Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Понятийно-терминологическая основа электро радиотехники как дидактический феномен 17
1.1 Термины и понятия как язык науки и как объект изучения 17
1.2 Термины и понятия электрорадиотехники в содержании технологической подготовки будущего учителя 34
1.3 Информационно-технологический потенциал электронных средств обучения 51
ГЛАВА 2. Процесс формирования понятийно-терминологической основы электрорадиотехники 69
2.1 Раскрытие сущности терминов и понятий при помощи мультиме дийного комплекса 69
2.2 Системное усвоение терминов и понятий при проведении лабораторного практикума с использованием визуально-лабораторных комплексов 85
2.3 Контроль и самоконтроль усвоения терминов и понятий с применением компьютерных технологий 98
Заключение по
Список литературы 114
Приложения 124
- Термины и понятия электрорадиотехники в содержании технологической подготовки будущего учителя
- Информационно-технологический потенциал электронных средств обучения
- Системное усвоение терминов и понятий при проведении лабораторного практикума с использованием визуально-лабораторных комплексов
- Контроль и самоконтроль усвоения терминов и понятий с применением компьютерных технологий
Термины и понятия электрорадиотехники в содержании технологической подготовки будущего учителя
Развитие и использование современных технологий определяется как наличием и совершенствованием мощной производственной базы, фундаментальной и прикладной науки, так и уровнем интеллекта общества, его информатизацией и технологической культурой. Важность технологической культуры населения, и особенно молодёжи, признаётся сейчас во всём мире (85). Это находит своё отражение, как в документах международных организаций, так и в посланиях президента России и постановлениях правительства РФ.
Одной из главных целей технологического образования в формировании технологической культуры личности можно считать «обеспечение качественной технологической подготовки, представляющей всеобщую сторону усваиваемой учащимися в ходе изучения различных предметов человеческой культуры, трансформированной в творческом созидании на основе значимых стратегий преобразовательной деятельности» (34, с. 173). Признаками технологической культуры личности являются: - познание способов преобразования действительности на базе новейших достижений науки; - интегрирование знаний в сферу их практического применения; - эрудированность в технологических процессах; - проектно-технологический подход при принятии решений; - способность универсального применения информации; - наличие методологического мышления в любой сфере технологии. В 1993 году министерством образования РФ в базисный план общеобразовательных учебных заведений России включена образовательная область «Технология», которая предусматривает продолжение трудового обучения школьников на более высоком уровне. Данная образовательная область предназначена для: - приобретения обучающимися общетрудовых и специальных знаний и умений; - развития их интеллекта; - приобщения к эстетике труда; - обеспечения адаптации человека к быстро изменяющимся социально экономическим условиям России. С учётом этого определены следующие задачи предмета «Технология» при изучении его в школе: - формирование политехнических и жизненно необходимых знаний; - приобретение навыков ведения домашнего хозяйства; формирование умения самостоятельного решения творческо-изобретательских задач; - профессиональное самоопределение; - овладение основными понятиями рыночной экономики, менеджмента и маркетинга. Для решения этих задач будущий учитель технологии должен овладеть технологическим мышлением, предполагающим направленность деятельности человека на получение оптимального результата с наименьшими затратами в любом виде труда. Технологическое образование устанавливает приоритет способа над результатом деятельности. По мысли П.Р. Атутова, «Технология», являясь предметной областью трудовой подготовки, обеспечивает технологическую грамотность учащихся в процессе изучения ими разнообразных дисциплин общеобразовательного, трудового и профессионального цикла (35).
Для успешного овладения знаниями и трудовыми навыками в области специальных технологических дисциплин (технологиями обработки конструкционных материалов, тканей, пищевых продуктов и др.) студенту необходимо иметь прочную общетехническую подготовку по таким дисциплинам, как: «Машиноведение» (изучающее теоретическую механику, сопротивление материалов, теорию механизмов и машин), «Графика» (изучающую начерта 36 тельную геометрию и черчение), «Электрорадиотехника» (изучающую электротехнику, электропривод и радиоэлектронику), «Информатика». Политехническая подготовка состоит в формировании у студентов основ для готовности к труду в сфере современной техники, а цель технологической подготовки - формирование готовности к преобразовательной деятельности. В процессе политехнического образования усваиваются знания и умения, направленные на преобразовательную деятельность (34).
