Содержание к диссертации
Введение , 4
1. Состояние проблемы компьютерных технологий обучения ; 14
-
Применение компьютеров в обучении 14
-
Психолого-педагогические аспекты информатизации обучения 22
-
Дидактическая подготовка содержания обучения 31
-
Проектирование общей схемы процесса обучения 43
-
Классификация педагогических программных средств 51
-
Выводы 61
2. Описание и структура компьютерной технологии подготовки и прове
дения учебных занятий > ;:—;'*;. 64
-
Компьютерная технология подготовки и проведения занятий 64
-
Подготовка учебных материалов для проведения учебных занятий.. 77
-
Общая схема процесса обучения 85
-
Выводы 104
3. Информационное обеспечение компьютерной технологии подготовки и
проведения учебных занятий 107
-
Создание обучающих программ с помощью инструментальных систем , 107
-
Описание инструментальной системы генерации обучающих программ , 116
-
Особенности реализации инструментальной системы 136
3.4; Выводы 139
4. Опытно-экспериментальное исследование компьютерной технологии
подготовки и проведения учебных занятий > 143
-
Исследование эффективности применения компьютерной технологии с помощью анкетного опроса студентов , 143
-
Организация учебных занятий с использованием компьютерной технологии 153
-
Выводы 164
Заключение 168
Литература 172
'$
^
#
Введение к работе
стали широко использоваться в образовании, появились "новые информационные технологии обучения", называемые также ''компьютерными технологиями". Компьютерные технологии обучения — это процессы подготовки и передачи информации обучаемому, средством осуществления которых является компьютер. Компьютерная технология основывается на использовании некоторой формализованной модели содержания, которое представлено педагогическими программными средствами, хранимыми в памяти компьютера, и возможностями телекоммуникационной сети. Проектирование информационных технологий обучения включает как разработку новых средств обучения, так и методов их использования в учебном процессе. Разработкой концепций различных педагогических технологий занимались Н.Ф. Талызина /1977/, П.М. Эрдниев /1973/JM.B. Кларин /1984, 1994/, Ф. Янушкевич /1986/ и др. Общие проблемы, связанные с проектированием новых педагогических технологий, исследовались в работах Ю.К. Бабанского /1987/, А.А. Вербицкого /1991/, В.К. Дьяченко, В.П. Беспалько, В.В. Краевского, И.Я. Лернера /1989/, Ю.С. Тюнникова /1991/, И.И. Ильясова, НА Галатенко /1994/ и др.
В структуру педагогической технологии входят концептуальная основа, содержательная часть обучения и технологический процесс, включающий описание организации и диагностики учебного процесса, методы и формы деятельности участников.
В условиях компьютеризации педагогического процесса педагогическое проектирование является обязательным условием его эффективной реализации, В педагогической технологии диагностичное задание целей, объективный контроль качества усвоения учащимися учебного материала, развитие личности в целом являются основными проблемами. Для выявления факта усвоения знаний и достижения цели на каждом уровне используются специальные проверочные инструменты — тесты достижений, с помощью которых однозначно выявляется уровень усвоения информации учащимся и его мастерство. Важными параметрами цели обучения являются: объем и уровень усвоения, ступень абстракции, степень освоения — автоматизации и осознанности усвоения. Контроль знаний с помощью тестов дает возможность проверить качество сформированности всех параметров цели. Диагно-стичной методике целеобразования и использованию педагогической технологии на учебном занятии посвящены работы В.П. Беспалько /1989/, Е.Л. Белкина /1989/, В.М. Полонского /1987/, М.С. Бикбулатова /1981/ и других.
В последнее время все больше авторов связывает вопросы оптимизации процесса обучения с использованием в нем компьютерных технологий: К.К. Бойкачев /1987/, В.Ф. Венда и Б.Ф. Ломов /1984/, Г. Гергей /1985/, Б.С. Гершунский /1987/, В.Я. Ляудис /1983/, ЭГ. Малиночка /1989/, Е.И. Машбиц /1989/, АЛ. Савельев /1986/, Г.К. Селевко /1998/ и другие. В этих работах накоплен опыт практического использования компьютеров в процессе обучения и заложены фундаментальные психолого-педагогические основы рационального включения компьютера в учебно-познавательную деятельность обучаемых на разных ее этапах.
