Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические и методологические основы использованиямужтимедийных технологийвзысшейшколе . 20
1.1. Ретроспективный анализ проблемы трансформации информаци онных технологий в отечественной и зарубежной педагогической теории и практике. . — 20
1.2. Роль и место мультимедийных технологий в современном инфор мационном образовательном пространстве вуза - 41
1.3; Особенности:реализации мультимедийных технологий на примере предметной области. «Науки о Земле» в общепрофессиональном блоке «Безопасность в техносфере». 68
1.3.1. Предметная область «Науки о< Земле» в- структуре высшего политехнического образования ; 69'
1.3.2. Использование-мультимедийных технологий; в: процессе профессиональной подготовки инженеров-экологов на примерен предметной области «Науки о Земле» -в общепрофессиональ-номблоке «Безопасность в техносфере» . ... 79;
ГЛАВА 2. Опытно-экспериментальное обоснование эф фективной реализации мультимедийных технологий в; практике высшей школы ; 98
2.1. Системная модель процесса реализации мультимедийных техно логий! в практике преподавания дисциплины «Науки о Земле» 98
2.2. Критериальная характеристика и методика исследования эффективности реализации мультимедийных технологий в вузе 118
2.3. Педагогические условия реализации мультимедийных технологий; в высшем профессиональном образовании : 151:
Заключение 171
Библиографический список использованной литературы
- Роль и место мультимедийных технологий в современном инфор мационном образовательном пространстве вуза
- Предметная область «Науки о< Земле» в- структуре высшего политехнического образования
- Критериальная характеристика и методика исследования эффективности реализации мультимедийных технологий в вузе
- Педагогические условия реализации мультимедийных технологий; в высшем профессиональном образовании
Введение к работе
Актуальность исследования. Информационные технологии являются необходимой составляющей процесса использования информационных резервов общества, и темпы их развития определяются в значительной степени темпом накопления профессиональных знаний.
Ускорение динамики процессов во всех сферах человеческой деятельности, усложнение индустриального производства, социальной, экономической и политической жизни закономерно привели, с одной стороны, к стремительному росту потребностей в информационных знаниях, а с другой, - к созданию новых средств и технологий для удовлетворения этих потребностей. Широкое использование и постоянное усовершенствование микроэлектроники, энергосберегающих устройств, компьютеров изменили характер труда и место человека в образовательном пространстве.
Развитие научно-технического прогресса и появление современной компьютерной и телекоммуникационной техники, способной хранить, обрабатывать и предоставлять различные типы информации, появление и развитие современных мультимедиа-систем и соответствующих методических инноваций кардинальным образом изменили подходы к реализации образовательной деятельности, интенсифицировали процессы подготовки специалистов на всех уровнях системы образования.
Актуальность данного исследования определяется социальным заказом общества на специалиста в области экологии, подготовленного к умению организовать свой труд в новых социально-экономических условиях на научной основе с применением новых информационных технологий.
Современный инженер-эколог, безусловно, должен профессионально мыслить и действовать, теснейшим образом связанные с умениями факты и явления подвергать теоретическому анализу, знать основы строения, функционирования, взаимодействия и развития природных систем и их компонентов, основных процессов, протекающих в сферах Земли, и уметь работать с картами, полевой и технической документацией, оценивать состояние окружающей среды и классифицировать геосистемы по степени антропогенного воздействия, разрабатывать предложения по реабилитации территорий и т.д. Но к этому списку обязательно следует добавить знания и умения в области информационных технологий, что является неотъемлемой составляющей деловых качеств будущего инженера-эколога и существенно повышает его творческую и деловую активность. Умение работать с текстовыми и табличными редакторами, графическими программами, геоинформационными системами, базами данных, цифровыми картами, наглядно представить результаты геоэкологических исследований, -это лишь часть требований, предъявляемых к будущим инженерам-экологам. Владение навыками медиакультуры, умение использовать возможности персонального компьютера и информационных технологий, анализировать и синтезировать пространственно временную реальность и т.д., обеспечивают современному специалисту любого профиля поддержку принимаемых решений.
Экологическое образование - важная социальная проблема, без решения которой трудно представить возможность реального развития гармоничных взаимоотношений общества и природы. Изучению философских и методологических аспектов экосоциального бытия современного человечества посвятили свои труды Г.Д. Азроянц, Б.Г. Ананьев, Т.А. Волобуева, Э.В. Гирусов, С.Д. Дерябо, СБ. Лавров, И.Д. Лаптев, А.А. Макареня, Н.Н. Моисеев, Е.В. Никонорова, Н.Ф. Реймерс, А.В. Сахно, П.А. Сорокин, В.П. Тугаринов, А.Д. Урсул, О.Н. Яницкий и др.
Сегодня проблемам экологического образования посвящено большое количество исследований методологического и теоретического характера (И.Ю. Алексашина, СВ. Алексеев, А.Г. Асмолов, СВ. Брагина, А.Г. Бусыгин, М.И. Васильева, С.Н. Глазачев, И.В. Игнатович, Г.Н. Каропа, Т.С Комиссарова, В.Н. Кузнецов, И.Т. Суравегина и др.). Концептуальные идеи и педагогические технологии современного эколбгического образования представлены в работах И.Ю. Алексашиной, Э.В. Гирусова, И.Д. Зверева, Д.Н. Кавтарадзе, Н.М. Маме-дова, Н.Н. Моисеева, Г.П. Сикорской и др.
Процесс профессиональной подготовки студентов претерпевает серьезные изменения, его составные компоненты вступают друг с другом в четкие внутренние смысловые связи и отношения, совершенствование одних влечет за собой изменение других.
Современная педагогическая наука за последние годы обогатилась многими теоретическими исследованиями оптимизации процесса профессиональной подготовки специалистов в условиях бурного роста информации, быстрой смены техники и технологии. Так, многие проблемы информатизации и применения информационных, в том числе и мультимедийных, технологий в учебном процессе получили освещение в трудах В.П. Беспалько, Б.С Гершунского, И.В. Роберта, А.С Ушакова, Я.М. Ваграменко, Ю.П, Горохова, И.П. Жевнова, Ю.С Браноского, Т.Л. Шапошникова, И.Г. Захарова, Е.И. Машбица, А.Ю. Уварова, В.Ф. Шолоховича, B.C. Жданова, В.А. Буравихина, В.Л. Королева, О.И. Агапова, О.И. Кривошеева, П.Г. Буги, Е.И. Виштынецкого и др.
