Содержание к диссертации
Введение
Введение 3
Глава I. Использование информационных технологий в образовательном процессе технического вуза 13
1.1. Анализ понятия «информационно-образовательная метасреда» в педагогической теории ...13
1.2. Использование новых информационных технологий в процессе профессиональной подготовки студентов технического вуза 35
1.3. Характеристика компьютерных средств обучения, их использование в образовательном процессе 49
Выводы 67
Глава 2. Опытно-экспериментальная работа по использованию электронного учебника в образовательном процессе технического вуза 69
2.1. Структура электронного учебника 69
2.2. Педагогические условия эффективного использования электронного учебника в образовательном процессе 91
2.3. Экспериментальное исследование внедрения электронного учебника в учебный процесс технического вуза. .. ...100
Выводы 116
Заключение 120
Библиография 126
Приложение * 143
Приложение 1 143
Приложение 2 147
- Анализ понятия «информационно-образовательная метасреда» в педагогической теории
- Структура электронного учебника
- Экспериментальное исследование внедрения электронного учебника в учебный процесс технического вуза.
Введение к работе
Система образования в нашей стране вступила в период фундамен-альных перемен, характеризующихся новым пониманием целей и ценностей (бразования, осознанием необходимости перехода к непрерывному образо-іанию, новыми концептуальными подходами к разработке и использованию ехнологий и т. д. Реализация многих из стоящих перед системой образова-іия на данном этапе задач невозможна без использования методов и средств шформатизации.
В связи с этим в ряде государственных документов последних іет: «Национальная доктрина образования в Российской Федерации», їакон «Федеральная программа развития образования на 2001-2005 т.», «Основные направления социально-экономической политики Правительства Российской Федерации на долгосрочную перспективу», «Программа социально-экономического развития Российской Федерации на среднесрочную перспективу» (до 2004 г.), «Электронная Россия» и др. подчеркивается необходимость модернизации российского образования, что в свою очередь неотрывно связано с использованием в образовании информационных компьютерных технологий (ИКТ). Последнее определяется рядом факторов.
1. Внедрение ИКТ в образование существенным образом ускоряет передачу знаний и социального опыта человечества не только от поколения к поколению, но и от одного человека другому.
2. Современные ИКТ, повышая качество обучения и образования, позволяют быстрее и успешнее адаптироваться к окружающей среде и происходящим в обществе социальным изменениям.
3. Активное внедрение ИКТ в образования выступает фактором создания такой системы образования, которая будет отвечать требованиям
информационного общества и процессу реформирования традиционной системы образования.
Таким образом, одним из основных направлений формирования перспективной системы образования в России наряду с повышением качества образования, обеспечением большей доступности образования для всех групп населения, повышением творческого начала в образовании является обеспечение нацеленности обучения на новые технологии, в первую очередь, на ИКТ, что нашло отражение в работах А. А. Андреева, Ю. С. Брановского, Я. А. Ваграменко, К. Колина, В. А. Красильниковой, И. Е. Машбица, Я. И. Яковлева и др.
Однако следует признать, что на пути внедрения информационных компьютерных технологий возникают определенные трудности. Ситуация осложняется и тем, что информационные технологии быстро обновляются: появляются новые, более эффективные и сложные, основанные на разработках в области искусственного интеллекта, виртуальной реальности и др. Выходом из сложившегося положения может стать интеграция технологий, т. е. такое их объединение, которое позволит преподавателю использовать на занятиях понятные ему сертифицированные и адаптированные к процессу обучения технические средства. Интеграция информационных компьютерных технологий и образовательных технологий должна стать новым этапом их более эффективного внедрения в систему российского образования.
На наш взгляд, одним из способов такой интеграции может стать электронный учебник.
В последнее время появились исследования в этой области, связанные с рассмотрением вопросов создания и применения электронного учебника в учебном процессе. Отметим работы таких ученых, как Аленичева Е., Гончаров А. И., Иванов В. Л., Иванцивская И. Г, Кашина Е. А., Лебединская Н. А.,
Левин В. М, Монастырев Н., Сидоркин Ю. М., Суннес В. Г. Тевелева С. В. и др.