При изучении электрорадиотехники для формирования у студентов технологической грамотности и технологической культуры необходима фундаментальная основа, которой является понятийно-терминологический аппарат, обозначающий процессы и способы преобразования материи, энергии и информации. Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования предусмотрено изучение курса «Электрорадиотехника» (ДПП.Ф.05), включающее в себя (27):
Информационно-технологический потенциал электронных средств обучения
Современные темпы ускорения научно-технического и технологического развития общества выступают фактором обновления в системе образования. Это, в свою очередь, изменяет позицию и педагога, и студентов. Последние всё в большей степени становятся субъектами самостоятельного приобретения знаний. Функция преподавателя изменяется из передачи информации студентам на её систематизацию, организацию их самоконтроля познавательной деятельности. Следовательно, если роль преподавателя в непосредственной передаче знаний сокращается, то возрастает значение современных средств обучения, обеспечивающих доступ к качественной информации в необходимом объёме. С точки зрения С.Г. Шаповаленко, Е.С. Полат получение знаний на современном уровне вообще невозможно без использования средств обучения новейшего типа (82).
Активизация применения технических средств для целей обучения в мировой науке и практике началась в 30-е годы с разработки первых аудиовизуальных обучающих программ. С середины 50-х годов начинают выпускаться более совершенные технические средства обучения: электронные классы, обучающие и тестирующие машины, лингафонные кабинеты, тренажёры. В 70-е годы и в нашей стране, и за рубежом при разработке и совершенствовании технических средств больше внимания стало уделяться теоретическому обоснованию их использования в обучении. В результате были созданы такие технические средства обучения, как: автоматизированный диапроектор, видеомагнитофон, электронная доска. Началось создание дисплейных классов, систем интерактивного видео. С середины 90-х годов прочное место в целях обучения стали занимать персональный компьютер и многофункциональная мультимедийная аппаратура. К концу 90-х годов новейшие достижения в микроэлектронике, оптике и связи позволили создать технические средства, имеющие единую основу - использование информации в цифровом двоич 52 ном коде (9, 18, 21, 22, 32, 53, 109, 120). Электронные средства обучения позволяют реализовать: - рецептивное обучение, когда получение и предъявление аудиовизуальной информации для её лучшего восприятия и усвоения осуществляются с помощью новейших технических средств, таких как: электронный цифровой фотоаппарат, оверхед-проектор, цифровая видеокамера, CD-, DVD- проигрыватели, мультимедиапроектор; - интерактивное, когда обучение ведётся при взаимодействии человека с компьютером в различных диалоговых режимах как непосредственно, так и с использованием систем удалённого доступа. Электронные средства обучения позволяют использовать в образовательных целях современные достижения педагогической науки, синтез электроники и компьютерных технологий (53).
Анализ научной литературы показал, что техническая сложность и педагогическая направленность электронных средств обучения обуславливают ряд его особенностей (20, 37, 67). Одна из особенностей состоит в том, что электронные средства обучения способствуют реализации наиболее перспективной задачи системы образования - его фундаментализации за счёт всё большей ориентации на изучение новейших достижений науки в области познания фундаментальных законов развития природы, человека и общества, на фактологическое обоснование теории (23). По мнению Е.С. Полат, М.Ю. Бухаркиной, М.В. Моисеевой, А.Е. Петрова, наиболее слабое звено российского образования - это интеграция обучающимися знаний, применение их в получении новых знаний и объяснение явлений, происходящих в окружающем мире. В определённой степени это есть результат недостаточной фундаментализации знаний, в основании которой лежит формирование понятийно-терминологического аппарата изучаемой дисциплины (81). Вторая особенность вызвана тем, что базовые информационные технологии предполагают широкое внедрение компьютерной техники не только в область образования, но и в различные сферы жизни студенчества. Они также инициируют: - совершенствование механизмов управления системой образования на основе использования автоматизированных банков данных научно-педагогической информации, информационно-методических материалов, а также коммуникационных сетей; - совершенствование методологии и стратегии отбора содержания, методов и организационных форм обучения, воспитания, соответствующих задачам развития личности обучаемого в условиях информатизации общества; - создание методических систем обучения, ориентированных на развитие интеллектуального потенциала обучаемого, на формирование умений самостоятельно приобретать знания, осуществлять информационно-учебную, экспериментально-исследовательскую и другие разнообразные виды самостоятельной деятельности по обработке информации; - создание и использование компьютерных тестирующих, диагностических методик контроля и оценки уровня знаний обучаемых; - использование развивающих компьютерных игр; - приобщение к мировой музыкальной культуре (34). Третья особенность связана с необходимостью представления любой учебной информации в цифровом виде. В таком виде информация становится однородной: текст, звукоряд, видеоряд представляются единым образом. Информацию легко сохранять - она не искажается при копировании, а современные оптические носители информации имеют только гарантийный срок хранения десятки лет. Информацию легко перерабатывать - все операции - от рутинных до творческих - на компьютере осуществляются или полностью автоматически, или под контролем оператора (23). Цифровая форма представления информации подразумевает наличие специального носителя, а так же его постоянное совершенствование. Учебная информация содержится и хранится на материальных носителях различной природы, зависящих от физического процесса или явления, лежащих в основе записи данного вида ин 54 формации. Запись информации на современный носитель всегда предусматривает её преобразование из аналоговой формы в цифровую, что требует дополнительных программных и аппаратных средств. Такие затраты себя оправдывают, т. к. в цифровой форме многократное преобразование информации на её качестве практически не отражается.
