Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Концепция информационной образовательной среды: структура и ресурсное обеспечение 22
1.1. Информационная образовательная среда вуза: структура и принципы формирования 23
1.2. Программно-методическое обеспечение информационной образовательной среды 32
1.3. Информационные и коммуникационные технологии в образовательном процессе высшей школы 67
1.4. Психолого-педагогические аспекты информатизации образовательной системы 93
ГЛАВА 2. Роль и возможности информационной образовательной среды в реализации развивающего обучения 101
2.1. Развитие системного мышления с помощью информационных и коммуникационных технологий 105
2.2. Возможности информационной образовательной среды в развитии творческого мышления 149
2.3. Развитие учебных навыков и умений средствами информационных и коммуникационных технологий 169
2.4. Формирование мотивации обучаемых к применению информационных и коммуникационных технологий 181
ГЛАВА 3. Проектирование электронных учебных курсов 199
3.1. Модель электронного учебного курса 202
3.2. Возможности гипертекстовой технологии в создании электронного учебного курса 221
3.3. Формы реализации электронного учебного курса и его место в учебно-воспитательном процессе 237
3.4. Структура и принцип создания электронного учебного курса на примере электронного учебно-методического комплекса «Концепции современного естествознания» 246
ГЛАВА 4. Интеграция информационных и коммуникационных технологий в информационную образовательную среду вуза 258
4.1. Модель интеграции информационных и коммуникационных технологий в учебно-воспитательный процесс 261
4.2. Особенности оценивания качества обучения и развития 280
ГЛАВА 5. Экспериментальная проверка эффективности моделей создания и использования электронных ресурсов и принципов формирования иос для совершенствования образовательного процесса 304
5.1. Организация опытно-экспериментальной работы 304
5.2. Содержание и основные результаты опытно-экспериментальной работы 309
Заключение 343
Библиографический список 348
Приложения 381
- Информационная образовательная среда вуза: структура и принципы формирования
- Развитие системного мышления с помощью информационных и коммуникационных технологий
- Возможности гипертекстовой технологии в создании электронного учебного курса
- Модель интеграции информационных и коммуникационных технологий в учебно-воспитательный процесс
Введение к работе
Актуальность исследования. В настоящее время возникла объективная необходимость перехода к непрерывному образованию, поскольку только при таком условии человек сможет адаптироваться к технологическим, экономическим, социальным изменениям, овладевать новыми знаниями в сфере своей профессиональной деятельности. Развитие системы образования в нашей стране предъявляет повышенные требования к качеству высшего образования, являющегося основой системы непрерывного образования. От современного высшего учебного заведения требуется внедрение новых подходов к обучению, обеспечивающих наряду с его фундаментальностью и соблюдением требований Государственных образовательных стандартов развитие коммуникативных, творческих и профессиональных компетенций, потребностей в самообразовании на основе потенциальной многовариантности содержания и организации образовательного процесса. Ожидается, что именно информатизация, формирование образовательной среды учебного заведения на основе информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) будет способствовать решению этих задач.
В полной мере проблема применения ИКТ в обучении еще не нашла своего решения. В то же время, очень многие ее аспекты, в том числе и не связанные с ней напрямую, но исключительно важные в силу своей фундаментальности, разрабатывались педагогами, психологами, специалистами в области ИКТ: основополагающие проблемы теории педагогических систем и инновационных процессов в образовании (П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, В.И. Загвязинский, М.И. Махмутов и др.); особенности личностно-ориентированного образования (Н.А. Алексеев, Ш.А. Амонашвили, Е.В. Бондаревская, В.В. Сериков, И.С. Якиманская и др.); вопросы моделирования и технологизации обучения, программированного
5 обучения (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, Б.С. Гершунский, И.Я. Лернер, Н.Д. Никандров, Н.Ф. Талызина и др.); фундаментальные положения в
* области психолого-педагогических аспектов использования ИКТ (А.Г. Гейн,
А.П. Ершов, М.П. Лапчик, А.А. Леонтьев, В.М. Монахов, И.В. Роберт,
В.Ф. Шолохович и др.).
Фундаментом указанного научного направления за рубежом являются:
педагогические идеи теории оперантного научения Б.Ф. Скиннера,
представления социально-когнитивной теории личности А. Бандуры,
гуманистическая теория личности А. Маслоу. Непосредственные
исследования вопросов применения ИКТ в образовании выполняются по
Щ следующим основным направлениям: психолого-педагогические аспекты
обучения с применением ИКТ (Dillon A., Gagne R., Jonassen D.H., McKnlght С. и др.); программированное обучение и разработка обучающих систем (Briggs L., Gagne R., Harrison N., Kearsley G. и др.); технологии дистанционного обучения (Harasim L., Knowles M.S., Moore M.G. и др.); восприятие электронной информации (Dillon A., Nielsen J., Norman D.A., Salomon G. и др.).
В исследованиях российских ученых (А.А. Андреев, Н.В. Апатова, А.Г. Гейн, Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, М.П. Лапчик, Д.Ш. Матрос,
* Е.И. Машбиц, Е.С. Полат, И.В. Роберт, Э.Г. Скибицкий и др.)
сформулированы общие принципы построения автоматизированных
обучающих систем, показаны возможности технологии мультимедиа;
разработаны дидактические и технологические принципы формирования и
функционирования систем открытого и дистанционного образования. В то же
время недостаточно проработаны принципы системной интеграции ИКТ в
образовательную среду учебных заведений и формирования на их основе
информационной образовательной среды (ИОС), под которой мы понимаем
открытую систему, аккумулирующую интеллектуальные, культурные,
программно-методические, организационные и технические ресурсы.
Формирование ИОС может быть успешным только при активном участии в этом процессе преподавателей. Именно поэтому имеется необходимость в научно-методологическом обосновании принципов создания электронных образовательных ресурсов и их интеграции в образовательную среду.
