Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Новые информационные и телекоммуни кационные технологии и их использование в преподавании физики и астроноии 23
1.1. Психолого-педагогические основы использования информационных и телекоммуникационных технологий в учебном процессе 23
1.2. Использование программно-педагогических и телекоммуникационных средств в преподавании астрономии и физики 38
1.3. Психолого-педагогический аспект активизации познавательной самостоятельности при применении новых информационных технологий 45
ГЛАВА II. Совершенствование методики преподавания астрономии и физики на основе комплексного использования программно-педагогических и телекоммуникационных средств 55
II. 1. Анализ существующих компьютерных мультимедийных курсов и методика их применения в курсах астрономии и физики в средней школе 55
II.2. Методика применения телекоммуникационных средств в преподавании астрономии и физики 74
II.3. Подготовка учителей к применению новых информационных и телекоммуникационных технологий в преподавании астрономии и физики 84
ГЛАВА III. Методика учебной работы с комплексами программно-педагогических и телекоммуникационных средств на примере комплекса по астрономии 98
III. 1. Сущность, цели и содержание астрономического образования в современной школе и проблемы интеграции астрономии и физики 98
ІІІ.2. Требования к содержанию и структуре комплекса программно педагогических и телекоммуникационных средств - 111
III.3. Содержание и дидактические возможности мультимедийного курса «Открытая Астрономия» и телекоммуникационных средств по астрономии 122
III.4. Методика использования мультимедийного курса «Открытая Астрономия» и телекоммуникационных средств по астрономии 127
ГЛАВА IV Экспериментальное обоснованиеприменения комплекса программно-педагогических и телекоммуникационных средств в преподавании астрономии и физики 152
IV. 1. Общая характеристика экспериментального аспекта исследования- 152
IV.2. Констатирующий этап 157
IV.3. Поисковый этап 170
IV.4. Обучающий этап 184
Заключение 199
Литература 202
Приложения 238
- Использование программно-педагогических и телекоммуникационных средств в преподавании астрономии и физики
- Психолого-педагогический аспект активизации познавательной самостоятельности при применении новых информационных технологий
- Методика применения телекоммуникационных средств в преподавании астрономии и физики
- Требования к содержанию и структуре комплекса программно педагогических и телекоммуникационных средств
Введение к работе
В современных условиях интенсивного развития информационных технологий возникает необходимость в создании иной образовательной среды. В настоящее время актуальным является вопрос использования программно-педагогических и телекоммуникационных средств в учебном процессе школы и, в частности, при обучении физике и астрономии.
Современные мультимедийные компьютерные программы и телекоммуникационные технологии открывают учащимся доступ к нетрадиционным источникам информации - электронным гипертекстовым учебникам, образовательным сайтам, системам дистанционного обучения и т.п., это призвано повысить эффективность развития познавательной самостоятельности и дать новые возможности для творческого роста школьников.
Развитие информационных и телекоммуникационных технологий идет настолько быстро, что существующие педагогические исследования не успевают проанализировать новые методы, формы и средства обучения физике и астрономии.
Наибольшее количество диссертационных исследований по внедрению информационных и телекоммуникационных технологий посвящено вопросам методики преподавания информатики в средней и высшей школе (Андреев А.А., Апатова Н.В., Бурнусова О.В, Шелухина А.В.). Ряд исследований был посвящен вопросам формирования профессиональной компетентности учителя информатики в условиях информатизации образования (Добудько Т.В.); системе подготовки учителя к использованию информационных технологий в учебном процессе (Жалдак М.И.); дидактическим основам формирования готовности будущего учителя информатики к использованию новых информационных технологий (Кручинина Г.А.); методическим основам подготовки будущего учителя информатики к использованию технологий компьютерного обучения (Марусева И.В.); методике формирования информационно-технологической составляющей профессиональной культуры учителя (Молоткова Н.В.); информационно-динамической обучающей среде как
5 фактору развития информационной культуры будущего учителя (Сизинцева
Н.А.). Теоретические основы разработки и использования средств информационных и коммуникационных технологий в личностно ориентированном обучении рассматриваются в исследовании Панюковой СВ. Теоретические основы создания и использования средств информатизации образования рассматриваются в исследовании Роберт И.В.
Многие диссертационные исследования затрагивают различные аспекты информатизации процесса обучения астрономии и физике.
Вопросам теории и методики применения компьютеров в обучении физике посвящены исследования Анциферова Л.И., Извозчикова В.А., Кондратьева А.С, Лаптева В.В., Смирнова А.В. и др. Частным вопросам методики преподавания физики с использованием информационных технологий посвящены исследования Абросимова П.В. и Светлицкого С.Л. Методике организации учебного физического эксперимента с использованием компьютера как средство индивидуализации обучения в школе посвящено исследование Клевицкого В.В., методике использования ЭВМ как средства развития мышления учащихся при обучении физике - исследование Чекулаевой М.Е. Исследование Нуркаевой И.М. посвящено методике организации самостоятельной работы учащихся с компьютерными моделирующими программами на занятиях по физике. Вопросы использования компьютерных физических датчиков в школьном лабораторном эксперименте и методика организации различных видов учебной деятельности при изучении физики рассматривалась в исследовании Ездова А.А. В исследовании Медведева О.Б. рассматриваются глобальные компьютерные телекоммуникации в работе учителей физики и естествознания.
В исследовании Горбуновой И.Б. рассмотрены вопросы повышения операционности знаний по физике с использованием новых компьютерных технологий. Есть и исследования, затрагивающие вопросы формирования информационной культуры учащихся основной школы в процессе обучения физике (Харитонов А.Ю.), развития исследовательских умений учащихся
при использовании компьютеров в процессе выполнения лабораторных работ на уроках физики (Сельдяев В.П.). В диссертационном исследовании Жукова Л.В. рассматриваются теоретические основы методики астрономической подготовки учителя физики. Вопросы применения информационных технологий рассматриваются в диссертационных исследованиях Паболкова И.В. и Белоозеров Л.
Однако, вопросы подготовленности учителей физики и астрономии к применению новых современных информационных и телекоммуникационных технологий в обучении практически не рассматривались. Также нет исследований, посвященных современным проблемам применения новых информационных и телекоммуникационных технологий в школьном физическом и астрономическом образовании.
Анализ научно-методических исследований и современного состояния школьного физического и астрономического образования позволяет говорить о существовании целого комплекса противоречий:
между требованиями современной педагогической парадигмы, выдвигающей на первый план идею развития личности и рассматривающей учебные предметы (физику и астрономию) как средство развития учащихся, и ориентацией учителей на формирование у учащихся, в основном, знаний и умений;
между возможностями компьютерного обучения и отсутствием системы применения современных информационных и телекоммуникационных технологий в обучении физике и астрономии;
между значительным количеством работ в области информационных технологий и практическим отсутствием методики применения совокупности различных средств новых информационных технологий в обучении физике и астрономии в школе.
Это делает актуальной тему исследования «Применение новых информационных и телекоммуникационных технологий в школьном физическом и астрономическом образовании».
