Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы использования элементов электронного обучения в вузовской профессиональной подготовке студентов 17
1.1. Теоретико-методологические подходе к применению элементов электронного обучения в вузовской профессиональной подготовке студентов 17
1.2. Педагогическое моделирование учебного процесса математической подготовки студентов с использованием элементов электронного обучения 38
1.3. Дидактические условия эффективности использования элементов электронного обучения в вузовской математической подготовке 64
Выводы по первой главе 74
Глава 2. Экспериментальное исследование эффективности использования элементов электронного обучения математике в вузе 77
2.1. Анализ основных направлений опыта экспериментального исследования 78
2.2. Реализация педагогических условий эффективного использования элементов электронного обучения математике в вузе 105
2.3. Анализ и оценка результатов эксперимента 117
Выводы по второй главе 130
Заключение 133
Библиографический список 138
Приложения 158
- Теоретико-методологические подходе к применению элементов электронного обучения в вузовской профессиональной подготовке студентов
- Педагогическое моделирование учебного процесса математической подготовки студентов с использованием элементов электронного обучения
- Дидактические условия эффективности использования элементов электронного обучения в вузовской математической подготовке
- Анализ и оценка результатов эксперимента
Введение к работе
Актуальность исследования. Вхождение России в единое мировое экономическое, информационное и образовательное пространство стало реальностью, и это выдвинуло перед отечественным высшим образованием новые задачи его реформирования, в том числе в вопросах использования современных информационных и телекоммуникационных технологий. Они направлены как на повышение фундаментальности образования, так и усиление его практической направленности, интенсификацию образовательного процесса за счет рационального сочетания традиционных и инновационных форм электронного обучения
Мировые тенденции таковы, что в настоящее время электронное обучение — весомый элемент учебной и преподавательской деятельности в большинстве зарубежных колледжей и университетов Во многих вузах основные библиотечные, информационные службы и службы поддержки обучения предоставляют услуги по электронному обучению Согласно отчету Ассоциации информационных систем университетов и колледжей (UCISA) за июль 2006 г, основные ИТ-службы предоставляют услуги ИОС (информационная обучающая среда) и организуют ее сопровождение в 90% высших учебных заведений
Применение электронного обучения продолжает расти, и соответственно, требуется выработка стратегии вузов по организации поддержки и развития электронного обучения — эта необходимость становится все более очевидной
Развитие научно-технического прогресса, модернизация и интеллектуализация производства и системы образования напрямую зависят от уровня и распространения компьютерной грамотности и информационной культуры, умения пользоваться современными компьютерными средствами при решении профессиональных и учебных задач.
Стремительный рост информационных технологий повлек за собой появление новых педагогических методов и средств, которые реализуются с помощью электронного обучения (E-Learmng) Этот вид обучения предполагает использование современных информационных технологий, технологий мультимедиа и Интернет для повышения качества обучения за счет улучшения доступа к ресурсам и сервисам, а так же удаленной совместной работы E-Learning подразумевает такую организацию учебного процесса, где используются электронные средства доставки информации, включая компакт-диски, корпоративные сети и Internet (Е Полат)
Бурное внедрение электронного обучения требует обеспечения как психологической и профессиональной подготовленности всех участников образовательного процесса, так и его теоретического осмысления и методического совершенствования Этот вид обучения применительно к вузовскому курсу математики предполагает организацию учебного процесса с широким привлечением методических и учебных материалов нового типа - компьютерных учебников и компьютеризированных задачников Создание условий для их разработки, апробации и внедрения, поиск разумного сочетания нового с традиционным требуют решения целого комплекса учебно-методических, психолого-педагогических и других задач.
В настоящее время интеллектуальным ядром информационно-методических электронных материалов являются автоматизированные обучающие системы, которые не представляется возможным реализовать в практике вузовской подготовки без обучающе-контролирующих программ
В связи с этим проблема использования компьютерных технологий в образовательном процессе приобретает особую остроту и актуальность
Убедительным примером могут служить многочисленные исследования в этой области как зарубежных, так и отечественных ученых
Теория и практика первых этапов использования компьютеров в образовании опиралась на программированное обучение У истоков программированного обучения стояли американские дидакты и психологи Н. Краудер, Б Скиннер, С Пресси Вопросы программированного обучения с использованием компьютерных технологий представлены в трудах В П Беспалько, ПЛ Гальперина, А И Кузнецова, Г К Селевко, С Г Шаповален-кои др.
Психолого-педагогические проблемы использования компьютеров рассмотрены в исследованиях Т В Габай, Е И Машбица, В В Рубцова, Н Ф Талызиной и др
Общеметодические аспекты применения технических средств и, в частности, компьютерных, их педагогическая эффективность отражены в работах А А Андреева, В П Беспалько, И Е Вострокнутова, Б С Гершунского, В А Извозчикова, П И. Образцова, Е С Полат, П Е Решетникова, И В Роберт, Т В Ежовой, О К. Филатова и др
Я.А Ваграменко, В И Васильев, А С Демушкин, Л X Зайнутдинова, И.Г Игнатова, В И Карлащук, М В Меламуд, А В. Соловов, Т Н Тягунова и др исследуют проблемы разработки компьютерных учебников и обучающих систем, культуру адаптивного компьютерного тестирования, перспективы развития нормативной базы оценки качества программных средств учебного назначения
Т В Капустина, Т Л. Ниренбург, В Г Никоненок, Ж И Зайцева, 3 Г Гончарова, О А Соседко, Е Ю Клюева, О В Шуйская и др рассматривали в своих исследованиях различные аспекты использования компьютерных технологий в обучении математике в высшей школе
Большая часть исследований велась в направлении преподавания гуманитарных дисциплин, в меньшей степени были изучены вопросы электронного обучения в вузовской математической подготовке студентов
Математическое образование является одной из основ профессионального образования специалиста любого профиля, особенно технического и экономического Вузовский курс высшей математики, являясь естественнонаучной дисциплиной, составляет основу фундаментальной подготовки студентов, обеспечивая формирование целостного математического подхода к анализу объектов и процессов во всех областях научного знания у специалистов любого профиля (В. Евстигнеев, С. Торбунов)
Несмотря на значительное число исследований по использованию новых информационных технологий в образовательном процессе, следует отметить, что в настоящее время имеет место недостаточная разработанность дидактических аспектов использования в образовательном процессе вузов электронного обучения Отставание в разработке дидактических проблем,
«нетехнологичность» имеющихся разработок следует считать главными причинами разрьша между потенциальными и реальными возможностями использования информационных технологий в современном профессиональном образовании
Таким образом, существует противоречие между объективной необходимостью научно обоснованной организации электронного обучения студентов и недостаточной разработанностью педагогических условий его эффективного использования в вузовской профессиональной подготовке
В связи с этим проблема исследования обусловлена стремлением разрешить вышеуказанное противоречие и выявить педагогические условия эффективности использования элементов электронного обучения в вузовской профессиональной подготовке студентов
Решение этой проблемы — цель исследования
Объект исследования - вузовская профессиональная подготовка студентов
Предмет исследования - педагогические условия эффективности использования элементов электронного обучения в вузовской математической подготовке студентов.