Актуальность темы исследования определяется существованием определенных противоречий в высшем образовании:
Экспоненциальный рост информации, тем или иным образом определяющей содержание образования, несовместим с ограниченным временем обучения и возможностями субъектов образовательного процесса.
Образовательный процесс современного вуза должен основываться на широком использовании возможностей информационной образовательной среды, для содержательного наполнения которой требуется активная работа педагогов по систематизации и созданию электронных образовательных ресурсов. В то же время недостаточно проработаны принципы формирования таких учебно-методических материалов нового поколения.
Вузам отводится роль одного из главных хранилищ традиций и научного наследия, что вступает в определенное противоречие с тем, что вузы при этом должны находиться на переднем крае науки и использовать в обучении ее новейшие достижения. Традиционные формы обучения не обеспечивают решения всех задач организации образовательного процесса (например, в дистанционном образовании), но ограничены и возможности современных информационных технологий. Таким образом, возникает потребность в интеграции ИКТ и традиционных педагогических технологий для взаимообогащения их возможностей.
В ходе наметившейся технологизации образования в качестве основной цели зачастую выступает подготовка необходимого обществу
7 квалифицированного участника производственного процесса без учета необходимости творческого, интеллектуального развития обучаемого. Однако человек с недостаточно развитым творческим мышлением в дальнейшем испытывает трудности в принятии решений в нестандартных ситуациях. Соответственно, требуется выявление развивающих возможностей ИОС. Также противоречиво положение о том, что высшие учебные заведения призваны вести широкую подготовку специалистов, соблюдая общие требования соответствующих Государственных стандартов, но при этом обеспечивая учебно-воспитательный процесс с учетом индивидуальных особенностей и возможностей студентов. Соответственно требуется вариативный подход к организации и содержанию учебно-воспитательного процесса.
В этой связи суть исследуемой проблемы сводится к выявлению и психолого-педагогическому обоснованию возможностей ИОС в создании условий для разрешения данных противоречий, что и послужило основанием для выбора темы диссертации «Формирование информационной образовательной среды высшего учебного заведения».
Объект исследования - теория и практика учебно-воспитательного процесса с использованием ИКТ в высшем учебном заведении.
Предмет исследования - формирование ИОС как фактора совершенствования процесса обучения, повышения его эффективности и качества, открывающего возможности для развития личности обучаемого; принципы и средства создания электронных образовательных ресурсов; системная интеграция ИКТ в образовательный процесс.
Цель исследования - разработка моделей, обеспечивающих применение системного подхода для определения оптимальных способов формирования ИОС и использования ее развивающих возможностей в
8 дидактическом обеспечении учебно-воспитательного процесса в системе высшего образования.
Гипотеза исследования состоит в предположении, что использование возможностей ИОС обеспечит совершенствование образовательного процесса с целью развития личности обучаемых, достижения ими профессиональной, информационной и социальной компетенций, если:
ИОС высшего учебного заведения спроектирована как открытая система, которая наряду с субъектами, целями, содержанием, методами, средствами и формами организации образовательного процесса аккумулирует интеллектуальные, культурные, программно-методические, организационные и технические ресурсы (управляющими элементами системы являются целевые установки общества, обучаемых и педагогов);
обучаемым предоставлена возможность активно участвовать в проектировании и дальнейшей актуализации индивидуальных образовательных траекторий, что обеспечивает личностно-ориентированный подход к организации процесса обучения;
раскрыты и использованы потенциальные возможности ИОС для реализации развивающего обучения (диалогичность, интегративность, избыточность и многоаспектность знаниевого и деятельностного компонентов, открытость ИОС как системы), в том числе и для развития обучаемости, интеллекта, креативности обучаемых;
обеспечено осознанное и активное участие педагогов в формировании электронных образовательных ресурсов посредством создания электронных учебных курсов, когда на основе накопленных ими опыта, знаний, традиций осуществляется пополнение содержательной, общекультурной составляющей информационного образовательного пространства - от ИОС отдельного учебного заведения до глобальной сети Internet;
формирование информационной образовательной среды вуза
осуществлено на основе системной интеграции ИКТ и сложившихся учебных, научных и организационных структур образовательной среды высшего учебного заведения.
В соответствии с целью исследования и его гипотезой решались следующие задачи:
1. Исследовать и обосновать с психолого-педагогических позиций
структуру ИОС высшего учебного заведения и ее роль в совершенствовании
образовательного процесса:
рассматривая ИОС как открытую систему, определить взаимосвязи и функциональные характеристики ее элементов, выполнить классификацию программно-методического обеспечения ИОС;
определить роль ИОС в повышении эффективности и качества, расширении доступности высшего образования;
определить направления применения ИКТ в образовательном процессе вуза с целью достижения обучаемыми профессиональной, информационной и социальной компетенций.
2. Выявить и обосновать возможности ИОС для развития познавательных
способностей, мотивации и других личностных качеств обучаемых:
сформулировать и обосновать механизм развития системного мышления путем использования возможностей ИОС;
выявить возможности ИОС в плане стимулирования и развития творческой активности;
выявить и обосновать способы мотивации обучаемых к применению ИКТ, как важного фактора, характеризующего функциональность ИОС.
3. Разработать принципы создания силами педагогов электронных
образовательных ресурсов:
определить общедидактические требования, предъявляемые к
электронным образовательным ресурсам;
с точки зрения системного подхода сформулировать и обосновать требования к содержанию, структуре и техническому исполнению электронных учебных курсов в составе ИОС;
проанализировать и обосновать развивающие возможности гипертекстовой технологии реализации электронных учебных курсов.
4. Построить модель применения ИКТ в образовательном процессе с
позиций их интеграции в ИОС:
определить сущность применения ИКТ в образовательном процессе на основе их системной интеграции в ИОС;
установить и обосновать содержание и последовательность основных этапов интеграции, взаимосвязи элементов модели, определить управляющие элементы.