7 Цель исследования состоит в решении вопроса, какой должна быть
совокупность современных информационных и телекоммуникационных технологий в преподавании астрономии и физики, которая бы обеспечивала повышение качества физического и астрономического образования на основе создания и внедрения комплекса программно-педагогических и учебно-методических телекоммуникационных средств по астрономии и физике.
Объектом исследования является процесс обучения астрономии и физике в средней школе.
Предметом исследования является применение современных информационных и телекоммуникационных технологий в обучении физике и астрономии в средней школе.
В ходе исследования была выдвинута и сформулирована гипотеза исследования: если разработать программно-педагогические средства (ППС) по астрономии и физике, удовлетворяющие современным представлениям о мультимедийных обучающих курсах, а также соответствующие телекоммуникационные средства и методику их применения, то комплексное применение совокупности программно-педагогических и телекоммуникационных средств обучения астрономии и физике повысит интерес учащихся к науке, будет способствовать развитию познавательной самостоятельности, улучшит качество знаний учащихся.
Исходя из сформулированной гипотезы, для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:
провести анализ научной, психолого-педагогической, методической литературы и диссертационных исследований, посвященных проблеме использования новых компьютерных технологий в образовании в целом, а также вопросам применения компьютерных программных и телекоммуникационных средств в преподавании астрономии и физики;
провести анализ современных ППС по астрономии и физике;
определить дидактические требования к программно-педагогическим и телекоммуникационным средствам обучения астрономии и физики;
разработать комплекс программно-педагогических и телекоммуникационных средств обучения астрономии и физике;
определить наиболее целесообразные методы применения и разработать учебно-методические материалы по использованию создаваемых 1111С и современных телекоммуникационных средств по астрономии и физике;
разработать модели учебной деятельности, использующие информационные и коммуникационные технологии, учитывающие вариативность и индивидуализацию общего образования;
разработать и внедрить соответствующую программу повышения квалификации учителей физики и астрономии, направленную на подготовку к комплексному применению в процессе обучения ППС и телекоммуникационных средств;
экспериментально проверить эффективность методики применения разработанного комплекса программно-педагогических и телекоммуникационных средств обучения астрономии и физике.
Методологической основой исследования стали философские представления о современном информационном обществе, основные положения парадигмы личностно-ориентированного обучения, работы, посвященные вопросам теории, методологии и практике обучения астрономии и физике.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы и виды деятельности:
изучение философской, психолого-педагогической и научно-
методической литературы по исследуемой проблеме;
изучение и анализ передового педагогического опыта;
изучение содержания учебных планов, программ, учебников, дидактических пособий по астрономии и физике;
конструирование комплекса программно-педагогических и учебных телекоммуникационных средств по астрономии и физике, направленных не только на улучшение качества знаний, но и на формирование инфор-
9 мационнои культуры учащихся, развитие познавательной самостоятельности учащихся;
моделирование учебной деятельности на основе информационных и коммуникационных технологий с учетом вариативности и индивидуализации общего образования;
моделирование методики применения в учебных целях компьютерных дидактических средств;
беседы, анкетирование, опрос и экспертная оценка;
экспериментальное преподавание с использованием разработанного комплекса компьютерных программ и телекоммуникационных средств;
анализ научно-исследовательских и поисковых работ учащихся по астрономии с применением комплекса программно-педагогических и телекоммуникационных средств по астрономии.
педагогический эксперимент во всех его формах (констатирующий, поисковый, обучающий) с целью проверки гипотезы исследования и статистическая обработка данных педагогического эксперимента.
Базой исследования являлись гимназии №№ 1541, 1543, 1567 г. Москвы, средние общеобразовательные школы №№ 659, 1304, 1216, 591, 65, 637, 56, 1131 г. Москвы, Центр образования г. Зеленогорска Красноярской области.
Научная новизна исследования состоит в том, что: *. определены дидактические требования к современным программно-педагогическим и телекоммуникационным средствам обучения астрономии и физике (соответствие обязательному минимуму физического образования, интерактивность компьютерных моделей, обратная связь, обеспечение условий для формирования исследовательских умений, единство обучающей и контролирующей функций, разнообразие видов и дифференцированность заданий, соответствие возможностям учащихся и наличие условий для ин-
яс^лцфотяня И „ &№ ядрена структура комплекса программно-
10 педагогических и телекоммуникационных средств по астрономии и физике (электронный учебник, содержащий интерактивные модели, электронный учебник, размещенный в ИНТЕРНЕТ в свободном доступе, методическая поддержка с помощью страниц «Учителю», система дистанционного обучения учащихся, поиск информации и обзор ресурсов в ИНТЕРНЕТ, дистанционные конкурсы и олимпиады);
созданы программно-педагогические средства и телекоммуникационные средства по астрономии (мультимедийный курс «Открытая Астрономия», дистанционная олимпиада по астрономии и др.) и физике (компьютерные лабораторные работы по электродинамике, оптике, модели «Online лаборатории по физике» и др.);
предложены модели учебной деятельности, использующие информационные и телекоммуникационные технологии, учитывающие вариативность и индивидуализацию общего образования и направленные на развитие познавательной самостоятельности учащихся;
разработана и внедрена система повышения квалификации учителей физики и астрономии, направленная на комплексное применение ППС и телекоммуникационных средств в процессе обучения астрономии и физике и включающая обучение методам анализа и оценки ППС и телекоммуникационных средств, работе с интерактивными моделями и телекоммуникационными «On-line» моделирующими средами, разработке моделей уроков с применением ППС и телекоммуникационных средств обучения, поиску информации в ИНТЕРНЕТ.
Теоретическая значимость исследования определяется тем, что:
обоснована особая роль применения ППС и телекоммуникационных средств в обучении астрономии и физике, рассматривающих модели непосредственно не воспринимаемых объектов и явлений мега- и микромасштабов;
доказана необходимость и целесообразность применения при обучении астрономии и физике ППС и телекоммуникационных средств в единстве;
выявлено положительное влияние комплексного применения ПП и телекоммуникационных средств на развитие познавательной самостоятельности учащихся.
Практическое значение исследования заключается в разработке:
плана компьютерного курса, текста электронного учебника, структуры компьютерных анимационных и интерактивных моделей мультимедийного курса «Открытая Астрономия»;
методики проведения дистанционных уроков по астрономии и физике;
практических рекомендаций по использованию телекоммуникационной виртуальной «on-line лаборатории» по физике и компьютерных лабораторных работ по физике;
компьютерных лабораторных работ по электродинамике, оптике и квантовой физике;
системы телекоммуникационных технологий обучения астрономии и физике со структурой обратной связи;
комплекса учебных телекоммуникационных средств, в создании в создании специального учебного сайта по астрономии;
методических рекомендаций по применению комплекса программно-педагогических и телекоммуникационных средств по астрономии и физике в основной и полной (старшей) школе;
программы и методических рекомендаций курсов повышения квалификации учителей физики и астрономии, направленной на применение в обучении системы компьютерных технологий; научно-методического сайта для учителей физики и астрономии.
