МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
 РОССИЙСКОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «РОСУЧПРИБОР»
МОСКОВСКий ЭНЕРГЕТИЧЕСКий ИНСТИТУТ – МЭИ (ТУ)
г. Москва – 1998 г.

КОНЦЕПЦИЯ
СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ
УЧЕБНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ

Данная концепция основывается на ранее разработанных концепциях соз­дания и развития единой системы дистанционного образования (ДО) в России и автоматизированного лабораторного практикума удаленного дос­тупа (АЛПУД) как неотъемлемой составной части системы ДО в области естественнонаучного и технического образования.

1. Общая характеристика распределенных учебных лабораторий

Под термином «Распределенная учебная лаборатория – РУЛ» в настоящей кон­цепции понимается организационно-техническая система, обеспечивающая возможности выполнения лабораторных исследований с применением учеб­ного и научного лабораторного оборудования, находящегося в составе раз­личных подразделений одного или нескольких образовательных учреждений и доступного обучающимся с помощью специализированной информаци­онно-образовательной среды на любом удалении от этого оборудования.

Характерными особенностями применения распределенных учебных лабо­раторий являются:

• открывающееся многообразие выбора состава объектов исследования, заданий и форм выполнения лабораторных работ;

• принципиальная возможность применения в образовательном про­цессе наиболее современных и перспективных объектов, в том числе уни­кального оборудования, которое не поддается тиражированию, но оказыва­ется доступным для изучения благодаря достигаемой информационной про­зрачности и применяемым средствам телекоммуникации;

• экономическая эффективность, обеспечиваемая исключением много­кратного дублирования лабораторного оборудования, минимизацией затрат на его размещение и обслуживание;

• активизация и повышение роли самостоятельной работы обучаю­щихся за счет индивидуализации заданий на выполнение учебных исследо­ваний, а также органического объединения этих исследований с изучением основных теоретических положений, самоконтролем степени усвоения зна­ний, компьютерным моделированием, имитирующим условия проведения натурных экспериментов;

• обеспечение единых требований к содержанию, методической прорабо­танности, уровню проведения лабораторных занятий и контролю ка­чества получаемых при этом знаний и навыков;

• изменение роли преподавателей, основная работа которых сосредотачи­вается на создании учебно-методических материалов, включаю­щих компьютерные модели изучаемых объектов, сценарии обучающих про­грамм, вопросы для контроля знаний, индивидуальные задания для проведе­ния лабораторных исследований, а также на консультировании и контроле знаний обучающихся в режиме удаленного доступа по компьютерным сетям.

2. Цели и задачи создания РУЛ

Создание и организация практического применения РУЛ означают завер­шение формирования функционально полной совокупности образова­тельных услуг, предоставляемых системой ДО в области естественнонауч­ного и технического образования, и решает важную социальную задачу, от­крывая реальные возможности доступа к современным образовательным технологиям и в дальнейшем – к получению желаемой квалификации для са­мых широких слоев населения вне зависимости от социального статуса, уровня доходов, места жительства и др.

Конечными целями в данном случае является подготовка, сертификация и расширенное применение в образовательном процессе полномасштабных «электронных» курсов фундаментальной подготовки по различным направ­лениям и уровням, включающих теоретическое обучение, практические заня­тия, математическое и компьютерное моделирование изучаемых объектов и лабораторный практикум удаленного доступа, создание межотраслевой сети автоматизированных лабораторных стендов учебного и научного назначения, кооперация с международными образовательными организациями.

Основное назначение мероприятий по созданию РУЛ состоит в формиро­вании научно-технической и методической базы повышения каче­ства подготовки инженерных и научных кадров за счет широкого распро­странения опыта ведущих российских технических университетов и акаде­мических институтов, а также открывающихся возможностей интеграции в международную систему подготовки кадров и исследовательских организа­ций.

Создаваемая система РУЛ может найти применение при организации учебных лабораторных практикумов в учебных заведениях очной, заочной и дистанционной форм обучения, при получении базового и дополнительного образования, при повышении профессиональной квалификации на кафед­ральном, факультетском, университетском, региональном, государственном и международном уровнях.

Особую роль средства РУЛ должны сыграть для негосударственных образовательных учреждений, которые, как правило, не имеют возможностей создавать полноценную лабораторную базу, что заве­домо снижает уровень предоставляемых образовательных услуг.