5. Экспериментально проверить эффективность разработанных моделей
создания электронных ресурсов и принципов формирования ИОС для
совершенствования образовательного процесса:
выявить особенности восприятия и характера использования обучаемыми различных электронных образовательных ресурсов, на основе чего определить оптимальный состав электронного учебно-методического комплекса и способы размещения его отдельных элементов на различных носителях (бумажных, компакт-дисках, в сети Internet);
разработать и интегрировать в образовательный процесс электронные учебно-методические комплексы, обеспечивающие в сочетании с традиционными учебно-методическими разработками комплексное развитие обучаемых.
Методологическая основа исследования и его теоретические источники. Методологической основой исследования служат: психологические теории развития личности (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн и др.); общая теория обучения (Ю.К. Бабанский,
В.И. Загвязинский, И.Я. Лернер, М.И. Махмутов и др.) и принципы личностно-ориентированного подхода (Н.А. Алексеев, В.В. Сериков, И.С. Якиманская и др.); теория открытых систем (Н.Н. Моисеев, И. Пригожий, Г. Хакен, А.И. Уемов и др.); теория моделирования учебного процесса (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, М.В. Кларин, Д.Ш. Матрос, Е.И. Машбиц и др.), теоретические и практические разработки психолого-педагогических проблем использования современных информационных технологий в обучении (В.П. Беспалько, А.Г. Гейн, Б.С. Гершунский, В.П. Зинченко, М.П. Лапчик, И.В. Роберт, Э.Г. Скибицкий, O.K. Тихомиров и др.), принципы практического использования ИКТ для развития творческих методов обучения (Е.С. Полат, В.П. Тихомиров, А.В. Хуторской и др.) и формирования информационной среды учебных заведений (А.А. Андреев, Ю.Н. Афанасьев, В.В. Рубцов, И.К. Шалаев, В.А. Ясвин и др.). Методы исследования:
теоретические - изучение и анализ научной литературы в области психологии, педагогики, системного анализа и информационных технологий, моделирование и создание электронных учебно-методических комплексов и учебников, дидактическое проектирование учебного Web-сервера, аналитический метод оценки качества организации образовательного процесса на базе информационных технологий;
экспериментальные - опытно-экспериментальная работа, изучение и обобщение педагогического опыта, педагогическое наблюдение, анкетирование.
База исследования. Основной базой исследования явились Тюменский государственный университет, Тюменский Региональный центр Федерации Интернет-Образования, Тюменский государственный нефтегазовый университет, Тюменский государственный институт мировой экономики, управления и права.
Основные этапы исследования
На первом этапе (1985 - 1990) изучалась и анализировалась психологическая и педагогическая литература с целью определения методологических подходов к исследованию развивающих возможностей информационных технологий, осуществлялось изучение принципов построения и применения автоматизированных обучающих систем. Изучался практический опыт использования учебного программного обеспечения в старших классах школ и вузах. Были разработаны модели автоматизированных обучающих систем, реализованные в виде программ для ЕС ЭВМ и микро-ЭВМ. Использование указанных программ в учебно-воспитательном процессе позволило выявить их дидактические возможности. Исследовались подходы к повышению алгоритмической культуры студентов и преподавателей как основы успешного освоения и применения информационных технологий в профессиональной деятельности и развития личностных качеств.
На втором этапе (1991 - 1997) исследовались педагогические аспекты применения ИКТ для изменения формы и содержания преподавания определенных разделов традиционных курсов (статистика, финансовая математика, финансовый анализ). Велась подготовка к опытно-экспериментальной работе (ОЭР): формировалась программа, создавались компоненты электронных учебных курсов (банки индивидуальных заданий, конспекты лекций, методические рекомендации и др.), анализировались психолого-педагогические особенности организации образовательного процесса в условиях ИОС, возможные прямые и косвенные воздействия на личность обучаемого. Разрабатывалась концепция электронного представления учебного курса, способы проверки знаний, творческие и исследовательские задания. Исследовались возможности гипертекстовой технологии для реализации элементов развивающего обучения, повышения познавательной активности студентов. Разрабатывались подходы к развитию
13 системного мышления в ходе выполнения многоуровневых заданий проблемного характера, проводилась их экспериментальная апробация в рамках преподавания дисциплин «Экономическая информатика», «Компьютерные технологии» на экономическом (затем финансовом) факультете Тюменского госуниверситета и факультативных занятиях по информатике в гимназии №1 г. Тюмени.
На третьем этапе (1998 - 2003) было уточнено понятие образовательной среды с учетом использования ИКТ, выработаны принципы ее формирования. Осуществлена ОЭР: исследованы особенности восприятия и использования студентами различных электронных учебно-методических материалов; изучены особенности представления электронных учебных ресурсов на образовательном Web-сервере для реализации развивающего обучения. Разработаны компоненты специализированных предметных ИОС. Построена и внедрена модель системной интеграции информационных технологий в образовательный процесс с формированием целостной предметной ИОС. Проведено обобщение результатов исследования, сформулированы основные выводы и рекомендации по внедрению его результатов в педагогическую практику, завершено оформление работы
Научная новизна исследования:
С точки зрения синергетического подхода определены структура, характеристики и взаимосвязи элементов информационной образовательной среды высшего учебного заведения как открытой системы, аккумулирующей интеллектуальные, культурные, программно-методические, организационные и технические ресурсы. Определены новые принципы развития ИОС вуза -открытость, масштабируемость, диалогичность, интегративность, адаптируемость, избыточность и многоаспектность знаниевого и деятельностного компонентов. ИОС развивается как иерархическая трехуровневая система: на первом уровне в качестве основы ИОС формируется Internet-библиотека с высокоразвитым метаинформационным
14 компонентом, систематизирующим информацию о ресурсах среды, расширяемая преподавателями и студентами путем формирования соответственно второго и третьего уровней. Такая образовательная среда активизирует творческие процессы, предоставляя свободный выбор ресурсов для воплощения замыслов в сочетании со средствами, необходимыми для осмысления и обобщения результатов, обеспечивая тем самым дополнительные возможности познания окружающей действительности, развития личности обучаемого.