Однако, несмотря на определенные наработки в этой области, остаются нерешенными вопросы, связанные с использованием электронного учебника в образовательном процессе вуза.
Можно констатировать противоречия между
- необходимостью системного подхода к анализу процесса информатизации технологии обучения, включающего анализ влияния информатизации на все компоненты технологии как целостной системы, и превалирующим в теории и практике односторонним подходом, связанным в основном с анализом дидактических возможностей средств информатизации обучения, к которым относится электронный учебник;
- необходимостью использования электронных учебников в процессе профессиональной подготовки студентов вуза и неразработанностью педагогических условий их использования в образовательном процессе;
- необходимостью внедрения электронных учебников в образовательный процесс вуза и недостаточной разработанностью дидактических основ их использования в учебном процессе.
Все это послужило основой для определения проблемы исследования и избрания темы нашего исследования: «Педагогические условия использования электронного учебника в образовательном процессе технического вуза».
Цель исследования состоит в определении педагогических условий использования электронного учебника в образовательном процессе технического вуза.
Объект исследования - процесс профессиональной подготовки студентов технического вуза.
Предмет исследования - использование электронного учебника в процессе профессиональной подготовки студентов технического вуза.
Гипотеза исследования: использование электронного учебника в процессе профессиональной подготовки студентов технического вуза будет эффективнее, если:
- будет создана специализированная универсальная инструментальная среда, предназначенная исключительно для создания электронных учебников по любой дисциплине из предусмотренного в среде набора структурных блоков;
- электронный учебник будет рассматриваться как средство организации учебного процесса, способствующее повышению эффективности решения задач профессиональной подготовки;
- структурные блоки электронного учебника позволяют реализовывать следующие компоненты технологического процесса подготовки специалистов к профессиональной деятельности; постановку учебной цели, определение образовательных ориентиров; отбор содержания обучения; определение путей и способов гарантированного достижения заранее запланированных конечных результатов; оперативную обратную связь, обеспечивающую своевременную коррекцию процесса подготовки; оценку результатов деятельности;
- электронный учебник будет удовлетворять таким основным методологическим требованиям - критериям технологичности, как системность, управляемость, эффективность, воспроизводимость;
- в электронном учебнике будет заложена возможность решения проблемы индивидуализации обучения, т.е. учета индивидуальных способностей и возможностей обучающихся.
В соответствии с предметом, целью и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи исследования:
1) определить специфику, структуру, дидактические функции электронного учебника;
2) разработать инструментальную среду и написать авторский вариант электронного учебника по дисциплине «Базы данных»;
3) выявить педагогические условия использования электронного учебника в процессе профессиональной подготовки студентов технического вуза;
4) определить критерии и уровни обученности студентов по дисциплине «Базы данных»;
5) оценить влияние электронного учебника на уровень обученности студентов.
Методологической основой исследования выступили:
- ведущие философские идеи о соотношении цели и средства, части и целого, материального и идеального (уровень философской методологии);
- теоретические положения об общенаучном системном подходе к окружающей действительности, который обеспечивает целостное представление о любых развивающихся явлениях, в том числе и явлениях педагогики (уровень общенаучных принципов и форм исследования);
- современные концепции, разработанные в психолого-педагогических исследованиях, о деятельностном подходе к формированию личности (Л. С. Выготский, А. Н. Леонтьев, С. Л. Рубинштейн и др.); подходы к выявлению целей, содержания, методов, форм и средств обучения, существующие в современной ди
дактике (В. В. Краевский, В. С. Леднев, И. Я. Лернер и др.); осно-воплагающие идеи, выдвинутые в психолого-педагогических исследованиях о роли и месте новых информационных технологий в образовании; теория информатизации образования (Г. Н. Александров, С. А. Бешенков, Ю. С. Брановский, А. Г. Гейн, Б. С. Гершун-ский, С. Г. Григорьев, А. П. Ершов, Д. Ш. Матрос, Е. И. Машбиц) (уровень конкретно-научной методологии). Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
теоретические (анализ психолого-педагогической и методической литературы по проблеме исследования);
социолого-педагогические (изучение и обобщение педагогического опыта, педагогическое наблюдение, беседа, анкетирование, анализ продуктов деятельности студентов);
экспериментальные (констатирующий, формирующий и контрольный эксперимент с последующей математической обработкой полученных результатов).
