Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы использования компьютерных технологий в системе профессиональной подготовки будущих специалистов 10
1.1. Основные направления информатизации образования и внедрения новых информационных технологий в подготовку современных специалистов
1.2. Характеристика основных видов новых информационных технологий, применяемых в процессе обучения студентов 25
1.3. Особенности использования новых информационных технологий и геоинформационных систем в подготовке специалистов-географов и геоинформатиков 40
Глава 2. Практика применения геоинформационных технологий в подготовке будущих специалистов-географов и геоинформатиков 63
2.1. Использование геоинформационных систем в профессиональной подготовке студентов геоинформатиков.
2.2. Использование геоинформационных систем в профессиональной подготовке студентов-географов 94
2.3. Анализ результатов экспериментально-педагогической работы 110
Заключение 123
Литература 129
Приложение 140
- Основные направления информатизации образования и внедрения новых информационных технологий в подготовку современных специалистов
- Характеристика основных видов новых информационных технологий, применяемых в процессе обучения студентов
- Использование геоинформационных систем в профессиональной подготовке студентов геоинформатиков.
Основные направления информатизации образования и внедрения новых информационных технологий в подготовку современных специалистов
Проблема использования новых информационных технологий (НИТ) в профессиональной подготовке, основанных на компьютерной технике, требует проведения широкого комплекса исследований междисциплинарного характера, поскольку затрагивает различные аспекты деятельности студентов в новой среде. Как показывает опыт зарубежной и отечественной практики, существуют следующие пути использования персонального компьютера и НИТ в образовании [117]:
1. Компьютер как объект изучения в рамках курса "Информатика. Основы информатики и вычислительной техники. Информационная культура".
2. Использование компьютера при выполнении различных видов деятельности и решении учебных задач и проблемных вопросов.
3. Компьютер как средство обучения различным дисциплинам, как техническое средство при проведении предметных лекций и других видов учебных занятий.
4. Компьютер как средство развития личности,
В своем исследовании мы будем опираться на третье направление использования компьютера в образовании. Нужно сказать, что оно сегодня весьма неоднородно и его можно, в свою очередь, разделить на два раздела. В первом разделе разрабатываются программы, или система программ, направленных на поддержку, закрепление или иллюстрацию какой-либо темы в заданном курсе, реализующая все задуманное в конкретном случае. При настоящем уровне возможностей компьютера такая работа требует высокого уровня программирования. Обычно в ней участвуют одновременно и программисты и специалисты-предметники.
Второй раздел использования компьютера в данном направлении - это методика создания универсальных систем программ, с помощью которых возможно разрабатывать содержательное наполнение.
Особенность их в том,1 что авторы содержательной части не обязаны владеть программированием, они могут работать с системами самостоятельно.
Это, возможно, наиболее перспективный способ использования компьютера. Преимущество таких систем в разделенности по времени работ по программированию и работ по созданию содержательного материала и универсальности системы программ.
Еще одна важная причина, делающая второй путь более предпочтительным, состоит в самой идеологии обучения. Известны две основных концепции обучения основные положения которых необходимо вспомнить.
Первая исходит из того, что главным является учебная информация, которую надо изучить. Данная концепция сосредоточивает внимание на образной и понятийной стороне обучения, подразумевая под содержанием обучения главным образом описание явлений, процессов и закономерностей, которые обучаемый должен запомнить и усвоить.
Согласно второй концепции, основной упор делается на обучаемом, которого надо научить, в ней главной считается деятельная сторона обучения, под содержанием обучения понимается набор задач, упражнений и проблем, которые обучаемый должен научиться решать.
В соответствии с первой концепцией преподаватель, в первую очередь, -источник информации, в соответствии со второй, преподаватель - управляющая система, а задача управления познавательной деятельностью является во второй концепции главной. Формулировка основной задачи обучения как задачи формирования прежде всего познавательной деятельности принадлежит психологической концепции обучения, основанной на деятельностном подходе, у истоков которого стояли Ж. Пиаже и Л.С. Выготский.
Компьютерные разработки, использующие универсальные системы программ, позволяют автору учебного курса осуществлять управление познавательной деятельностью, решая тем самым главную задачу обучения [117].