На основе системного подхода построена функциональная модель электронного учебного курса (ЭУК), реализованного в виде образовательного Web-сайта на основе гипертекстовой технологии как сложной дидактической системы, состоящей из информационно-навигационной, содержательной, диагностирующей и управляющей подсистем. С точки зрения структуры, содержания и технического исполнения ЭУК представляет собой подсистему ИОС учебного заведения. Содержание ЭУК определяется не только текстовым и мультимедийным контентом, но и открытостью ЭУК как системы, а также заложенными в его сценарий педагогическими технологиями, позволяющими в полной мере использовать развивающие возможности ИОС. ЭУК интегрируется в структуру ИОС как элемент второго уровня (специализированная ИОС), максимально используя инвариантные информационные и программно-аппаратные ресурсы (единые системы тестирования и мониторинга, виртуальные лаборатории, автоматизированные системы научных исследований и др.).
Теоретическая значимость исследования:
1. В свете главной цели использования информационных технологий в
образовании - развитии личности обучаемого, подготовки к самостоятельной продуктивной деятельности в условиях информационного общества -уточнено педагогическое содержание понятий информационная
15 образовательная среда, модульный принцип, автоматизированная обучающая система, электронный учебный курс.
Информационная образовательная среда высшего учебного заведения понимается как система, аккумулирующая не только программно-методические, организационные и технические ресурсы, но и интеллектуальный, культурный потенциал вуза, содержательный и деятельностный компоненты, самих обучаемых и педагогов; при этом управляющими элементами данной системы являются целевые установки общества, обучаемых и педагогов.
Модульный принцип в свете личностно-ориентированного обучения не ограничивается ориентацией на жесткую последовательность изучения модулей с фиксированным содержательным и деятельностным наполнением, а предполагает многоуровневую систему представления знаний и их усвоения в рамках одного модуля, а также дифференцированно настраиваемую, гибкую последовательность изучения модулей, что обеспечивает развитие как конструктивного, алгоритмического, так и творческого мышления обучаемого в условиях потенциально многовариантной образовательной среды.
Автоматизированная обучающая система в контексте ее интеграции в ИОС предстает как открытая экспертная система, опирающаяся на базу формализованных знаний, включающая возможности проверки гипотез, построения моделей изучаемого явления, проведения компьютерных экспериментов.
Электронный учебный курс, понимаемый как база мультимедийных данных с возможностями оперативного поиска информации, совмещающий в себе функции автоматизированных обучающих, тренировочных и контролирующих систем, моделирующих и демонстрационных программ, систем мониторинга, реализует разноуровневую модель учебной деятельности, основанную на авторской концепции изучения дисциплины,
предусматривает выполнение творческих и исследовательских заданий, гармонично интегрируется в ИОС как по содержанию, так и в плане своей структуры.
Построена модель формирования системного мышления, основанная на закономерностях поэтапного создания студентом индивидуальной ИОС в ходе проблемного обучения; определено понятие индивидуального образовательного пространства - как базы знаний, реализованной в виде электронного ресурса ИОС и служащей основой для выработки единого подхода к формированию самим обучаемым систематизированных знаний об изучаемых дисциплинах; определены требования к ИОС учебного заведения - диалогичность, избыточность и многоаспектность знаниевого и деятельностного компонентов, многовариантность представления знаний, открытость ИОС как системы, необходимые для формирования креативности как личностного свойства, позволяющие использовать возможности ИКТ для стимулирования и развития творческой активности обучаемых.
Разработана модель электронного учебного курса как открытой системы, реализующей функции систем мониторинга, автоматизированных обучающих, тренировочных и контролирующих систем, моделирующих и демонстрационных программ. Сформулированы общедидактические требования, предъявляемые к электронным образовательным ресурсам и необходимые для их интеграции в состав ИОС: выбор ключевых проблем курса в соответствии с междисциплинарной базой знаний ИОС, согласованность терминологии, учет вклада студента в развитие ИОС в критериях оценки качества обучения и развития. Построена поэтапная модель проектирования электронного учебного курса как информационной системы, уточнено педагогическое содержание и взаимосвязь этапов (идентификация, концептуализация, формализация, реализация и тестирование) для восходящего и нисходящего принципов проектирования и
17 интеграции курса в состав ИОС. Построены модель применения ИКТ с позиций их интеграции в ИОС и структурная схема процесса интеграции, установлены и обоснованы содержание и последовательность основных этапов интеграции (инициирование интеграции, анализ и оценка, проектирование интеграции, реализация проекта, мониторинг и адаптация, оценка реализации), взаимосвязи элементов модели; определены управляющие элементы - мотивация обучаемых и обеспечение качества процесса интеграции.
Практическая значимость работы определяется тем, что содержащиеся в ней теоретические положения и выводы, результаты опытно-экспериментальной работы позволили создать научную базу и практические методики формирования электронных образовательных ресурсов, на основе которых разработаны:
учебно-методический комплекс «Концепции современного естествознания» на компакт-диске (авт. В.А. Игнатова, И.Г. Захарова), учебное пособие «Основы дидактики: Современная интерпретация» на компакт-диске (авт. В.И. Загвязинский, И.Г. Захарова), учебно-методический комплекс для дистанционного обучения «Информатика. Введение в Internet-технологии. Технологии работы с правовыми базами данных», образовательные Web-сайты «Компьютерные науки», «Образовательные возможности Internet-технологий». Использование гипертекстовой технологии обеспечивает реализацию методов развивающего обучения на основе многоуровневости и избыточности содержательного компонента, диалогичности. Гибкость системы навигации позволяет строить индивидуальную образовательную траекторию, открытость материалов обеспечивает возможность создания и развития собственной базы знаний -индивидуального образовательного пространства;
предметные ИОС, интегрированные в ИОС университета, содержательный компонент которых включает традиционные (бумажные) и
18 электронные учебно-методические материалы по дисциплинам «Компьютерные науки», «Информатика»; распределенную предметную ИОС по дисциплине «Высокоуровневые методы информатики и программирования», также интегрированную в ИОС университета на основе технологий Internet и видеоконференцсвязи для студентов филиала ТюмГУ в г. Нижневартовске. Для курсов «Информатика», «Основы программирования», «Образовательные возможности Internet-технологий» были разработаны предметные ИОС, использующиеся в образовательном процессе Тюменского Регионального центра Федерации Интернет-Образования, Тюменского государственного нефтегазового университета, Тюменского государственного института мировой экономики, управления и права.
