Цифровизация образовательной программы по специальности «Прикладная геология» в Институте наук о Земле ЮФУ

Институт наук о Земле Южного федерального университета (ЮФУ) осуществляет подготовку студентов по специальности 21.05.02 «Прикладная геология» со специализацией «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений твердых полезных ископаемых». В рамках данной образовательной программы используется широкий спектр цифровых технологий в связи с реалиями современного мира и актуальными запросами геологического производства.

Процесс цифровизации всей системы ЮФУ связан прежде всего с созданием функциональной электронной информационно-образовательной среды, которая обеспечивает комфортные условия для взаимодействия между сотрудниками и обучающимися. Использование информационных программных систем — Сервис балльно-рейтинговой системы (СБРС) и системы «1С: Университет», способствует формированию баз данных имеющихся ресурсов, созданию электронного документооборота, мониторингу успеваемости обучающихся и результативности работы преподавателей кафедр. С 2020 года в ЮФУ действует положение о ведении зачетной книжки в электронной форме без бумажных аналогов. Через электронные личные кабинеты студенты имеют возможность формировать портфолио, отслеживать свои текущие и промежуточные академические достижения, они пользуются цифровыми библиотеками, электронными расписаниями занятий и сессий, записываются на элективные дисциплины, мероприятия академической мобильности.

Организация образовательной деятельности в ЮФУ в соответствии с учебным планом, графиком учебного процесса и расписанием занятий может осуществляться с использованием электронного обучения и дистанционных образовательных технологий с полным сохранением всех объемов аудиторных занятий. Основным сервисом для реализации учебных занятий с применением дистанционных образовательных технологий является платформа Teams, разработанная компанией Microsoft. Эта цифровая платформа позволяет проводить лекционные и практические занятия в формате видеоконференций, взаимодействовать со студентами в чате, дает возможность размещать учебно-методические материалы, записи занятий и презентации лекций, создавать самостоятельные и контрольные задания, а также проводить контроль освоения учебного материала, включая электронное тестирование.

Использование цифровых технологий распространяется и на поступающих в университет абитуриентов, которым создается Личный кабинет, где осуществляется запись на мероприятия, формирование портфолио, анкетирование и прохождение вступительных испытаний. Проведение вступительных экзаменов, особенно для иностранных студентов, возможно с применением системы онлайн-Прокторинга.

Цифровизация образовательной программы подготовки горных инженеров-геологов, помимо общих процедур университета, включает мероприятия по освоению компетенций, связанных с компьютерными технологиями, необходимость которых обусловлена современными запросами работодателей. В настоящее время в области геологии сохраняется дефицит кадров, которые обладают междисциплинарными компетенциями на стыке геологии и цифровых технологий. Целью цифровизации в сфере геологии является разработка и внедрение современных технологий, программных продуктов и аппаратурных комплексов для решения ключевых задач геологического исследования недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы [1][3—5][7]. Эта цель должна учитываться при разработке профессиональных образовательных программ.

В августе 2020 года приказом Министерства образования и науки России утвержден Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования (ФГОС ВО) 3++ по специальности «Прикладная геология», в котором прослеживается тесная связь между вузом и потенциальным работодателем через использование профессиональных стандартов [6]. Набор универсальных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций, установленных образовательной программой, должен обеспечивать выпускнику способность квалифицированно осуществлять геологическую деятельность и решать необходимые профессиональные задачи на всех стадиях проведения геологоразведочных работ [2]. ФГОС ВО по специальности «Прикладная геология» предусматривает 16 общепрофессиональных компетенций, из которых две компетенции в категории «Технологическое проектирование» направлены на формирование информационной культуры студента. Индикаторы достижения данных компетенций разрабатывались нами с учетом квалификационных требований к горному инженеру-геологу (табл.).

Для освоения указанных цифровых компетенций в учебный план образовательной программы «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений твердых полезных ископаемых», реализуемой в ЮФУ, включены специальные дисциплины, использующие компьютерные программы [8]. Эти дисциплины равномерно распределены по всему сроку подготовки специалистов — от первого до пятого курсов и постепенно приближают обучающихся к профессиональным знаниям, навыкам и умениям.

Так, в течение двух семестров первого курса студенты изучают программы, входящие в состав пакета Microsoft Office. Программа Microsoft Word — текстовый процессор, предназначенный для создания, просмотра и редактирования текстовых документов. Программа Microsoft Excel — для работы с таблицами данных, позволяющими упорядочить, анализировать и графически представлять различные виды данных. Программа Microsoft Access предоставляет систему управления базами данных, с помощью которой специалист может легко систематизировать важную геологическую информацию. В программе Microsoft PowerPoint обучающиеся учатся создавать и просматривать презентации. На первом курсе студент также получает навыки работы в векторном графическом редакторе CorelDraw, который является достаточно известной, универсальной и простой программой для построения геологической графики.