На защиту выносятся следующие положения: В преподавании астрономии и физики целесообразно применение ППС и телекоммуникационных средств в единстве. Применение ППС и телекоммуникационных средств целесообразно реализовывать в рамках таких моделей учебной деятельности, как 1) интерактивное моделирование, 2)
12 к «On-line лаборатория по физике», 3) дистанционные олимпиады, 4) компьютерные лабораторные работы, 5) дистанционный урок.
ППС и телекоммуникационные средства должны удовлетворять требованиям: 1) соответствия обязательному минимуму физического образования и одновременного превышения этого минимума, 2) интерактивности компьютерных моделей, 3) обратной связи, 4) обеспечения условий для формирования исследовательских умений, 5) единства обучающей и контролирующей функций, 6) разнообразия видов и дифференцированности заданий, 7) соответствия возможностям учащихся и создание условий для индивидуального роста.
Комплекс программно-педагогических и телекоммуникационных средств по астрономии и физике должен включать: 1) электронный учебник, содержащий интерактивные модели, 2) электронный учебник, размещенный в Интернет в свободном доступе, 3) обеспечение методической поддержки и обмен опытом через Интернет с помощью страниц «Учителю», систему дистанционного обучения учащихся, 4) систему дистанционного обучения учащихся, 5) поиск информации и обзор ресурсов в Интернет, 6) дистанционные конкурсы и олимпиады.
Повышение познавательной самостоятельности учащихся при применении современных информационных технологий в обучении астрономии и физике достигается при комплексном применении современных ППС и телекоммуникационных средств обучения.
Для подготовки учителя физики и астрономии комплексному применению ППС и телекоммуникационных средств в обучении в систему повышения квалификации целесообразно включить обучение: 1) методам анализа и оценки ППС и телекоммуникационных средств, 2) работе с интерактивными моделями, 3) работе с телекоммуникационными «On-line» моделирующими средами, 4) разработке моделей уроков с применением ППС и телекоммуникационных средств обучения, 5) поиску информации в Интернете.
13 Апробация исследования. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на:
1. Конференции I Съезда учителей астрономии Российской Федерации и
Стран Содружества, г.Черноголовка, 10-14 декабря 1998 г.
II Всероссийской научно-практической конференции «Астрономия в системе современного образования»,Санкт-Петербург,25-27марта 1998г.
IX международной конференции «Информационные технологии в образовании-99», Москва, 9-12 ноября 1999г.
Международной конференции по астрофизике «Jenam 2000», секция «Астрономическое образование», Москва, 25-31 июня 2000 г.
Научно-практическом семинаре «Использование информационных технологий в преподавании физики» в Институте общего среднего образования РАО, Москва, 18 сентября 2000 г.
X международной конференции «Информационные технологии в образовании -2000», Москва, 7-12 ноября 2000 г.
Научно-практическом семинаре «Современная образовательная среда на рубеже XXI века», Москва, ВВЦ, 20 - 23 декабря 2000 г.
Научно-практическом семинаре «Поставки компьютерной техники и программного обеспечения в рамках программы информатизации сельской школы» в Федерации Интернет Образования, Москва, 22 мая 2001 г.
Шестой международной конференции «Физика в системе современного образования», г. Ярославль, 28-31 мая 2001 г.
10.XI международной конференции «Информационные технологии в образовании -2001», Москва, 5-9 ноября 2001 г.
11.III международной научно-практической конференции «Новые технологии в преподавании физики: школа и ВУЗ», Москва, 11-14 марта 2002 г.
12. III Всероссийской научно-практической конференции «Современная астрономия и методика ее преподавания», Санкт-Петербург, 27 - 29 марта 2002 г.
14 13. XIII Международной конференции «Применение новых технологий в
образовании», Троицк, 28 - 29 июня 2002 г.
14.XII международной конференции «Информационные технологии в образовании -2002», Москва, 5-9 ноября 2002г.
Материалы исследования отражены в следующих публикациях:
Методические рекомендации и статьи:
Гомулина Н.Н. «Открытая физика 2.0» и «Открытая Астрономия» -новый шаг. Компьютер в школе: №3/ 2000. - С. 8 - 11.
Гомулина Н.Н. Обучающие интерактивные компьютерные курсы и имитационные программы по физике //Физика в школе. М.: № 8/ 2000. -С. 69-74.
Гомулина Н.Н. Дистанционный урок «Лабораторная работа «Солнечная активность» // Золотая рыбка в «СЕТИ». Интернет - технологии в средней школе (Практическое руководство). М.: Прожект Хармони, Инк., 2001.-С. 93-97.
Гомулина Н.Н. Дистанционный урок «Галактики» // Золотая рыбка в «СЕТИ». Интернет - технологии в средней школе практическое руководство. М.: Прожект Хармони, Инк., 2001. - С. 97 - 102.
Гомулина Н.Н. Поиск информации по астрономии в Интернете //Физика в школе. М.: № 1 / 2001 - С. 62 -67.
Гомулина Н.Н. Поиск информации в Интернете // Я иду на урок астрономии. Звездное небо. 11 класс. Книга для учителя.: М.: «Первое сентября». 2001. С. 276-284.
Соболева Н.Н., Гомулина Н.Н., Брагин В.Е., Мамонтов Д.И., Касьянов О.А. Электронный учебник нового поколения // Информатика и образование. М.: №6/2002. - С. 67 -76. (20% авторских).
Методические рекомендации и статьи в газете «Физика», приложение к газете «Первое сентября»:
8. Гомулина Н.Н. Юшина И.Е., Компьютерные коммуникации. Вариа
тивная программа интегрированного курса астрономии и информати-
15 ки, //Физика: Приложение к газете «Первое сентября» № 46 /1998. -
С.1 - 2 (50% авторских).
9. Гомулина Н.Н. Компьютерные технологии и современный урок физи
ки и астрономии. Обучающие компьютерные программы и имитаци
онные программы по физике, //Физика: Приложение к газете «Первое
сентября» № 20/ 1998. - С. 2
Гомулина Н.Н. Компьютерные обучающие и демонстрационные программы //Физика: Приложение к газете «Первое сентября» №12/1999-С.2.
Белостоцкий П.И., Максимова Г.Ю., Гомулина Н.Н. Компьютерные технологии: современный урок физики и астрономии.// Физика: Приложение к газете «Первое сентября» № 20/ 1999. - С. 3, с. 13 (30% авторских).
Гомулина Н.Н., Михайлов СВ. Методика использования интерактивных компьютерных курсов с элементами дистанционного образования. //Физика: Приложение к газете «Первое сентября» № 39/ 2000. - С. 11 -13 (50% авторских).
Гомулина Н.Н. Урок физики с использованием компьютерных технологий //Физика: Приложение к газете «Первое сентября»№ 16/2000.С. 14.
14. Демидова М.Ю., Гомулина Н.Н., Галкина Т.А. Итоговый тест по
астрономии. //- Физика: Приложение к газете «Первое сентября» №
14/ 2000. -С. 14-15 (30% авторских).
Гомулина Н.Н. Астрономия через Интернет: Дистанционный урок «Солнечная активность»// Физика: Приложение к газете «Первое сентября» №23/2001.- С. 1-3.