На защиту выносятся следующие положения: 1. ИОС высшего учебного заведения формируется как открытая система, аккумулирующая интеллектуальные, культурные, программные, организационные и технические ресурсы, и закономерно становится средой развивающего обучения при условии, что в основе ее создания лежат следующие доминирующие принципы: открытость, масштабируемость, диалогичность, интегративность, адаптируемость, избыточность и многоаспектность знаниевого и деятельностного компонентов. Устойчивое развитие ИОС обеспечивается ее трехуровневой архитектурой с сохранением всех ведущих принципов для каждого уровня, где первый уровень является инвариантным, второй уровень (специализированные ИОС) дополняет первый и формируется педагогами для достижения конкретных целей образовательного процесса; третий уровень создается на основе первого и второго в ходе познавательной деятельности самих обучаемых и представляет собой совокупность индивидуальных образовательных сред. ИОС изменяет содержание образования, активизируя традиционные и стимулируя развитие новых форм деятельности обучаемых и педагогов, и,
19 наоборот, сама среда развивается благодаря созидательным процессам, в которых участвуют и педагоги, и обучаемые. Основным механизмом реализации развивающих возможностей ИОС является деятельность педагогов по воспитанию у студентов потребностей в самообразовании в условиях диалогичности образовательного процесса, что обеспечивает его управляемость.
В условиях формирования ИОС вуза электронный учебный курс должен проектироваться как открытая система, совмещающая в себе функции систем мониторинга, автоматизированных обучающих, тренировочных и контролирующих систем, моделирующих и демонстрационных программ. В процессе разработки ЭУК интегрируется в структуру ИОС вуза, подключаясь к инвариантным ресурсам (единым системам тестирования и мониторинга, информационно-поисковым системам, виртуальным лабораториям и др.).
Системная интеграция ИКТ в образовательный процесс, обеспечивающая формирование ИОС, может быть осуществлена на основе каскадно-циклической модели, включающей следующие основные этапы: инициирование интеграции, анализ и оценка, проектирование интеграции, реализация проекта, мониторинг и адаптация, оценка реализации. Интеграция электронных образовательных ресурсов в состав ИОС возможна при соблюдении следующих дидактических требований: согласованность с междисциплинарной базой знаний ИОС по выбору ключевых проблем курса, использование единой терминологии, применение согласованных критериев оценки качества обучения и развития, учитывающих вклад студента в формирование ИОС учебного заведения посредством формирования им базы знаний, интегрированной в эту среду.
Достоверность и обоснованность результатов обеспечиваются опорой на фундаментальные исследования в области педагогики и психологии, применением системного подхода к анализу и моделированию
20 педагогического процесса, разносторонним теоретическим анализом, обобщением и учетом имеющегося опыта применения ИКТ в обучении, практической проверкой всех теоретических результатов, внутренней непротиворечивостью результатов исследования, их соответствием теоретическим положениям базисных наук; продолжительностью, воспроизводимостью и контролируемостью опытно-экспериментальной работы, соответствующей широкой апробацией в образовательном процессе вуза и на курсах повышения квалификации педагогических кадров.
Апробация и внедрение результатов исследования
Основные положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих научно-практических конференциях:
международных: «Современные технологии обучения» (Санкт-Петербург, 2000-2002); «Математические методы в технике и технологиях » (Санкт-Петербург, 2000, Смоленск, 2001, Тамбов, 2002); «Научный сервис в сети Интернет» (Ростов, 2000); «Новые информационные технологии в университетском образовании» (Кемерово, 2002); «Современные проблемы информатизации в непромышленной сфере и экономике» (Воронеж, 2002); «Новые технологии в образовании» (Воронеж, 2002).
всероссийских и республиканских: «Применение ЭВМ в учебном процессе» (Душанбе, 1987); «Компьютерная технология в учебном процессе высшей школы» (Челябинск, 1989); «Повышение качества подготовки специалистов» (Тюмень, 1990); «Информационные технологии в образовании» (Душанбе, 1990); «Российская школа и Интернет» (Санкт-Петербург, 2001).
региональных: «Стратегия в пути реализации новых подходов в подготовке специалистов» (Тюмень, 1991); «Управляющие и вычислительные системы. Новые технологии» (Вологда, 2000-2001).
областных: гг. Тобольск, Тюмень, Ханты-Мансийск (1986-2002).
Диссертационное исследование поддержано грантом Министерства образования РФ «Создание и применение развивающих информационных технологий обучения в высшей школе» (2001-2002, шифр ГОО - 2.1 - 116).
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка (352 наименования) и двух приложений; содержит 19 рисунков и 9 таблиц.