Организация исследования: исследование проводилось поэтапно в течение трех лет.
1) Поисково-теоретический (2000 - 2001гг.). В ходе данного этапа осуществлялся теоретический анализ психолого-педагогической и методической литературы, по проблеме исследования, изучалась степень разработанности проблемы, разрабатывалась концепция экспериментальной работы.
2) Опытно-экспериментальный (2001 - 2002 гг.). Создание электронного учебника для изучения дисциплины «Базы данных» и проведение констатирующего эксперимента и опытно-экспериментальной работы в условиях Северо-Кавказского государственного технического университета (3 курсы
факультета информационных систем и технологий, специальности «Прикладная математика», «Информационные технологии в экономике»). На этом этапе отслеживалось влияние использования электронного учебника в процессе профессиональной подготовки студентов на уровень их обученности.
3) Обобщающий этап (2002 - 2003 гг.). Анализ, систематизация, обобщение данных, полученных в ходе опытно-экспериментальной работы, результаты исследования оформились в виде диссертации.
Достоверность и обоснованность данных исследования обеспечивались: целостным подходом к решению проблемы; методологической обоснованностью и непротиворечивостью исходных теоретических положений исследования; разработкой адекватной предмету исследования методики опытно-экспериментальной работы; практическим подтверждением основных положений исследования и научной отработкой полученных в ходе эксперимента данных; оценкой полученных результатов различными методами.
Научная новизна исследования состоит в том, что:
- уточнено понятие электронного учебника и определены возможности его использования в учебном процессе;
- разработана инструментальная среда и написан авторский вариант электронного учебника по дисциплине «Базы данных»;
- разработаны критерии и определены уровни обученности студентов как отражение влияния использования электронного учебника в процессе профессиональной подготовки студентов;
- выявлены педагогические условия использования электронного учебника в образовательном процессе технического вуза.
Теоретическая значимость исследования: выявлены возможности внедрения новых информационных технологий в процесс профессиональной подготовки студентов вуза; обоснован подход к созданию электронного
учебника, суть которого состоит в том, что он должен создаваться через специализированную инструментальную среду, без использования программирования.
Практическая значимость диссертации выразилась в том, что содержащиеся в ней теоретические положения и выводы создают предпосылки для практического решения проблемы конструирования электронного учебника без использования программирования: предложенные методические рекомендации по построению электронного учебника могут быть успешно тиражированы и использованы в любом вузе при подготовке специалиста любого профиля.
Материалы, опубликованные по результатам исследования, внедрены в практику подготовки специалистов в области информатики на базе Северо-Кавказского государственного технического университета. Они могут также применяться в системе повышения квалификации работников образования.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялось на различных уровнях: на заседаниях кафедр педагогики и психологии высшей школы и информационных систем и технологий Северо-Кавказского государственного технического университета; на региональных научно-практических конференциях («Университетская наука - региону» (Ставрополь 2002), «Социально-психологические и педагогические проблемы развития учащейся молодежи» (Ставрополь, 2002), «Эвристическое образование-6» (Ставрополь, 2003), «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2003)), всероссийской научно-практической конференции «Проблемы высшего образования» (Георгиевск, 2003); в ходе непосредственной работы со студентами СКГТУ (3 курсы факультета информационных систем и технологий, специальности «Прикладная математика», «Информа
ционные технологии в экономике»); при публикации материалов по теме исследования в научно-методической печати.
