Шустов С.Б., Пономарев С.М.идр.Креативноеобучениенаосновесервисов Веб 2.0. Изд. НГПУ, Н.Новгород, 2006.

– 68 с.

2.ПономаревС.М.,ШустовС.Б.,КиселевА.К.и

др. Концепция развития астрономическойобсерваториипедвузакакцентраестественнонаучногообразования//Современнаяастрономия и методика ее преподавания. Изд. РГПУ. СПб, 2006. С. 14-20.

3.http://observ.pereplet.ru (дата обращения 04.02.2013).

4.Пономарев С.М., Пичугина Л.Н. «Телескопы Фолкеса»какпримермеждународныхсетевых проектов в областиастрономического образования// Новые подходы к использованию геоинформационных технологий в науке и образовании. Изд-во Ю.А.Николаева, Н.Новгород, 2006. С. 53-55.

5.http://www.faulkes-telescope.com(датаобраще- ния 04.02.2013).

6.http://www.itelescope.net (дата обращения 04.02.2013).

7.https://play.google.com/store/apps/category/ EDUCATION (дата обращения 04.02.2013).

8.Пономарев С.М., Пичугина Л.Н. Использова-

ние приложений платформы андроид в преподавании астрономии // Российские чтения - конкурс памяти нижегородских ученых.

Н.Новгород, 2013. Т. 1. С. 56-60

Дисциплина «Охрана окружающей среды» (ООС) – обязательная дисциплина цикла общепрофессионального блока, объединяющая круг проблем рационального взаимодействия человека со средой обитания, охраны природы от антропогенной нагрузки с использованием комплекса организационных, нормативно-правовых, экономических и других мер.

Цельюдисциплиныявляется формирование у студентов представлений о природных компонентах окружающей среды и способах ихохраныи рациональногоиспользования на основе международных, государственных, региональных и локальных административ- но-хозяйственных,технологических, политических,юридическихиобщественныхмероприятий.

Изучение дисциплины реализуется на начальном этапе обучения бакалавров (2 курс). Содержание курса предусматривает базовый и специализированный комплекс знаний, что способствует освоению в дальнейшем дисциплин профессионального цикла магистерской подготовки.

Освоение содержания курса предполагает формирование у студентов научных основ для организации и осуществления охраны окружающей среды, живой и неживой природы.

На лекциях и семинарских занятиях студенты знакомятся с основными понятиями и формами охраны окружающей среды, теоретическими и методическими основами ООС, условиями существования и ресурсами, тенденциями в изменении отношения человека к природе, основными путями рационального использования природных ресурсов. Студенты получают представление о классификации, об источниках и нормативах загрязнений окружающей среды, об изменениях в атмосфере, гидросфере и литосфере, вызванных деятельностью человека, а также о мероприятияхпо охранеатмосферы, природных

вод, недр. Особое внимание уделяется комплексному подходу к охране живой природы, охране видового разнообразия флоры и фауны, экологическомумониторингуи международному сотрудничеству в области охраны окружающей среды.

Формой отчетности по курсу ООС является курсовой проект. Для успешного выполнения курсового проекта студентами предлагается примерный перечень тем. При этом студенты самостоятельно формируют творческие коллективы из 3-4 человек, выбирают тему курсового проекта, которую впоследствии утверждает преподаватель.

Примеры предлагаемых тем курсовых проектов:

1.Методы очистки производственных сточных вод в мире, России и Н. Новгороде.

2.Проблемыорганического загрязнения вод Мирового океана и пути их решения.

3.Биоразнообразиегидробионтовкрупнейших озер мира и влияние на них антропогенных факторов.

4.Экологические последствия строительства водохранилищ на равнинных реках.

5.Подземные воды как потенциальный источник водоснабжения населения и предприятий. Проблемы и перспективы.

6.Экологические проблемы озера Байкал и пути их решения.

7.Твердые бытовые отходы, их сбор, переработка и вторичное использование.

8.Опасные промышленные отходы. Современные методы их утилизации. Контроль в области обращения с отходами.

9.Система особо охраняемых природных территорий в России и в Нижегородской области.

10.Альтернативныеисточникиэнергиии возможности их применения в России.

11.«Автономный дом» как один из вариантов минимизации воздействия на окружающую среду.

12.Урбанизация и здоровье населения. Эколого-гигиеническиепроблемы, связанные

синтенсивным ростом городов.

13.Атомнаяэнергетикаи радиоактивные отходы. Аварии на АЭС в Чернобыле и в Фукусиме, их причины и последствия.

