Статья посвящена применению уровневого подхода в автоматизированной обучающей системе на основе лабораторных стендов.

Ключевые слова: автоматизированная обучающая система, уровневой подход, направление подготовки, среднее профессиональное образование, основная профессиональная образовательная программа.

Выполнение лабораторной работы на разном уровне сложности с точки зрения постановки цели и трудоемкости задач ее достижения для пользователей с разным уровнем подготовки является явным преимуществом в применении АОС, которая может быть использована для изучения различных групп дисциплин: полупроводниковая электроника, электрические измерения, метрологические характеристики автоматизированных комплексов и т. д. [1].

В качестве примера в первую очередь рассмотрим применение АОС и реализацию уровневого подхода для изучения дисциплин по полупроводниковой электронике, микроэлектроники и наноэлектроники. Проведенный анализ, соответствующих федеральному государственному образовательному стандарту (ФГОС) высшего образования (ВО) и среднему профессиональному образованию (СПО), а также учебных планов различных учебных заведений России, позволил сделать следующие выводы.

1. Требования к результатам обучения студентов по основной профессиональной образовательной программе (ОПОП) в сильной степени зависят не только от ступени (уровня) образования, но также и от направления, профиля и формы обучения.
2. Иерархию определения требований к результатам обучения профессионального образования можно отобразить в виде схемы на рисунке 1.

Рис. 1. Иерархия определения требований к результатам обучения профессионального образования

3. Всего в профессиональном образовании по техническим направлениям подготовки можно выделить следующие ступени образования: СПО, бакалавриат, специалитет, магистратура и аспирантура.
4. Уровень требований к результатам обучения в бакалавриате и специалитете практически одинаковые.
5. Условно глубину изучения и спектр вопросов, которые необходимо освоить в ходе обучения, для различных ступеней обучения сформулированы следующим образом:

СПО — «Ознакомление»;

бакалавриат и специалитет — «Изучение и основы НИР»;

магистратура — «Глубокое изучение и НИР»;

аспирантура — «НИР и техническое творчество».

6. Наиболее востребованной разрабатываемая система является для бакалавриата и специалитета.
7. Наиболее трудоемким, с максимальным уровнем сложности аппаратно-программного и методического обеспечения является АОС для направления подготовки «Электроника и наноэлектроника» дистанционной формы обучения для профилей (программ) обучения, включающих проектно-конструкторскую и научно-исследовательскую деятельности в качестве основных (как правило, такие виды деятельности включены в ОПОП академических профилей подготовки бакалавров и магистров).

Исходя из выше приведенных выводов, разработку данной системы следует ориентировать в первую очередь на уровень подготовки «бакалавр» и «специалист» с возможностями реализации требований к другим ступеням образования [2].

Далее указаны общие требования к АОС по глубине изучения темы исследований.

Уровень «Ознакомление» позволит изучить общее назначение и продемонстрировать основные характеристики и параметры полупроводниковых приборов (диоды, транзисторы и тиристоры). В данной подсистеме должна быть реализована не только подробная справочная система, но и грамотно построенная контекстная справка.

Уровень «Изучение и основы НИР» позволит не только изучить основные параметры и характеристики полупроводниковых приборов (помимо указанных выше приборов, сюда входят также элементы нано- и микроэлектроники), но и навыки построения методики эксперимента. Обучающийся должен также научиться анализу полученных результатов с возможностью расчета других характеристик и параметров на основе имеющихся полученных данных. Система контекстной справки может быть активной либо нет в зависимости от методики преподавания или конкретных требований ведущего преподавателя. Справочная система не должна и не может заменять лекционные занятия и учебные пособия по изучаемой дисциплине, она лишь содержит минимальный объем знаний для успешного выполнения лабораторных работ. Для наиболее одаренных и подготовленных студентов система должна предоставлять возможность проводить самостоятельные эксперименты для изучения и определения дополнительных возможностей полупроводниковых приборов.

Уровень «Глубокое изучение и НИР» предполагает в первую очередь возможность построения самостоятельной методики эксперимента. Система справки будет содержать лишь информацию о возможностях стендов АОС. Обязательным компонентом системы должна стать приставка с произвольным по структуре полупроводниковым прибором. У ведущего преподавателя должна быть возможность гибко менять программу исследований. АОС также может стать основой для написания магистерской диссертации.

Последний уровень «НИР и техническое творчество» предполагает возможность изучения свойств, характеристик и параметров новых или модернизированных элементов электроники, микроэлектроники и наноэлектроники. Система справки будет содержать лишь информацию о возможностях стендов АОС [3].

В условиях возрастающих требований к качеству инженерного образования с целью повышения эффективности обучения при выполнении лабораторных работ требуется обеспечение учебного процесса современными высокопроизводительными автоматизированными стендами с подобной системой уровневого подхода.

Литература:

1. Метальников А. М., Карпанин О. В., Чайкин М. С. Аппаратное и программное обеспечение автоматизированной обучающей системы для исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов // Молодой ученый. — 2019. — № 50. — С. 118–121.
2. Башкатова Ю. В. О принципах построения автоматизированных обучающих систем// Научно-методический журнал «Педагогическая информация» — под ред. Я. А. Ваграменко. — № 1. — 2001. — М.- с. 49–52.
3. Чернова, Я. П. Принципы построения автоматизированных обучающих систем / Я. П. Чернова //Научно-технический вестник Поволжья. 2010. № 1. С. 168–171.