Методы формирования и оперирования базой знаний геоэкологического образования в информационно-коммуникационном пространстве тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат геолого-минералогических наук Силина, Тамара Сергеевна

• Силина, Тамара Сергеевна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Силина, Тамара Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. НАПРАВЛЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ В ВУЗЕ. АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ

1.1. Состояние экологического образования в России

1.2. Геоэкологическое образование при подготовке специалистов горного профиля

1.3. Информационные технологии в системе недропользования

1.4. Анализ фактического материла экологических исследований 42 геологической среды

ГЛАВА

АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ

2.1. Основные элементы информационно-коммуникационных 68 технологий (ИКТ)

2.2. Электронное обучение в высшем профессиональном образовании 70 — инновационная форма геоэкологического образования

2.3. Использование ИКТ в геоэкологическом картировании

2.4. Формирование «Открытой экологической среды»

ГЛАВА

МОДЕЛЬ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БАЗЫ ЗНАНИЙ И МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ ОБУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСТАНЦИОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

3.1. Концептуальная модель информационно-коммуникационной 96 экологической среды

3.2. Информационная модель реализации процесса обучения

ГЛАВА

ВОЗМОЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ БАЗЫ ЗНАНИЙ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ В КОММУНИКАЦИОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ (НА ПРИМЕРЕ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА)

4.1. Геоэкологическая база знаний 111 4.1.1. Электронные информационные фонды 111 4.1.2 Репозитарий электронных геоэкологических учебно- 115 методических ресурсов (ЭУР):

4.13. Открытое геоэкологическое пространство — как аспект экологизации широких слоев населения

4.1.4. Виртуальный геологический музей Уральского государственного 123 горного университета (УГГУ)

4.2. Экспериментальная отработка модели на примере УГГУ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы формирования и оперирования базой знаний геоэкологического образования в информационно-коммуникационном пространстве»

Актуальность Развитие постиндустриального общества начала третьего тысячелетия характеризуется глобальным развитием информатизации и вхождением в активную фазу мирового финансово-экономического кризиса, обострившим комплекс глобальных проблем, свидетельствующем о мировом кризисе цивилизации во всех направлениях -экономическом, демографическом, социальном, и особенно экологическом [34]. Хаотичная эксплуатация природных ресурсов, масштабы техногенного прессинга на окружающую среду достигли таких размеров, что опасность необратимых негативных последствий и глобального экологического кризиса стала реальностью [19]. Техногенная нагрузка значительно влияет на геоэкологическое состояние геологической среды территорий, связанных с разработкой минерально-сырьевых ресурсов и развитием сопутствующей инфраструктуры.

Успешная деятельность добывающих и сервисных компаний в ресурсных областях, направленная на обеспечение снижения пагубного воздействия на окружающую среду, во многом зависит от образовательного уровня, профессиональной информационной и геоэкологической компетентности и экологической культуры специалистов, обеспечивающих процессы разведки, разработки недр и принимающих управленческие решения.

Объективная оценка современного экологического состояния геологической среды (ГС), базирующаяся на выявлении основных природных и техногенных факторов, требует создания электронных информационных фондов, баз данных, содержащих информацию, характеризующую эти факторы, применение цифрового картографирования, использования геоэкологических данных, размещенных на удаленном сервере и удобной пользовательской среды, что невозможно без концептуального взаимодействия геоэкологического, геологического и информационного знания [112].

Образование, подготовка кадров и информирование населения об экологических и геоэкологических проблемах, возникающих при взаимодействии человека с окружающей средой, стали считаться одним из главных условий перехода стран к устойчивому развитию и решения проблем будущего выживания человечества [103]. В этой ситуации важно сформировать модель образования XXI в., нацеливая обучение не просто на передачу зачастую устаревших знаний, а на восприятие такой информации, которая может наиболее эффективно способствовать выходу из кризиса, выживанию и дальнейшему созидательному развитию цивилизации [34]. Новая модель, направленная на формирование самостоятельной деятельности, проявление творчества, развитие культуры, особенно экологической, требует переориентации всей системы образования и предполагает приоритетность экологического и геоэкологического знания.

Несмотря на кажущуюся разработанность проблематики, многие вопросы геоэкологического обучения пока не решены как в теоретическом, так и в практическом плане. Существуют противоречия между традиционными формами учебно-методического обеспечения и возникающей потребностью в инновационных технологиях обучения.

Поэтому разработка научно-методических основ использования инновационных технологий в геоэкологическом образовании является актуальной проблемой методологии высшего профессионального образования. В частности, для геолого-геофизического направления существует необходимость разработки комплексной информационной базы геоэкологических знаний, интегрированной в коммуникационное пространство, и сочетающей возможность дистанционного решения прикладных задач недропользования с возможностью использования в образовательном и научно-исследовательском процессе.