Для поддержки процесса построения педагогических программных средств необходим переход от традиционной технологии "прямого" программирования в системах программирования C++, BASIC, PASCAL и т.д., к более производительной технологии создания компьютерных обучающих программ —- с использованием инструментальных систем проектирования программ. Применение инструментальных систем для проектирования педагогического программного средства позволяет сократить трудоемкость и сроки разработки, а также дает возможность создавать обучающие программы преподавателям, не имеющим профессиональной подготовки в области программирования.
Общие проблемы технологии создания компьютерных обучающих программ, классификация программных продуктов общего назначения, требования к инструментальным средствам рассматривались О.И, Мухиным /1991/, А.Т. Ворониным* ЮЛ, Чернышевым, И.В. Ретинской, М.В, Шугри-
6 ной /1993/, М.В. Булгаковым, А.Е. Пушкиным, С.С. Фоминым, RE, Якивчу-ком /1994/. Описание конкретных разработок инструментальных систем производилось многими авторами: К.К. Бойкачевым, И.Г. Коневой, И.З. Новик, А.Т. Ворониным, Ю.А, Чернышевым, С.Н. Трапезниковым /1994/.
Главной особенностью фактологической стороны содержания образования является наличие компьютерной информационной среды, включающей на современном уровне гипертекст и мультимедиа, имитационное обучение, электронные коммуникации (сети), базы данных, экспертные системы и т.п. Гипертекстовые и гипермедиа инструментальные системы позволяют сосредоточить и использовать на одном учебном месте изобразительные средства различной природы и выразительности (текст, рисунки, звук, видео, анимацию, фотографии, схемы), выбрав их в соответствии с содержанием изучаемого предмета и законами психологического воздействия и восприятия. Гипертекстовые системы являются мощным средством индивидуализации обучения. Пути и темп изучения материала могут быть выбраны и реализованы обучающимся, в зависимости от имеющегося уровня знаний, сложившихся приемов работы и психологических особенностей личности. Работа с гипертекстовой системой формирует и развивает способность к самостоятельной деятельности по получению и развитию знаний и умений. О применении мультимедиа и гипертекстовых систем в обучении писали многие авторы; Ю.М. Тараскин, А.В. Смольянинов, В.Н. Агеев, А.В. Веселов, ДМ, Гришеч-кин, А.И. Тихонов /1994/ и другие.
Имеющийся опыт и исследования показали, что применение компьютеров существенно улучшает обучение. Но проникновение их в педагогическую практику затруднено имеющей место в настоящее время трудоемкостью подготовительной работы преподавателя. Для преодоления этих трудностей нужна специальная подготовка, специальные знания и умения. Учитель должен овладеть профессией программиста. Но и программисту требуется выполнять нелегкий труд для подготовки учебных материалов к работе с использованием компьютера. Однако эта подготовка не является сущност- ным содержанием процесса обучения. Значит, нужно стремиться к ее упрощению, сокращению ее трудоемкости.
Трудоемкость подготовки учебных материалов к занятию может быть уменьшена путем передачи компьютеру механических, оформительских, рутинных действий. Таких действий много и в подготовительной работе, и в проведении занятия. Передать их компьютеру возможно путем воплощения их в программный продукт. А для этого нужны обобщенные сущностные характеристики этих действий, которые могут пригодиться: в дальнейшем для проектирования применения компьютера в обучении.
Из отмеченного вытекает проблема выделения обобщенных сущностных характеристик действий преподавателя по подготовке и проведению учебного занятия и использованию их для построения компьютерной технологии.
Однако если структура и способ построения педагогических образовательных технологий достаточно полно и глубоко проработаны, то с компьютерными технологиями обучения имеется много неясного. Использование компьютерных программных средств зачастую осуществляется на отдельных этапах технологии обучения, например, с целью первичного формирования знаний, коррекции и контроля результатов обучения и т.д. Вместе с тем целостный, системный, фундаментальный подход к разработке и внедрению компьютерных программных средств в обучении отсутствует. Необходимо также отметить, что даже при наличии системного подхода применение педагогических программных средств затрудняется их отсутствием или высокой трудоемкостью разработки,
Традиционно при разработке педагогических программных средств, как правило, применяется "прямое" программирование в системах программирования, требующее использования труда профессиональных программистов высокой квалификации. Для поддержания массового процесса построения педагогических программных средств необходим переход к более производительной технологии создания компьютерных обучающих программ — с использованием инструментальных систем проектирования программ. Применение инструментальных систем для проектирования педагогического программного средства позволяет сократить трудоемкость и сроки разработки, а также дает возможность создавать обучающие программы преподавателям, не имеющим профессиональной подготовки в области программирования.