В соответствии с целью, объектом и предметом исследования были определены следующие задачи:
-
обосновать совокупность положений, уточняющих и дополняющих сущность, содержание, особенности и дидактические возможности современного электронного обучения в вузовской профессиональной подготовке студентов,
-
разработать модель вузовской математической подготовки студентов с использованием элементов электронного обучения;
-
определить дидактические условия эффективности применения компьютерных технологий в вузовской математической подготовке,
-
разработать версию электронного учебника к разделу вузовского курса теории вероятностей и общеметодические рекомендации по его использованию
Гипотеза исследования. Эффективность использования электронного обучения в вузовской математической подготовке значительно возрастет, если
в учебный процесс органично вписаны мультимедийные технологии, максимально отвечающие психолого-педагогическим, дизайн-эргономическим, здоровьесберегающим и др требованиям критериев качества компьютерных программ;
выявлены этапы учебного процесса, когда применение компьютерных технологий наиболее целесообразно и дает существенный выигрыш по сравнению с традиционными формами обучения,
выбор того или иного программного средства обусловлен необходимостью решения профессионально-педагогических задач подготовки специалиста,
в реализации элементов электронного обучения четко прослеживается положительная мотивационно-ценностная ориентация студентов на изучение курса высшей математики, инициируется рефлексия как механизм формирования особого познавательного действия, заключающегося в уточнении
студентами своих знаний, в выяснении того, как они вырабатывались и способствовали развитию внутренних сил, учитывается входящий уровень каждого обучаемого и, в зависимости от этого, выбирается индивидуальная траектория изучения материала;
возникает осознанная потребность и готовность в использовании этого вида обучения в образовательном процессе как со стороны преподавателя, так и со стороны студента;
в вузе создана и функционирует информационная образовательная среда поддержки учебного процесса, включающая в себя наличие информационных ресурсов, необходимых для удовлетворения потребностей участников образовательного процесса и электронных инструментов для работы с ними
Теоретико-методологическую основу исследования составляют основные положения теории и практики высшего профессионального образования, отраженные в работах СИ Архангельского, ЕП Белозерцева, А.А Вербицкого, А Д Гонеева, В.И. Загвязинского, И Ф Исаева, А В Коржуева, Л И и А И Мищенко, А.Г Пашкова, Н А и Л С Подымо-вых, Г Н. Подчалимовой, В А Сластенина, А.Н Ходусова и др В исследовании мы опирались на идеи системно-структурного анализа явлений (В Т Афанасьев, А Н Аверьянова, А В Богданова, В М.Демина, Ф П Тара-сенко и др ), теорию целостного педагогического процесса и педагогических систем (Ю К Бабанский, В П Беспалько, Б С Гершунский, М Д Данилов, В С Ильин, В В Краевский и др), системный подход к профессиональному образованию (Г А Бокарева, В А Климов, Ю К Стрелков и др ), личностно ориентированный подход (Ш.А Амонашвили, В.В. Давыдов, А Н. Леонтьев и др ), идеи самостоятельной познавательной деятельности студентов в процессе обучения (Л С. Выготский, ПЛ Гальперин, Е Я Голант, С Ф Егоров и др), теорию программированного обучения и развившееся на его основе компьютерное обучение (ПЯ Гальперин, Б С. Гершунский, В М Монахов, Я А Ваграменко, Н Краудер, ЛН Ланда, ЕЙ Машбиц, Е.С Полат, С Пресси, И В Роберт, Б. Скиннер, Н.Ф Талызина и др ), теорию и практику современного информационного обеспечения педагогического процесса (А А Андреев, Т А Гаврилова, А С. Демушкин, В П Дьяконов и др), теорию и практику педагогического эксперимента (Ю К Бабанский, О.С. Гре-бенюк, В М Полонский), работы в области математико-статистических методов в педагогическом исследовании (Б Анри, А Бине, В Е Гмурман, Б В Гнеденко, М И. Грабарь, К А Краснянская, А Н Колмогоров, Л.Б Ительсон, Е В Сидоренко и др.)
