Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Теоретическое обоснование возможностей применения мультимедийных технологий в условиях варьирования проблемности обучения
1.1. Анализ содержания базовых понятий, описывающих интеграцию мультимедийных технологий и проблемного обучения
1.2. Из истории развития мультимедийных технологий в обучении 19
1.3. Проблемы внедрения мультимедийных технологий в условиях варьирования проблемности обучения 29
Глава II. Практическая реализации мультимедийных технологий в условиях варьирования проблемности обучения на уроках естественно-математического цикла
2.1. Дидактические проблемы внедрения мультимедийных технологий в учебный процесс 39
2.2. Приемы варьирования проблемности в обучении на уроках естественно-математического цикла 42
2.3. Дидактические требования к мультимедийным обучающим программам..52
2.4. Дидактические требования к профессиональной подготовке учителя 69
2.5. Методика организации и результаты формирующего эксперимента с применением мультимедийного видеозадачника и варьирования проблемности учебного материала 122
Заключение 141
Литература 143
- Анализ содержания базовых понятий, описывающих интеграцию мультимедийных технологий и проблемного обучения
- Из истории развития мультимедийных технологий в обучении
- Дидактические проблемы внедрения мультимедийных технологий в учебный процесс
Введение к работе
Современный научно-технический и социальный прогресс характеризуется интенсивным развитием новейших информационных технологий, внедрением их в промышленное производство, науку и образование большинства стран мира.
Возникновение передовых технологий, распространение и освоение их в заинтересованных странах стимулирует потребность в подготовке компетентных профессионалов. Задачу формирования специалистов призвана осуществлять система общего и профессионального образования. Успех будет возможен в том случае, если человек еще в школьном возрасте осознает свои профессиональные возможности на базе свободного владения средствами коммуникации и умения решать нестандартные задачи, как научного, так и организационного и социального планов.
Центральной фигурой образовательного процесса, таким образом,становится учитель, способный формировать у подрастающих членов общества отношение к высокотехнологичному труду как важнейшей жизненной потребности.
Поставленные временем педагогические и социальные цели оказывают значительное влияние на развитие как дидактики в целом, так и учебного процесса в частности. Одними из характерных и наиболее значимых сторон этого развития являются теории проблемного и компьютерного обучения. Их принципы, методы и технологии оказывают существенное влияние на разные аспекты процесса обучения. Основными из них являются принципы обоснования и создания мультимедийных продуктов для обеспечения методики проблемного обучения и технологии подготовки учителя как пользователя этими продуктами.
Осуществление функционального компьютерного обучения представляет собой сложную педагогическую проблему, которая с разных сторон рассматривалась в работах В.С.Леднева, Б.С.Гершунского, М.И.Махмутова, В.И.Андреева, А.И.Фишмана, Е.И.Машбица, Э.Г.Скибицкого, О.П.Теляковой, Е.Ю. Таркевича, С.П.Киршева, Г.В.Ившиной, А.И. Ходанович и др.
В этих работах раскрываются дидактические основы внедрения компьютерного обучения в учебный процесс, технологии возможного использования компьютерных продуктов в процессе проблемного обучения.
Развитие теории проблемного обучения и системы ее методов с учетом использования мультимедийных средств поставило задачу изучения явлений, с одной стороны, технологии производства мультимедийных продуктов для разных этапов процесса проблемного обучения, с другой, что очень важно, - технологию подготовки учителя свободно пользоваться всеми возможностями предоставленных ему мультимедийных продуктов.
И, наконец, третья сторона, самая важная — это эффективность учебного процесса. Эффективный - в переводе с латинского обозначает действенный. В педагогической интерпретации под эффективностью понимают любую дидактическую деятельность, обеспечивающую усвоение учебного материала. В данном случае под эффективностью предполагается выбор варианта сложности учебной проблемы, наиболее соответствующей учебно-познавательным возможностям учащихся. В свою очередь, сложность учебной проблемы определяется количеством логических ходов ее разрешения, возможностью альтернативных подсказок и наводящих вопросов, степенью наглядности. Степень наглядности повышается возможностями мультимедийных технологий, то есть процесс понимания, запоминания, осознания явлений природы, ее законов, научных теорий, математических расчетов может быть максимально наглядно представлен учащимся в динамичном, обучающем или тренировочном варианте мультимедийного дидактического средства.