Однако существующие разработки инструментальных систем, во-первых, не всегда доступны педагогу, во-вторых, зачастую не вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к педагогическому программному средству и, в-третьих, не отвечают методологии проектируемой компьютерной технологии.
Недостаточная обеспеченность средствами компьютерной поддержки процесса подготовки и проведения учебных занятий побудила нас к выбору темы исследования "Компьютерная технология подготовки и проведения учебных занятий".
Цель исследования: разработка и обоснование компьютерной технологии подготовки и проведения учебных занятий, обеспеченной программной поддержкой действий участников процесса обучения.
Объектом исследования является процесс подготовки и проведения учебных занятий с применением компьютера, а предметом исследования — компьютерная педагогическая технология подготовки и проведения учебных занятий, обеспечивающая адекватную поддержку действий участников обучения.
Гипотеза исследования:
Использование компьютера для подготовки и проведения учебных занятий приводит к образованию эффективной и комфортной для участников обучения технологии, если при этом поддерживаются действия: отбора и конструирования содержания учебного материала; организации учебного материала в виде совокупности компонентов, благоприятных для работы с ними обучаемых; учета при создании этих компонентов особенностей личности обучаемых и степени их продвинутости в изучении материала; выстраивания обучаемым своей индивидуальной траектории учебных действий; - создания состояния информационной гуманности (личностно- ориентированное обучение) для обучаемого и состояния "дружественности", доступности для педагога.
Для достижения поставленной цели и проверки выдвинутых гипотез намечены следующие задачи исследования;
1) Изучить состояние проблемы проектирования компьютерных педагогических технологий обучения. .2) Разработать педагогическую модель компьютерной поддержки подготовки и проведения учебных занятий.
3) Раскрыть взаимодействие педагогических и информатизационных условий при подготовке и проведении учебных занятий.
4) Исследовать педагогическую эффективность разработанной модели.
В процессе исследования решался ряд частных задач: выделение специфичных для компьютерных технологий принципов и методов обучения; определение специфики процесса целеобразования применительно к базовой дисциплине педагогического эксперимента; описание методики определения коэффициентов параметров цели обучения учащимися при использовании педагогического программного средства; разработка типичной структуры процесса создания компьютеризированных учебных материалов; выработка рекомендаций педагогу-предметнику по дидактической подготовке учебных материалов, формированию сценария обучающей программы и использованию инструментальной системы.
Основными методами исследования являются:
1.Теоретический анализ литературных источников, изучение и обобщение опыта использования технологий обучения. Применялись для определения проблем, цели» объекта и предмета исследований.
2.Метод педагогического моделирования. Выступил в качестве основного метода исследований при построении экспериментальных моделей.
3.Эмпирические методы: обсервационные (наблюдение, хронометраж), диагностические (анкетирование, тестирование), созидательный эксперимент при моделировании учебного взаимодействия и разработке компьютеризированных материалов и педагогический эксперимент при исследовании эффективности их применения.
4. Дисперсионный, парный корреляционный анализы, анализ результатов эксперимента по показателям оценочных успехов. Использовались для математической обработки данных эксперимента.
5.Ведение дневников наблюдений за учебно-познавательной деятельностью обучаемых, анкетирование, контрольные работы.
Исследование проводилось по этапам;
На первом этапе (1989-1997) изучались психолого-педагогические аспекты компьютеризации обучения, рассматривались существовавшие методики подготовки дидактических материалов для автоматизированных обучающих систем и обобщался передовой опыт использования компьютеров в обучении.
Опытная разработка обучающих программ по многим предметам (Пакеты Прикладных Программ, Автоматизированные банки данных, Численные методы вычислений, Информатика) осуществлялась, начиная с 1989 г,, в различных программных средах: Мобильной Диалоговой Обучающей Системе (МДОС), Turbo Pascal (с использованием библиотеки Turbo Vision), Delphi, Разработка инструментальных программных систем для проектирования обучающих программ средствами языка Pascal проводилась, начиная с 1992 года. Интерфейс, возможности, способы организации взаимодействия с обучаемым и идеология проектируемых программ неоднократно менялись.
На втором этапе (1997-1999) разрабатывалась инструментальная среда для обеспечения программной поддержки процесса подготовки и проведения учебных занятий, развивался аппарат и методика исследования, анализирова-
11 лись учебные программы и методическая литература, разрабатывались экспериментальные учебные материалы.