Методы исследования. Для проверки гипотезы и решения поставленных задач был применен комплекс исследовательских методов, включающих в себя теоретический анализ педагогической литературы по теме исследования, анализ и обобщение педагогического опыта по проблеме исследования, анализ компьютерных программных средств учебного назначения и практики их использования, психолого-педагогический анализ учебной практики, системный подход, моделирование, анкетирование, беседы, тестирование, статистические методы исследования, констатирующий и формирующий эксперимент
Организация исследования. Опытно-экспериментальной базой исследования стал Курский государственный технический университет В опытно-экспериментальной работе были задействованы 340 человек студенты первого и второго курсов дневного отделения, студенты факультета дополнительного профессионального образования, преподаватели кафедры высшей математики
Этапы исследования
Исследование проводилось в несколько этапов
На первом этапе (2003-2004 гг.) изучались научно-теоретические и практические аспекты проблемы, психолого-педагогическая литература, диссертационные исследования по выбранной тематике, изучались имеющиеся на текущий момент программные продукты, необходимые для проведения эксперимента На данном этапе были определены исходные параметры исследования, объект, предмет и основные задачи, которые в дальнейшей работе подвергались анализу и претерпевали некоторые коррективы. Был сформирован понятийно-категориальный аппарат исследования
На втором этапе (2004-2006 гг) велась работа по уточнению и дополнению дидактических возможностей и особенностей современного электронного обучения в профессиональной вузовской подготовке студентов Изучались вопросы готовности преподавательского состава и самих студентов к использованию компьютерных технологий Проектировалась модель вузовской математической подготовки студентов с использованием элементов электронного обучения, выявлялись дидактические условия эффективности применения компьютерных технологий в вузовской математической подготовке Разрабатывалась модель программной системы «Электронный учебник» как базовой оболочки для реализации электронной версии разделов курса теории вероятностей На основе разработанной модели создавался непосредственно электронный учебник. Разрабатывались методические рекомендации по использованию созданной обучающе-контролирующей программы в математической подготовке студентов.
На третьем этапе (2006—2007 гг ), проводилась экспериментальная работа, в ходе которой «Электронный учебник» прошел апробацию, совершенствовался в процессе опытно-экспериментальной работы Анализировались и систематизировались полученные результаты, послужившие основой для выявления новых и обоснования ранее определенных педагогических условий Апробировались методические рекомендации по работе с электронным учебником. Проводилась математическая обработка данных опытно-экспериментальной работы, уточнение основных положений исследования, осуществлялось литературное оформление диссертации.
Основные результаты исследования, полученные соискателем, их научная новизна состоят в следующем
- в процессе исследования уточнены и дополнены сущность и содержание электронного обучения как процесса опосредованного взаимодействия студентов и преподавателей, в котором используются электронные средства доставки информации, а также дидактические возможности современного электронного обучения студентов в вузе (интенсификация учебного процесса, совершенствование управления самостоятельной работой студентов, саморегулирование их деятельности и т.д),
спроектирована и реализована в учебном процессе модель математической подготовки студентов с использованием элементов электронного обучения, включающая цели, задачи, принципы, формы, технологию организации учебной деятельности студентов и преподавателей, оценку её эффективности и др,
разработана и прошла экспериментальную проверку авторская компьютерная обучающая программа «Электронный учебник» по разделу курса «Теория вероятностей» вузовской математической подготовки студентов, построенная на основе блочно-модульной технологии и обладающая возможностью создания для них индивидуальных образовательных траекторий,
выявлена и экспериментально проверена совокупность условий эффективности использования элементов электронного обучения в математической подготовке студентов (определение наиболее целесообразных этапов его использования, соответствие программных продуктов психолого-педагогическим, дизайн-эргономическим и здоровьесберегающим требованиям, обеспечение со стороны вуза информационно-образовательной среды идр)
Теоретическая значимость исследования определяется обоснованием совокупности положений, уточняющих и дополняющих сущность и содержание, дидактические возможности современного электронного обучения в профессиональной вузовской подготовке студентов
Практическая значимость исследования заключается в том, что создано средство образовательной деятельности, обеспечивающее процесс электронного обучения, авторская модель математической подготовки с использованием элементов электронного обучения и методические рекомендации по реализации программы авторской версии электронного учебника по разделу курса «Теория вероятностей» могут быть адаптированы к дисциплинам математического и естественнонаучного вузовских профилей подготовки студентов
Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечиваются определённостью исходных методологических и теоретических положений, связанных с системным, личностно-деятельностньш подходом, применением комплекса методов исследования, соответствующих его предмету, цели и задачам, внедрением авторских разработок в психолого-педагогическую практику, использованием математико-статистических методов при обработке и анализе опытных данных
Основные положения, выносимые на защиту
1. Ядром электронного обучения математике выступают единые учебно-методические программные комплексы, предназначенные для реализации задач педагогических программных средств, развития личности (мышление, эстетическое воспитание, развитие умений экспериментально-исследовательской деятельности), интенсификации учебно-воспитательного процесса (повышение эффективности и качества обучения, обеспечение мотивов познавательной деятельности, углубление межпредметных связей за счет интеграции информационной и предметной подготовки), совершенствования управления самостоятельной работой студентов на различных этапах математической подготовки, в том числе осуществления оперативного контроля деятельности студентов на занятиях и регистрации результатов са-
мостоятельной работы, саморегулирования деятельности студентов при работе над материалом на основе оперативного или отсроченного самоконтроля этой деятельности, самостоятельного «выхода» на необходимую программу обучения, формирования умений принимать оптимальное решение в сложной ситуации, культуры учебной деятельности, математической и информационной культуры, повышения эффективности труда преподавателей за счет вьшолнения рутинной работы с помощью компьютера в короткие промежутки времени и автоматической оценке и регистрации параметров процесса обучения всех учащихся.
-
Модель вузовской математической подготовки студентов с элементами электронного обучения представляет собой взаимосвязанную совокупность компонентов системного и личностно-деятельностного подходов, включающих в себя требования, цели и задачи математической подготовки студентов в рамках образовательного пространства вуза; принципы обучения студентов, организационные формы занятий, технологии организации учебной деятельности студентов и деятельности преподавателей, оценку уровня математической подготовленности студентов на основе показателей критериев её эффективности качество знаний, умений и навыков, удовлетворённость студентов процессом обучения, сформированность мотивационно-потребностной сферы и др.