Идея работы заключалась в разработке методов формирования и оперирования базой геоэкологических знаний в информационно-коммуникационной среде горного вуза, обеспечивающей динамичность, гибкость и качество образования в области подготовки специалистов геолого-геофизического и геоэкологического направления.

Цель исследования

Оптимизация процесса геоэкологического обучения на основе использования инновационных технологий на примере Уральского государственного горного университета.

Основные задачи исследования: анализ и систематизация фактического материала по геоэкологическим исследованиям с целью выявления природных и техногенных факторов формирования экологических условий геологической среды (ГС);

- анализ существующих методик оценки экологического состояния ГС, обобщение и анализ современных разработок коммуникационных информационных технологий, используемых при решении прикладных задач недропользования в геолого-геофизическом и экологическом образовании;

- разработка концептуальной модели коммуникационной системы геоэкологического образования и методики организации процесса электронного обучения в информационной среде;

- разработка геоэкологической базы знаний, содержащей фонды геолого-геофизических данных, репозитарий электронных учебных ресурсов, виртуальный геологический музей, открытое экологическое пространство;

- апробация разработанной модели, методик и технологий в горнопрофильном вузе.

Объект исследования

- учебный процесс геоэкологического образования в полнопрофильном горном вузе с применением инновационных технологий.

Предмет исследования - расширение возможностей традиционных форм геоэкологического образования в системе профессионального обучения на основе применения информационно-коммуникационных технологий (ИКТ).

Фактический материал

В качестве исходных данных для базы знаний использовались результаты геоэкологических исследований, проведенные кафедрой геоинформатики УГГУ по Западно-Тугровскому участку ХМАО, Курмановскому месторождению хромитов Свердловской области, архивные материалы по Сахаревскому силикатно-никелевому месторождению. Материалы комплексных геоэкологических исследований масштаб 1:50000, выполненных Ямальской научно-исследовательской геологической экспедицией (ЯНИГЭ) УГГУ в 2000-2004 гг., материалы по Собско-Райизской площади Полярного Урала, масштаб 1:200000, и Северному Приобью. В базе используются также геоинформационные пакеты, разработанные на кафедре геоинформатики: «Технополис Заречный», «Техногенные месторождения Свердловской области», информационная база данных «Месторождения строительных материалов», электронный атлас «Месторождения подземных вод Свердловской области», а также опубликованные и фондовые материалы.

Методы исследований

В работе использованы теоретические методы: анализ и систематизация результатов геолого-геофизических, экологических, геоэкологических исследований, научно-методических и технических материалов в опубликованной и фондовой литературе по изучаемой тематике.

Математические методы обработки результатов с использованием информационно-коммуникационных технологий; геоинформационные методы создания картографических моделей и баз информации.

Программно-техническая разработка базы знаний и информационно-коммуникационной среды, а также учебно-методических комплексов геоэкологического направления (электронных учебных пособий, методических пособий, требований, картографической базы).

Защищаемые положения

Интеграция традиционного и инновационного способов получения знаний формирует новую модель в системе геоэкологического образования, соответствующую динамическому уровню образовательного стандарта на основе совершенствования индивидуальной культуры мышления и развития самостоятельной деятельности.

2. Модель и методика оперирования базой знаний с применением дистанционных образовательных технологий и использованием интернет-ресурсов обеспечивают необходимое качество и оптимизацию процесса геоэкологического обучения.

3. Реализация системы геоэкологических знаний и методики их использования в информационно-коммуникационном пространстве Уральского государственного горного университета позволили успешно развивать образовательный процесс в открытой отраслевой среде.

Научная новизна: разработана концептуальная модель информационного образовательного геоэкологического пространства с использованием системы дистанционного обучения (ДО), учитывающая специфику горной отрасли; предложена модель организации геоэкологического обучения в информационной среде для профессионального образования, обеспечивающая динамический уровень образовательного стандарта; реализована в виртуальном пространстве система геоэкологических знаний, соединившая в. себе два образовательных компонента: предметный (научный и нормативный) - электронные информационные фонды, поисково-аналитические системы, репозитарий геолого-геофизических и геоэкологических знаний и ценностный — виртуальный геологический музей, интернет-проекты «Геологическое наследие Урала», «Истоки Исети». [35,36,37,124,125,138,143].