Эффективность компьютеризации обучения зависит как от качества применяемых педагогических программных средств, так и от рационального и умелого их использования в учебном процессе. В настоящее время приоритетное значение имеет решение психолого-педагогических проблем компьютерного обучения, которое непосредственно связано с разработкой эффективных обучающих программ и методик. Недостаточно высокая эффективность компьютерного обучения часто объясняется несовершенством используемых компьютерных программ и отсутствием методик компьютерного обучения. Решать необходимо не столько технические, сколько психолого-педагогические задачи.
На макроуровне процессы информатизации сферы образования непосредственно зависят от национальных целей государства, экономической ситуации, объема ресурсов, направляемых в эту область. Здесь подход к информатизации меняется в соответствии с объективными законами государства и принимаемыми правительством стратегическими решениями.
На мезоуровне - региона, города, вуза, факультета, кафедры - связь уже не такая жесткая. Конкретные управленческие решения, инициатива отдельных коллективов имеют гораздо большее значение.
На микроуровне, связанном с действиями отдельного студента или преподавателя, степень "субъективности" гораздо выше. Здесь очень многое зависит от индивидуальных возможностей, шкалы ценностей, ряда случайных факторов. Однако этот уровень очень важен. Именно на нем рождаются новые педагогические идеи, подходы, методы. Сложности на этом уровне связаны с тем, что широкое использование компьютеров и глобальных сетей ведет к существенному изменению стиля мышления человека, психологических установок личности, методов организации самых различных видов деятельности.
Характеристика основных видов новых информационных технологий, применяемых в процессе обучения студентов
НИТ — новые информационные технологии — это технологии компьютерной обработки, передачи, распределения информации, создания вычислительных и программных средств информатики. Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, информационная технология — это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, имеющих своим основным предметом — методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; непосредственно вычислительную технику и методы ее взаимодействия с людьми и производственным оборудованием; их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы [70]. Поэтому новые информационные технологии в обучении являются рациональным средством в развитии творческих, созидательных способностей студентов. Включение новых информационных технологий в учебный процесс оказывает влияние на развитие студентов и на характер протекания педагогического процесса.
Совершенствование методов решения функциональных задач и способов организации информационных процессов приводит к совершенно новым информационным технологиям, среди которых применительно к обучению можно выделить следующие [83]:
компьютерные обучающие программы, включающие в себя электронные учебники, тренажеры, тьюторы, лабораторные практикумы, тестовые системы.
обучающие системы на базе мультимедиа технологий, построенные с использованием персональных компьютеров, видеотехники, накопителей на оптических дисках.
интеллектуальные и обучающие экспертные системы, используемые в различных предметных областях.
распределенные базы данных по отраслям знаний.
средства телекоммуникации, включающие в себя электронную почту, телеконференции, локальные и региональные сети связи, сети обмена данными и т.д.
электронные библиотеки, распределенные и централизованные издательские системы.
Конкретные программные и технические средства в рамках этих технологий разрабатываются параллельно в различных вузах, зачастую дублируются, но главным недостатком современного состояния применения достижений информатики в образовании является отсутствие научно-методического обеспечения использования новых информационных технологий.
Программное обеспечение (software) (математическое обеспечение, программные средства) - совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых при эксплуатации этих программ; различают общее, в том числе системное программное обеспечение (system software), и прикладное программное обеспечение (application software) [13].
Наиболее распространенным видом из всего многообразия средств новых информационных технологий, используемых в сфере образования, являются прикладные программные средства, и в частности, программные средства (ПС) учебного назначения. Программные средства учебного назначения предназначены для использования в учебно-воспитательном процессе системы непре рывного образования, а также в процессе подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров сферы образования с целью совершенствования процесса обучения, развития личности обучаемого.