-
Условия, обеспечивающие качественную профессиональную подготовку будущих специалистов с использованием элементов электронного обучения-
выявление в учебном процессе этапов, на которых использование элементов электронного обучения наиболее целесообразно,
соответствие программных продуктов, применяемых в образовательном процессе, психолого-педагогическим, дизайн-эргономическим, здоровь-есберегающим требованиям, и отражение в них своеобразия и особенностей конкретного учебного предмета, специфики соответствующей науки, ее понятийного аппарата, особенностей методов исследования ее закономерностей и др;
обусловленность выбора программного средства необходимостью решения профессионально педагогических задач подготовки специалиста,
готовность преподавателей, заключающаяся как в потребности профессионального роста в плане использования НИТ, так и умении структуризации содержания обучения, соответствующего в наибольшей степени дидактическим возможностям использования компьютерных технологий, т. е разумном сочетании традиционного и электронного обучения,
обеспечение со стороны вуза информационно образовательной среды поддержки учебного процесса, включающей в себя информационные ресурсы, необходимые для удовлетворения потребностей участников образовательного процесса, и электронные инструменты для работы с ними
4 Важным элементом электронного обучения выступает электронный
учебник, выполняющий при изучении разделов вузовского курса высшей
математики следующие функции: руководство процессом усвоения студен
тами содержания данной дисциплины и их познавательной деятельностью,
информационная и системообразующая, а также функции закрепления, са
моконтроля, развития, рационализации, воспитания
-
Эффективность использования программного комплекса «Электронный учебник» определяется его направленностью на сближение процедур обучения с мотивационными потребностями и склонностями обучающихся, в связи с этим базовую программную оболочку для реализации версии электронного учебника к разделу курса теории вероятностей вузовской математической подготовки студентов необходимо строить как мотивационно-обоснованную структуру, учитывающую входящий уровень каждого обучаемого, способствующую возникновению осознанной потребности в применении компьютерных технологий в образовательном процессе
-
Электронный учебник, как эффективное обучающее средство, инициирует рефлексию как механизм формирования особого познавательного действия, заключающегося в уточнении студентами своих знаний, выяснении того, как они вырабатывались и способствовали развитию внутренних сил, выступали главным резервом и побудителем их активности, задавая вектор их развития
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись путем представления автором материалов на международные, всероссийские, региональные методические семинары и конференции в г Славянск-на-Кубани (2003, 2004 г), Владивосток (2003 г ), Курск (2004,2005, 2006 г -конференция «ИТО - Черноземье - 2006»), Харьков (2006 г ), Москва (2006 г — XI Международная российско-итальянская научно-методическая конференция, 2007 г - XIII Международная научно-методическая конференция «Инновационные технологии обучения в условиях глобализации рынка образовательных услуг»); через публикации в научных сборниках, журналах, обсуждения результатов исследования на заседаниях кафедры высшей математики Курского государственного технического университета и кафедры педагогики и психологии развития Курского государственного университета По итогам исследования опубликовано 11 работ.
Разработанный в ходе эксперимента электронный учебник был официально зарегистрирован как компьютерная программа в Государственной Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (свидетельство № 2007611312 от 13 февраля 2007 г)
Результаты исследования используются в образовательном процессе Курского государственного технического университета
Структура диссертации определяется логикой исследования и поставленными задачами Работа состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка и приложений
Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, сформулированы проблема и цель исследования, определены объект, предмет, задачи, выдвинута гипотеза, указаны теоретико-методологические основы исследования, охарактеризованы используемые методы и база исследования, обоснована достоверность, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту
В первой главе «Теоретические основы использования элементов электронного обучения в вузовской профессиональной подготовке студентов» рассмотрены теоретико-методологические подходы к применению элементов электронного обучения в вузе; уточнены и дополнены сущность, содер-
жание и особенности, дидактические возможности элементов электронного обучения в вузовской подготовке студентов, разработана модель вузовской математической подготовки студентов с использованием элементов электронного обучения, определены дидактические условия эффективности применения элементов электронного обучения в вузовской математической подготовке
Во второй главе «Экспериментальное исследование эффективности использования элементов электронного обучения математике в вузе» представлен процесс практического изучения эффективности предложенной теоретической модели на основе авторской компьютерной программы автоматизации процесса обучения «Электронный учебник»; экспериментально проверена технология обучения студентов математике с использованием разработанного электронного учебника в рамках сформулированных педагогических условий, проанализирована опытно-экспериментальная работа; дана интерпретация полученных результатов
В заключении подведены итоги проведенного теоретического и экспериментального исследования, содержатся основные выводы в соответствии с задачами и положениями, вынесенными на защиту
Библиографический список содержит 168 наименований
Приложения представляют собой диагностические материалы, фрагменты электронного учебника, примеры заданий, выполняемых в ходе эксперимента.
Теоретико-методологические подходе к применению элементов электронного обучения в вузовской профессиональной подготовке студентов
В настоящее время одной из задач современной высшей школы является подготовка конкурентоспособного специалиста. Конкурентоспособность специалиста-выпускника вуза может рассматриваться как интегральный показатель качества его подготовки. Математическое образование является одной из основ профессионального образования специалиста любого профиля.
Непрерывно увеличивается объем и изменяется содержание знаний, умений и навыков, которыми должны владеть современные специалисты. Во всех сферах образования ведутся поиски способов интенсификации и быстрой модернизации системы подготовки с использованием новых информационных технологий. В связи с этим в современной вузовской подготовке имеет место тенденция широкого применения электронного обучения. Во многих зарубежных и отечественных вузах основные библиотечные, информационные службы и службы поддержки обучения предоставляют услуги по электронному обучению. Наши вузы в настоящее время находятся на пути становления внедрения перечисленных образовательных услуг.