После первого курса, в период летней учебной практики по общей геологии, студенты используют мобильное программное приложение Sherpa, предназначенное для фиксации результатов полевых геологических маршрутных наблюдений. Приложение позволяет ориентироваться на местности, создавать и записывать трек маршрута, производить фиксацию полевых наблюдений (точки наблюдений, образцы, пробы, фотографии, горные выработки и т.д.), что существенно сокращает трудозатраты при формировании результирующих баз первичных данных и карты фактов.

В процессе освоения дисциплины «Основы геоинформатики» студенты работают с программным обеспечением ArcGIS, а именно с тремя взаимосвязанными базовыми приложениями: ArcMap, ArcCatalog и ArcToolbox. Их совместное использование позволяет решать ГИС задачи любой сложности в области картографирования, управления данными, пространственного анализа, редактирования данных и их геообработки. В рамках изучения дисциплины «Геоморфология и дистанционные методы в геологии» обучающиеся знакомятся с растровым графическим редактором Erdas Imagine и рассматривают принципы визуального и автоматизированного дешифрирования аэрокосмических снимков.

Геоинформационная система Surfer осваивается в курсе «Геофизические методы поисков и разведки». В программу заложены алгоритмы интерполяции, которые позволяют с высочайшим качеством создавать цифровые модели поверхности по неравномерно распределенным в пространстве данным. Дисциплина «Математические методы в геологии» знакомит студентов с универсальным пакетом Statistica по системному подходу к обработке данных: анализу закономерностей в данных, всестороннему и последовательному исследованию статистической информации, формированию статистических выводов. Программа является одной из наиболее популярных статистических программ для поиска закономерностей, прогнозирования, классификации и визуализации данных.

На старших курсах в течение трех семестров студенты изучают программное обеспечение, направленное на 3D-моделирование в геологии. Так, на четвертом курсе будущие горные инженеры-геологи знакомятся с графическим пакетом AutoCAD, который является мощным программным продуктом, позволяющим не только создавать планы, чертежи, схемы, но и моделировать сложные горные выработки, а также дает возможность создания геологических объектов в трехмерном пространстве. На пятом курсе студенты осваивают навыки работы с горно-геологическими информационными системами Micromine и GEOVIA Surpac. Данные ГГИС относятся к передовому прикладному профессиональному программному обеспечению для горных инженеров-геологов в области геологоразведки и 3D-проектирования горных выработок, которые позволяют решать целый ряд задач: от обработки первичных полевых данных и создания геологической модели месторождения с последующей оценкой запасов до проектирования открытых и подземных горных работ.

Важным достижением образовательного процесса является возможность лучшим студентам пройти параллельный экзамен на владение программным обеспечением Micromine и получить от компании сертификат установленного образца, который подтверждает определенную ступень освоенности системы. Это значительно повышает ценность выпускника на рынке труда.

Помимо аудиторных занятий студенты имеют возможность улучшать свою квалификацию и осваивать цифровые компетенции во время производственных практик на профильных предприятиях, где активно используются навигаторы GPS, компьютерные программы Sherpa, ArcGIS, AutoCAD, Micromine, Datamine и др.

В связи с тем что запросы работодателей регулярно возрастают, в ближайшей перспективе образовательную программу по специальности «Прикладная геология» планируется дополнить двумя новыми свободно распространяемыми программными продуктами: QGIS и Snap, которые предназначены для работы с геопространственной информацией.

Активной цифровизации программы подготовки горных инженеров-геологов способствует постоянно совершенствующееся материально-техническое обеспечение образовательного процесса в Южном федеральном университете, наличие достаточного количества компьютерных классов и необходимого лицензированного программного обеспечения. Преподаватели университета имеют реальные возможности проходить стажировки по освоению различных цифровых технологий, что повышает качество подготовки будущих специалистов. В образовательном процессе используются мастер-классы профессионалов-работодателей, в которых часто задействованы успешные выпускники Института наук о Земле ЮФУ.

Следует отметить, что студенческая среда очень быстро воспринимает новые цифровые технологии. Занятия с использованием компьютерных программ являются увлекательными и вписываются в общую компьютеризацию современного общества. У студентов повышается учебно-профессиональная мотивация, так как они начинают ощущать свою востребованность на рынке труда.

За последние десятилетия цифровизация в сфере геологии развивается бурными темпами, и это является важнейшим стимулом для совершенствования образовательных программ при подготовке специалистов для горно-геологической отрасли.