Публикации. Основные результаты диссертационного исследования отражены в четырех публикациях: одна статья и три тезиса докладов на трех научно-практических конференциях.
Положения, выносимые на защиту:
1. Создание и использование электронного учебника в техническом вузе с необходимостью предполагает разработку и наличие инструментальной среды, включающей совокупность программ: «Конструктор», предназначенный для создания структурных блоков учебника (теоретический блок, блок тестов, блок вопросов для самопроверки, блок задач, словарь терминов); «Рабочая часть» (клиентская), предоставляющая возможность работать с учебником, созданным в конструкторе; «Монитор», позволяющий следить за клиентскими частями в локальной сети, за их состоянием.
2. Педагогические условия использования электронного учебника в образовательном процессе технического вуза: 1) электронный учебник рассматривается как средство организации учебного процесса, способствующее повышению эффективности решения задач профессиональной подготовки; 2) структурные блоки электронного учебника позволяют реализовывать следующие компоненты технологического процесса подготовки будущих специалистов к профессиональной деятельности: постановку учебной цели, определение образовательных ориентиров; отбор содержания обучения; определение путей и способов гарантированного достижения заранее запланированных конечных результатов; оперативную обратную связь, обеспечивающую своевременную коррекцию процесса подготовки; оценку результатов деятельности; 3) электронный учебник удовлетворяет таким основным методологическим требованиям - критериям технологичности, как системность, управляемость, эффективность, воспроизводимость; 4) в электронном учебнике заложена возможность решения проблемы индивидуализации обучения, т. е. учета индивидуальных способностей и возможностей обучающихся.
3. Применение электронного учебника в образовательном процессе оказывает влияние на уровень обученности студентов, включающий теоретический, практический, мотивационный, оценочный показатели, что измеряется по специально разработанной методике.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка, приложения.
Анализ понятия «информационно-образовательная метасреда» в педагогической теории
Сегодня уже нет никакого сомнения, что наступивший XXI век будет веком информации и научных знаний, а значит, и система образования должна будет решать принципиально новую глобальную проблему, связанную с подготовкой миллионов людей к жизни и деятельности в совершенно новых для них условиях информационного мира. Принципиально новых подходов потребует и проблема информатизации самого образования не только как стратегически важное направление развития собственно системы, но и как фундаментальная научная проблема С точки зрения современного состояния и перспектив развития процесса информатизации образования можно выделить два основных направления: инструментально-технологическое, связанное с использованием новых возможностей средств информатики и информационных тех нологий для повышения эффективности системы образования; и содержательное, связанное с формированием нового содержания самого образовательного процесса.
Наше диссертационное исследование выполнено в контексте первого направления, которое включает в себя;
1) Использование средств информатики и информационных технологий как высокоэффективного педагогического инструмента, позволяющего получить новое качество образовательного процесса при меньших затратах сил и времени как преподавателей, так и учащихся (обучающие, контролирующие, игровые компьютерные программы; электронные учебники и пр.).
2) Информационную поддержку образовательного процесса необходимыми базами данных и знаний, хранящихся в автоматизированных информационных системах, электронных и обычных библиотеках, архивах, фондах и других источниках информации.
3) Информатизацию управления системой образования со стороны федеральных, региональных, ведомственных или внутрифирменных органов, которая имеет целью сделать это управление более эффективным.
4) Развитие систем и средств дистанционного образования, обеспечивающих расширение доступности качественного образования для удаленных пользователей и возможностей повышения их квалификации без отрыва от производства.
Поскольку электронный учебник является одним из компонентов информационных технологий, активно использующихся в современном образовательном процессе, считаем необходимым обратиться к рассмотрению понятия «информационно-образовательная метасреда», которое сегодня ис 15
пользуется для толкования сущности образовательного процесса. Отметим, что человек в течение всей своей жизни находится в информационной метас-реде.