Применение электронного обучения в целом продолжает расти, и соответственно, требуется выработка стратегии вузов по организации поддержки и развития электронного обучения.
Изучением всесторонних аспектов электронного обучения за рубежом занимаются многие исследователи: Марк Розенберг, П. Вэлитон, Том Келли, Нэйде Найджияни, П. Эдельсон, В. Питман и др. Термин «электронное обучение» используется в России пока сравнительно редко. Однако в странах Северной Америки и Европы этот термин (Electronic Learning или сокращенно E-Learning) в последние годы применяется достаточно широко в сфере использования современных информационных и коммуникационных технологий, таких, как мультимедиа, обучение на основе web-технологий, онлайн-обучение и т.п. [Бакер 2007]
В настоящее время существуют некоторые различия в определениях термина E-Learning, так например, некоторые авторы сосредоточили внимание при рассмотрении электронного обучения на использовании технологий Интернет. М.В. Моисеева, Е.С. Полат, М.Ю. Бухаркина, М.И. Нежурина определяют E-Learning, как использование технологий Интернета в обучении, в котором реализуются педагогические технологии. [Моисеева 2004] PJ. Edel-son, V.V. Pitman и др. рассматривают E-Learning, как online обучение, В. Khan определил E-Learning, как использование новых информационных технологий и технологий мультимедиа, а также Интернет технологий в процессе обучения.[ Edelson 2001], [Khan 2003]. Все перечисленные авторы рассматривают E-Learning, как обучение, базирующееся на использовании компьютерных, информационных, Интернет технологий. Мы разделяем такой подход. Под электронным обучением (E-Learning) будем понимать передачу знаний, управление и поддержку в процессе обучения с помощью новых информационных и телекоммуникационных технологий (ICT), которые включают в себя программное и аппаратное обеспечение.
E-Learning - это неотъемлемая часть новой реальности, новой действительности образования, бизнеса и работы, реализуемая с помощью следующих технических методов: электронной почты, Вэбинара, электронных учебников, электронных книг, симуляторов, онлайн-встреч, тестов, выполненных по веб-технологии, чатов и т.д. [Valiathan 2007]
Термин «электронное обучение» адекватно отражает интеграцию дистанционной и традиционной организации обучения. Европейская комиссия определяет E-Learning как «использование новых информационных технологий, технологий (ICT) для повышения качества обучения за счет улучшения доступа к ресурсам и сервисам».
Под новой информационной технологией обучения понимается новая методология и технология учебно-воспитательного процесса с использованием новейших электронных средств обучения (В.А. Извозчиков).
Создание условий для их разработки, апробации и внедрения, поиск разумного сочетания нового с традиционным требуют решения целого комплекса учебно-методических, психолого-педагогических и других проблем: выработки системного научно-методического подхода к реализации ИТ в учебном процессе; разработки методики использования информационных технологий в практической деятельности; подготовки педагогических кадров к освоению компьютерных технологий обучения и внедрению их в учебный процесс; подготовки обучающихся к использованию информационных технологий для приобретения знаний и умений; материально-технического оснащения учебного заведения.
Будущие специалисты должны обладать системой знаний и умений, позволяющих грамотно использовать информационные технологии в профессиональной деятельности. Однако существующая система подготовки не успевает за их стремительным развитием.
В настоящее время педагогические коллективы высших учебных заведений, имеющие возможность выбора и конструирования педагогического процесса по любой модели, используя возможности современной дидактики в повышении эффективности образовательных структур, занимаются научной разработкой и практическим обоснованием новых идей и технологий, в том числе информационных. В этом направлении и идет сегодня прогресс образования.
Одним из базовых понятий в нашем исследовании будет понятие педагогической технологии. Рассмотрим его. В 1940-50 - е годы в связи с внедрением в процесс обучения технических средств стал широко использоваться термин технология образования, а с начала 1960-х годов под влиянием работ по методике применения различных технических средств - термин технология обучения. В США, Англии, ФРГ, Франции, Италии под таким названием стали выходить специальные журналы. [Панарина 2004]
Начиная с 60-х годов понятие «педагогическая технология» постепенно получило свое развитие в работах отечественных ученых. Инноваторы педагогики - СИ. Архангельский, Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, Н.В. Борисова, А.А. Вербицкий, Л.С. Выгодский, Б.С. Гершунский, В. В. Давыдов, О. В. Долженко, И.К. Журавлев, Л.В. Занков, И.А. Зимняя, В.А. Сластенин, Н.Ф. Талызина - в разное время давали сходные в основе определения. Г. К. Селевко охарактеризовал около 40 технологий, используемых в современном обучении, показал их образовательные и раскрывающие возможности. [Селевко 1998]
Если их обобщить, то можно дать следующее определение технологии обучения. Под современной технологией обучения понимается комплексная интегративная система, включающая упорядоченное множество операций и действий, обеспечивающих педагогическое целеопределение, содержательные, информационно-предметные и процессуальные аспекты, направленные на усвоение знаний, приобретение профессиональных умений и формирование личностных качеств обучаемых. [Филатов 1997]
Другими словами, современная технология обучения представляет собой системный метод проектирования, реализации, оценки, коррекции и последующего воспроизводства процесса обучения. Системный подход определяет технологию обучения как педагогическую категорию, ориентированную на совершенствование дидактической практики, которая является решающим свидетельством ее эффективности.