Особенности применения мультимедийных технологий в учебном процессе более подробно обсуждаются в работах А.В. Осина, Г.А. Сапрыкина, Ю.Г. Молокова, О.Г. Смолянинова, СГ. Григорьева, В.В. Гриншкуна, Н.Г. Семеновой, В.М. Вакулюка, Бента Б. Андресена и Кати Ван дер Бринк и др.
Психолого-педагогические проблемы новых информационных технологий как средства учебной деятельности анализируются в трудах М.В. Моисеевой, В.Я. Ляудиса, Е.И. Машбица, В.М. Монахова, В.В. Рубцова, Л.Н. Бабанина, СВ. Панюкова, П. Монастырева, В.В. Гузеева, М.П. Лапчика. Философские аспекты применения инфомационных (мультимедийных) технологий раскрываются в работах В.П. Ворониной, А.И. Ракитова, В. Долгова.
Развитие новых форм обучения, образовавшихся на базе новых информационных технологий обучения, таких как дистанционной и Интернет-обучения, обсуждается в трудах Д.Л. Кречмана, СВ. Агапонова, З.О. Джалашвили, М. Лукашенко, М.В. Моисеевй, Е.С. Полат, М.Ю. Бухаркиной, М.И. Нежуриной, И. - Семенникова. Вопросы качества образования в виртуальной среде поднимали в
своих трудах В.П. Тихомиров, Ю.Б. Рубин и др. Роль и место тестирования в образовательном процессе, как формы мониторинга качества образования и управления учебным процессом, обсуждались в работах О.И. Дониной, А.И. Черных, Г. Логиновой, И. Логиновой, С.Н. Митина, В. Косухина и др.
В научных и педагогических журналах активно дискутируется тема создания электронных (мультимедийных) средств обучения П.И. Образцовым, И.Б. Горбуновой, Е. Стародубцевой, Ж. Джанабаевым, О. Воскресной, Е. Аленичевой и др.
Приведенные работы содержат много ценного и полезного. Однако, научные знания в них нуждаются в систематизации, структурировании, адаптационной обработке, дополнении теми методами, средствами и приемами, с помощью которых они смогут комплексно решать проблемы информатизации образовательной среды, а также проблемы профессиональной подготовки студентов вуза средствами новых информационных технологий.
Анализ литературы, состояния проблемы профессиональной подготовки студентов экологических специальностей средствами технологий мультимедиа в теории и практике экологического образования, изучение опыта работы в данном направлении позволяют констатировать успешное решение многих из поставленных задач. В то же время неразрешенными остаются противоречия между: потребностями современного общества в инженерах-экологах, владеющих информационными технологиями, и, в частности, мультимедийными, и недостаточным уровнем их подготовки к данному виду деятельности; возросшей актуальностью разработки и внедрения мультимедийных технологий (ММТ) в образовательный процесс и недостаточной разработанностью теоретико-методологической основы для этого; имеющимся практическим опытом профессиональной подготовки студентов средствами мультимедийных технологий и его недостаточной целостностью и системностью как направления профессиональной подготовки студентов экологических специальностей в вузе; возрастающей необходимостью ее совершенствования в современных условиях и отсутствием системной модели профессиональной подготовки студентов экологических специальностей средствами мультимедийных технологий и ее критериальной характеристики.
Данные противоречия обусловили выбор темы исследования «Мультимедийные технологии как средство совершенствования профессиональной подготовки инженеров-экологов (на примере дисциплины «Науки о Земле»)», научная проблема которого сформулирована следующим образом: каковы теоретико-методологические основы, специфика содержания, основные формы и методы реализации мультимедийных технологий в профессиональной подготовке инженеров-экологов, а также основные направления и педагогические условия ее совершенствования? Решение данной проблемы является целью исследования.
Объект исследования: процесс профессиональной подготовки инженеров-экологов в политехническом вузе.
Предмет исследования: мультимедийные образовательные технологии как средство совершенствования профессиональной подготовки инженеров-экологов (на примере дисциплины «Науки о Земле»).
Гипотеза исследования: профессиональная подготовка будущих инженеров-экологов в политехническом вузе будет эффективнее, если на основе проведенного ретроспективного анализа проблемы трансформации информационных технологий в отечественной и зарубежной педагогической теории и практике, определения роли и места мультимедийных технологий в современном образовательном пространстве вуза будет осуществлено теоретико-методологическое обоснование их использования в учебном процессе, разработана системная модель процесса их реализации в практике преподавания дисциплины «Науки о Земле», отражающая специфику содержания, основных форм и методов реализации, критериальную характеристику, а также дидактические возможности мультимедийных технологий и педагогические условия их успешной реализации в вузе.
Для достижения цели и проверки гипотезы исследования ставятся следующие задачи:
провести ретроспективный анализ проблемы трансформации информационных технологий в отечественной и зарубежной педагогической теории и практике, определить роль и место мультимедийных технологий в современном образовательном пространстве вуза;
разработать Мультимедийный обучающий комплекс «Науки о Земле» и обосновать особенности его реализации в условиях профессиональной подготовки инженеров-экологов в политехническом вузе;
разработать системную модель процесса реализации мультимедийных технологий в практике преподавания дисциплины «Науки о Земле»;
- обосновать критериальную характеристику и методику исследования эффективности реализации мультимедийных технологий как средства совершенствования профессиональной подготовки инженеров-экологов;
- определить педагогические условия реализации мультимедийных техно
логий в высшем профессиональном образовании.
Методологической основой исследования являются современные концепции экологического образования, общенаучные положения о целостном, системном, диалектическом подходах, разработанных в науке (философии, педагогике, экологии, общей теории систем и в других отраслях знания), философские положения о всеобщей связи и взаимообусловленности явлений и процессов окружающего мира, экологические идеи о коэволюции человека и природы, о переходе от антропоцентрического к экоцентрическому типу экологического сознания.