На третьем этапе (1998-1999) построена педагогическая модель компьютерной поддержки действий участников процесса подготовки и проведения учебных занятий; раскрыта специфика взаимодействия педагогических и информационных условий при переводе педагогической модели подготовки и проведения учебных занятий в программный продукт; проведено опытно-экспериментальное исследование построенной компьютерной технологии обучения, выполнен анализ и обобщение теоретических и экспериментальных материалов.
Научная новизна результатов исследования состоит в разработанной технологической модели подготовки и проведения учебных занятий, методического, организационного и информационного обеспечения этой технологии и структуре инструментальной программной поддержки действий преподавателя и обучаемого.
Теоретическая значимость результатов исследования заключается в обосновании разработанной компьютерной технологии подготовки и проведения учебных занятий, раскрытии педагогической сущности компьютерной поддержки действий преподавателя, проектирующего предстоящее занятие.
Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что разработанная модель подготовки и проведения учебных занятий, обеспеченная программной поддержкой действий участников готова к использованию в практической деятельности. Разработан инструментарий практической деятельности педагога с использованием компьютера. Разработаны методические рекомендации по использованию предложенной технологии, комплекс компьютеризированных учебных материалов и обучающих программ (по курсу "Автоматизированные базы данных").
Обоснованность и достоверность полученных научных результатов и сделанных на их основе выводов обеспечивается системным подходом к изучению предмета исследования, организацией педагогического эксперимента в соответствии с целями обучения и задачами исследования, использованием надеяшых, апробированных методик обработки данных и качественной интерпретацией результатов. Статистический анализ анкетирования, показателей успешности обучения и коэффициентов достижения цели обучения позволили сделать вывод о достоверности результатов исследования при уровне надежности 95%.
Личный вклад диссертанта в получение научных результатов заключается в самостоятельной разработке и испытании экспериментальной модели подготовки и проведения учебных занятий, инструментальной программной поддержке действий преподавателя и обучаемого, в теоретическом их обосновании, обобщении результатов исследования.
На защиту выносятся следующие положения:
Компьютерная технологическая модель подготовки и проведения учебных занятий, обеспеченная программной поддержкой действий участников.
Общая структура инструментальной программной поддержки процесса подготовки и проведения учебных занятий, состоящая из подструктур поддержки действий преподавателя по подготовке и проведению занятия и действий обучаемого.
Структура программного обеспечения педагогического проектирования учебного занятия, состоящая из модулей учебного занятия, кадров учебного материала и информационных компонентов обслуживающих действий,
Модель методического обеспечения подготовки учебного занятия, состоящая из определения содержания модулей занятия, описания отобранного содержания и проектирования учебных действий.
Модель организационного обеспечения взаимодействия участников подготовки и проведения учебных занятий с инструментальной программной системой, состоящая из инструкций* описывающих порядок действий участников,
Апробация и внедрение результатов исследования.
Итоги исследования докладывались на конференциях: региональной конференции на секции "Проблемы преподавания механики и использования ЭВМ в учебном процессе" (г. Краснодар, 1986); научно-методической конференции "Совершенствование подготовки педагогических кадров" (г. Краснодар, 1987); всероссийской научно-практической конференции-выставке "Информатизация образования 96" (г. Ставрополь, июнь 1996 г.), межрегиональной научно-практической конференции "Образование взрослых: психолого-педагогические аспекты" (г. Краснодар, март 1999);
5-я международной конференции "Современные технологии обучения" (г. Санкт-Петербург, апрель 1999).
Материалы работы обсуждались на заседаниях кафедры математиче ского моделирования факультета прикладной математики и кафедры педаго гики Кубанского госуниверситета. Проводились встречи с учителями, руко- водителями учреждений народного образования города Краснодара и края. :
Разработанная компьютерная технология была использована при подготовке и проведении учебных занятий по предмету «Автоматизированные базы данных» (факультет прикладной математики КубГУ, отделение экономической кибернетики экономического факультета ИНЭП), «Автоматизированные информационные системы в экономике» (экономический факультет ИНЭП).
Модель одобрена на кафедрах педагогики и математического моделирования КубГУ и внедряется в учебный процесс.
Практические рекомендации по разработке и использованию компьютерной технологии, предложенные нами, успешно применяются другими преподавателями при подготовке и проведении учебных занятий по другим учебным предметам (Информатика, Общая геология и др.).