Педагогическое моделирование учебного процесса математической подготовки студентов с использованием элементов электронного обучения
Моделирование - это один из общенаучных методов познания, наряду с анализом, синтезом, обобщением, индукцией и дедукцией. Понятие «модели» очень многосторонне, и на сегодняшний день в науке нет не только единого определения модели, но и единообразного подхода к определению этого понятия. [Попков 2004]
Энциклопедия профессионального образования дает следующее определение модели. Модель - мысленно представляемая или материально реализованная система, которая отображает или воспроизводит объект исследования (природный или социальный) и способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте. По свойствам модели мы можем судить не о всех свойствах объекта, а лишь о тех, которые аналогичны и в модели, и в объекте; такие свойства называют существенными. Одно из основных требований, предъявляемых к модели, - требование адекватности модели, то есть ее соответствие реальной действительности именно по основным, существенным свойствам, параметрам. Модели бывают двух видов - символические и вещественные. Разнообразие моделей столь же велико, как и разнообразие объектов и явлений самой реальной действительности. [Энциклопедия проф. обр. т.З 1988: 78]
Моделирование - метод исследования объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов, явлений и конструируемых объектов для определения либо улучшения их характеристик, рационализация способов их построения, прогнозирования и развития, управления ими и т.д.
Исследованиям метода моделирования посвящены работы В.А. Штоф-фа, К.Е. Морозова, А. И. Уемова, И.Б. Новика. Так К.Е. Морозов считает, что модель - это объект любой природы, который способен замещать исследуемый объект так, что его изучение дает новую информацию об этом объекте. [Морозов 1969]
В. А. Штофф отмечает, что модель - это такая система (мысленно представляемая или материальная), которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его. Он выделяет необходимые и достаточные условия ее существования. [Штоф 1996]
Моделирование применяется в педагогических исследованиях. Это отмечено в работах Ю.К. Бабанского, В.И. Журавлева,Г. П. Щедровицкого.
Педагогическое моделирование требует системного рассмотрения, с одной стороны профессиональной деятельности, к которой готовят учащихся, с другой - содержания образования и обучения. В силу большого объема и многогранности того и другого объекта приходится представлять их в виде моделей, которые в свернутом виде отражают наиболее существенные черты деятельности и подготовки.
Отсутствие количественных теорий, которые адекватно отражали бы основные качественные аспекты исследуемых педагогических явлений, приводит к тому, что при исследовании педагогических явлений используются, как правило, описательные и объяснительные модели.
В частности, Г.П. Щедровицкий считает, что ученые - педагоги должны научиться представлять происходящие процессы в идеализированном виде и рассматривать только на предмет законов их протекания связи с причинами, их вызывающими.
Ю.В. Колесников, Л. Г. Семушина констатируют, что построение моделей социальных явлений, в том числе и педагогических процессов, осложнено такими обстоятельствами, как многофакторность социальных явлений и процессов; наличие субъективного фактора, который обуславливает стохас-тичность, недетерминированность модели; факторы и условия, определяющие социальные явления, обычно складывающиеся из качественных признаков, которые труднее поддаются количественному измерению, чем в естественных процессах. [Энциклопедия проф. обр. т.З 1988: 75]
Модель как вариант будущей педагогической технологии позволяет при необходимости выделить отдельные сущностные аспекты предстоящей деятельности и подвергнуть их более скрупулезному логическому анализу.
На современном этапе развития педагогики особую роль начинает играть компьютерное моделирование. Значительное внимание разнообразным аспектам компьютеризации научно-педагогических исследований уделяет в своих работах Б.С. Гершунский. Он приходит к выводу, что «компьютер выступает как мощное средство повышения эффективности исследовательского и управленческого труда, своеобразный интеллектуальный усилитель, способствующий объективизации научно-педагогических исследований и оптимизации управленческих решений. По мне.нию Б.С. Гершунского, только гармоническое взаимодействие интеллектуальных возможностей человека и «искусственного интеллекта» компьютера может привести к качественно новому этапу интенсификации и оптимизации многоплановой педагогической деятельности. [Гершунский 1987]
Нельзя не согласиться с мнением В.А Попкова, А.В. Коржуева, что применение метода компьютерного моделирования, в частности - моделирование с использованием так называемых «интеллектуальных компьютерных систем», в педагогических исследованиях, а также в практических педагогических целях позволит значительно повысить эффективность этих видов деятельности и объективно оптимизировать их продукты.
Рассмотрим основные этапы проектирования модели. На первом этапе следует провести анализ системы, то есть изучить исследуемый объект, разбить его на логически связанные элементы. На втором этапе осуществляется синтез модели, в ходе которого в результате формализации связей процесс проектирования приобретает целостность. Последний этап - проверка адекватности модели.
Проанализировав теоретические основы моделирования, мы предлагаем следующую обобщенную модель обучения .высшей математике с применением компьютерных технологий: требования к подготовке современного специалиста; цели и задачи математической подготовки студентов в рамках образовательного пространства вуза; принципы обучения студентов; организационные формы занятий; компьютерные технологии; организация учебной деятельности студентов и деятельности преподавателей; оценка уровня математической подготовленности студентов для дальнейшей профессиональной подготовки.
Сформулируем педагогические цели, которые необходимо учитывать при проектировании технологии электронного обучения, используемой в вузовской математической подготовке студентов:
1. Выполнение социального заказа: общая информационная подготовка пользователя (так называемая «компьютерная грамотность»); подготовка специалиста в определенной области.
2. Развитие личности: мышление, эстетическое воспитание, развитие умений экспериментально-исследовательской деятельности, как результат -индивидуализация обучения.
3. Интенсификация учебно-воспитательного процесса: повышение эффективности и качества обучения; обеспечение мотивов познавательной деятельности; углубление межпредметных связей за счет интеграции информационной и предметной подготовки.
4. Совершенствование управления самостоятельной работой студентов на различных этапах математической подготовки, в том числе осуществление оперативного контроля деятельности студентов на занятиях и регистрация результатов самостоятельной работы; осуществление саморегулирования деятельности учащихся при работе над материалом на основе оперативного или отсроченного самоконтроля этой деятельности, самостоятельного «выхода» на необходимую программу обучения.