Теоретическим фундаментом исследования явились достижения современного экологического образования, относящиеся к исследуемой проблеме и изложенные в трудах СВ. Алексеева, А.Г. Бусыгина, Н.Ф. Винокуровой, С.Н. Глазачева, С.Д. Дерябо, Н.В. Добрецовой, О.И. Дониной, А.Н. Захлебного, И.Д. Зверева, И.Н. Пономаревой, СЮ. Прохоровой, И.Т. Суравегиной, О.Г. Тавстуха, Е.В. Тутыниной, В.А. Ясвина и др.
Исследование велось в контексте теории деятельности и развития личности (Б.Г. Ананьев, Л.И. Божович, Л.С Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, Л.В. Занков, Д.Б. Эльконин и др.), теории гуманизации и личностной ори,-
ентации образования (Е.В. Бондаревская, Ю.Н. Кулюткин, К. Роджерс, В.В. Сериков, В.А. Сухомлинский, Е.Н. Шиянов, И.С. Якиманская и др.), теории управления педагогическими процессами (Ю.К. Бабанский, Ю.А. Конаржевский, B.C. Лазарев, С.Н. Митин, М.М. Поташник, П.И. Третьяков, Т.И. Шамова), теорий уровневой дифференциации процесса усвоения знаний (В.П. Беспалько, С.Л. Рубинштейн) и формирования мотивации учения (А.К. Маркова); концепции профессионально-личностного развития (Н.Ш. Валеева, Б.С. Гершунский, А.А. Деркач, Н.И. Калаков, О.В. Кириллова, Н.Б. Шмелева), общенаучных положений о единстве личности и деятельности (А.Г. Асмолов, Л.П. Буева, В.В. Давыдов, В.А. Ядов), положений о целостности педагогического процесса и его обусловленности социальными и психологическими факторами (А.А. Вербицкий, М.В. Кларин), идеи о человеке как активном субъекте деятельности (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев), системного подхода к обучению и воспитанию (Ю.К. Бабанский, В.И. Звягинский, В.В. Краевский, И.П. Подласый и др.).
Тема, гипотеза и задачи исследования обусловили выбор методов исследования, взаимообогащающих и дополняющих друг друга: научный анализ философской, экологической, социально-педагогической и психологической литературы, методы теоретического анализа (историографический, сравнительно-сопоставительный, моделирование, проектирование) и изучения программно-методической продукции, нормативно-правовых актов; опросные методы (анкетирование, интервьюирование, беседа); диагностические методы (рейтинговая оценка, экспертные оценки, обобщение независимых характеристик, тестирование, самооценка); обсервационные методы (прямое, косвенное и включенное наблюдение); праксиметрические методы (констатирующий и формирующий эксперимент); Интернет-поиск, методы статистической обработки данных, кластерный анализ. В процессе исследовательской работы использовались общенаучные методы: сравнение, аналогия, анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, систематизация и индукция.
Опытно-экспериментальная база исследования. Эмпирическая часть исследования выполнена в Новороссийском политехническом институте (студенты 1 и 2 курса очной, заочной и ускоренной форм обучения по специальностям 280201 - «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» и 280202 - «Инженерная защита окружающей среды»).
Исследование проводилось с 2004 по 2009 гг. в четыре этапа:
Первый этап - 2004-2005 гг. Осуществление ретроспективного анализа проблемы трансформации информационных технологий в отечественной и зарубежной педагогической теории и практике. Изучение материалов и научных исследований в области применения мультимедийных образовательных технологий в высшем образовании. Выявление противоречий и нерешенных задач, определение подходов, исходных принципов и основных направлений исследовательского поиска. На этом этапе формировалась общая концепция исследования, определялись направления исследовательского поиска, создавались условия, необходимые для экспериментальной работы, создавался и накапливался графический материал для создания Мультимедийного обучающего комплекса (МОК) «Науки о Земле».
Второй этап - 2005-2006 гг. Формирование основных параметров исследования, его понятийного аппарата. На этом этапе выявлялись характерные черты профессиональной подготовки студентов-экологов, выявлялись особенности реализации мультимедийных технологий на примере предметной области «Науки и Земле», осуществлялась констатирующая часть эксперимента, проводилась первичная диагностика (выявлялся уровень сформированное основных компонентов интегративного критерия «профессиональная компетентность»). На данном этапе разрабатывалась критериальная характеристика и методика исследования эффективности реализации мультимедийных технологий в вузе. Осуществлялась подготовка статей по тематике исследования, разрабатывались методические рекомендации по использованию МОК «Науки о Земле» в учебном процессе.
Третий этап - 2006-2008 гг. Определение видов информации (текст, графика, фото, картины, речь, музыка, видео, анимация), используемой в мультимедийном обучающем комплексе «Науки о Земле», корректирование как его модулей, так и отдельным компьютерных разработок. Апробация предлагаемых подходов. Разработка и практическое внедрение в процесс профессиональной подготовки будущих инженеров-экологов системной модели процесса реализации мультимедийных технологий в практике преподавания дисциплины «Науки о Земле». Осуществление мониторинга результативности и качества данного процесса.