Информационная образовательная среда вуза: структура и принципы формирования
В научных работах, посвященных разработке понятийного аппарата информатизации образования, в последние годы широко обсуждаются такие термины, как «информационная среда» (концепция которой была в свое время предложена Ю.А. Шрейдером [271, 272]), «образовательная среда», «информационно-образовательная среда», «информационно-образовательное пространство». Несмотря на значительные расхождения, общим в интерпретации этих понятий является то, что под ними подразумеваются системные совокупности, обеспечивающие организацию педагогического процесса на базе ИКТ. При этом в разных пропорциях в соответствующих определениях присутствуют технологический и педагогический аспекты. В Концепции информатизации сферы образования Российской Федерации, термин «информационная среда» определяется следующим образом: «под информационной средой понимается совокупность программно-аппаратных средств, информационных сетей связи, организационно-методических элементов системы высшей школы и прикладной информации о предметной области, понимаемой и применяемой различными пользователями, возможно с разными целями и в разных смыслах» [145]. Кроме того, достаточно широкое распространение получил термин «информационно-образовательная среда». В Концепции создания и развития системы дистанционного образования в России под информационно-образовательной средой понимается «системно-организованная совокупность средств передачи данных, информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного и организационно-методического обеспечения, ориентированную на удовлетворение образовательных потребностей пользователей» [144]. Излишняя технократичность данных формулировок была преодолена целом рядом исследователей (Р.Ф. Абдеев, А.А. Андреев, Ю.С. Брановский, А.А. Веряев, Ж.Н. Зайцева, В.А. Козырев, Н.Б. Крылова, В.В. Рубцов, Л.М. Туранова, И.К. Шалаев, Ю.И. Шемакин, В.А. Ясвин и др.), наполнивших эти определения педагогическим смыслом, что позволило с достаточной точностью охватить характерные особенности той среды, которую авторы обозначают термином «информационно-образовательная», относя ее преимущественно к дистанционному и открытому образованию.
Приведем ряд определений информационно-образовательной среды и информационно-образовательного пространства, учитывающих вопросы организации педагогического процесса:
Под информационно-образовательной средой (ИОС) понимается системно организованная совокупность информационного, технического, учебно-методического обеспечения, неразрывно связанная с человеком, как субъектом образовательного процесса (О.А. Ильченко [127]).
Информационно-образовательное пространство - пространство осуществления личностных изменений людей в образовательных целях на основе использования современных информационных технологий, пространство формирования личности, освоившей информационную картину мира (В.А. Извозчиков [243]).
Информационная среда как часть информационного пространства -ближайшее внешнее по отношению к индивиду информационное окружение, совокупность условий, в которых непосредственно протекает деятельность индивида (Е.И. Ракитина [243]).
Информационная среда вуза - это одна из сторон его деятельности, включающая в себя организационно-методические средства, совокупность технических и программных средств хранения, обработки, передачи информации, обеспечивающую оперативный доступ к информации и осуществляющую образовательные научные коммуникации (О.И. Соколова [243]).
Информационно-образовательная среда (ИОС) - это педагогическая система (ПС) плюс ее обеспечение, т.е. подсистемы финансово-экономическая, материально-техническая, нормативно-правовая и маркетинговая, менеджмента (А.А. Андреев [11, 243])
ИОС - антропософический релевантный информационный антураж, предназначенный для раскрытия творческого потенциала и талантов обучающего и обучающегося (Ж.Н. Зайцева [78, 79, 243]).
ИОС открытого образования строится с помощью интеграции информации на традиционных и электронных носителях, компьютерно-телекоммуникационных технологий взаимодействия, включает виртуальные библиотеки, распределенные базы данных, учебно-методические комплексы и расширенный аппарат дидактики (В.И. Солдаткин [243]).
ИОС - системно организованная совокупность образовательных учреждений и органов управления, банков данных, локальных и глобальных информационных сетей, книжных фондов библиотек, система их предметно-тематической, функциональной и территориальной адресации и нормативных документов, а также совокупность средств передачи данных, ин формационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно -программного и организационно-методического обеспечения, реализующих образовательную деятельность (Е.К. Марченко [243]).
Вышеприведенные определения с достаточной точностью охватывают характерные особенности той среды, которую авторы обозначают термином «информационно-образовательная». Однако и для понятия «образовательная среда» в современной педагогической науке используются различные толкования, но в качестве общего основания служит представление об образовательной среде, как о системе влияний, условий, возможностей формирования и развития личности обучаемого (И.В. Вачков, С.Д. Дерябо, А.А. Калмыков, В.А. Козырев, В.П. Лебедева, В.А. Орлов, В.И. Панов, В.И. Слободчиков, Л.А. Хачатуров, В.А. Ясвин и др.). В определениях указанных авторов в качестве основных характеристик образовательной среды присутствуют как ее локальность, адресованность конкретным субъектам образовательного процесса, так и открытость внешним влияниям:
Развитие системного мышления с помощью информационных и коммуникационных технологий
Основное требование к современному специалисту — умение оперативно принимать адекватные решения в условиях как большого объема избыточной и противоречивой, так и, наоборот, неполной информации и дефицита времени. Одним из необходимых факторов, обеспечивающих эффективность соответствующей подготовки специалистов, является формирование у студентов системного мышления [51, 103, 124, 246]. В решении этой задачи существенную роль могут сыграть ИКТ - благодаря как своим специфическим возможностям работы с информацией, так и интегративному, системообразующему по своей сути, общему назначению [132, 154,232,244,266,269].
Системный подход в приобретении знаний
Системный подход к постановке и решению проблем трактуется по-разному, но, в конечном счете, представляет собой концепцию решения широкого круга задач, среди которых наибольшие трудности встречаются при исследовании слабоформализуемых, для которых применение строгих математических моделей не дает должного эффекта, или соответствующее моделирование просто нереально [190]. Такие задачи обычно также характеризуются наличием большого количества факторов, в той или иной мере влияющих на их решение, и отсутствием достаточной и достоверной (или, наоборот, наличием избыточной и противоречивой) информации о них.
В самых общих чертах основные принципы системного подхода, определяющие способ решения той или иной задачи, можно сформулировать следующим образом [252]:
проблема в совокупности с используемыми для ее решения средствами представляется как некая система;
эта система является составной частью определенной иерархии -подсистемой другой системы, со стороны которой может оказываться некоторое внешнее воздействие;
для описания системы должны быть определены и взаимоувязаны цели и задачи, подзадачи, ограничения, входы, выходы, процессы (как элементы основного процесса преобразования исходных данных в результаты);
построенная таким образом система характеризуется новыми свойствами, которые отсутствуют у составляющих ее элементов.