Системное усвоение терминов и понятий при проведении лабораторного практикума с использованием визуально-лабораторных комплексов
Усвоение терминов и понятий осуществляется в системном ключе. Каждое направление педагогической деятельности по формированию терминов и понятий может быть определено как педагогическая система, включающая в себя: цель - содержание - формы - методы - средства - результат (12, 29, 43, 62, 66, 98). Единой целью всех направлений работы по формированию понятий электрорадиотехники является свободное и адекватное владение терминами и понятиями в процессе совместной учебной деятельности преподавателя и студента для решения познавательно-технологических задач, связанных с электрорадиотехникой. Для достижения этой цели должны осуществляться: - системная ориентация в изучаемой информации; - вычленение в ней совокупности базовых и корректирующих элементов; - формулировка определений, выражающих взаимосвязь предметов, процессов или явлений; - органическое включение научно-понятийной терминологии в систему знаний, помогающих осмыслить изучаемые процессы или явления и оптимально использовать их в технологической деятельности.
В соответствии с целями и задачами обучения используется содержание технологического образования (учебная информация), определяются формы и методы её изучения, адекватные возможностям и способностям студентов, их жизненному опыту, а так же создаются условия для оптимальной познавательной активности обучаемых и качественному управлению этим процессом со стороны преподавателя (61).
При изучении технических дисциплин будущим учителем технологии значительная часть учебного времени отводится на лабораторный практикум. Визуально-лабораторные комплексы по электротехнике и электронике, имеющиеся в СГГТИ, позволяют в процессе проведения лабораторных работ успешно изучать термины и понятия электрорадиотехники. Для этого в нашем поиске нами запрограммированы следующие предпосылки для эффективного проведения лабораторных занятий с применением специализированных комплексов: - Основой любой лабораторной работы является эксперимент, выполняемый на учебном оборудовании с допустимой погрешностью полученных резуль татов. При подготовке учебного эксперимента требуется выделение несколь ких основных черт процесса или явления, лежащих в его основе. Это есть яд ро изучаемого понятия, т. е. краткое описание в нескольких словах сущности явления или процесса. Например, в лабораторной работе «Получение ампли тудно-модулированных и частотно-модулированных колебаний» ядром явля ется понятие модуляции как процесса наложения колебаний информацион ного сигнала на колебания несущей частоты (переносчика информации). Тем самым, при работе на стенде закрепляется практико-ориентированный уро вень усвоения понятия. - В процессе проведения эксперимента выделяются основные элементы (структура) понятия, и вычленяется их ведущая функция в целостной системе. Обращаясь к приведённому выше примеру, определяем понятие колебания, его вид, понятие амплитуды как параметра колебательного процесса. Во время фиксации количественных характеристик процесса модуляции, т. е. величины амплитуды напряжения, частот модулирующего и модулируемого сигналов, глубины модуляции, девиации частоты устанавливаются причинно-следственные связи между отдельными понятиями как структурными элементами основного понятия - «модуляция». - Нужно использовать несколько вариантов рассмотрения практических явлений, определяющих сущность понятия и соответствующего ему термина, для прочного и осознанного усвоения его студентом в оперировании им при анализе, накоплении и систематизации научной информации. Например, понятия амплитудной модуляции и частотной модуляции есть структурные элементы понятия «модуляция». Проведение лабораторных работ по изучению обратного модуляции процесса - демодуляции (детектирования) позволяет более прочно усвоить понятие модуляции - одного из важных понятий радиотехники. - Осмысление результатов, полученных в процессе проведения лабораторного эксперимента, сравнение их с теоретическими положениями для формулировки выводов, способствует лучшему усвоению изучаемых понятий и переходу мышления на уровень научных абстракций. - При выполнении лабораторного практикума в освоении студентами понятий электрорадиотехники устанавливается преемственность знаний и умений. При формировании понятийной основы электрорадиотехники во время проведения лабораторных работ особое внимание уделяется рациональному использованию учебного времени. Анализ специальной литературы позволил нам сравнить существующие формы проведения лабораторных работ: последовательную, фронтальную с использованием специализированных лабораторных комплексов и компьютерную как в локальной сети, так и с использованием систем удалённого доступа (11, 42, 83). 1. Последовательная форма является самой простой, она относительно деше ва, потому что для проведения лабораторной работы по конкретной теме требуется одна единица оборудования. Её основным недостатком является, в связи с ограниченностью во времени, вынужденное выполнение студентами лабораторных работ по тем темам, которые ещё не изучены на лекциях и не закреплены на практических занятиях.