Четвертый этап - 2008-2009 гг. Заключительная диагностика, научно-педагогический анализ и обработка результатов эксперимента. Опытно-экспериментальное обоснование эффективности реализации мультимедийных технологий в практике профессиональной подготовки высшей школы. Выявление педагогических условий успешной реализации мультимедийных образовательных технологий в сфере высшего экологического образования. Формулировка основных выводов и результатов исследования. Литературное и графическое оформление результатов исследования в виде кандидатской диссертации. Распространение положительного опыта. Подготовка и издание учебного пособия «Науки о Земле» и научных публикаций в журналах ВАК.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что в нем:
научное знание в сфере высшего экологического образования систематизировано и дополнено моделью процесса реализации мультимедийных технологий в практике преподавания новой дисциплины «Науки о Земле» общепрофессионального блока «Безопасность в техносфере», спроектированной с учетом специфики профессиональной подготовки инженеров-экологов в политехническом вузе и создающей возможность охватить в единой системе специфику исследуемого процесса;
предложены отвечающие духу времени конструктивные подходы к получению и изучению информации на качественно новом уровне, к интерактивному взаимодействию преподавателей и студентов экологических специальностей на основе использования мультимедийных технологий, занимающих особое место в -информатизации высшего образования, позволяющих предоставить массивы
информации о природных объектах, процессах и явлениях в большем объеме, чем традиционные источники информации, создать программный продукт информационно насыщенным и удобным для восприятия;
в соответствии с учебной программой новой дисциплины «Науки о Земле» разработан Мультимедийный обучающий комплекс, включающий электронный учебник, пакет мультимедийных разработок и тестирующий материал, объединяющий знания в области геологии и геоморфологии, гидрогеологии, гидрологии, климатологии и метеорологии, почвоведения, ландшафтоведения и геоэкологического картографирования, создающий условия для педагогически активного информационного взаимодействия преподавателей и студентов, организации дополнительного образования и дистанционного обучения будущих инженеров-экологов;
определена совокупность педагогических условий (общих, частных и специфических), отражающих особенности реализации мультимедийных технологий в практике преподавания дисциплины «Науки о Земле» и необходимых для совершенствования профессиональной подготовки инженеров-экологов средствами мультимедийных технологий в политехническом вузе.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что:
содержащаяся в нем упорядоченная совокупность идей и положений, реализуемых принципов и подходов, цели и задач, форм и методов организации процесса профессиональной подготовки инженеров-экологов средствами мультимедийных технологий может быть квалифицирована как решение проблемы теоретико-методологического обоснования данного процесса, способствуют реализации функции обработки информации на качественно новом уровне, структурирует научные знания в данном направлении;
определены потенциал, роль и место мультимедийных технологий как в современном информационном образовательном пространстве вуза, вобщепро-фессиональном блоке «Безопасность в техносфере», в практике преподавания дисциплины «Науки о Земле», так и в структуре профессиональной деятельности инженера-эколога;
определены специфика содержания, дидактические возможности и педагогические условия эффективной реализации разработанного в ходе исследования Мультимедийного обучающего комплекса «Науки о Земле», использующего компьютерные и телекоммуникационные средства визуальной статической (текст, графика, фото, картины) и динамической (речь, звуковое сопровождение, видео, анимация) информации;
- осуществлено согласование дидактических принципов организации
профессиональной подготовки инженеров-экологов в политехническом вузе с
процессом реализации мультимедийных технологий в практике преподавания
комплексной дисциплины «Науки о Земле»;
- разработан критериальный аппарат, необходимый для организации каче
ственного мониторинга эффективности профессиональной подготовки инжене
ров-экологов средствами мультимедийных технологий, включающий мотиваци-
онный, когнитивный, деятельностно-практическии критерии, а также критерий
сформированное профессионально значимых качеств личности, определены
уровни и показатели их сформированное (информационно-репродук-тивный; продуктивно-исполнительский и креативный).
Практическая значимость исследования состоит в том, что:
- издано учебное пособие «Науки о Земле» (с грифом УМО), разработа
ны методические указания по изучению мультимедийной инструментальной
среды DemoShield для студентов и слушателей факультета переподготовки и
повышения квалификации преподавателей по направлениям: «Новые техноло
гии и компьютеризация учебного процесса», «Применение вычислительной тех
ники в учебном процессе и научных исследованиях», «Технология дистанцион
ного обучения» (в двух частях);
разработанная в ходе исследования системная модель процесса реализации мультимедийных технологий в практике преподавания дисциплины «Науки о Земле», состоящая из процессуального, технологического, структурного и критериального блоков, позволяет рассмотреть исследуемый процесс в комплексе, и предопределена направленностью на профессиональное и личностное развитие будущего инженера-эколога;
разработанный критериальный аппарат исследования позволяет проследить динамику сформированности профессиональной компетентности и медиа-культуры будущих инженеров-экологов на всех этапах внедрения мультимедийных технологий в практику преподавания дисциплины «Науки о Земле»;
- использование материалов исследования в практике профессиональ
ной подготовки инженеров-экологов позволяет охватить новые категории сту
дентов (дистанционное обучение, дополнительное образование), с большей сте
пенью наглядности и доступности строить образовательный процесс, способст
вует применению информации нового качества о состоянии природного объек
та, процесса или явления, осуществлению комплексной оценки состояния окру
жающей среды, открывает новые перспективы преподавания и контроля знаний,
усиливает исследовательские возможности, позволяет внедрять новые интерак
тивные модели обучения.
исследование эффективности применения мультимедийных технологий в профессиональной подготовке инженеров-экологов позволяет констатировать целесообразность их дальнейшего развития и применения в качестве одного из инструментов повышения качества экологического образования в политехническом вузе, а реализация совокупности выявленных педагогических условий позволяет организовать контролируемый и управляемый образовательный процесс, совершенствовать профессиональную подготовку будущих инженеров-экологов средствами мультимедиа;
выводы и основные положения, накопленный в ходе исследования богатый эмпирический материал, разработанные программы, анкеты, опросники, тесты и методики могут быть использованы в системе повышения квалификации специалистов-экологов.
Достоверность и обоснованность выводов и результатов исследования обеспечена чёткостью исходных теоретико-методологических позиций; междисциплинарным, системным, аксиологическим подходами научной методологии; единством научного знания и.основных подходов в изучении педагогических явле-
ний; применением комплекса методов, адекватных объекту, целям, задачам и логике исследования; методологической обоснованностью теоретических положений, связанных с процессом профессиональной подготовки студентов экологических специальностей в условиях его информатизации; подтверждением гипотезы исследования, давшего положительные результаты; длительным характером исследования, позволившим провести его тщательный количественный и качественный анализ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
Особое место в информатизации высшего образования, сопровождающегося глобальным переходом информационных ресурсов в виртуальную среду, занимают мультимедийные технологии, способствующие преодолению существующих временных и пространственных ограничений, открывающие новые горизонты преподавания, усиливающие исследовательские возможности, позволяющие охватывать новые категории студентов, внедрять более эффективные модели образовательного процесса и оценки знаний. Мультимедийные технологии как особый вид компьютерной технологии представляют собой синтез трех видов информации: цифрового характера (тексты, графика, анимация), визуального отображения (видео, фотографии, картины и пр.) и аналоговой информации (речь, музыка, звуковое сопровождение), охватывают спектр информационных технологий, использующих различные программные и технические средства с целью наиболее эффективного воздействия на пользователя, ставшего одновременно и читателем, и слушателем, и зрителем. Интерактивность и обработка информации на качественно новом уровне, использование различных способов подачи статической визуальной и динамической информации позволяют предоставить массивы информации в большем объеме, чем традиционные источники информации, и в той последовательности, которая соответствует логике познания и уровню восприятия конкретного контингента обучающихся,.учитывать их индивидуальные особенности, позволяя создать программный продукт информационно насыщенным и удобным для восприятия, что делает мультимедийные технологии перспективным и высокоэффективным инструментарием совершенствования профессиональной подготовки.