Проблема исследования - на основе анализа и уточнения содержания понятий, относящихся к расшифровке сущности интеграции возможностей проблемного обучения и мультимедийных технологий, необходимо, во-первых, адаптировать учителя к принципиально новым дидактическим средствам и технологиям. Во-вторых, раскрыть дидактические особенности использования
5 мультимедийных средств в стимулировании творческой познавательной деятельности учащихся и, наконец, определить, какой должна быть конкретная, практическая реализация мультимедийных средств в процессе активизации познавательной деятельности учащихся с помощью вариативной проблемности, существенно повышающая качество обучения на уроках естественно-математического цикла.
Цель исследования - теоретически и экспериментально проверить эффективность мультимедийных технологий в условиях вариативной проблемности обучения по формированию новых понятий на уроках естественно-математического цикла.
Объект исследования - процесс и результат использования на уроках естественно-математического цикла в общеобразовательной школе учебных проблем различной вариативности с применением мультимедийных технологий. Предмет исследования — мультимедийные технологии в условиях варьирования проблемности обучения как средства повышения эффективности учебно-познавательной деятельности учащихся.
Исходные положения исследования
Проблемное обучение в дидактике рассматривается как интегрированный тип обучения, представляющий собой сложную иерархическую систему целей и средств их достижения, и как специфическая система взаимодействия преподавателя и учащихся.
Доминирующее положение в системе занимают цели, осуществляемые методами продуктивного характера. Репродуктивные методы, сохраняя свое самостоятельное значение и решая собственные задачи, вместе с тем несут функцию обеспечения эффективности доминирующих методов обучения. Мультимедийные средства, развиваясь как всемирный способ коммуникации, несут в себе неограниченные обучающие возможности. Освоение и развитие этих возможностей в проблемном обучении делают более эффективным процесс
усвоения знаний на всех этапах. На этапе актуализации опорных знаний мультимедийные технологии исполняют роль подготовки учащихся для работы на следующем этапе усвоения нового материала. В процессе же предъявления нового материала мультимедийные технологии могут, во-первых, повысить наглядность предъявления содержания нового материала, а во-вторых, моделировать вариативность проблемных ситуаций. На этапе формирования умений и навыков мультимедийные технологии дают возможность оптимально переходить учащимся на более высокие уровни усвоения нового учебного материала. Мультимедийные технологии решают и проблемы педагогического мониторинга качества усвоения учебного материала и его систематизации.
Гипотеза исследования. Эффективность применения мультимедийных технологий в процессе формирования новых понятий естественно-математических дисциплин может быть повышена, если:
в учебный процесс органично вписаны мультимедийные технологии, интегрируемые в процесс проблемного обучения.
реализовать возможности мультимедийных средств в варьировании проблемности учебного материала.
в отборе содержания изучаемого содержания соблюдать принципы преемственности и доступности.
учитывать уровень опорных знаний учащихся и их индивидуальные затруднения в усвоении понятий естественно-математических предметов.
Задачи исследования:
Проанализировать содержание дидактических понятий, на основе которых возможно объяснить сущность интеграции мультимедийных технологий в процессе проблемного обучения.
Раскрыть дидактическую сущность интеграции мультимедийных технологий и проблемного обучения.
Выявить дидактические условия, способствующие интеграции мультимедийных технологий и проблемного обучения.
7 4. Разработать методику реализации мультимедийных технологий в условиях варьирования проблемносте обучения и на этой основе провести формирующий эксперимент на базе общеобразовательных школ т. Адена в Республике Йемен.