Гомулина Н.Н. Поиск информации по астрономии в Интернете // Физика: Приложение к газете «Первое сентября» № 2/ 2001 - С. 2 - 4.
Гомулина Н.Н. «Открытая Астрономия». Авторский компьютерный курс. Методические рекомендации по использованию в рамках курсов
«Естествознание», «Природоведение». 5-й класс.//Физика:Приложение к газете «Первое сентября» №2 / 2002. - С. 1 - 8, №6 /2002. - С. 1-3.
18. Гомулина Н.Н., Андреева Е.И. Виртуальная «On-line лаборатория».
Проблемы использования современных телекоммуникационных тех
нологий в процессе обучения физике // Физика: Приложение к газете
«Первое сентября» № 18/ 2002 - С. 1 -3 (50% авторских).
Материалы конференций:
Гомулина Н.Н. Вариативная программа интегрированного курса астрономии и информатики // Материалы 1 Съезда учителей астрономии Российской Федерации и Стран Содружества, г. Черноголовка, УЭ НЦЧРАН, 1998.-С. 4.
Гомулина Н.Н. Вопросы интеграции курсов физики и астрономии // Материалы II Всероссийской конференции «Астрономия в системе современного образования», - СПб.: Издательство РГПУ им. А.И. Герцена. 1998.-С. 122-123.
Гомулина Н.Н. Компьютерные коммуникации и проектная учебная деятельность школьников по физике и астрономии.// Материалы международной конференции «Информационные технологии в образовании». М.: МИФИ, 1999. - С. 207-208.
Гомулина Н.Н. Компьютерные коммуникации и проектная учебная деятельность школьников по физике и астрономии. // Материалы международной конференции «Информационные технологии в образовании»: сборник трудов. Часть 2. М.: МИФИ, том 2, 1999. - С. 207 - 208.
Гомулина Н.Н., Мамонтов Д.И. Технология создания интерактивного компьютерного курса «Открытая астрономия» // Материалы международной конференции «Информационные технологии в образовании»: сборник трудов участников конференции. Часть 2 М.: МИФИ. 2000. -С. 18 - 21 (50% авторских).
Gomulina N.N. Design and research school activity of schoolchildren in astronomy in the secondary school I Материалы международной конфе-
17 ренции по астрофизике «Jenam 2000».- M.:GEOS, 2000.- С. 96.
Mamontov D.L, Gomulina N.N. Development of education computer course «Open Astronomy». Материалы международной конференции по астрофизике «Jenam 2000»., - М.: EOS, 2000. - С. 197 (50% авторских).
Гомулина Н.Н., Михайлов СВ. Технология использования интерактивных компьютерных курсов с элементами дистанционного образования на уроках физики и астрономии. //Материалы международной конференции «Информационные технологии в образовании»: сборник трудов участников конференции. Часть 3. - М.: МИФИ. 2000. - С. 42 -43 (50% авторских).
Гомулина Н.Н. Современный урок физики и астрономии и мультимедийные обучающие курсы нового поколения «Открытая физика 2.0» и «Открытая астрономия» с элементами дистанционного обучения. // Материалы шестой международной конференции «Физика в системе современного образования». - Ярославль: Изд - во ЯГПУ им. К.Д. Ушинского. Том III. 2001 г. - С 40-43.
Гомулина Н.Н, Мамонтов Д.И. Технология создания и внедрения комплекса программно-педагогических и учебно-методических телекоммуникационных средств по астрономии. // Материалы XI международной конференции «Информационные технологии в образовании»: сборник трудов участников конференции. Часть 4. - М.: МИФИ, 2001. - С. 18 - 21 (50% авторских).
Галкина Т.А., Гомулина Н.Н. Интенсивное использование возможностей современных компьютерных технологий и их взаимодействие с реальными наблюдениями при организации исследовательской деятельности на уроках астрономии в средней школе // Материалы XI международной конференции «Информационные технологии в образовании»: сборник трудов участников конференции. Часть 3. - М.: МИФИ, 2001 - С. 17-20 (50% авторских).
30. Гомулина Н.Н. Новый обязательный минимум знаний по физике, со
держащий вопросы по астрономии. // III Всероссийская научно-
практической конференция «Современная астрономия и методика ее
преподавания», Санкт-Петербург, 27 - 29 марта 2002. С. 119.
Гомулина Н.Н. Создание комплекса компьютерных и телекоммуникационных средств обучения астрономии. III Всероссийская научно-практической конференция «Современная астрономия и методика ее преподавания», Санкт-Петербург, 27 - 29 марта 2002. С.20 - 23.
Гомулина Н.Н. Самостоятельное конструирование интерактивных экспериментов по физике с использованием телекоммуникационных средств обучения // Материалы XIII Международной конференции «Применение новых технологий в образовании», Троицк, 28 - 29 июня 2002. Изд-во Тровант. - С.25 - 26.
Электронные публикации:
33. Зинковский В.И., Гомулина Н.Н. Примерное поурочное планирование
с использованием компьютерного курса «Открытая Астрономия».
Долгопрудный: ФИЗИКОН, 2001. с. 64 (50% авторских).
34. Гомулина Н.Н., Соболева Н.Н., Сурдин В.Г., Мамонтов Д.И. и др. CD-
ROM Открытая Астрономия 2.0//М.:ВНТИЦ, 50200100438, 2001. (90%
авторских).
Соболева Н.Н., Гомулина Н.Н. и др. CD-ROM Открытая Физика 2.5 часть 1//М.:ВНТИЦ, 0000014, 2002. (10% авторских).
Соболева Н.Н., Гомулина Н.Н. и др. CD-ROM Открытая Физика 2.5 часть 2//М.:ВНТИЦ, 0000015, 2002. (15% авторских).
Структура и объем диссертации:
Диссертационное исследование объемом 239 страниц основного текста состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 411 наименований, 15 приложений. Содержит 34 таблицы, 13 диаграмм, 39 рисунков.
В первой главе «Новые информационные и телекоммуникационные технологии и их использование в преподавании физики и астрономии» рассматриваются современные аспекты использования программно-
19 педагогических и телекоммуникационных средств в обучении.
В результате проведенного теоретического анализа психолого-педагогической литературы выявлено, что исследования влияния новых информационных технологий на процесс обучения достаточно разнообразны и многочисленны, однако, исследований целесообразности установления взаимосвязей программно-педагогических средств и поддержки 1111С через Интернет не проводились. Не исследовались вопросы повышения продуктивности применения современных информационных и телекоммуникационных технологий в учебном процессе для повышения познавательной самостоятельности учащихся.
Не рассмотрены также и более частные вопросы методики использования телекоммуникационных средств в обучении физике и астрономии: общение с помощью электронной почты, участие в телеконференциях и учебных форумах, участие в дистанционных олимпиадах. Не исследованы в достаточной мере вопросы сотрудничества между учителями и учащимися разных учебных заведений и разных регионов по достижению общей цели в решении телекоммуникационных учебно-исследовательских проектов.