Практическая значимость

Разработанный программно-технический комплекс для организации и проведения видеоконференций «Корсика», виртуальный геологический музей УГГУ востребованы в научно- образовательном процессе Уральского государственного горного университета. Разработанные учебно-методические рекомендации по созданию и применению электронных ресурсов, электронные ресурсы геоэкологического направления используются преподавателями УГГУ при проведении лекций, практических занятий и тестировании. Выполненные исследования составили основу результатов по Федеральной целевой научно-технической программе «Развитие научного потенциала высшей школы» (государственный регистрационный № 0120.0 5075451) Госкомвуза РФ, 2005 г.

Личный вклад Результаты исследования, составляющие научную новизну и практическую значимость, получены лично автором. Создана концептуальная модель, методика использования инновационных технологий в образовательном процессе. Для создания базы геоэкологических знаний автором осуществлялся сбор, изучение, анализ, систематизация материалов экологических исследований ГС по Уральскому региону, каталогизация фактического материала с оценкой степени формализации, последующая унификация и конвертация в виртуальную среду. Автор принимал участие в разработке основ методики и технологии использования информационно-коммуникационных систем для научно-образовательного процесса.

Созданы информационные геоэкологические ресурсы (учебно-методические комплексы) для курсов «Геоэкология», «Экология», «Экологическая геофизика». Работа базируется на теоретических, полевых и лабораторно-измерительных исследованиях, выполненных на кафедре геоинформатики Уральского государственного горного университета, составляющей ядро отдела дистанционного образования УГГУ, где автор работает с 2003 года по настоящее время.

Апробация результатов работы

Отдельные части, положения и результаты диссертационного исследования докладывались, обсуждались и были одобрены на научных и научно-практических конференциях различного уровня. Неоднократно докладывались и обсуждались на Горно-промышленной декаде в Уральском государственном горном университете (УГГУ, г. Екатеринбург, 2004, 2005, 2007), III Всероссийской научно-практической конференции-выставке «Единая образовательная информационная среда: проблемы и пути развития» (г. Омск, 2004); на II Всероссийской научно-методической конференции (г. Оренбург, 2004); на Всероссийской научно-методической конференции «Телематика» (г. С.-Петербург, 2005, 2007, 2009), на Международной научно-методической конференции «Новые образовательные технологии в вузе» (УГТУ - УПИ, г. Екатеринбург, 2008, 2009).

Публикации

По результатам выполненных исследований опубликованы 15 работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК.

Благодарности

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.г.-м.н., зав. кафедрой геоинформатики В.Б. Писецкому, оказывавшему неизменную поддержку и содействие в ходе исследований-.

Особую благодарность автор выражает коллегам по работе к.г.-м.н. Ю.В. Каплану и к.г.-м.н. Г.В. Шилиной, а также всем сотрудникам кафедры геоинформатики УГГУ, которые принимали активное участие в обсуждении результатов исследований и высказали много ценных замечаний.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность за предоставленные материалы специалистам организаций и сотрудникам кафедр УГГУ для создания системы геоэкологических знаний, контента и помощь в апробации работы: д.г.-м.н., проф. Э.Ф. Емлину, д.г.-м.н., проф. О.Н. Грязнову, д.г.-м.н., проф. А.Г. Талалаю, д.г.-м.н., проф. В.В. Филатову, д.г.-м.н., проф. А.Б. Макарову, к.г.-м.н., доценту И.В. Абатуровой, к.г.-м.н., доценту И.Г. Петровой, к.г.-м.н., доценту JI.A. Стороженко.

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Силина, Тамара Сергеевна

Выводы: На основе предложенных моделей в сети Интернет создано и развивается новое информационно-коммуникационное пространство и информационное поле профессионального педагогического Уральского горного сообщества (www.distcom.ru). Эта среда подходит для геоэкологического образовательного процесса в области изучения недр ЗЕМЛИ независимо от форм обучения (очная, заочная, дистанционное), для курсов повышения и переподготовки специалистов горного профиля экологического направления, предоставляет обучающимся методологические, теоретические и практические материалы, средства самооценки и контроля знаний в цифровом виде.

Предоставление участникам образовательного процесса возможностей дистанционных технологий на базе использования системы геоэкологических знаний в коммуникационном виртуальном пространстве привело к использованию инновационных технологий в образовательном процессе, способствуя экологизации широких слоев населения и увеличению абонентов портала. Кропотливая работа многих горных специалистов по сохранению первопричинных источников знаний в цифровом виде, в свою очередь, служит ' предпосылкой для консолидации научного горного сообщества Урала, что очень важно для решения проблем экологического кризиса.