Неоценимое значение будут иметь РУЛ для лиц, желающих получить или усовершенство­вать свое образование, но по тем или иным причинам не способных удовле­творить свои потребности, обучаясь в ритме и условиях конкретного учеб­ного заведения.  

В конечном итоге создаваемая система РУЛ должна быть направлена в совокупности с другими мероприятиями на наиболее полное удовлетворение потребностей и прав людей на получение и совершенствование образования, прежде всего в области естественных и технических наук. Целесообразное применение этой системы должно содействовать повышению уровня образо­ванности российского общества и качества образования в стране при одно­временном сокращении удельных затрат на подготовку и переподго­товку специалистов.

При создании системы РУЛ необходимо обеспечить согласованное взаи­модействие различных образовательных учреждений и организаций на основе:

• требований государственного образовательного стандарта;

• однотипных форм построения лабораторного практикума по различ­ным учебным дисциплинам;

• общих требований к уровню подготовленности преподавательского со­става, обеспечивающего проведение учебных занятий;

• единой организационной и информационной среды функционирова­ния системы РУЛ;

• централизованного управления системой.

В то же время, вхождение в систему РУЛ не должно ограничивать учеб­ные заведения в выборе форм и способов организации образовательного процесса, обеспечивающих совершенствование уровня подготовки специали­стов.

Основные задачи создания системы РУЛ состоят в:

• создании необходимого нормативного и правового обеспечения разрабо­ток и применения компонентов РУЛ на уровне государственного об­разовательного стандарта;

• определении совокупности организационных мероприятий и структур, обеспечивающих управление процессами создания и функционирования сис­темы РУЛ;

• формировании структур, координирующих деятельность РУЛ, вклю­чая ассоциации разработчиков и пользователей РУЛ;

• определении финансовых механизмов, обеспечивающих взаимодейст­вие разработчиков и пользователей РУЛ, а также ее развитие;

• разработке методик создания средств обеспечения лабораторных практи­кумов, применяемых в составе РУЛ;

• разработке методик применения компонентов РУЛ в образовательном процессе;

• организации сети региональных и отраслевых Центров поддержки РУЛ на базе ведущих учебных заведений, обладающих развитой системой действующих лабораторных практикумов и квалифицированными препода­вательскими кадрами;

• подготовке и переподготовке специалистов, обеспечивающих создание и применение компонентов РУЛ;

• создании системы информационно-аналитического и маркетингового обеспечения РУЛ;

• разработке и реализации комплекса мероприятий по сертификации программно-технических и учебно-методических разработок, применяемых в системе РУЛ, а также по защите авторских прав на компоненты РУЛ;

• развитии международного сотрудничества для продвижения ведущих российских технических университетов на рынок образовательных услуг.

3. Принципы организации системы РУЛ

Система РУЛ создается для повышения эффективности образовательного процесса на основе применения новых образовательных технологий, наиболее полно учитывающих возможности современной специализированной учебной техники.

Научно-методическое руководство деятельностью образовательных учреждений по созданию и применению средств РУЛ осуществляет Научно-методический совет, который:

• участвует в формировании методической, информационной и материально-технической базы для реализации федеральной программы создания единой системы дистанционного образования в России и включения ее в мировое образовательное пространство;

• обеспечивает повышение эффективности предоставления образовательных услуг за счет использования современных телекоммуникационных и информационных технологий в обучении, а также создания новых форм образовательного процесса, подкрепленных соответствующими учебными планами, программами и методическими разработками;

• проводит научно-исследовательскую работу, предназначенную для снабжения аналитическими материалами о состоянии и перспективных направлениях развития дистанционного обучения в стране и в мире, как образовательных учреждений, так и других заинтересованных организаций, специалистов и широкой общественности;

• организует необходимое взаимодействие информационных серверов образовательных учреждений и других организаций для предоставления образовательных услуг;

• создает и сопровождает информационно-справочную базу данных по дистанционному образованию и нормативным документам, регламентирующих дистанционное образование;

• готовит и сопровождает нормативную базу развития дистанционного образования;

• создает условия для распространения технологии дистанционного образования на систему повышения квалификации и переподготовки кадров, а также обеспечивает условия трансферта образовательных технологий в рамках международного сотрудничества в области образования;

• разрабатывает концепции создания, развития и применения автоматизированных лабораторий и практикумов удаленного доступа (АЛП УД) и включения их в состав системы РУЛ;