Методология и методы исследования
Методологической основой исследования явились: диалектический метод познания, требующий всестороннего учета различных факторов, предполагающих исключение односторонности и предвзятости к построению модели обучения; положения психологии и педагогики о практической и умственной деятельности школьника; работы арабских, российских и других зарубежных педагогов, психологов по проблемам использования мультимедийных средств коммуникации в учебном процессе.
Исходные теоретические позиции исследования базируются на:
теории деятельности А.Н.Леонтьева, Л.С.Выготского, В.В.Давыдова.
теории проблемного обучения И.Я.Лернера, М.Н.Скаткина, М.И.Махмутова, В.Оконя, А.Н.Матюшкина и др.
теории компьютерного обучения А.И.Берга, В.С.Леднева, Б.С.Гер-шунского, Е.И.Машбица, М.М.Мусса, Х.А.Салех, Виннер, Билл Гейц, Sanders J.
За исходное также взята аксиома о необходимости начинать обучение с подготовки учащихся к усвоению нового материала.
В диссертации применены эмпирические методы, основанные непосредственно на опыте, связанные с включенным и не включенным наблюдением, изучением результатов деятельности, регистрацией фактов. Частные методы эмпирического исследования заполнялись общими методами этого уровня: обобщением педагогического опыта учителей г. Адена (Республика Йемен) и г. Казани (Россия), личной опытной работой, экспериментом, методом экспертных оценок, статистико-математическими методами.
8 С учетом целей и задач исследования мною были использованы и теоретические методы: историко-логический, аналогии, абстрактного моделирования и др.
Эмпирические и теоретические методы связаны между собой и строго субординированы: на первом этапе добывались знания эмпирически, затем теоретические методы позволяли выявить специфические противоречия и соотнести их с закономерностями процесса усвоения учебного материала, разработать методику изготовления мультимедийных продуктов для проблемного типа обучения и проверить эффективность.
Эмпирической базой исследования явилась практическая работа учителей физики и преподавателей университета г. Адена Республики Йемен, преподавателей кафедры общей физики КГУ в процессе подготовки уроков с использованием мультимедийных продуктов как средств интенсификации активных и репродуктивных методов обучения.
Теоретическая значимость исследования состоит в развитии дидактических взглядов на возможности использования мультимедийных технологий в условиях варьирования проблемности обучения на различных этапах логической структуры урока. На этапе актуализации опорных знаний учащихся мультимедийные средства интенсифицируют формирование их готовности к усвоению новых знаний; на этапе формирования новых знаний такие средства позволяют вариативно моделировать проблемные ситуации или вести учебно-исследовательский процесс. На этапе формирования умений и навыков мультимедийные продукты, как опорные средства усвоения оптимизируют запоминание и осознание учебного материала.
Практическая значимость исследования заключается в расширении границ творческого или продуктивного подхода к организации урока на основе разработанной методики использования мультимедийных средств на разных этапах логической структуры процесса обучения.
9 Новизна исследования может быть определена в том, что методика использования мультимедийных средств впервые целенаправленно разрабатывалась на основе варьирования проблемности учебного материала с ориентацией на разные этапы логической структуры урока. Это позволило раскрыть содержание и структуру процесса интеграции проблемного обучения с активным использованием мультимедийных технологий, показать их возможности как дидактических средств актуализации опорных знаний на разных уровнях, проанализировать их влияние на эффективность овладения учащимися новым знанием. На этапе формирования новых понятий мультимедийные продукты представляют широкие возможности вариативного конструирования проблемных ситуаций, моделирования различных явлений на уроках естественно-математических дисциплин. На этапе формирования умений и навыков мультимедийные средства дают возможность оптимизировать процесс осознания учебного материала.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Условие интеграции мультимедийных технологий и проблемного
обучения, которое определяется как возможность широкого варьирования
проблемности учебного материала с ориентацией на уровень усвоения опорных
знаний учащихся, их индивидуальные затруднения в усвоении понятий
естественно-математических дисциплин.
2. Формирующий эксперимент как опыт обучения на основе интеграции
мультимедийных технологий и проблемного обучения, иллюстрирующий
субъектную готовность учащихся к активной познавательной деятельности на
уроках естественно-математических дисциплин.