Не рассмотрены методические особенности организации дистанционного обучения как учащихся, так и учителей, дистанционного повышения квалификации учителей, на базе компьютерных телекоммуникаций в физике и астрономии.
Анализ научно-методических исследований по проблеме познавательной самостоятельности выявил, что уровни познавательной самостоятельности (репродуктивный, частично-поисковый и исследовательский) соответствуют характеру познавательной деятельности учащихся. Было выдвинуто предположение о том, что комплексное применение новых информационных и телекоммуникационных технологий может влиять на повышение познавательной самостоятельности учащихся.
Во второй главе «Совершенствование методики преподавания астрономии и физики на основе комплексного использования программно-
20 педагогических и телекоммуникационных средств» рассматриваются цели и
методы применения информационных и телекоммуникационных технологий. Анализируются методические возможности применения современных ППС и телекоммуникационных средств обучения астрономии и физике.
Определены дидактические требования к современные ППС и телекоммуникационным средствам обучения. Анализ имеющихся программно-педагогических средств по астрономии позволил сделать вывод о том, что создание мультимедийного курса по астрономии, содержащего учебные интерактивные модели, тренирующе-тестирующий блок, интегрированный с базой задач, ориентированный не только на работу на локальном компьютере, но и в локальных сетях, и в Интернет, является актуальной задачей.
Определены наиболее целесообразные методы применения и разработаны учебно-методические материалы по использованию создаваемых ППС по физике. Проанализированы дидактические возможности имеющихся программно-педагогических средств по физике, разработана структура, тесты и задания, проверяемые интерактивным экспериментом, методика проведения 14 компьютерных лабораторных работ по физике для мультимедийного курса «Открытая Физика 2.5».
Разработаны модели учебной деятельности, использующие информационные и телекоммуникационные технологии, учитывающие вариативность и индивидуализацию общего образования и направленные на развитие познавательной самостоятельности: 1) интерактивное моделирование, 2) «On-line лаборатория по физике», 3) дистанционные олимпиады, 4) компьютерные лабораторные работы, 5) дистанционный урок.
Разработаны методические рекомендации по самостоятельному конструированию компьютерных лабораторных работ с помощью интерактивных моделей. Составлены методические рекомендации по составлению индивидуальных тестовых заданий по физике с использованием образовательного портала «Открытый Колледж» (ФИЗИКОН) . Выявлены методические возможности виртуальной моделирующей среды «On-line ла-
21 боратории» по физике, созданы примеры интерактивных моделей и методические рекомендации по их использованию. Анализ телекоммуникационных ресурсов показал, что практически отсутствуют учебно-методические сайты по астрономии с размещением информации, предназначенной для учащихся и учителей. Поэтому задача разработки структуры комплекса программно-педагогических и телекоммуникационных средств обучения астрономии являлась актуальной.
Разработана и внедрена соответствующая система повышения квалификации учителей физики и астрономии, направленная на подготовку к комплексному применению в процессе обучения ППС и телекоммуникационных средств. При обучении методам анализа и оценки программно-педагогических средств анализировались особенности образовательного процесса с применением информационных и телекоммуникационных технологий. Рассмотрена система применения телекоммуникационных технологий в обучении физике и астрономии, дистанционного обучения учащихся, предложена система дистанционного повышения квалификации учителей физики.
В третьей главе «Методика учебной работы с комплексами программно-педагогических и телекоммуникационных средств на примере комплекса по астрономии» проанализирована методическая литература по астрономии. Анализ методической литературы по астрономии (Шишаков В.А., Набоков М.Е., Левитан Е.П., Воронцов-Вельяминов Б.А., Дагаев М.М., Засов А.В., Кононович Э.В. и др.) [389, 201, 203, 227] позволяет сделать вывод, что существующие методические пособия по астрономии не соответствуют современным целям образования, написаны задолго до начала использования современных информационных и телекоммуникационных технологий в обучении астрономии. Анализ имеющихся программно-педагогических средств по астрономии обосновывает необходимость создания современного мультимедийного курса и соответствующей методики его применения, а также создания соответствующих телекоммуникационных средств обучения. Таким об-
22 разом, обосновывается необходимость создания комплекса ППС и телекоммуникационных средств обучения астрономии. В главе рассмотрены требования к содержанию и структуре комплекса программно-педагогических и телекоммуникационных средств по физике и астрономии. Подробно рассмотрено содержание и дидактические возможности созданного мультимедийного курса «Открытая Астрономия» и телекоммуникационных средств по астрономии.
В четвертой главе «Экспериментальное обоснование применения комплекса программно-педагогических и телекоммуникационных средств в преподавании физики и астрономии» описывается проведение констатирующего, поискового и обучающего этапов эксперимента по проблеме исследования. Констатирующий эксперимент показал целесообразность создания соответствующих ППС и телекоммуникационных средств, разработку соответствующей методики работы с ними, разработку соответствующей системы повышения квалификации учителей.
Анализ результатов педагогического эксперимента в целом подтверждают гипотезу с достоверностью не ниже 95% о том, что существует связь между разработанной методикой применения новых информационных и телекоммуникационных технологий и улучшением качества знаний, достижением исследовательского уровня познавательной самостоятельности учащихся.
В заключении сформулированы итоги проведенного исследования и обозначены пути дальнейших исследований.
В приложениях приведены модели дистанционных уроков, методика проведения компьютерных лабораторных работ, методические рекомендации по поиску информации в Интернете, программа курсов повышения квалификации учителей физики, методика самостоятельного конструирования интерактивных экспериментов по физике с использованием телекоммуникационных средств обучения.
Использование программно-педагогических и телекоммуникационных средств в преподавании астрономии и физики
Компьютеризация астрономического и физического образования становится предметом все более широких исследований. Чаще всего разные исследователи рассматривают отдельные аспекты применения ИКТ в образовании, и в частности, в обучении физике и астрономии. Методологическим основам проблемы использования компьютеров на уроках физики посвящены работы Л.И. Анциферова, Г.А. Бордовского, В.А. Извозчикова, А.С. Кондратьева, В.В. Лаптева и др. [42, 156, 183 и др.]. Часть авторов показывает, что наиболее перспективным использованием компьютерной техники на уроке является применение в качестве инструментального средства. Так, например, В.В. Клевицкий [173] рассматривает возможности проведения компьютеризованного физического эксперимента для индивидуализации обучения. В [173] показано, что применение компьюте ризованного физического эксперимента наиболее актуально там, где это вносит качественно новые результаты, по сравнению с традиционным, натурным экспериментом, например, в задачах, в которых исследуются быстро протекающие процессы, задачах, в которых точность традиционного оборудования школьного кабинета недостаточна, и т.п. Компьютер может использоваться для обработки данных и регистрации большого массива экспериментальных данных, как средство коммуникации. Это отражает и тенденции использования компьютера в современной астрономии. Современного астронома чаще можно увидеть не у окуляра телескопа, а перед монитором компьютера. Причем не только теоретика, но и наблюдателя. Применения компьютера в астрономии, как и других науках, чрезвычайно разнообразны. Это и автоматизация наблюдений, и обработка их результатов. Современные астрономы видят изображения небесных объектов не в окуляре, а на мониторе - приемником излучения обычно служит прибор с зарядовой связью (ПЗС) - ПЗС матрица. Компьютеры также необходимы для работы с большими каталогами информации, поступающей с космических телескопов, все данные о наблюдениях передаются по Интернет. Важнейшим средством современной науки физики является компьютерный эксперимент, компьютерное моделирование. Использование компьютера на уроках физики и астрономии позволяет познакомить учащихся со всеми этими направлениями.