5. Моделирование объектов, процессов и явлений. Возможность проследить за процессом развития объекта, построением чертежа, последовательностью выполнения операций (компьютерные демонстрации).
6. Создание и использование информационных баз данных. Доступ к большому объему информации, представленному в занимательной форме, благодаря использованию средств мультимедиа.
Дидактические условия эффективности использования элементов электронного обучения в вузовской математической подготовке
Сущность компьютера - в его универсальности, в способности к имитации. Его многоликость и многофункциональность - залог того, что он может удовлетворить множество потребностей. Но при всех своих возможностях компьютер остается средством повышения эффективности человеческой деятельности. Как информационное средство он предназначен для информационного обслуживания потребностей человека. В том, как сделать это обслуживание наиболее продуктивным именно для учебно-педагогического процесса, и состоит главный вопрос всей многоплановой проблемы совершенствования образования на базе информационных технологий. [Загвязин-ский 2004: 125]
Каковы же педагогические условия эффективности использования элементов электронного обучения в вузовской математической подготовке студентов?
Под педагогическими условиями будем понимать совокупность средств, объективных возможностей, форм, методов, педагогических приемов, способствующих наиболее эффективному применению информационных технологий в процессе обучения студентов высшей математике.
В.И. Андреев рассматривает понятие «дидактическое условие» как обстоятельство, являющееся результатом целенаправленного отбора, конструирования и применения элементов содержания, методов, приемов, а также организационных форм обучения для достижения дидактических целей. [Андреев 1981]
Чтобы сформулировать педагогические условия эффективности использования элементов электронного обучения, рассмотрим дидактические принципы разработки ППС и их дидактические возможности.
Используя компьютер, можно изучить процессы, которые в услови ях учебного кабинета продемонстрировать невозможно, либо слишком доро го или опасно. Практика показывает, что на этапе тренировки, где преоб ладает самостоятельная работа, компьютер имеет большие преимущества, помогая осуществить дифференцированный подход к каждому учащему ся, вовремя заметить пробелы в знаниях "и устранить их. Обладая "бесконечным терпением", машина никогда не "устает", и, если это потре буется, она может повторять упражнения многократно.
Таким образом, выделим следующие основные условия реализации принципа дидактической целесообразности создания педагогических программных средств: установление тех свойств и возможностей имеющейся компьютерной техники, которые позволят повысить качество обучения; обоснованный выбор содержания, методов и форм компьютерного обучения, их соответствие целям учебного процесса и рациональному использованию возможностей ЭВМ; четкое определение конкретной роли, задач, места и времени применения обучающей программы; установление связей и отношений с другими средствам и методами обучения; тщательная организация и техническая безукоризненность функционирования обучающей программы.
Принцип дидактической адекватности. ППС ВТ функционирует результативно только в случае, если строятся на основе закономерностей процесса обучения, т.е. если они адекватны природе обучения. Выделим несколько основных принципов дидактики, каждый из которых в свою очередь определяет систему требований педагогическим программным средствам вычислительной техники.
Принцип научности. Этот принцип требует, чтобы содержание учебного материала, отбираемого для создания ППС, соответствовало современному уровню развития науки и техники, а способ познания, используемый в программе, был адекватен современным научным методам. Поэтому разработчик педагогического программного средства, как и всякий педагог, должен стремиться к тому, чтобы развивать у учащихся научное мировоззрение, вооружать их знанием основ наук, вырабатывать у них умение применять полученные знания на практике, развивать творческое мышление и способности самостоятельно приобретать новые знания. Компьютер в этом плане представляет широкие возможности. При этом должна присутствовать возможность моделирования, имитации изучаемых объектов, явлений, процессов (как реальных, так и виртуальных), которая может обеспечить проведение исследовательской деятельности, инициирующей самостоятельное «открытие» закономерностей изучаемых процессов.
Дидактический принцип научности требует, чтобы компьютерные модели в ППС строились в соответствии с новейшими технологиями, все явления и процессы описывались, опираясь на последние достижения научного знания.
Условия и параметры моделируемых процессов должны быть точны, неоднократно проверены. Способы усвоения учебного материала, предусмотренные программой, должны формировать у учащихся умения и навыки научного поиска.
Принцип систематичности и последовательности. При построении ППС необходимо соблюдать принцип последовательности подачи материала. "Беспорядочное перескакивание с одного вопроса на другой не может обеспечить сознательного усвоения основ науки. Систематичность обучения предполагает усвоение учеником понятий и разделов в их логиче ской связи и преемственности". Этот принцип обеспечивает рассмотрение любого фрагмента учебного материала в ППС-ВТ в связи с другими фраг ментами, в логической последовательности. Следовательно, требуется та кое построение ППС ВТ, чтобы новые знания, умения и навыки усваивались в связи с ранее изученным, закреплялись и совершенствовались в определенном порядке - в системе. Принцип систематичности и последовательности предполагает логическую обоснованность последующих вопросов за предыдущими, с тем чтобы последующее вытекало из предыдущего, опиралось на него и подготавливало дальнейшую ступень в познавательной деятельности учаїщйга. надо учитывать при организации-материала, отобранного для включения в ППС ВТ, при составлении педагогического сценария программы.
Принцип сознательности, активности и самостоятельности в обучении предполагает такую организацию обучения с использованием ППС ВТ, в которой приобретение знаний, умений и навыков неразрывно связано с активностью и самостоятельностью действий учащихся, с проявлением интереса, увлеченностью и инициативностью творческих поисков, стремлением развивать творческие способности. Наиболее важное требование к ППС ВТ, основывающееся на этом принципе, состоит в том, что, составляя алгоритмы, в соответствии с которыми в программе будет строиться деятельность обучаемого по усвоению материала, разработчику следует позаботиться о положительной мотивации учения, а также о возможности самостоятельного управления ситуацией на экране, вариативностью действий в случае принятия самостоятельного решения. Сформу-лированность мотивационной сферы учащегося и поддержание соответст вующей мотивации являются необходимой предпосылкой эффективности обучения. При создании сценария ППС ВТ следует всесторонне проанализировать, как сделать программное средство таким, чтобы оно вызывало заинтересованность, а не скуку, стремление к познанию, а не разочарование и раздражение. Одним из эффективных средств решения поставленной задачи может быть введение в ППС ВТ игровых компонентов.