Структура диссертации
Исследование состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии. Во введении аргументированно показано наблюдающееся противоречие между возможностями мультимедийных средств в обучении вообще и
10 проблемном обучении в частности с одной стороны и самим реальным процессом обучения. Выделена проблема, сформулирована гипотеза о разрешении создавшегося противоречия. Определены задачи исследования
В первой главе проведен анализ развития проблемного и компьютерного обучения в школе.
В круг вопросов, вытекающих из задач исследования, вошло:
выявление и обоснование условий, способствующих интеграции проблемного и компьютерного обучения, организации процесса подготовки мультимедийных продуктов для последовательных уровней актуализации опорных знаний учащихся,
обеспечение такими средствами этапа формирования новых знаний и этапа формирования умений и навыков.
методическая готовность учителя к использованию мультимедийных продуктов на разных этапах урока.
Во второй главе раскрывается методика организации целостного процесса разработки, структурирования мультимедийных продуктов и их использования в проблемном обучении. Все иллюстрируется на экспериментальном материале.
В конце каждой главы приведены краткие выводы, в заключении представлены общие выводы по теме исследования.
Апробация исследования
Результаты исследования докладывались на заседании кафедры общей физики Университета г. Аден Республики Йемен 25 июня 2003 г., кафедры общей физики Казанского университета 6 октября 2003 г., кафедры педагогии КГУ 20 октября 2003 г. на семинаре преподавателей учителей физики школ г. Аден. Различные аспекты исследования докладывались на Всероссийских научно-практических конференциях в г. Йошкар-Ола в 2002-2003 гг. Результаты исследования проверялись в ходе формирующего эксперимента в средних школах г. Аден республики Йемен. Итоги эксперимента также обсуждались на совместном заседании кафедр педагогики и общей физики КГУ.
Анализ содержания базовых понятий, описывающих интеграцию мультимедийных технологий и проблемного обучения
Данная работа является следствием исследования проблем, возникающих при создании компьютерных обучающих систем. Под компьютерными обучающими системами понимается спектр повсеместно распространенных новых информационных возможностей в дидактике: электронные учебники, курсы и программы индивидуального и дистанционного обучения.
Вряд ли можно отрицать, что принципиальных вопросов, связанных с разработкой таких средств обучения достаточно много. Можно ли перекладывать прежнюю отработанную систему обучения полностью в формализованные и беспристрастные «руки» компьютера? Или же имеет смысл пересмотреть самую сущность подходов к созданию компьютерных обучающих курсов? Не беря на себя роль последней инстанции по такой проблеме и не претендуя на вынесение вердикта, попытаемся рассмотреть только основные подходы к созданию обучающих систем и сопровождающие их проблемы.
Итак, под компьютеризацией обучения в узком смысле понимается применение компьютера как средства обучения, а в широком — многоцелевое использование компьютера в учебном процессе. Необходимо заметить, что при рассмотрении дидактических проблем компьютеризации объективно затрагивается проблема единого информационного пространства, психолого-педагогические проблемы общения при компьютерном обучении и некоторые другие понятия, связанные с принципиально новым процессом обучения. Рассмотрению основных понятий, объясняющих процессы интеграции компьютерного и проблемного обучения, и посвящен данный параграф.
Научное знание в условиях информатизации В качестве вводной части необходимо рассмотреть сущность научного знания в условиях информатизации. Рост интереса к этой проблеме привел к выявлению его неоднородности. В ходе рассмотрения методологии науки принято различать явные и неявные знания. В дальнейшем, в связи с активизацией исследований искусственного интеллекта, эти вариации знания были названы артикулируемыми и неартикулируемыми.
Артикулируемая часть знания относительно легко поддается превращению в информацию, удобную для передачи. Она может быть передана от учителя к ученику с помощью учебных текстов и графических изображений, заранее подготовленных и хранящихся на каком-либо носителе - бумаге, магнитном или оптическом диске.
