Дисциплина «Механика» является основой общетехнической и общепрофессиональной подготовки инженера любого профиля, в частности, инженера пожарной безопасности.
Развитие современной пожарной техники ставит перед инженерами пожарной безопасности самые разнообразные задачи, связанные с расчетом различных сооружений (зданий, мостов, каналов, плотин и т.п.), с эксплуатацией всевозможных машин, механизмов, двигателей и, в частности, таких объектов, как пожарные автомобили, составляющие их узлы (гидроприводы, насосы). Конструирование машины независимо от того, выполняется оно учащимся или опытным инженером, - процесс творческий. Каждая конструкторская задача, как правило, имеет много решений. Опираясь на имеющиеся теоретические знания, учащийся должен выбрать из многих возможных решений одно, наилучшее. При этом ему приходится принимать во внимание часто противоречивые технологические и эксплуатационные требования, предъявляемые к проектируемому изделию. Несмотря на многообразие всех этих проблем, решения их в определенной части основываются на некоторых общих принципах и имеют общую научную базу.
В современных социально-экономических условиях возрастает спрос на образовательные услуги, зачастую предоставляемые параллельно с профессиональной деятельностью. При этом особую значимость приобретает дистанционное обучение, реализующее возможность освоения образовательных программ в учреждениях высшего, среднего и дополнительного образования в удаленном режиме. Дистанционное обучение обеспечивается применением совокупности таких образовательных технологий, при которых взаимодействие обучаемого и преподавателя осуществляется независимо от места их нахождения и распределения во времени на основе педагогически организованных телекоммуникационных средств.
Основными дистанционными образовательными формами являются Интернет-технология, локальная сетевая телекоммуникационная технология, CASE-технология, допускается сочетание основных видов технологий.
Следует отметить также, что сетевые технологии, благодаря доступу к глобальной информационной сети Интернет, позволяют обучающимся и преподавателям общаться друг с другом, используя такие системы и технологии оперативной компьютерной связи, как электронная почта, on-line (синхронный режим связи) и off-line (асинхронный режим связи) телеконференции. Наличие средств телекоммуникаций делает возможным доступ к информации в базах данных, удаленных от пользователя, создает условия для ведения совместной научной работы, обмена опытом с коллегами практически во всем мире.
Наряду с традиционными информационными ресурсами для обеспечения процесса дистанционного обучения используются следующие средства обучения: специализированные учебники с мультимедийным сопровождением, электронные учебно-методические комплексы, включающие электронные учебники, учебные пособия, тренинговые программы, компьютерные лабораторные практикумы, контрольно-тестирующие комплекты, иные материалы, предназначенные для передачи образовательной информации по телекоммуникационным каналам связи.
Анализ публикаций по применению информационных технологий в образовании показал, что ввиду огромного многообразия и специфики их использования для технических дисциплин, в настоящее время нет точной общепризнанной классификации компьютерных обучающих программ, однако, в зависимости от вида их использования на занятиях возможно условное деление следующим образом: демонстрационные программы, обучающие программы, программные средства для математического моделирования, программные средства для контроля/тестирования уровня знаний, тренажеры, информационно-справочные системы, автоматизированные обучающие системы, электронные учебники, экспертные обучающие системы, интеллектуальные обучающие системы.
Особое место в этом ряду занимают электронные учебники – обучающие программные системы комплексного назначения, предоставляющие обучаемому теоретический материал, обеспечивающие тренировочную учебную деятельность и контроль уровня знаний, а также информационно-поисковую деятельность, математическое моделирование с компьютерной визуализацией и сервисные функции при условии осуществления интерактивной обратной связи.
Электронный учебник, также как и традиционный, включает в себя, прежде всего, учебный материал, содержащий основные данные об изучаемой дисциплине; вместе с тем, электронный учебник имеет ряд отличительных особенностей, которые определяют его преимущества по сравнению с традиционной книгой:
- моделирование и имитация изучаемых процессов и явлений;
- демонстрация визуальной учебной информации: использование цветных изображений служит для наглядного представления материала, облегчает его понимание и запоминание, компьютерная анимация позволяет увеличить скорость передачи информации обучаемому и повысить уровень ее понимания;
- звуковое сопровождение является дополнительным методом передачи информации, позволяет лучше воспринимать изучаемый материал, обогатить его комментариями преподавателя;
- видео – более полным образом обеспечивает наглядную демонстрацию изучаемого материала, улучшает его восприятие;
- возможность быстрых переходов между блоками изучаемого материала;
- разнообразные сервисные услуги.
Кроме рассмотренных выше возможностей, электронные учебники позволяют индивидуализировать подход и дифференцировать процесс обучения, обеспечить работу обучаемого в режиме самоконтроля, контролировать знания с диагностикой ошибок и обратной связью, проводить эксперименты в условиях виртуальной реальности.
Сетевая среда порождает новый вид электронных учебников – электронные интернет-учебники, обладающие всеми качествами, присущими обычным электронным учебникам, а также имеющие дополнительные возможности, предоставляемые Web.
Первый тип (смысловые элементы): объединяет возможности, позволяющие изучить теоретический материал дисциплины, закрепить полученные знания решением задач и выполнением расчетных работ, проведением компьютерных экспериментов, прохождением промежуточного и итогового контроля; приближает работу с электронным учебником к традиционному процессу обучения.
Второй тип (возможности мультимедиа): включает сопровождение учебного материала с помощью видео, звука, анимации, графики, что позволяет повысить наглядность излагаемого материала и интерес к обучению.
Третий тип (интерфейс, сервисные услуги): сюда относятся возможности, определяющие структуру компьютерной обучающей системы и интерфейс с пользователем - возможность организации многоуровневой системы меню, многооконного интерфейса, системы гипертекстовых переходов, поиск по тексту, различные сервисные услуги (справка, калькулятор, сохранение промежуточных результатов вычисления и др.).
Четвертый тип (возможности Web): обеспечивают интерактивную связь обучаемого и преподавателя через Интернет (от простой электронной почты до организации off–line или on–line конференций), организацию поиска учебной и научной информации в сети Интернет, использование ссылок на работы ученых во всем мире.
При создании дистанционной обучающей системы по Механике для технических ВУЗов в виде электронного Интернет-учебника должны быть обеспечены перечисленные выше типовые возможности. Особое внимание следует уделить возможностям мультимедиа, а именно созданию компьютерных анимированных моделей, которые наглядно покажут обучаемым полный цикл движения механизмов, что важно для технических ВУЗов. Четвертый тип возможностей (возможности Web) накладывают дополнительные условия на выбор основных форматов электронного Интернет-учебника и технологии: должна быть обеспечена не только их взаимная совместимость, но и совместимость с Интернет-средой.
Следует отметить, что обе реализации созданы на базе одного и того же массива теоретического материала, структурированного и доступного для использования разными способами: реализация 1 позволяет работать с этим материалом традиционно, последовательно читая курс лекций по Механике, а реализация 2 – нелинейно, используя смысловые гипертекстовые переходы, как в справочнике.
Таким образом, сетевой учебник обладает всеми присущими электронному учебнику достоинствами и предоставляет пользователю дополнительные возможности посредством Интернет.
Созданная система реализует учебник по Механике для технических ВУЗов, объединяющий две версии (локальную и дистанционную) и содержащий комплекс приложений, включающих теоретический материал с примерами решения типовых задач, проверку знаний обучаемого посредством выполнения тестовых заданий и решения задач, а также компьютерных расчетно-графических работ.