Именно вопросу использования компьютера на уроках физики в качестве средства, моделирующего различные физические процессы, посвящены исследования И.В. Гребенева, М.Я. Кулаковой, А.В. Смирнова и др. [97, 190, 337 и др.]. Горбунова И.Б. [95] отмечает, что в настоящее время внимание специалистов сосредоточено на разработке различных учебных компьютерных моделей, моделирующих сред и различных видов программ для вычислительного эксперимента. Горбунова И.Б. показывает, что создание учебных программ, учебных и методических материалов, а также учебников и учеб ных пособий нового типа, ориентированных на активное использование компьютерных технологий, «имеет особое значение для преподавания физики, поскольку именно здесь компьютер открывает принципиально новые возможности как в организации учебного процесса, так и в исследовании конкретных явлений в тех случаях, когда традиционные методы оказываются малоэффективными» [95, С.38]. Это позволяет считать компьютерное обучение одной из важнейших современных тенденций в методике преподавания физики. В диссертационном исследовании Нуркаевой И.М. [254] выявлены физические опыты и явления из школьного курса физики, демонстрацию которых рекомендуется проводить на компьютере, и предложены соответствующие моделирующие программы, описывающие эти опыты. Белоозеров Л. рассмотрела узкоспециальный вопрос применения телекоммуникационных технологий для организации проектной работы в обучении астрономии на примере «Глобальный международный эксперимент «Эратосфен» по измерению длины земного меридиана» [29]. Необходимо проанализировать влияние, которое может обеспечить применение мультимедиа технологий на процесс обучения физике и астрономии. Вначале необходимо провести аналитический обзор информации, выяснить, что означают слова системы мультимедиа и каковы способы применения мультимедиа в обучении в целом и в физике и астрономии в частности. При этом появляется необходимость определить основные понятия. «MEDIA» - это среды. Но насколько они должны быть интегрированы, чтобы образовать новое качество - систему мультимедиа, а не быть просто программами, работающими и с графикой, и со звуком? В настоящее время под «мультимедиа» понимают компьютерные интегрированные системы, в которых кроме текста имеются анимации, звук, видео. Мультимедиа - синтез трех стихий: информации цифрового характера (тексты, графика, анимация), аналоговой информации визуального отображения (видео, фотографии, кар тины и пр.) и аналоговой информации звука (речь, музыка, другие звуки).
Таким образом, мультимедийный учебник - это учебник, содержащий гипертекст и компьютерные технологии мультимедиа - технологии передачи графики, звука, видеоинформации и т.п. в любой комбинации. Гипертекст - это система веб-страниц, связанных между собой системой ссылок (гиперссылок). При этом имеется возможность быстрого перемещения с одной страницы на другую по гиперссылке. Гипертекст меняет традиционное представление об учебнике как наборе последовательных смысловых страниц. Современные компьютерные обучающие курсы по физике и астрономии построены именно на технологии мультимедиа и гипертекста. Опрос, проведенный осенью 2001 г. на сайте http://edu.km.ru/ компании «Кирилл и Мефодий», в котором приняли участие 148 человек, выявил пожелания, каким должен выглядеть в идеале образовательный мультимедийный диск CD-ROM. Он должен: - иллюстрировать, дополнять базовый учебник - считают 23% всех участников; - быть оригинальным электронным учебником - считают 29%; - полностью заменять бумажный учебник - 24%; - являться составной частью комплекса средств обучения -47 %; - другие ответы- 2%. Карпушова И.Б., Сапрыкина Г.А., Старцева Н.А. [166, 322] подробно рассмотрели технологию создания программно-педагогических средств естественнонаучного цикла с психологической точки зрения. Ими была предложена таблица использования возможностей персонального компьютера (ПК) для интенсификации процесса усвоения учебного материала (Табл.1). Из этого вытекают следующие требования к педагогическим программным средствам (ППС) по физике и астрономии: современные компьютерные курсы должны быть мультимедийными, многоуровневыми, содержать гипертекст, современную графику, основываясь на современных технологиях Java, Macromedia Flach, компьютерные модели должны быть по воз
Психолого-педагогический аспект активизации познавательной самостоятельности при применении новых информационных технологий
Самостоятельную познавательную деятельность учащихся в самом обобщенном (глобальном) виде можно представить как систему, включающую в себя следующие «...основные компоненты: 1) содержательную сторону (знания, выраженные в понятиях или образах восприятия и представлений); 2) оперативную (разнообразные действия, оперирование умениями, приемами как во внешнем, так и во внутреннем плане действий); 3) результативную сторону (новые знания, способы решений; новый социальный опыт, идеи, взгляды, способности и качества личности)» [272, С. 108].
Самостоятельная познавательная деятельность учащихся при применении новых информационных технологий может выступать в двух аспектах: 1) в присвоении учащимся готовых знаний, готовых образцов, правильных, точных и экономичных умственных и практических действий для того, чтобы на основе их включиться в решение творческих задач; 2) в создании чего-то своего, индивидуального, того, что в обучении выражается в самостоятельном решении учеником теоретических и практических задач» [272, С.152]. Проблемой формирования познавательной самостоятельности школьников занимаются многие дидакты, психологи и методисты. Наиболее важные результаты получены в фундаментальных исследованиях Л.П. Аристовой, И.Я. Лернера, Н.А. Половниковой, Т.Н. Шамовой и др., где разработаны теоретический аспект проблемы, уровни и показатели познавательной самостоятельности, условия перехода с одного уровня на другой, показаны пути решения этой проблемы [13, 208, 278, 382 и др.]. Разработке проблемы развития познавательной самостоятельности школьников способствуют исследования, посвященные формированию познавательных интересов и потребностей. Это работы Б.Г. Ананьева, В.В. Давыдова, Л.В. Занкова, Г.И. Щукиной и др. [7, 101, 145, 397 и др.]. В работах Г.И. Щукиной дан теоретический анализ процесса развития познавательного интереса, установлена зависимость уровней познавательной самостоятельности от уровней развития познавательных интересов [397]. История становления проблемы познавательной самостоятельности рассматривается в работах Егорова С.Ф., Половниковой Н.А. и др. [123, 278 и др.]. До 60-х годов познавательная активность и самостоятельность часто рассматривались как синонимы. Так в работах Данилова М.А. [105, 106] была подчеркнута генетическая связь самостоятельности и активности. Он показал, что «самостоятельность и активность как в возникновении, так и в развитии не разъединимы» [105, С.ЗЗ]. В работах Л.П. Аристовой, В.А. Кру-тецкого, Г.Н. Кулагиной, Л.Я. Лернера, Т.И. Шамовой и др. [13, 207, 208, 189, 207, 208, 382 и др.] показано разграничение понятий «активность» и «самостоятельность». Л.П. Аристова рассматривает активность познания как проявление преобразовательного отношения субъекта к окружающим явлениям и предметам, как проявление преобразовательного, творческого отношения индивида к объектам познания и предполагает наличие таких компонентов активности, как избирательность подхода к объектам познания, постановку после выбора познания, постановку после выбора объекта цели, задачи, которые надо решать, преобразование объекта в последующей деятельности [13].