Неартикулируемая часть представляет собой тот неосязаемый, но очень важный личностный компонент знания, который принято называть опытом, интуицией и т.д. Эта часть знания захватывает умения, навыки, интуитивные образы и другие формы личностного опыта, которые не могут быть переданы непосредственно от учителя к ученику. Они могут быть «добыты» учеником лишь в ходе самостоятельной учебной деятельности по решению практических задач.
Компьютерные системы для поддержки процесса обучения артикулируемой части знаний называются декларативными. К их числу могут быть отнесены «электронные» книги, базы данных и другие компьютерные средства, позволяющие накапливать, хранить и передавать информацию учебного назначения, причем не только в виде текстов, но и в форме графических, аудио- и видео-иллюстраций.
Из истории развития мультимедийных технологий в обучении
Рассмотрение компьютеризации обучения начнем с обзора взглядов западных специалистов на различные аспекты компьютеризации образования.
Компьютер сегодня - уже не редкость в школе. Вычислительные машины самых разных классов и типов находят применение в учебных заведениях в тех или иных целях. Этот процесс никак нельзя назвать упорядоченным, заранее спланированным. Новые технические средства распределяются по школам, а дальше каждый работает с компьютером как может. Отсутствует какая бы то ни была стратегия, обмен опытом, методическая помощь. Нет нужды напоминать лишний раз о возможностях компьютера. Общепризнанно, что это самое мощное средство, которое когда-либо получал педагог. Однако вопросу удовлетворительного и эффективного внедрения компьютера в учебный процесс не найдено решения до настоящего времени. Не удается создать полноценной теории компьютеризации обучения. Вместе с тем накоплен достаточно богатый опыт, есть интересные и важные исследования тех или иных сторон применения ЭВМ в учебном процессе. Этот опыт требует внимательного изучения и анализа. [1, 2, 7]
Очевидно, что внедрение компьютерных средств не должно иметь вид простого встраивания в традиционную систему обучения. Необходимо ломать утвердившиеся формы, пересматривать традиции. Бездумное применение компьютера лишь усилит тенденцию к формализации процесса обучения, которая исключает подлинное усвоение основ наук в силу абсолютизации обобщений в сознании личности и их отрыва от реальности.
Выход необходимо искать в принципиально новом конструировании содержания и организации учебно-программного материала, педагогической деятельности преподавателя и учебной работы ученика. Под этим подразумевается использование возможностей компьютера в моделировании чувственно-предметного мира, логики исследовательской и профессиональной деятельности. Главное не в «прочтении» с помощью компьютерного курса, а в более высоком уровне репрезентирования в учебном процессе самого осваиваемого объекта, переходе от описательного или аналитического представления этого объекта к моделированию его существенных свойств по принципу систем автоматизированного проектирования. Только тогда в компьютерном обучении будет представлен весь путь восхождения от абстрактного к конкретному, который в снятом виде должна воспроизводить учебно-познавательная и педагогическая деятельность.
Нельзя не учитывать и того, что использование компьютерной техники в учебных целях может привести и к негативным последствиям. Недопустимо увлечение компьютерами без осознания четких границ их применения по отношению к развитию личности, мышления, сознания, а впоследствии к развитию общечеловеческой культуры.
Компьютер и компьютерную технологию нельзя рассматривать как панацею для решения всех гуманитарных проблем. Если образование утратит гуманитарный аспект, оно неминуемо подвергнет общество риску утратить возможность глубоких человеческих контактов и отношений. Возникает опасность, заключающаяся в унификации мышления, которая обусловлена передаваемыми компьютером знаниями и навязываемыми им способами мышления. Подчеркивается, что знание, переданное с помощью компьютерных средств, неизбежно является упрощенным или усеченным.
К выводу о том, что даже самая передовая технология приводит к успеху только при активной роли человека как субъекта познания, происходят после проведения экспериментальных мероприятий по внедрению компьютера в систему образования Кении Бенджамен М. Макад и Брайан Рей. Введение компьютеров, подчеркиваются ими, способствовало улучшению всех сторон учебного процесса.