Многими учеными (А. А. Андреев, Е. В. Оспенникова и др.) предпринимаются попытки выделить основные компоненты этой среды (информационно-образовательные среды различной насыщенности, научно-технической сложности, информационной и социальной ориентации и т. п.) и дать им более или менее систематическое описание. Нам представляется это весьма перспективным. Действительно, каждый представитель человеческого сообщества оказывается «погруженным» в информационно-образовательную метасреду и пребывает в зависимости от собственных притязаний и возможностей в различных ее областях. В этой среде и происходит его образование - «рождение» личности, формирование ее индивидуального «образа».
Информационно-образовательную среду в самом общем.понимании можно отождествить с ноосферой (от греч. Noos - разум). Согласно В. И. Вернадскому, ноосфера определяется как высшая стадия эволюции земной биосферы и переход к ней связан с возникновением и развитием в биосфере Земли человеческой цивилизации [163]. Человечество сегодня достигло этой стадии саморазвития. А это значит, что влияние человека на биосферу стало сопоставимым по масштабам с глобальными природными процессами, более того, оно в известной мере определяет ход этих процессов в той сфере Земли (а также в околоземном пространстве), которую охватывает.
Структура электронного учебника
Прежде чем представить структуру разработанной нами инструментальной среды и электронного учебника, обратимся к анализу уже разработанных ЭУ: выделим их достоинства и недостатки, что позволит объяснить, с какой целью нами первоначально разрабатывалась инструментальная среда, а затем, на ее базе, создавался ЭУ.
Как уже отмечалось, в настоящее время на мировом рынке имеются тысячи компьютерных программ учебного назначения. Систематический учет таких программ, разработанных в нашей стране, не проводился. Однако в последние годы при вузах России стали создаваться центры новых информационных технологий, которые занимаются разработкой и распространением ком-пьютерных обучающих программ. Кроме того, существуют различные фонды компьютерных обучающих программ. Так, например, в фонде Российского НИЙ информационных систем (РосНИЙ ИС) накоплено более 130 компьютерных программ учебного назначения для Вузов, готовых к ИХ распространению. Анализ каталога этмх программ позволяет составить диаграммы их распределения по назначению (см. диаграммы I и Как видно из диаграммы 1, доля ЭУ на рынке компьютерных обучающих программ достаточно велика, поскольку ЭУ занимают второе место после лабораторных практикумов. В то же время наибольшее количество электронных учебников, как это показывают данные , разработано сегодня в области технических наук, на второе место выходят естественно-научные дисциплины и математика, на третье - гуманитарные науки.
Большинство исследователей (Гончаров А. И, Иванов В. Л., Иванцив-ская Н. Г., Монастырская Т. И., Сибиряков С. В., Сидоркин Ю. М. и др.), представляющих материалы (статьи, тезисы, диссертационные исследования) по созданию и применению ЭУ в образовательном процессе, дают достаточно полное описание внешней структуры учебника, т. е. тех его элементов, которые видит пользователь. Ценность учебника, по их мнению, состоит прежде всего в тематическом содержании. Если это учебник, по содержанию которого в дальнейшем обучающийся должен сдавать зачет или экзамен (что наиболее вероятно), то необходимо, чтобы в нем один и тот же содержательный материал был представлен как минимум в трех видах:
1. Изложение в виде текста, рисунков, таблиц, графиков и т. п. (т. е. в обычном «книжном» виде, хотя здесь могут присутствовать и элементы, не свойственные бумажным учебникам, такие, как анимация, видеовставки, звуковые фрагменты, возможность поиска информации по фрагменту текста).
2. Схемокурс - сокращенное графическо-текстовое представление содержания учебника, помогающее понять структуру учебного материала, идеи, заложенные в нем, и сопоставляющее отдельные фрагменты содержания учебника с некими графическими образами, способствующими ассоциативному запоминанию.