Мультимедийный обучающий комплекс «Науки о Земле», включающий электронный учебник «Науки о Земле», пакет мультимедийных разработок и тестирующий материал, реализует принципы интерактивности, наглядности, интегративности, гибкости и доступности, объединяет знания в области геологии и геоморфологии, гидрогеологии, гидрологии, климатологии и метеорологии, почвоведения, ландшафтоведения и геоэкологического картографирования и способствует целостному восприятию Земли и биосферы, развитию экологического мышления будущих инженеров-экологов, формированию комплексной оценки состояния окружающей среды, выступая эффективным дидактическим инструментом, создающим условия для педагогически активного информационного взаимодействия преподавателей и студентов, дополнительного образования и дистанционного обучения, совершенствования профессиональной подготовки будущих инженеров-экологов в политехническом вузе.
Системная модель процесса реализации мультимедийных технологий в
практике преподавания дисциплины «Науки о Земле» выступает в тесной связи ее основных блоков: процессуального, отражающего целевой, содержательный, деятельностный и результативный компоненты; технологического, раскрывающего возможности (представление процессов в динамике, компьютерное моделирование, аудио-комментарий, видеосюжеты, гипертекст, ссылки, быстрые сложные вычисления, цифровой и графический вид результатов) и виды деятельности с применением мультимедийных технологий (презентации, рефераты, курсовые работы, отчеты по практике, научная работа, проекты); структурного, раскрывающего интегративный характер дисциплины «Науки о Земле»; критериального, необходимого для осуществления качественного мониторинга эффективности исследуемого процесса.
Критериальная характеристика эффективности реализации мультимедийных технологий в вузе включает в себя совокупность основных критериев (мотивационного, когнитивного, деятельностно-практического, а также критерия сформированное профессионально значимых качеств личности), в ходе исследования объединенных в интегративный критерий «профессиональная компетентность инженера-эколога», уровней (информационно-репродуктивного, продуктивно-исполнительского, креативного) и показателей его сформированное, позволяющих проследить его динамику в процессе профессиональной подготовки студентов экологических специальностей;
Совокупность педагогических условий, необходимых и достаточных для успешной реализации мультимедийных технологий в высшем профессиональном образовании, включает: общие условия (методологическое, кадровое и организационно-управленческое обеспечение высшего профессионального образования), частные условия, которые отражают особенности реализации мультимедийных технологий в практике преподавания дисциплины «Науки о Земле» (проектирование и реализация системной модели, внедрение Мультимедийного обучающего комплекса «Науки о Земле», а также общедидактические условия: четкое определение образовательных задач; рационализация информационного наполнения; оптимизация содержания с учетом профессиональных и личностных потребностей; рациональное сочетание разнообразных видов, форм и методов; творческий подход к формированию структуры занятия; сочетание различных форм коллективной деятельности с самостоятельной деятельностью обучаемого; обеспечение оперативной обратной связи, действенного контроля и управления; научный расчет и мастерство проведения занятия), и основывающиеся на вышеперечисленных группах условий специфические условия (доведение до сознания каждого обучаемого идей, принципов, понятий, актуальности, приоритетности, практического'значения и необходимости овладения мультимедийными технологиями в современном информационном обществе, использование воспитательных и развивающих возможностей учебного материала, индивидуальных форм и методов конструирования процесса обучения, обеспечивающих положительный образовательный и развивающий эффект).
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения и научно-практические выводы диссертационного исследования обсуждались на заседаниях научно-методологического семинара, кафедры педагогики
профессионального образования и социальной деятельности в ГОУ ВПО Ульяновский государственный университет, кафедры общенаучных дисциплин Новороссийского политехнического института, получили отражение в методических рекомендациях, методических пособиях и научных статьях автора. Основные итоги исследования докладывались и получили одобрение на научно-практических семинарах и конференциях различного уровня: XI всероссийской научно-практической конференции «Использование инновационных технологий в профессиональном экологическом образовании», Краснодар, 2005; IV международной научно-практической конференции «Основные направления повышения эффективности экономики, управления и качества подготовки специалистов», Пенза, 2006; III международной конференции «Горное, нефтяное, геологическое и геоэкологическое образование в XXI веке», Москва - Горно-Алтайск, 2008; международной конференции «Инноватика», Ульяновск, УлГУ, 2008; международной конференции «Профессиональное образование в условиях перехода на инновационный путь развития: Проблемы и перспективы», Ульяновск, УлГПУ, 2008; III всероссийской научно-практической конференции «Человек. Культура, образование», Ульяновск, УлГУ, 2008; межрегиоальной Интернет-конференции «Актуальные проблемы интеграции гуманитарного знания», Москва, РГСУ, 2008; XIV всероссийской научно-практической конференции, Краснодар, КубГТУ, 2008; межрегиональной научно-методической конференции «Актуальные проблемы развития университетского технического образования в России», Самара, СГАУ, 2009; межвузовской конференции «Интерактивная педагогика: сущность, содержание, технология», Чебоксары, ЧГУ, 2009 и др. Результаты исследования внедрены в практику работы Новороссийского политехнического института. По материалам исследования опубликовано 22 работы, включая 2 учебных пособия (одно с грифом УМО) и четыре статьи в изданиях из перечня ВАК.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, включающего 253 наименования, в том числе 3 Интернет-источника, 10 приложений. Общий объем диссертации составляет 279 страниц, из них 199 страниц основного текста и 80 страниц приложений. Работа содержит 6 таблиц, 9 рисунков и диаграмм.