Анализ и оценка результатов эксперимента
На завершающем этапе исследования мы провели анализ полученных результатов, пытаясь выяснить, насколько педагогически эффективным является использование электронного учебника при обучении высшей математике. Мы придерживались общепринятого мнения о том, что под педагогической эффективностью применения в обучении информационных технологий предлагается понимать эффект деятельности преподавателя по достижению, с использованием электронных средств обучения, заранее прогнозируемых целей обучения и воспитания студентов. Это положительное приращение достигнутого результата в настоящем к предыдущему результату, с учетом временных, технических, дидактических, психофизиологических затрат. В таком случае оценку и измерение дидактической эффективности можно производить с достаточной степенью достоверности по количественным показателям образовательного процесса путем обобщения и сравнения одних статистических данных с другими.
Эффективность компьютерного обучения оценивалась нами в сравнении с традиционным обучением. Для диагностирования эффективности предложенной модели обучения с помощью компьютерных средств, мы выяснили, как изменились параметры знаний, умений и навыков в высшей математике, определили их качество, оценили удовлетворенность студентов процессом обучения.
Таким образом, оценка педагогической эффективности осуществлялась на основе изменения показателей уровня знаний и индивидуально - психологических характеристик, а именно уровня рефлексии. Мы считали, что оценка индивидуально-психологической эффективности являлась не просто целесообразной, а необходимой при работе студентов с электронным учебником.
В процессе эксперимента студентам экспериментальной и контрольной группы предложили заполнить опросник, составленный на основе тестов В.К.Гербачевского, предназначенный для выявления уровней притязаний испытуемого посредством диагностики компонентов мотивационной структуры личности. (См. приложение 10) Как правило, такой опросник заполняется испытуемым после завершения одного из этапов выполнения предложенных заданий. В нашем случае после двух занятий в лаборатории с компьютерным учебником. Предполагалось, что после ответов на вопросы теста В. Герба-чевского, испытуемый продолжает действовать по завершению учебного задания. Время на его заполнение не лимитировано. Задание не обязательно должно быть выполнено в один день, на одном занятии. В зависимости от конкретных учебных целей оно может выполняться на протяжении нескольких дней или даже недель.
По результатам тестирования определялась мотивационная структура личности испытуемого. В этой структуре различали 15 компонентов.
1. Внутренний мотив выражает уверенность, увлеченность заданием, предлагаемым обучающей программой, выявляет те аспекты, которые придают выполнению задания привлекательность.
2. Познавательный мотив характеризует студента, как проявляющего интерес к результатам своей деятельности.
3. Мотив избегания свидетельствует о боязни показать низкий результат в процессе обучения с помощью электронного учебника.
4.Состязательный мотив показывает, насколько студент придает значение высоким результатам в деятельности одногруппников.
5.Мотив смены деятельности раскрывает переживаемые субъектом тенденции к прекращению работы.
6. Мотив самоуважения выражается в стремлении испытуемого ставить перед собой все более трудные цели в однотипной деятельности.
Перечисленные выше компоненты, составляющие ядро мотивационной сферы личности, выступали в роли факторов, непосредственно побуждающих студентов к определенному виду деятельности. В нашем случае в результате самостоятельной работы с компьютерным учебником - к освоению материала по теме «Комбинаторика. Классическая и геометрическая вероятности».
7.3начимость результатов, придание личностной значимости результатам деятельности. Осознание того, что результат достигнут за счет самостоятельной работы с использованием возможности современных информационных технологий.
8. Сложность задания - уровень сложности задания. В электронном учебнике представлены задания всех уровней, начиная с самых простых и далее по возрастанию сложности.
9. Волевое усилие выражает оценку степени выраженности волевого усилия в ходе работы над заданием.
10. Оценка уровней достигнутых результатов соотносится с возможно стями студента в определенном виде деятельности. В нашем случае в про хождении теоретического теста, а затем в прохождении практической части (тренировочной) и итогового контрольного теста.
11. Оценка своего потенциала. Этому способствуют объективная статистика и беспристрастность компьютерной программы.
12. Намеченный уровень мобилизации усилий, необходимых для достижения целей деятельности. В случае успешного прохождения итогового теста, модуль считается автоматически защищен, и полученные за него баллы складываются в личную «копилку» студента. К концу семестра студенты, набравшие определенные суммы баллов (их определяет лектор), имеют возможность получить оценку по высшей математике «автоматом», не сдавая экзамена.
13. Ожидаемый уровень результатов. Установленная в электронном учебнике пограничная планка в итоговом тесте - не менее 50 %.
14. Закономерность результатов выражает понимание студентом собственных возможностей в достижении поставленных целей как в изучении высшей математики, так и возможностей компьютерных технологий в этом процессе.
15. Инициативность выражает проявление студентом инициативы и находчивости при решении поставленных перед собой задач.
В пункты 12, 13 входят составляющие прогнозных оценок деятельности испытуемых контрольной и экспериментальных групп. Пункты 14, 15 отражают причинные факторы соответствующей деятельности.
Перечисленные компоненты представляют собой потенциальную мо-тивационную структуру, возникающую в ходе выполнения задания у наших студентов, участников эксперимента.
Проблемные ситуации, возникающие в процессе ответов на пункты опросника, приводили к актуализации ряда потребностей испытуемых, среди которых выделялись познавательные, социальные, потребности самосознания, повышения самоуважения и т. п.