Открытая информационная образовательная геоэкологическая среда, использующая поглощение Интернет ресурсов, занимает важное место в информационно-образовательной среде университета в развитии открытого профессионального образования, и явилась первым шагом к реализации новой модели образования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Формирование базы геоэкологических знаний и оптимизация информации, интегрированной в коммуникационное виртуальное пространство, позволили создать инструмент совершенствования и развития технологического уровня для системы геолого-геофизического, геоэкологического научно-образовательного процесса. Разработаны методологические подходы по внедрению ИКТ в геоэкологическое образование с целью повышения эффективности и интенсификации обучения.

В ходе исследования выполнено:

Изучение, анализ и систематизация фактического материала по экологическим исследованиям геологической среды; анализ современных разработок коммуникационных информационных технологий, используемых в геоэкологическом образовании.

Разработана комплексная модель коммуникационной образовательной среды на основе системы дистанционного обучения, модель организации процесса электронного геоэкологического обучения в информационной среде, предложена методика применения инновационных технологий в образовании.

Разработана база геоэкологических знаний, включающая электронные информационные фонды, репозитарий электронных учебно-методических ресурсов (ЭУР), экологическое открытое пространство, виртуальный геологический музей Уральского государственного горного университета.

Проведена апробация разработанных методик и технологий в полнопрофильном горном вузе (на примере УГГУ).

Направления развития геоэкологического образования

В нынешнем периоде глобальной информатизации целесообразным является интеграция экологических образовательных систем вузов и создание единого совместного пространства стратегических образовательных альянсов.

Среда как пространство действий субъектов проявляется на разном уровне, в разных формах и обеспечивает основание для поиска, отбора различных составляющих, элементов учебных курсов, средств и технологий, необходимых для организации геоэкологического образования. Как показало исследование, формирование совместного образовательного геоэкологического пространства стимулируется насущной потребностью. Развитие профессиональных компетенций возможно регулировать российскими образовательными стандартами и требованиями международных образовательных стандартов, разработанными и рекомендованными признанными международными организациями.

Выступая основой активного взаимодействия, среда обеспечивает возможность действия не только государственных, но и общественных структур, т.е. обеспечивает открытую систему отношений для практической выработки единых образовательных стандартов, геоинформационных ресурсов, систем, проектов. Такая информационная геоэкологическая среда может обеспечивать интеграцию электронных учебно-методических ресурсов (ЭУР), разработанных в разных системах дистанционного обучения, разными авторами и по различным технологиям за счет использования единых стандартов разработки (IMS, SCORM, AICC).

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Силина, Тамара Сергеевна, 2010 год

1. Алексеев СВ. Экология: наука и область образования. Методические рекомендации. СПб., 1994.

2. Андреев А.А. Каплан С.Л. Кинелев В.Г. Преподавание в сети Интернет: Учебное пособие для вузов (под ред. Солдаткина В.И.) -М.:Высшая школа, 2003,- 792с.

3. Андреев А.А, Рубин Ю.Б, Леднев В.А. К вопросу о подготовке преподавателей в современной высшей школе. Материалы Международной научно-методической конференции "Информатизация образования 2006". г. Тула, 16-18 января 2006 г.

4. Антипова А.Н., Кочурова В.В., Курчатова А.Н., Бойцов А.А. Многоуровневая система экологической подготовки студентов нефтегазового профиля. Омский научный вестник.-2007.-№1 (52).- С. 122-127.

5. Анисимов О.С., Глазачев С.Н. Основания ноосферного образования: Фундаментальный вклад В.И.Вернадского, 2007. 180 с.

6. Бабанский Ю.К. Оптимизация учебно воспитательного процесса. -М., Просвещение, 1982. - 192 с.

7. Башмаков М.И., Поздняков С.Н., Резник Н.А. Информационная среда обучения. "Свет":СПб, 1997.-249с.

8. Богданова С.В. Человеческий фактор в дистанционном процессе обучения и повышения квалификации специалиста. Электронный ресурс.: URL: http://tm.ifmo.ru/tm2005/db/doc/getthes.php?id=l59.

9. Бордовский ГА. Актуальные направления реализации концепции непрерывного педагогического образования. // Непрерывное педагогическое образование: СПб: Образование, 1993, -№1, с. 3-6.

10. Бордовский Г.А, Извозчиков В.А, Исаев Ю.В и др. Информатика в понятиях и терминах. М., Просвещение. 1991г. -206с.

11. Белл Д. Социальные рамки информационного общества // Новая технократическая волна на Западе. М.: Прогресс, 1986. с. 330-342.

12. Бешенков С.А., Кузнецов А.А, Ракитина Е.А., Захарова Т.Б. Большая15