3. Тестовая система самопроверки (самоконтроля) - содержание учебного материала в виде вопросов и ответов, предоставляемое слушателю специальной интерактивной системой. Тестовая система самопроверки изна 72чально несет в себе черты соревновательности (с компьютером), игры и поэтому может оказаться для учащегося наиболее интересной частью учебника. Естественно, что такая тестовая система должна использовать какую-либо базу данных тестов. Оптимальной может быть база данных тестов, созданная авторами учебника. Эта же база данных в дальнейшем может быть использована для проведения экзамена или зачета с помощью экзаменационной системы.
Экспериментальное исследование внедрения электронного учебника в учебный процесс технического вуза
Экспериментальное исследование проводилось с целью выявления уровня обученности студентов по дисциплине «Базы данных» по итогам внедрения в процесс обучения электронного учебника.
Эксперимент проводился со студентами 3 курса факультета информационных систем и технологий по специальности «Информационные системы (в экономике)» и «Прикладная математика» Северо-Кавказского государственного технического университета при изучении дисциплины «Базы данных». Количественный состав экспериментальных и контрольных групп представлен ниже.Количественный состав контрольной и экспериментальной групп В ходе эксперимента сопоставлялся уровень обученности студентов (экспериментальные группы), изучающих дисциплину «Базы данных» с помощью электронного учебника, с уровнем обученности студентов контрольных групп, изучавших данную дисциплину по традиционной методике. Под обученностью мы будем понимать наличие у обучающихся познавательной мотивации, высокого уровня теоретической и практической подготовки по данной дисциплине, а также адекватную оценку своих знаний, умений и навыков в области изучаемого предмета. Таким образом, в структуре обученности определялись мотивационныи, теоретический, практический и оценочный компоненты.
Высокий уровень обученности означает
- наличие устойчивой познавательной мотивации;
- понимание основных тенденций развития информационных систем, связанные с обработкой и хранением больших объемов информации; знание перспектив развития систем управления базами данных; наличие опыта работы с программно-техническими средствами в ийтерактивном режиме; глубокое усвоение основных принципов организации баз данных, управления доступом; знание обязанностей администратора баз данных, основных методов представления данных в среде запоминания и хранения; умения формулировать запросы к базам данных: на естественном языке, реализуемые средствами СУБД, реализуемые только средствами SQL;
- адекватную оценку своих знаний, умений и навыков в изучаемой области.
Средний уровень предполагает
- наличие устойчивой познавательной или соревновательной мотивации мотивации;
- понимание основных тенденций развития информационных систем, связанные с обработкой и хранением больших объемов информации; знание перспектив развития СУБД; наличие опыта работы с программно-техническими средствами в интерактивном режиме; менее полное и глубокое по сравнению с высоким уровнем усвоение основных принципов организации баз данных, управления доступом; общее представление об обязанностях администратора баз данных, основных методах представления дан ных в среде запоминания и хранения; умения формулировать запросы к базам данных: на естественном языке, реализуемые средствами СУБД, реализуемые только средствами SQL;
- адекватную оценку своих знаний, умений и навыков в изучаемой области.
Низкий уровень означает
- наличие деловой или соревновательной мотивации;
- слабое представление об основных тенденциях развития информационных систем, связанных с обработкой и хранением больших объемов информации; поверхностное представление о перспективах развития СУБД; наличие небольшого опыта работы с программно-техническими средствами в интерактивном режиме; слабое усвоение основных принципов организации баз данных, управления доступом; частичное знание обязанностей администратора баз данных, основных методов представления данных в среде запоминания и хранения; практическое отсутствие умений формулировать запросы к базам данных: на естественном языке, реали- зуемые средствами СУБД, реализуемые только средствами SQL;
- неадекватную оценку (заниженная или завышенная) своих знаний, умений и навыков в изучаемой области.
Основными методами получения исходных данных являлись анализ продуктов деятельности студентов, наблюдение, анкетирование студентов, беседа, тестирование. Полученные данные имеют цифровую и графическую формы представлений (см. таблицу 3