Дидактические проблемы внедрения мультимедийных технологий в учебный процесс
Модернизация образования, базирующаяся на информационно-коммуникационных технологиях, предполагает формирование новых моделей учебной деятельности, использующих информационные и коммуникационные технологии.
Мультимедиа-технологии, как наиболее эффективное и многофункциональное средство, интегрирующее в себе мощные распределенные образовательные ресурсы, может обеспечить среду формирования и проявления определенного уровня образованности, на котором личность в состоянии реализовать накопленные знания и умения и использовать при этом новейшие достижения НТП. Мультимедиа и телекоммуникационные технологии открывают принципиально новые методические подходы как в системе общего образования, так и в системе профессиональной подготовки преподавателей в вузе. Интерактивные технологии на основе мультимедиа позволят решить проблему «провинциализма» сельской школы как на базе Интернет-коммуникаций, так и за счет интерактивных CD-курсов
В имеющихся, на сегодняшний день, исследованиях использования мультимедиа в учебный процесс можно выделить следующие проблемы:
при использовании мультимедиа не учитываются персонифицированные стили обучения. Иными словами, реальная индивидуализация обучения на основе использования мультимедиа происходит лишь при условии совпадения познавательного стиля автора мультимедиа-программ со стилем пользователя;
не учитываются коммуникативные или социально-познавательные аспекты обучения. Введение графики, видеоизображений и аудиоинформации не решает проблем обеспечения эффективной коммуникации, оказывающей существенное эмоциональное (а следовательно, и мотивационное) воздействие на обучаемого;
введение различных типов медиа-воздействия (среди которых звук, графика, видео, анимация) не всегда решает проблему улучшения восприятия, понимания и запоминания информации, а порой мешает каналам восприятия за счет повышенного шума;
неподготовленность учителей к свободному использованию мультимедиа в образовании вследствие низкой мультимедиа-грамотности (умение осуществлять обоснованный выбор мультимедиа-средств для реализации педагогических целей, знание возможностей и современных тенденций развития мультимедиа, владение инструментальными средствами разработки мультимедиа учебного назначения для сборки мультимедиа-модулей);
проблема отторжения имеющихся программ и ресурсов, которое происходит по причинам неадекватности мультимедиа-программ реальному образовательному процессу;
использование мультимедиа как нового- дидактического средства в традиционных системах обучения не позволяет оптимально реализовать образовательный и развивающий ресурс мультимедиа;
Использование современных технологий в образовании безусловно станет более эффективным, если у будущих учителей будут сформированы теоретические представления о возможностях мультимедиа- технологий и методика формирования на их основе «типичной ситуации» («виртуальной реальности»), в которой учащийся сможет отрабатывать определенные навыки. При этом наибольшую эффективность будут иметь индивидуально-ориентированные продукты и технологии, которые включат в себя:
мультимедиа-программы, адаптируемые к индивидуальному образовательному стилю и потребностям обучаемого;
поддержку активной роли обучаемых в образовательных процессах за счет многофункциональности и многообразия использования мультимедиа и гипермедиа и введения интеллектуальных виртуальных агентов в образовательные мультимедиа-ресурсы;
отдельный курс «Мультимедиа в образовании» в рамках информационной и методической подготовки;
контрольно-оценочный компонент профессиональной деятельности будущего учителя-предметника за счет использования мультимедиа в создании «Портфеля» ученика для самореализации и развитии рефлексии.
Формы использования информационных технологий на уроках естественно-математического цикла определяются различными факторами, например, темой и задачами конкретного урока, особенностями и возможностями имеющихся учебных компьютерных программ.
Схема проведения урока предполагает несколько этапов. На каждом из них можно использовать компьютерные технологии как еще один инструмент исследования, как источник дополнительной информации по предмету, как способ самоорганизации труда и самообразования, как возможность личностно-ориентированного подхода для учителя, как способ расширения зоны индивидуальной активности каждого ученика. При этом увеличивается скорость подачи качественного материала в рамках одного урока.