Семенов Н.А. показывает, что познавательная самостоятельность является составной частью понятия познавательная активность [329]. B.C. Данюшенков познавательную активность определяет как «... вид общей активности, характеризующий свойство личности, выражающее состояние ученика в учебно-познавательной деятельности, мобилизующее его внутренние силы, направленные на ускоренное отражение свойств предметов познания (процесс мышления) и свое самосовершенствование, то есть развитие» [107, С. 150]. И.Я. Лернер, показывая различия между понятиями «познавательная активность» и «познавательная самостоятельность», подчеркивает, что для познавательной самостоятельности характерно творческое начало, готов ность к поисковому труду, а познавательная активность может быть направлена только на усвоение знаний, их закрепление и воспроизведение.
Он выдвигает утверждение, что нельзя быть самостоятельным, не будучи активным, но активность может и не сочетаться с самостоятельностью [208]. Шамова Т.И. показывает, что учащийся может работать под диктовку учителя, выполняя задание, при этом нет проявления самостоятельности. При введении различий между активностью внутренней (мыслительной) и внешней (моторной), показывается, что активизация познавательной деятельности учащихся связана, прежде всего, с активностью мышления [382]. Таким образом, в исследованиях разных авторов показано, что любая деятельность школьника предполагает и выражает ту или иную степень его активности. Самостоятельность же предполагает способность ученика самому организовать свою деятельность в соответствии с поставленной или возникшей задачей. Факторами, определяющими развитие самостоятельности, по мнению Г.Д. Кирилловой, являются: - взаимосвязь коллективной, индивидуальной и фронтальной работы, которые обеспечивают отдельным ученикам возможность выполнять более сложные задания; - опережающая функция, ориентирующая школьника на перспективу, необходимость для ее достижения приобретения знаний, умений; - усложнение структуры операциональной деятельности и мотивации включения в активную работу при выполнении самостоятельных заданий на разных этапах усвоения системных обобщенных знаний и умений (аналитическом, систематизации и обобщения, применения к новому материалу); - выполнения каждым учеником заданий репродуктивного, конструктивного, творческого характера на разных этапах овладения материалом.
Методика применения телекоммуникационных средств в преподавании астрономии и физики
Проблеме использования телекоммуникационных технологий в образовании посвящены исследования Медведева О.Б., Полат Е.С., Сметаннико-ва А.Л., Смирнова А.В. и др. [225, 276, 336, 337, 115 и др.]. С самых первых дней развития Интернет в образовании, прежде всего, разрабатывался проектный метод обучения на основе телекоммуникацион ных средств, которые рассматривались как асинхронная текстовая коммуникация [358]. При этом учащийся обучается в удобное для него время, а учебный материал может поступать к нему с помощью электронной почты или появлялся на учебном сайте в определенное время. В настоящее время интенсивно разрабатывается сочетание активных методов обучения с интерактивной обучающей средой и компьютеро-опосредованной коммуникацией, такими, как веб, телеконференции, видеоконференции, чат. Перед учителем, использующим телекоммуникационные технологии на уроках и во внеурочное время, всегда стоит задача найти особые методы для того, чтобы заинтересовать учащегося, получающего доступ к Интернет, определенными вопросами, например, из физики или астрономии. Для выделения не просто доступной и понятной, но интересной и полезной для учащегося информации, рекомендуется использовать метод проектной работы, создание учебно-исследовательских заданий [61]. Телекоммуникационные образовательные проекты, как правило, всегда межпредметны, то есть требуют привлечения знаний из разных предметных областей. В настоящее время практически отсутствуют методики применения телекоммуникационных технологий в процессе обучения физике и астрономии, не существует информационно-методических пособий для учителей физики по методике применения Интернет. Можно выделить минимальный набор умений, необходимый учащемуся для работы в Сети: 1.
Умение пользоваться поисковыми системами и каталогами. 2. Умение целенаправленно находить нужную информацию. 3. Умение сохранять найденную информацию на дискетах и жестком диске. 4. Умение анализировать и обобщать полученную информацию. К телекоммуникационным технологиям в обучении относится, во-первых, дистанционное обучение. Существует несколько моделей дистанционного обучения, в частности физике и астрономии. Прежде всего, это модель распределенного класса, когда учитель и учащиеся не находятся в одном помещении. При этом разные классы учащихся получают одинаковые задания, занятия ведутся в режиме синхронных коммуникаций, но само выполнение заданий может проходить и дома, и в школе. Модель самостоятельного обучения освобождает учащегося от выполнения задания в классе и школе, задание выполняется в любое время, удобное учащемуся, следуя подробным инструкциям, может включать в себя использование мультимедийного курса с поддержкой через Интернет и позволяет учащемуся изучать курс с наиболее приемлемой (индивидуальной) скоростью в сочетании с интерактивными телекоммуникационными технологиями. Модель дистанционное обучение + классно-урочная система сочетает интерактивные телекоммуникационные технологии (телеконференции, форум, чат, виртуальные лаборатории) для организации общения внутри дистанционной группы учащихся с классно-урочной системой обучения. При этом образовательные ресурсы могут быть удалены, могут быть размещены на специальных образовательных или научных сайтах. При этом учащиеся во время очного занятия с учителем находятся в одном помещении (классе). Адреса моделей таких дистанционных уроков по физике, которые целесообразно использовать для обучения учителей на курсах повышения квалификации, приводятся в приложении № 3. В настоящее время с развитием компьютерных технологий появились совершенно новые технические возможности интерактивных телекоммуникационных технологий в виде видеоконференций и аудиоконференций. Внедрение системы интерактивного дистанционного обучения, которая сочета 77 ется с двусторонней видеоконференцией, может происходить на любом расстоянии в режиме синхронного обмена данными. Очень важной областью работы в Интернет является проблема поиска информации. В мультимедийный курс «Открытая Физика 2.5» включен специальный параграф, облегчающий поиск информации по физике в Интернет. Нами были также составлены методические рекомендации для учителей физики по поиску информации в Интернет, включенные в методические рекомендации по применению компьютерного курса «Открытая Физика 2.5»: Большую пользу в поиске соответствующей информации окажут специальные образовательные порталы. Так образовательный портал «Открытый Колледж» имеет на каждой предметной странице поиск информации в Интернете по данному предмету, в частности, на страницах по физике размещен поиск информации по физике в Интернете и электронный учебник по физике (рис. 5) в свободном доступе. несколько образовательных порталов, которые поддерживают вопросы методической работы учителя физики и астрономии. В «Открытом Колледже» имеется специальная страница «Учителю» предметы. При этом учитель может выйти на страницы «Методические материалы по физике». Сетевое объединение методистов (СОМ) по физике работает на страницах