Роль и место мультимедийных технологий в современном инфор мационном образовательном пространстве вуза
Динамичное развитие современного общества, основанное на резком увеличении темпов научно-технического прогресса, привело к значительным переменам в системе высшего образования, и сегодня перед российским образовательным учреждением любого уровня остро стоит проблема информатизации учебного процесса. С развитием новых информационных технологий значительно расширился спектр информационных ресурсов и услуг, и- вt настоящий" момент создаются условия для формирования единого глобального информационного и образовательного пространства, а в связи с этим становится иной. система образования.
Глобальный переход информационных ресурсов высшего образования в виртуальную среду побуждает вузы утверждать инновационные модели деятельности, которые можно создавать и поддерживать средствами информационных технологий, которые все активнее используются в образовательном пространстве вуза. В Россию уже создано большое количество разнообразных информационных ресурсов, которые существенно повысили качество учебной и научной деятельности, и особый интерес среди них представляют мультимедийные ресурсы, объединяющие в себе разнотипную информацию.
Проблема использования мультимедийных технологий в учебном процессе вуза относительно нова для российской науки и практики. Для определения места и роли мультимедийных технологий в современном информационно-образовательном пространстве вуза нужно определить какую роль в образовательном процессе играют информационные технологии в целом. Нельзя рассматривать мультимедийные технологии отдельно от информационных как нечто самостоятельное, автономное.
Для начала разберемся с сутью самих информационных технологий, их возможностями и ролью в процессе образования. Как отмечалось в предыдущем параграфе «...информационная технология - это процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения-информации нового качества о состоянии объекта:, процесса или явления (информационного продукта)» (Семененко В.А.) [198, с. 17]. Подобное определение можно встретить-во всех учебниках по информатике. В контексте исследования мы будем руководствоваться этим определением.
Информационная технология (ИТ)является наиболее важной-составляющей процесса использования информационных ресурсов общества-. К настоящему времени она прошла несколько эволюционных этапов, смена которых определялась, главным образом, развитием научно-технического прогресса, появ- . лением новых технических средств переработки,информации.
Выделяют несколько поколений информационных технологий: самую древнюю - «обрядовую»- (первобытную, нематериальную); «наскально-берестяную»; «бумажную», связанную с изобретением печатного станка (середина XV века); «механическую»; «электрическую»; «электронную»; относящуюся к появлению ЭВМ (середина XX века); «новую.информационную технологию», связанную с внедрением персональных ЭВМ и телекоммуникационных средств (с середины 80-х годов прошлого века).
В современном обществе основным техническим средством технологии переработки информации служит персональный компьютер (ПК), который существенно повлиял как на концепцию построения и использования технологических процессов, так и на качество результатной информации.
Современна информационная технология - это ИТ с "дружественным" интерфейсом работы пользователя, использующая персональные компьютеры и телекоммуникационные средства. В работе компьютерной ИТ соблюдаются-три основных принципа:, - интерактивность — (диалоговый) режим работы с компьютером; - интегрированность - стыковка, взаимосвязь с другими программными продуктами; - гибкость процесса изменения как данных, так и постановок задач [122].
Пользователям, не владеющим языками программирования, предоставлена возможность прямого общения с ЭВМ в режиме диалога, что позволяет создать комфортную работу при использовании мощного программно-аппаратного обеспечения (базы данных, экспертные системы и базы знаний). Кроме того, обеспечивается не только автоматизация процесса смены формы и местонахождения информации, но и смена ее содержания.
Основная цель информационных технологий — в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации получить необходимую для пользователя информацию, с целью ее анализа и принятия решения на его основе по выполнению какого-либо действия.- Таким образом, исходным материалом и конечным продуктом, данной технологии является информация. При этом основными компонентами информационных технологий служат: сбор данных (первичной информации), обработка данных, получение результатной информации и передача ее потребителю.
Если обратиться к корням слова технология, то «techne», в переводе с греческого, означает искусство, мастерство, умение, a «logos» - слово, учение (наука, понятие). Семантика этого слова означает некий процесс, направленный на достижение поставленной цели, но в большей степени использовалось при описании материальных, чаще всего производственных процессов. Отметим, что термин «технология» как обозначающий процесс, приобретает определенный смысл лишь при указании предмета или сферы приложения этого процесса (технология получения продукта, технология выполнения операции и т.п.), приводящего к изменению первоначальных качеств или состояния материального объекта (ресурса), то есть его преобразованию [208].
Часто под информационными технологиями понимают определенное научное направление и в то же время - это способ работы с информацией, т.е. технологии накопления, обработки и передачи информации с использованием определенных технических средств [101].
Предметная область «Науки о< Земле» в- структуре высшего политехнического образования
В связи с очевидными проблемами в окружающей нас среде, многие из которых являются следствием масштабных ошибок в природопользовании, подготовка специалистов образовательной области «Безопасность в техносфере» имеет особое значение. Именно они призваны минимизировать негативное воздействие человека на биосферу, отслеживать, происходящие в ней изменения, обосновывать ограничения в природопользовании, проектировать и воплощать мероприятия, по восстановлению1 благоприятных для нас качеств, окружающей среды, то есть формировать экологию техносферы..Как справедливо было подмечено (ФИО автора источника) «...образование в области безопасности должно пронизывать всю современную образовательную систему вне зависимости от ступени, уровня и профиля образования [72]».
Какими бы совершенными не были создаваемые нами сооружения, вещества, технологии, они в конечном итоге попадают в матрицу определенных природных условий; Недоучет природных процессов и уменьшение (игнорирование) при этом роли живого вещества, формирующего целостность биосферы, способного к ее восстановлению и саморегуляции в среде обитания, приводит к ь" тому, что ошибки в создании (или прекращение поддержания) искусственных систем и техносферы в целом, провоцируют развитие самопроизвольных про ; цессов разрушения, потерю упорядоченности и ассимиляцию окружающей сре дой.
Это приводит к развитию в биосферетехногеннс обусловленных, процессов; которые «включают» механизмы.навязанной эволюции ландшафтов и рождают появление новых, зачастую не предсказуемых и нехарактерных для-нее; процессов и явлений, присущих техносфере [210; 56]. Их предвидение и локализация: являются: основной»: проблемой безопасности техносферы в широком смысле— как для проживающих или работающих в ней людей, так и-дляявмет щающего ее фрагмента биосферы.. Поэтому необходима «экологизация» мышления; а роль наук о-Земле при подготовке выпускников по направлению «За-щитаокружающей среды» становится все более значимой:
Именно «Науки- о Земле» являются той дисциплиной, которая: должна привить студентам целостное восприятие Земли и биосферы, сформировать специалистов, способных: мыслить-системно, оценивать состояние окружающей; среды комплексно; осознавая особенности функционирования: ее компонентов", во- взаимосвязи;, осознавая влияние особенностей?их строения на: миграцию: иг перераспределение вещества.