• формирует методическую базу государственных образовательных стандартов в части применения АЛПУД;

• разрабатывает методики комплексного применения АЛПУД в образовательном процессе образовательных учреждений различных типов;

• осуществляет координацию разработок и внедрения в учебный процесс АЛПУД по различным направлениям, специальностям и учебным дисциплинам подготовки специалистов;

• осуществляет организационное и методическое руководство деятельностью центров дистанционного образования с последующей их интеграцией в корпоративные образовательные сети (КОС);

• разрабатывает нормативную базу для обеспечения АЛПУД, входящих в состав РУЛ, необходимыми техническими и программными средствами; 

• координирует работы по созданию баз данных и знаний, применяемых в системе РУЛ;

• разрабатывает систему критериев и методик оценки качества и эффективности АЛПУД;

• руководит системой подготовки преподавателей в области создания и применения АЛПУД в образовательном процессе;

• организует проведение конкурсов на создание АЛПУД, конференций, симпозиумов и выставок соответствующей тематической направленности.

Деятельность Научно-методического совета проводится на базе Межвузовского центра АЛПУД.

Система РУЛ организуется как открытая структура, допускающая участие в  ней неограниченного числа разработчиков и пользователей.

Разработки компонентов средств обеспечения лабораторных практикумов для системы РУЛ, финансируемые из средств госбюджета, выполнятся в порядке очередности, устанавливаемой научно-методическим советом. Первоочередными являются разработки лабораторных практикумов по учебным дисциплинам естественнонаучной и общей профессиональной подготовки обучающихся, поскольку круг потенциальных потребителей образовательных услуг при этом оказывается наиболее массовым. Отбор разработчиков производится на конкурсной основе с учетом степени их подготовленности к выполнению предлагаемых проектов.

Разработчики компонентов РУЛ объединяются в соответствующую Ассоциацию разработчиков лабораторных практикумов РУЛ на основе выполнения ими единых требований к составу и функциональным свойствам средств обеспечения лабораторных практикумов.

Подготовленные автоматизированные лабораторные практикумы удаленного доступа проходят процедуру сертификации. Для проведения сертификации выполненных разработок при межрегиональном центре создается группа экспертов из числа ведущих преподавателей и сотрудников научно-методических отделов вузов, специалистов Минобразования РФ.

При положительных результатах экспертизы между Разработчиком  и Центром заключается договор об условиях предоставления образовательных услуг, распределении функций и предполагаемых прибылей, порядке доработки созданных средств АЛПУД по результатам их эксплуатации и др. Информация о сертифицированных средствах помещается в базу данных Сервера межрегионального центра и становится доступной для потенциальных пользователей РУЛ.

При поступлении заявок на поставку образовательных услуг от образовательных учреждений или индивидуальных пользователей заключается соответствующие договоры между ними и межрегиональным центром, в которых уточняется порядок предоставления и  применения образовательных услуг, а также их оплаты.

Коллективные и индивидуальные пользователи объединяются в соответствующую Ассоциацию, члены которой наделяются правами преимущественного пользования ограниченными ресурсами РУЛ, первоочередного получения информации о новых разработках, а также могут влиять на формирование планов развития РУЛ.

Прикладное программное обеспечение рабочих мест пользователей  должно содержать компоненты, реализующие функции:

• регистрации обучающихся и действий, выполняемых ими в процессе учебных занятий;

• поддержки действий обучающихся при изучении теоретических положений, составляющих основу планируемого лабораторного исследования;

• контроля уровня знаний обучающихся, необходимых для выполнения лабораторной работы;

• выдачи индивидуального задания на проведение лабораторных исследований;

• имитационного компьютерного моделирования, необходимого для поиска условий проведения натурного эксперимента и предварительной оценки ожидаемых результатов;

• подготовки задания на проведение лабораторного исследования;

• отображения и обработки результатов экспериментов;

• фиксации результатов выполненной работы, включая их анализ и выводы в виде отчета принятой формы.

Компьютеры, выполняющие функции рабочих мест обучающихся снабжается необходимым сетевым оборудованием для взаимодействия с удаленным лабораторным оборудованием. Индивидуальные пользователи для этих целей могут использовать технические и программные средства передачи данных по телефонным каналам. Работа коллективных пользователей, как правило, осуществляется из удаленных компьютерных классов, рабочие места которых связываются локальной компьютерной сетью, имеющей доступ через соответствующий компьютер-сервер и корпоративную или глобальную сеть к лабораторному оборудованию.