Контроль и самоконтроль усвоения терминов и понятий с применением компьютерных технологий
Формирование понятийно-терминологической основы знаний, являющееся важной составной частью профессиональной подготовки будущего учителя, основывается на взаимосвязи контроля и самоконтроля в обучении.
Контроль - это аналитическая функция управления, состоящая в наблюдении за ходом определённых процессов, сравнении величины контролируемого параметра с заданной программой и выявлении отклонений от программы (79). Под контролем в учебном процессе понимается оценка со стороны преподавателя результативности познавательной деятельности обучаемых, что предполагает оценку степени и качества достижения учебных целей каждым обучающимся (ПО). Контроль является необходимым структурным компонентом процесса обучения, он осуществляется постоянно в течение всего времени обучения. На практике применяются такие методы контроля, как наблюдение за учебной работой, устный и письменный опрос, контрольная работа, тестирование, но функция контроля в любом из этих методов остаётся неизменной - это фиксация времени, объёма и качества выполнения учебной работы и её оценка. Однако, как показывает наше исследование, контроль при усвоении терминов и понятий приобретает новую функцию: фиксацию уровней усвоенного учебного материала.
Для их выявления нами применялись инварианты взаимосвязи текущего наблюдения за работой студентов и контрольной проверки: а) перед началом сборки электрической схемы студентам предлагался короткий устный тест с выбором правильного ответа (содержащий вопрос и несколько вариантов ответа, только один их которых - правильный). Тестовые вопросы включали понятия источника и потребителя электрической энергии, назначение используемых на стенде электроизмерительных приборов: вольтметра, амперметра, ваттметра и правильности их подключения. После устных ответов студентов проводилось наблюдение за правильностью их действий при сборке схемы, позволявшее проконтролировать усвоение этих понятий. б) После сборки электрической схемы и проверки её правильности, сту дентами, на основании исходных данных, выполнялся расчёт величины то ков, которые будут протекать в схеме и рассеиваемой в нагрузке мощности. Затем расчётные величины сравнивались с наблюдаемыми показаниями при боров, т. е. с величинами, получаемыми экспериментально. Сравнение вели чин расчётных и измеренных в эксперименте токов позволяет осуществлять контроль усвоения законов Кирхгофа, а сравнение расчётного и эксперимен тального значений мощности формирует у студентов понятие закона сохра нения энергии - важнейшего закона природы. в) Конструкция лабораторных стендов позволяет наглядно представлять такие термины как «электрическая схема», «замкнутый контур», «ветвь це пи», «узел цепи», «электроизмерительный прибор». Студентам предлагалось при сборке схем указывать выше перечисленные элементы на стенде, что по зволяло контролировать, в правильном ли направлении идёт формирование понятий, соответствующих этим терминам. В процессе усвоения терминов и понятий электрорадиотехники как с использованием мультимедийного комплекса, так и при проведении лабораторного эксперимента был вскрыт ряд противоречий, возникающих на разных этапах их изучения.
На первом этапе возникает противоречие между житейским и научным пониманием учебной информации, которое выражается в том, что студент, имея обеднённый запас терминов, не может правильно сформулировать свою мысль. Например, часто употребляется термин «провод» вместо «проводник», или ток «проходит», «идёт», вместо «протекает». Противоречие разрешается расширением и уточнением у студентов терминологического запаса, а так же формированием навыков их правильного употребления.
На втором этапе имеет место противоречие между частью и целым, главным и второстепенным. Например, изучая зависимость изменения величины тока, при термоэлектронной эмиссии с катода, от изменения напряжения между анодом и катодом в вакуумном диоде, мы считаем, что все электроны, покидающие катод, достигают анода. Но некоторая часть электронов, сталкиваясь с молекулами воздуха, остающимися в колбе диода, никогда не достигает анода и в создании тока не участвует. Данное противоречие разрешается тем, что внимание студентов акцентируется на сущностном элементе понятия - существовании и изменении потока электронов, обусловленном явлением термоэлектронной эмиссии, а поведение при этом некоторой части заряженных частиц, не участвующих в создании тока, является дополняющим и уточняющим элементом этого понятия.
На третьем этапе наблюдается противоречие между необходимой и имеющейся информацией, используемой в формулировке понятия. Термин «электрический ток» означает упорядоченное движение заряженных частиц вдоль замкнутой цепи. Здесь необходимое, но не достаточное условие - это упорядоченное движение заряженных частиц, а достаточное условие - это движение вдоль замкнутой цепи. Разрешение такого вида противоречий происходит путём акцентирования внимания студентов на логической взаимосвязи между элементами понятия.