В соответствииспоставленнойщельюгспециалистдолжен; знать: - основы строения,. функционирования; взаимодействия, и І развития при-: родных системи их компонентов; - основные процессы, протекающие в сферах Земли; уметь . - читать топографические и специальные карты, формирующие представление об основных оболочках и ресурсах Земли; - составлять программу гидрологических наблюдений и производить основные гидрологические расчеты; - пользоваться;программойгидрометеорологических наблюдений;. - оценивать состояние и классифицировать геосистемы по; степени антропогенного воздействия; -разрабатывать предложения по реабилитации территорий и т.д. Прообразом и основой формирования наук о Земле является общая геология, развитие которой привело к выделению широкого спектра самостоятельных дисциплин. Основное отличие наук о Земле от общей геологии заключается в акценте на специфические и потенциально опасные; природные объекты, и явления, изучение геосфер не как отдельных компонентов биосферы, а во взаимосвязи, анализируя переход энергии, вещества и информации с одного уровня на другой. Поэтому здесь в меньшей степени нужны минералогия и петрография, а в большей - энергетика.и динамика природных процессов; не статичное и справочное землеведение,.а интегрирующее основные науки о Земле - ланд-шафтоведение и основы-геохимии ландшафта,.изучающие закономерности миграции вещества-и особенности его перехода из одной геосферыв-другую и т.д. , На это должны быть - направлены, как: содержание, так и последовательность изложения наук, соответствующая их сложности, взаимообусловленности, истории;возникновения и развитияг(какшаук,.так и планеты.3емля); В;этом отношении федерального стандарт по наукам о Земле имеет определенные недостатки критика и предложения по: изменению которых были опубликованьь в научно-методических журналах УМ по техносферной безопасности [85,. 73]. При обоснованном перечне дисциплин, включенных в цикл, предложенная интерпретация программы представляется не вполне логичной и обоснованной.
Начинать изучение цикла целесообразно с основных особенностей образования, строения и эволюции Земли, то есть с геологии, основным предметом изучения которой является;литосфера, а также основные эндогенные и экзогенные факторы, под влиянием которых она развивается-и трансформируется. После образования твердой оболочки Земли (литосферы) и ее охлаждения, появилась Віжидкомвиде вода и стала формироваться гидросфера, являющаяся предметом изучения гидрологии и гидрогеологии.
Критериальная характеристика и методика исследования эффективности реализации мультимедийных технологий в вузе
В предыдущем: параграфе нами была спроектирована системная модель реализации,мультимедийньїх технологий (ММТ).в учебном процессе как.механизма совершенствования- профессиональной; подготовки инженеров-экологов. В1 разработанной модели даны- основные характеристики этапов; учебного процесса с применением мультимедийного обучающего комплекса «Науки о -Земле» "рассмотрены; функции; принципы, возможности мультимедийных технологий? и приведены- виды учебной деятельности с: применением; ММТ;: детально? рассмотрена; структуращисциплины Наук№ о? Зёмле «ИІразработаны критерии,. определяющиетотовностьстудентовж профессиональной:деятельности в сфере-экологии:
1 Мультимедиа: в: системе образования— явление достаточно новое. Часто? его рассматривают в\ структуре медиаобразования; однако: эти; два: феномена! при? имеющихся точках пересечения; вполне: самостоятельны. «Медиаобразова-ние (от англ. media educatiori) - процесс образованияшфазвития личности средг ствами медиа с целью формирования? ее медиакультуры т.е. творческих, коммуникативных способностей, критического мышления, навыков интерпретации, анализа и оценки медиатекста1 и т.д.» [104, с..460]. И, тем-не менее,.в,процессе изучения-дисциплины «Наукш о Земле» с применением средств мультимедиа студенты, приобретают навыки.; работы по использованию и созданию-мультимедийных программ в профессиональной" деятельности, что является лишь первым шагом на пути к формированию медиакультуры личности.
«Медиакультура включает в себя культуру передачи? информации и культуру ее; восприятия; медиакультура;может выступать м- системой уровня? развития: личности, способной «читать», анализировать ш оценивать медиатексты, заниматься медиатворчеством, усваивать новые знания посредством мультимедиа...» и в-последствии применять эти знания в своей профессиональной деятельности [104, с. 18].
Так, в наше время одними из наиболее острых проблем глобального характера являются проблемы антропогенного изменения климата и загрязнения окружающей среды. Поэтому мониторинг окружающей среды, развитие космического экологического мониторинга являются актуальными научными и практическими задачами, реализация которых предполагает широкое использование телекоммуникационной инфраструктуры, а также интерактивных информационных технологий. Актуальной является также проблема интегрирования национальных информационных ресурсов.по окружающей среде, создание региональных баз данных и расширение электронных коллекций по результатамг космического экологического мониторинга. Не- менее актуальными являются исследования в области биоинформатики, биоинженерии: Мультимедиа применяется в картографии в технологической, проектной, научно-исследовательской деятельности и т.д. [100]i
Комплексный педагогический эксперимент, проведенный в ходе нашей работы позволил изучить причинно-следственные связи, выявить условия успешности процесса формирования профессиональной компетентности личности с использованием обучающих мультимедийных программ, теоретически обосновать результаты эксперимента с целью преобразования процесса обучения. Благодаря эксперименту удалось разложить целостный педагогический процесс на его составные элементы, проследить развитие взаимосвязей, констатировать показатели на начальном и конечном этапах исследования.
Преобразующий характер и созидательность нашего эксперимента обусловлены разработкой и внедрением в практику высшего образования системной модели процесса реализации мультимедийных технологий в практике преподавания дисциплины «Науки о Земле» как средства совершенствования профессиональной подготовки студентов экологических специальностей в политехническом вузе, учитывающей интегративность и ключевую роль этой дисциплины в естественнонаучной и профессиональной подготовке инженеров-экологов, формировании их экологической и медиакультуры.