Непосредственная реализация системного подхода предусматривает три этапа: 1) определение целого (системы), частью которого является исследуемый объект; 2) объяснение поведения или свойств этой системы; 3) объяснение поведения или свойств интересующего нас объекта с точки зрения его функций в этой системе, элементом которой он является. Т.е. при системном подходе синтез предшествует анализу, в то время как при традиционном - наоборот: исследуемый объект рассматривается, как целое, которое предстоит разложить на части.
Для студента как будущего специалиста важнейшим является получение связного, системного представления обо всех изучаемых дисциплинах, что в идеале должно было бы обеспечиваться единым подходом к преподаванию, но на практике является малореальным. Нам представляется, что решить подобную проблему можно на основе использования возможностей современных ИОС - для выработки единого подхода к формированию самим студентом материального воплощения систематизированных знаний об изучаемых дисциплинах в виде индивидуальных предметных образовательных сред.
С технологической точки зрения достижение целей обучения обеспечивается, по меньшей мере, двумя основными компонентами: технологией преподавания и технологией усвоения знаний обучаемыми. Чем лучше они согласуются между собой и ИКТ, использующимися в учебно-воспитательном процессе, тем эффективнее обучение, что естественным образом достигается в том случае, когда все вышеперечисленные технологии интегрированы в ИОС.
В современной психологии личности на основе когнитивной теории социального научения Альберта Бандуры [265, 284] интенсивно исследуются огромные информационные хранилища человека, их организация и использование в переработке информации. В центре внимания оказываются методы, с помощью которых люди работают с информацией, а также взаимосвязь между этими процессами и другими аспектами человеческой психики. И здесь, с точки зрения изучаемого нами вопроса, особый интерес вызывает концепция схемы - организованной структуры знаний об отдельном объекте [122, 123, 244, 257, 284, 303]. Схемы представляют собой гипотетические когнитивные структуры, использующиеся для восприятия,
108 организации, переработки и использования информации об окружающем мире. Безусловно, что для осмысления мира каждым человеком используется большой и сложный набор схем. Во многих случаях схематичность мыслительных процессов упрощает работу с потоком входящей информации и делает взаимоотношения с социальным окружением более контролируемым. Адекватно структурированное знание позволяет сосредоточиваться на подходящей информации, отбрасывая ненужную, а также правильно интерпретировать даже неоднозначную информацию, включая ее в уже существующие структуры или внося изменения в последние. Таким образом, с точки зрения современной психологии развитие системного мышления в процессе обучения с применением новых информационных технологий на базе согласованных между собой способа представления знаний, технологии преподавания и технологии усвоения знаний обучаемыми с опорой на естественные возможности структурированной работы с поступающей информацией в условиях ИОС вполне достижимо.
Возможности гипертекстовой технологии в создании электронного учебного курса
Термин гипертекст в настоящее время применяется очень широко. Приставка «гипер» (греч. hyper) означает «над, сверх, по ту сторону», и соответственно гипертекст - это сверхтекст, поднявшийся над обычным текстом, для того, чтобы повести читателя по ту сторону печатной страницы. Отличительная черта гипертекста — наличие особых связок, гиперссылок. Каждая из них — альтернативный путь, уводящий читателя в определенном направлении. С гипертекстом экспериментируют не только специалисты в области информационных технологий. Появляются литературные гиперроманы, которые называют литературой XXI века, такие, например, как «Хазарский словарь» Милорада Павича [186]. Однако весь спектр возможностей гипертекста позволяет раскрыть именно компьютер, поскольку здесь, для того чтобы осуществить выбор направления, достаточно просто щелкнуть мышкой по тому элементу (тексту, рисунку, анимации), который является гиперссылкой. Гипертекстовая технология лежит в основе построения Всемирной Паутины, электронных словарей и энциклопедий, различных информационных систем (например, справочных систем юридического профиля). Но, тем не менее, независимо от сферы применения, гипертекст всегда характеризует возможность быстрого поиска информации путем прямого выбора.
В то же время, отличия между гипертекстовыми системами для, скажем, управления информацией, специализированными или обучающими системами так перевешивают их подобие, что не вполне корректно говорить о гипертексте как об общей технологии, базирующейся на таких возможностях, как использование языка HTML и т.п. Более того, даже в рамках гипертекстовых обучающих систем существует большое количество подходов к выбору самих принципов представления предметной области и организации процесса обучения [293, 295-298, 312, 314, 321, 341, 344]. Таким образом, необходимо рассматривать гипертекстовые системы в контексте специфических приложений, с учетом их конкретных особенностей. Нас, в данном случае, будут интересовать возможности гипертекста для создания электронных учебных курсов в технологии HTML.
Гипертекст и дидактические особенности ЭУК
Отдельные документы, выполненные в технологии HTML, называют HTML-страницами. При этом различают статические, неизменные и динамические страницы, содержание которых может изменяться в результате тех или иных действий пользователя - нажатия кнопок, ввода определенного набора символов и т.п. Для реализации основных дидактических принципов обучения при работе с ЭУК крайне актуальной становится возможность использования такого динамического гипертекста [297, 298], в котором можно обеспечить настройку предъявляемого обучаемому материала в зависимости от его действий. Это помогает сделать гипертекстовый ЭУК гибкой, самонастраивающейся системой, в которой реализуются требования основных принципов обучения [75, с.48-49]: использование динамически настраиваемых гипертекстовых страниц позволяет реализовывать принцип доступности, а возможность проведения диагностики позволяет в зависимости от ее результатов предлагать тот или иной уровень сложности в пределах одной и той же темы, обеспечивая тем самым дифференцированный подход к обучению; включение в страницу элементов мультимедиа позволяет создать обучающую среду с ярким и наглядным представлением информации, реализуя принцип наглядности; гиперссылки позволяют естественным образом увязать различные материалы, предоставив обучаемому возможность обращения к необходимой теоретической информации при выполнении практических заданий и, наоборот, иллюстрируя теоретический материал практическими примерами, что обеспечивает соблюдение принцип связи теории и практики; работа гипертекстовой обучающей системы может адаптироваться к тем результатам, которые показывает обучаемый при выполнении заданий, ответах на вопросы, что позволяет благодаря обратной связи реализовать принцип прочности знаний.