Московского центра Федерации Интернет Образования http://center.fio.ru/method/razdel.asp?id= 10000006. На этих страницах учитель может найти информацию о подготовке к урокам, стандарты образования, информацию об новых учебниках и учебных пособиях и многое другое. На страницах http://www. 1 september.ru образовательного web-сайта «Объединение педагогических изданий «Первое сентября» можно найти лучшие статьи по физике и астрономии в свободном доступе, имеется также архив статей. Вышеперечисленные страницы в Интернете помогают учителю физики и астрономии в поиске методической информации. Например, виртуальный методический кабинет учителя астрономии в образовательном портале «Открытом Колледж» содержит различные разделы, среди которых методические рекомендации по применению ППС, рекомендации по организации научно-исследовательских и учебно-исследовательских работ учащихся, методические рекомендации по созданию интерактивных моделей в виртуальной лаборатории по физике, обзор методической литературы. Тем не менее, необходимо было создать методические рекомендации по поиску информации по астрономии и по физике в Интернете для учителя физики, такие рекомендации были нами созданы (Приложение № 4, № 5). Телекоммуникационные технологии позволяют реализовывать такие модели учебной деятельности, как «On-line лаборатория по физике», «Дистанционная олимпиада», «Дистанционный урок». Модели «Дистанционная олимпиада», «Дистанционный урок» рассмотрены в следующей главе, применительно к астрономии. Рассмотрим модель «On-line лаборатория по физике». Для решения современных образовательных задач, в основе которых лежат применение новых сетевых технологий, компанией ФИЗИКОН созда
Требования к содержанию и структуре комплекса программно педагогических и телекоммуникационных средств
Для решения современных образовательных задач, в основе которых лежат применение новых сетевых технологий и технологий создания интерактивных курсов, нами был разработан и внедрен полный комплекс программно-педагогических и телекоммуникационных средств в области астрономии. Для этого необходимо было выработать структуру комплекса программно-педагогических и телекоммуникационных средств по астрономии. Под комплексом III 1С и телекоммуникационных средств мы понимаем: ? электронный (мультимедийный) курс (учебник), содержащий интерактивные модели; ? электронный (мультимедийный) курс (учебник), размещенный в Интернет в свободном доступе; ? обеспечение методической поддержки 1111С и обмен опытом через Интернет с помощью страниц «Учителю»; ? систему дистанционного обучения учащихся; ? поиск информации и обзор ресурсов в Интернет; ? дистанционные конкурсы и олимпиады по астрономии. С нашей точки зрения электронный (мультимедийный) курс (учебник) должен включать в себя текст учебника в виде гипертекста, иллюстрированный учебно-справочный блок, блок анимационных и интерактивных моделей, блок тестов и задач, блок поиска информации внутри мультимедийного курса, блок системы помощи, блок поиска информации в Интернет. Материал в электронном учебнике может излагаться с разными степенями сложности, учащийся сам может выбрать уровень сложности изучаемого материала. Переход из одного уровня сложности изложения материала на другой осуществляется по гиперссылке.
Учебный материал, на который необходимо акцентировать внимание учащихся (формулы, определения, выводы, табли цы и т.д.), выделяется другим цветом, сопровождается специальным звуковым оформлением. Нами был создан мультимедийный интерактивный курс «Открытая Астрономия», отвечающий задачам ориентации на современный активно-деятельный способ обучения, активизации обучения за счет активного вовлечения в учебный процесс каждого обучаемого (контент, тесты, задачи, проект моделей). В приложении № 12 приводится содержание электронного учебника. Курс «Открытая Астрономия» является интерактивным мультимедийным курсом нового поколения, ориентированным на новые методы обучения, активное познание окружающего мира учащимися и содержит следующие системы (табл. 11): ? Электронный учебник с гипертекстом, содержащий 750 иллюстраций, рисунков, схем. ? Комплекс интерактивных моделей (57). ? Интерактивный планетарий. ? Тестирующий комплекс, интегрированный с базой данных задач, содержащий 400 тестов и 200 задач. ? Тренирующий блок, имеющий примеры решения задач (200). ? Справочный комплекс, содержащий список основных формул, констант, список размерностей физических единиц в системе СИ, астрономических постоянных, 31 справочную таблицу. ? Предметный поиск по ключевым словам. ? Систему помощи с путеводителем по курсу и инструкциями по работе. ? Дневник достижений, позволяющий оценить уровень знаний учащихся по различным темам курса. ? Обзор Интернет-ресурсов по астрономии. ? Рекомендуемый список литературы по различным темам курса. ?
Систему методической поддержки курса. Для проверки усвоения учебного материала в мультимедийном курсе «Открытая Астрономия» имеется тестирующий блок, который содержит тесты, контрольные задачи и задачи с решениями. Имеется также дневник достижений обучаемого, в который записываются статистика работы с курсом, решения задач и тестов, проставляется оценка работы. С точки зрения пользователя курс состоит из трех основных блоков: теоретического, справочного и тестирующего. Данный мультимедийный компьютерный курс сразу задуман как система интеграции учебного диска и системы индивидуального обучения через Интернет. С точки зрения программиста «Открытая Астрономия» написана на популярном в последнее время языке Dynamic HTML: каркас курса (frame-система) выполнен на языке JavaScript на платформе CourseML, а страницы электронного учебника (контента) - на обычном HTML, тренирующе-тестирующий блок - на ASP, XML, Java. Интерактивные модели написаны на языке Macromedia Flash, что позволяет достичь высокую степень наглядности, помогающую разъяснять сущность явлений, обогащать чувственный опыт учащихся.
Развитие мировых информационных технологий, прежде всего, сети Интернет, предъявляет к современным мультимедийным компьютерным курсам следующие требования: ? возможность использования курса по локальной сети и в Интернет; ? модульность элементов курса, позволяющая собирать версии различного размера (для локального использования, местной сети, Интернет) и для пользователей с различными привилегиями (демо-версии, стандартный комплект, версия для администратора); возможность локализации продукта для использования национальны ми учебными заведениями; интегрированность продукта с другими интерактивными курсами. Первое требование заставило программистов выбрать в качестве плат формы Internet-обозреватель (browser). Пользователи Интернет могут ис пользовать в качестве оболочки Microsoft Internet Explorer или Netscape Navigator, локальным пользователям предоставляется собственный обозре ватель компании «ФИЗИКОН», созданный на основе MSIE, из которого уда лены все элементы, не нужные для навигации по курсу. Из курса «Открытая Астрономия» легко попасть (в случае постоянного подключения к Интернет) на страницы образовательного портала «Открытый Колледж», на котором имеется главная страница системы дистанционного обучения астрономии (рис. 18). астрономии на образовательном портале «Открытый Колледж». На страницах по астрономии на образовательном портале «Открытый Колледж» размещен в свободном доступе полностью электронный учебник «Открытая Астрономия» (рис. 19. Электронный учебник «Открытая Астрономия»).