Культура мышления и экологическая культура, являясь интегративными личностными качествами, характеризуют поведение, деятельность индивида в социоприродной среде и характер профессиональной деятельности. Они формируют ценностное отношение к природе и потребностно-мотивационную сферу, определяющие направленность личности. И эти два качества в период нашего эксперимента развивались средствами, методами и технологиями мультимедиа.
G целью развития- профессионально значимых качеств обучаемых средствами, методами и технологиями мультимедиа были разработаны следующие программы дополнительного профессиональногоюбразования.(ДПО): 1. «Геоэкологическое-картографирование с применением компьютерных технологий»; 2. «Визуализация результатов геоэкологических работ и создание презентаций в программах PowerPoint; Impress, DemoShild».
При обучении по программе ДПО «Геоэкологическое-картографирование-с применением компьютерных технологий» студенты получают более глубокие знания по изучению тематических и природоресурсных карт, знакомятся с геоинформационными системами, получают навыки по оцифровке карт (Приложение 5).
Курс «Визуализация результатов геоэкологических работ и создание презентаций в программах PowerPoint, Impress, DemoShild» ориентирован на обобщение и наглядное представление результатов- геоэкологических исследований по оценке состояния окружающей среды посредством информационных технологий и приобретение навыков по созданию презентаций в трех программах PowerPoint, Impress, DemoShild.
Педагогические условия реализации мультимедийных технологий; в высшем профессиональном образовании
По определению Рубинштейна Л.С., процесс усвоения знаний является центральной частью процесса обучения, и он никоим образом не сводится к памяти или к прочности запоминания. «Это психологически очень сложный процесс. ... В него включаются восприятие материала, его осмысливание и то владение им, которое дает возможность свободно им пользоваться в различных ситуациях, по-разному оперируя им, и т.д.» [193, т. 2, с. 84]. Каждая из этих ста дий, связана одна с другой и обусловлена характером взаимодействия «педагог — обучаемый». Последний этап усвоения - применение на практике — является не только результатом учения, но и способом овладения знаниями, их закреп ления, формирования прочных навыков. Овладение знаниями направлено уже не на учение, а на другие, практические цели, и знания и умения обретают иные / качества.
Это позволяет нам выделить детелъностно-практический критерий, характеризующий осознание студентом профессиональной направленности учебного процесса. Он отражает степень сформированности профессиональных умений и навыков и умение грамотно оперировать теоретическими и практическими знаниями в учебно-познавательной и профессиональной деятельности.
Данный критерий характеризуется глубиной и системностью знаний по предмету «Науки о Земле», являющимися необходимым, но недостаточным ус ловием для профессиональной подготовки. Эффективность профессиональной подготовки у студентов экологических специальностей характеризуется нали чием профессиональных умений и навыков, позволяющих им осуществлять свою деятельность с использованием современных (мультимедийных) технологий и последних достижений науки и техники.
Наиболее общими умениями для специалиста любого профиля являются умения профессионально мыслить и действовать, теснейшим образом связанные с умениями подвергать факты и явления теоретическому анализу. Процесс перехода от конкретного к абстрактному, протекающий на интуитивном, эмпирическом и теоретическом уровнях, объединяет эти умения и является основой профессионализма, т.е. доведение умений до уровня теоретического анализа. Это является одной из важнейших задач профессиональной подготовки в вузе в любой предметной области [121].
Говоря о профессиональных знаниях и умениях инженера-эколога в, предметной области «Науки о Земле», мы имеем» ввиду знание основ строения, функционирования, взаимодействия и развития, природных систем- и их компонентов, основных процессов, протекающие в сферах Земли, и умение работать с картами, полевой и технической документацией, оценивать состояние и классифицировать геосистемы- по степени, антропогенного воздействия, разрабатывать предложения пофеабилитациитерриторий ит.д.
Использование в учебной деятельности возможностей персонального компьютера является фактором интенсификации учебного процесса на всех стадиях усвоения учебного материала [189, 197]. Новые информационные технологии обучения (как уже не раз подчеркивалось) более интенсивно и эффективно обеспечивают доступ к разнообразной учебной информации и передачу знаний различного характера. В настоящее время уже сложно представить обучение без информационных технологий, и в частности мультимедийных, которые, включая образное мышление, помогают студенту целостно воспринимать предлагаемый учебный материал. Дидактические возможности мультимедийных технологий создают психологические условия для лучшего восприятия, осмысления и запоминания учебной информации с включением подсознательных реакций обучаемого [43]. Использование мультимедийных обучающих технологий на стадии применения на практике позволяет овладеть не только профессиональными знаниями, но и знаниями и умениями в области информационных технологий, что является неотъемлемой составляющей деловых качеств будущего инженера-эколога и существенно влияет на его творческую и деловую активность.
Проследить динамику когнитивного и детелъностно-практического критериев нам позволила педагогическая диагностика результатов обучения на разных этапах эксперимента: оценка знаний при защите лабораторных работ, написании контрольных и самостоятельных работ и итоговая форма контроля — экзамен накануне перевода на следующий курс. Его задача - зафиксировать минимум подготовки, который обеспечивает дальнейшее обучение по данной специальности.
В ходе обучения и нашего эксперимента использовалась пятибалльная система оценок, принятая в нашей стране в 1944г. [231, с.217]. «5»-- отлично, выставляется при усвоении всего объема знаний, когда обучаемый осмысленно применяет полученные знания на практике и легко отвечает на все вопросы. «4» - хорошо, выставляется, когда студент достаточно глубоко знает предмет, но при воспроизведении материала допускает некоторые неточности и при ответах на вопросы делает незначительные ошибки. «3» - удовлетворительно, выставляется, когда обучаемый испытывает затруднения при изложении материала и ответах на вопросы, допускает серьезные ошибки в письменных работах. «2» - неудовлетворительно, выставляется при слабом усвоении материала и допущении грубых ошибок. «1» - весьма неудовлетворительно, выставляется за полное незнание пройденного материала.
Т.к. последние две оценки в целом являются неудовлетворительными, то данную систему оценок можно считать четырехбальной, что имеет место в повседневной практике как в школах, так и в вузах.