Однако с точки зрения тех же дидактических требований гипертексту присущи определенные особенности, которые нельзя игнорировать как при проектировании гипертекстовых ЭУК, так и при их применении в учебно-воспитательном процессе [84, 85].
Следует отметить, что гипертекстовые обучающие системы кажутся чем-то почти противоречащим идее традиционных обучающих систем, базирующихся на принципах программированного обучения. В конце концов, суть гипертекста состоит в том, что пользователи практически свободны в переходах по ссылкам (связям). В то же время, основная предпосылка, на которой базируется программированное обучение, состоит в том, что в последовательности инструкций обеспечивается практически автоматический или даже принудительный выбор наиболее подходящего для обучаемого шага (информации для изучения, проверочного теста и т.п.). Особенности сценария, в соответствии с которым предлагается изучаемый материал, будут определяться принципиальной педагогической стратегией.
С другой стороны, обучающие системы, базирующиеся на гипертексте, предоставляют обучаемому почти полное управление ходом образовательного процесса. Обычно это связано как раз с выбором пути по изучаемому материалу [351]. Таким образом, указанная особенность гипертекстовой обучающей системы выглядит как передача обучаемому ответственности за процесс изучения.
Модель интеграции информационных и коммуникационных технологий в учебно-воспитательный процесс
Общая цель опытно-экспериментальной работы заключалась в практической проверке работоспособности и эффективности предложенных нами моделей создания и применения электронных учебных курсов, принципов формирования предметной информационной образовательной среды для совершенствования образовательного процесса, обеспеченного ее возможностями. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
выбрать дисциплину для формирования соответствующей предметной ИОС, подготовить комплект дидактических материалов для экспериментального обучения (в том числе и электронных);
выявить и описать характерные особенности восприятия, последующей переработки и использования обучаемыми электронных образовательных ресурсов, различающихся способами представления информации и содержанием;
определить рациональные способы представления, структурирования и содержательного наполнения электронных образовательных ресурсов, а также их оптимальный состав, обеспечивающий формирование предметной ИОС;
проверить работоспособность и целесообразность применения в педагогической практике предложенных нами принципов проектирования электронных учебных курсов в форме электронных учебников и образовательных Web-сайтов, а также модели системной интеграции информационых и коммуникационных технологий в образовательный процесс;
отработать основные принципы организации развивающего обучения с использованием электронных учебных курсов, в том числе и в условиях применения технологий дистанционного обучения; апробировать подходы к организации учебно-воспитательного процесса в условиях ИОС, функционирующей на базе образовательного Web-сервера.
Формирование предметной информационной образовательной среды является одной из актуальнейших проблем в создании системы открытого образования и дидактического обеспечения самостоятельной работы студентов для всех форм подготовки дипломированных специалистов. Различные аспекты данной проблемы исследовались в работах А.А.Андреева [10, 11], Ю.Н.Афанасьева [13-17], Ж.Н.Зайцевой [78, 79], В.В. Рубцова [142, 215, 216], В.А. Левина [280, 281] и др.
В числе основных задач, решение которых требуется для формирования предметной ИОС, необходимо выделить следующие: выбор ведущих принципов организации образовательного процесса; отбор технологий и способов представления электронных ресурсов в зависимости от характерных особенностей их восприятия и использования обучаемыми; определение оптимального состава предметного учебно-методического комплекса (УМК), включая пропорции размещения его элементов на различных носителях; определение для каждого из элементов УМК содержательного и деятельностного компонентов, исходя из принципа структурированной избыточности ИОС; интеграция предметной ИОС в образовательную среду вуза.
Ведущие принципы организации образовательного процесса в ИОС Эффективность информационной образовательной среды второго уровня (предметная ИОС) в гуманитарном плане определяется тем, какие психолого-педагогические идеи реализовал в ней педагог в процессе ее создания.
В своей работе мы исходили из того, что формирование ИОС и использование дополнительных электронных ресурсов не является самоцелью или способом, позволяющим формализовать и упростить образовательный процесс. Напротив, мы предполагали с помощью новой образовательной среды создать условия для формирования саморазвивающейся, самоактуализирующейся личности, высвободить педагога для более глубокого взаимодействия с обучаемыми. В свое время, вводя в дидактику принцип оптимизации, Ю.К. Бабанский отмечал, что «осуществить оптимальный вариант обучения невозможно путем прямого и плоского выполнения всей совокупности способов оптимизации учебного процесса. Помимо выполнения этих своеобразных алгоритмов (курсив наш) выбора и применения оптимального решения, необходимо вдохнуть в учебный процесс еще и яркую личностную окраску, одухотворить обучение личностным влиянием учителя (курсив наш), проявлением его способностей ... и талантливости, которая ведет за собой учеников, вызывает у них глубокие эмоциональные переживания, прилив энергии, заинтересованность» [21, с. 188].
Исходя из ведущей роли принципа развивающего и воспитывающего обучения, в основу опытно-экспериментальной работы были положены: дифференцированный подход к организации учебно-познавательной деятельности с учетом различий в уровне начальной подготовки обучаемых, предпочтительном темпе и траектории обучения; активизация познавательной деятельности на основе применения электронных образовательных ресурсов, выбираемых в зависимости от личностных особенностей обучаемого; широкое использование в рамках индивидуальной работы с обучаемыми эвристических приемов, заданий проблемного характера; выполнение обучаемыми творческих работ, совместных проектов, активное участие обучаемых в развитии ИОС вуза.
Похожие диссертации на Формирование информационной образовательной среды высшего учебного заведения