Студентам рекомендуется оформлять курсовой проект по правилам, составленным преподавателем. Эти правила предполагают унифицированное оформление титульного листа, структуры курсового проекта, включающей краткую аннотацию работы, основное содержание, заключение (выводы), список цитированной литературы. Особое внимание уделяется правильности цитирования и грамотному оформления списка литературы. Рекомендуемый объём курсового проекта составляет 20 страниц машинописного текста.

В ходе самостоятельной работы над курсовым проектом (1,5-2 месяца) студенты знакомятся с основной и дополнительной литературой по выбранной теме, проводят поисковую работу о современном состоянии вопроса и решении поставленных задач, опираясь на опыт зарубежных стран, России и Нижегородской области. Кроме того, студенты знакомятся с действующим законодательством и нормативной базой в сфере использования и охраны природных ресурсов.

Основные замечания по оформлению курсового проекта – это неправильное цитирование литературы, а также неправильное оформление списка литературы. Кроме того, часто студенты приводят текст отдельных разделов без ссылок на литературу (плагиат), на что обращается особое внимание.

Студенты представляюткурсовой проект преподавателю на проверку и затем, после исправления ошибок и с учетом замечаний, готовятся к его защите.

Защита представляет собой одно из первых публичных выступлений студентов, проходит достаточно эмоционально. Как правило, на защите присутствуют одновременно студенты двух-трех академических групп, на защиту приглашаются преподаватели и аспиранты. Студенты выступают с докладами (около 10 минут), опираясь на иллюстративный материал в виде презентации. При подготовке презентаций студенты также учитывают советы преподавателя. После доклада выступающим задают вопросы, ответы на которые часто переходят в оживлённые дискуссии.

Опыт проведения защит курсовых проектов свидетельствует о том, что проектный метод в преподавании курса «Охрана окружающей среды» – это хорошая форма взаимодействия со студентами, способствующая формированию у них активной жизненной позиции. Работанад курсовымпроектом способствует активизации общения студентов между собой, росту творческой инициативы, умению применятьфундаментальные профилированные знания и практические навыки в области охраны окружающей среды.

Защиты курсовых проектов находят позитивный отклик у студентов, способствуют формированию у них навыков публичных выступлений, отстаивания своих убеждений, культуры общения.

Активные методы обучения (АМО) – методы, стимулирующие познавательную деятельность обучающихся. Они строятся, в основном на диалоге, предполагающем свободный обмен мнениями о путях разрешения той или иной проблемы. АМО характеризуютсявысоким уровнемактивности студентов. С помощью активных методов можно эффективно решать проблемы освоения дисциплины*.

Возможности активных методов различны не только в смысле активизации учебной и профессиональной деятельности, но и в смысле многообразиядостигаемых образовательных эффектов.

При системномиспользовании активных методов роль преподавателя принципиально меняется. Он становится консультантом, наставником, старшим партнером, что принципиально меняет отношение к нему студентов

– из «контролирующего органа» преподаватель превращается в более опытного товарища, играющего в одной команде с обучающимися. При этом растет доверие к преподавателю,его авторитети уважениеуобучающихся. Это требует психологической перестройки и специальной подготовки преподавателя по проектированию такого занятия, знания активных методов обучения, технологии модерации, психофизиологических особенностей студентов. Но все эти вложения с лихвой

окупаются эффектами от внедрения АМО. Классификация активных методов, форм и средств обучения, применяемых при изучениидисциплины «Общевоенная подготовка» в УВЦ ННГУ приведена на рисунке 1.

АМО в образовательном процессе обеспечивают становление и развитие у обучающихся так называемых мягких или универсальных навыков. К ним обычно относят: способность принимать решения и умение решать проблемы, коммуникативные умения

икачества, умения ясно формулировать сообщения и четко ставить задачи, умение выслушивать и принимать во внимание разные точки зрения и мнения других людей, лидерские умения и качества, умение работать в команде и др. А сегодня многие уже понимают, что, несмотря на свою мягкость, эти навыки всовременной жизнииграют ключевую роль как для достижения успеха в профессиональной и общественной деятельности, так

идля обеспечения гармонии в личной жизни.

Активные методы обучения базируются на экспериментально установленных фактах о том, что в памяти человека запечатлевается (при прочих равных условиях) до 90% того, что он делает, до 50% того, что он видит, и только10%того,что онслышит.Следовательно, наиболее эффективная форма обучения должнаосновыватьсянаактивномвключении