Современную или новую информационную технологию позволяющую объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию (мультипликацию), специалисты компьютерной техники называют мультимедиа (multimedia) [109]. Рост интереса к технологии мультимедиа обусловлен рядом причин:
1) появлением мощных и доступных компьютеров, способных поддерживать графический интерфейс с пользователем, а также модулей захвата и воспроизведения звука и движущегося изображения;
2) наличием аппаратного и программного обеспечения для мультимедиа;
3) созданием авторских систем, дающих возможность пользователям из-готавливать свои прикладные мультимедиа-программы, не имея большого опыта в программировании. Такие направления, как видеоэнциклопедия, интерактивные путеводители, тренажеры, ситуационно-ролевые игры и др., имеют широкое применение в обучении. Персональный компьютер, снабженный платой мультимедиа, немедленно становится универсальным обучающим или информационным инструментом по практически любой отрасли знания и человеческой деятельности. Следует ожидать появления типовых учебных продуктов-полуфабрикатов, которые окончательно дорабатывает, дополняет или настраивает преподаватель при подготовке к занятию. Наличие и доступность высокоскоростных сетей общего пользования может привести к созданию центральных банков учебных продуктов. Согласно результатам исследования группы MediaLabs технического института в США, системы компьютерного обучения и тренинга поднимают "кривую обучения" среднего студента в 2—5 раз, а способность к запоминанию увеличивается с 35% до 85%. Эти обследования проводились с компьютерными системами, использующими только текст и несложную графику.
Использование геоинформационных систем в профессиональной подготовке студентов геоинформатиков.
Современный этап развития общества требует развития у будущих специалистов способности к проективному мышлению. Проблема формирования комплексного рассмотрения явлений является одной из главных в процессе подготовки студентов географических специальностей. При этом акценты в сознании человека должны сместиться в сторону системных представлений об окружающей природе, то есть целостной естественнонаучной картине мира.
В данной системе в дидактическом процессе, соединяющем цели обучения и воспитания, содержание и организационные формы обучения, осуществляется двуединая деятельность обучающего и обучаемого. Предметом деятельности является социальный опыт студента о знаниях и действиях. Средства деятельности составляют социальный опыт, знания обучающего и ГИС-технологии. Продуктом деятельности является изменение прежнего опыта студента, то есть усвоенные опыт и знания.
Само непосредственное учебное действие состоит из уяснения содержания учебного материала, отработки его в заучивании, упражнениях или в применении знаний и из контрольных действий. Связующим звеном для формирования профессиональных навыков является технология использования ГИС в рамках методологии системного подхода.
Рассматривая модель как продукт познавательной деятельности и способ отражения современного уровня педагогического знания, исходя из сложившейся практики использования системного подхода в образовании, нами предлагается модель профессиональной подготовки студентов географических специальностей с использованием ГИС и ГИС-технологий как новая форма организации педагогического процесса.
В данной модели можно отобразить основные аспекты подготовки студентов географических специальностей с использованием ГИС, раскрывающие специфику реализации возможностей ГИС-технологий в подготовке будущих специалистов географов и геоинформатиков .
Модель объединяет этапы организации процесса обучения студентов специальностей "География" и "Прикладная информатика в области географии". Специфика процесса заключается в том, что учебный материал, необходимый для усвоения студентами, структурируется с опорой на использование ГИС, которые выступают связующим звеном, интегрирующим знания из разных областей науки. В результате содержание учебного материала формируется в зависимости от применения в процессе обучения ГИС и ГИС-технологий по специальностям. При обучении специалистов-географов и геоинформатиков необходимо внедрение ГИС и ГИС-технологий в качестве средств, обеспечивающих эффективность процесса передачи, закрепления и контроля знаний.
На этапе усвоения знаний студенты-географы знакомятся с работой ГИС на примерах использования ее в качестве справочной системы или средства, позволяющего вести учебно-исследовательскую и научно-исследовательскую работу. Это позволяет оперативно решать проблемы с помощью картографических материалов и баз данных, раскрывающих особенности динамики того или иного процесса или явления. На данном этапе студенты усваивают фундаментальные понятия, имеющие профессиональную значимость и содержащие оптимальные объемы информации по географии и геоинформатике.
Для будущих географов на этом этапе важно познакомиться с геоинформационными системами, которые разработаны в конкретной предметной области, например, в области географии населения. Необходимо определить место ГИС среди информационных систем и технологий, предназначенных для исследований в фундаментальных областях, в том числе и географии.