Коллективная работа обучающихся проводится под руководством преподавателей, предварительно получивших необходимую подготовку для проведения образовательного процесса в системе РУЛ. Подготовка преподавателей осуществляется в рамках повышения квалификации в межрегиональном центре и включает практическое освоение методических и программных средств обеспечения автоматизированного лабораторного практикума.

Подготовку специалистов по разработке компонентов АЛП УД целесообразно проводить в рамках их стажировок в образовательных учреждениях, в которых эти компоненты создаются, а также в процессе обучения в аспирантуре или в докторантуре с соответствующей специализацией.

По мере развития системы РУЛ и расширения круга разработчиков и пользователей средств обеспечения лабораторных практикумов могут создаваться региональные и отраслевые центры РУЛ на базе ведущих технических университетов, в которых будут выполняться разработки базовых средств обеспечения и осуществляться подготовка преподавателей для системы РУЛ.

Кроме того, указанные центры могут выполнять следующие функции:

• участвовать в отработке аппаратных и программных средств современных информационных и телекоммуникационных технологий, применяемых в системе дистанционного инженерного образования;

• создавать учебно-методическое и программное обеспечение учебных дисциплин общей профессиональной инженерной подготовки с применением современных информационных технологий;

• осуществлять постановку и проводить лабораторные практикумы по соответствующим учебным дисциплинам в режиме удаленного доступа для студентов конкретного образовательного учреждения и других российских и зарубежных технических университетов;

• выполнять поэтапную замену традиционных учебных лабораторий автоматизированными лабораторными практикумами удаленного доступа с повышением уровня проводимых учебных исследований при одновременном многократном сокращении потребных площадей учебных лабораторий и затрат на создание и обслуживание лабораторного оборудования;

• вовлекать в проведение учебных и научных исследований, направленных на развитие компонентов РУЛ, студентов, аспирантов, преподавателей и научных сотрудников;

• выполнять договорные работы по созданию и развитию автоматизированных лабораторных стендов удаленного доступа по заказам образовательных учреждений.

4. Содержание работ по созданию РУЛ

Работы по формированию системы РУЛ являются чрезвычайно многоплановыми и трудоемкими и должны проводиться по следующим основным направлениям:

• создание и организация работы системообразующих структур, к которым относятся указанные выше Научно-методический совет и Межрегиональный Центр;

• разработка и принятие Федеральной программы развития системы дистанционного инженерного образования, формируемой на основе концепции РУЛ;

• выявление коллективов разработчиков, способных в ограниченные сроки создать необходимые средства обеспечения автоматизированных лабораторных практикумов, предназначенных для работы в системе РУЛ;

• определение базовых конфигураций аппаратного и программного обеспечения АЛПУД в различных предметных областях, осуществление поставок средств обеспечения разработчикам компонентов средств обеспечения лабораторных практикумов;

• осуществление мероприятий по обеспечению ряда образовательных учреждений телекоммуникационными средствами, необходимыми для включения этих учреждений в систему РУЛ;

• обеспечение достаточной пропускной способности  телекоммуникационных каналов, применяемых в системе РУЛ;

• создание систем управления базами данных и знаний РУЛ, организация административного управления системой РУЛ;

• создание первых лабораторных практикумов для системы РУЛ, организация их опытной эксплуатации в образовательном процессе нескольких учебных заведений;

• развертывание системы подготовки преподавателей для работы в системе РУЛ;

• организация Центров дистанционного инженерного образования в ведущих технических университетах России, предназначаемых для разработки автоматизированных лабораторных практикумов в конкретных предметных областях, подготовки преподавателей, проведения образовательного процесса в системе РУЛ на начальном этапе;

• организация разработки и производства технических и программно-методических средств для базовых лабораторий системы РУЛ, а также издания необходимых учебно-методических пособий для обучающихся;

• подготовка нормативных документов, регламентирующих процедуры сертификации разработок средств обеспечения АЛП и фиксации авторских прав, порядок включения этих средств в образовательный процесс и способы их применения в различных видах учебных занятий;

• расширение масштабов разработок и применения компонентов РУЛ в образовательном процессе на основе обобщения первого опыта работы;

• разработка и реализация системы мероприятий по включению РУЛ в международные организации ДО.