Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретическое обоснование принципов проектирования автоматизированного учебно-методического комплекса, его структура и функциональное назначение 13
1.1. Выявление общего подхода к созданию автоматизированного учебно-методического комплекса. Требования к качеству компьютерных средств обучения 13
1.2. Принципы проектирования автоматизированного учебно-методического
комплекса 34
1.3. Структура и функциональное назначение основных компонентов автоматизированного учебно-методического комплекса 59
1.3.1. Компьютерный учебник 59
1.3.2. Компьютерный задачник и блок диагностики (система АСТОР) 63
1.3.3. Виртуальная лаборатория 73
Выводы к главе 1 77
Глава 2. Методика применения автоматизированного учебно-методического комплекса в образовательном процессе и экспериментальная проверка ее эффективности (на примере
курса теоретических основ электротехники) 80
2.1. Организация образовательного процесса с применением автоматизированного учебно-методического комплекса 80
2.1.1. Особенности применения автоматизированного учебно-методического комплекса в образовательном процессе 80
2.1.2. Место компьютерного учебника в учебном процессе 94
2.1.3. Применение компьютерных структурно-логических схем в учебном процессе 97
2.1.4. Применение компьютерного задачника на практических и контрольных занятиях 100
2.1.5. Применение виртуальной лаборатории на лабораторных занятиях. 112
2.1.6. Организация самостоятельной работы студентов с применением автоматизированного учебно-методического комплекса 121
2.2. Экспериментальная проверка эффективности применения автоматизированного учебно-методического комплекса в образовательном процессе 125
2.2.1. Результаты констатирующего эксперимента 127
2.2.2. Результаты формирующего эксперимента 127
2.2.3. Анализ результатов анкетирования 130
Выводы к главе 2 130
Заключение 133
Библиография 136
- Выявление общего подхода к созданию автоматизированного учебно-методического комплекса. Требования к качеству компьютерных средств обучения
- Организация образовательного процесса с применением автоматизированного учебно-методического комплекса
- Место компьютерного учебника в учебном процессе
Введение к работе
Одним из признаков, характеризующих положение в современном профессиональном образовании, является противоречие между традиционными устоявшимися формами процесса обучения — с одной стороны и теми новыми свойствами, которые приобретает образование как система в результате его информатизации, введения в эту систему компьютера как нового средства обучения — с другой стороны.
Отмеченное противоречие порождает проблему, находящую свое отражение в вопросах: как должен строиться образовательный процесс в условиях его компьютерной поддержки, как должны измениться функции, содержание и структура основных его составляющих.
Для исследования данной проблемы, имеющей комплексный характер, необходимы методы и средства не только педагогики, но и психологии, кибернетики, и других наук, необходим системный подход, включающий психолого-педагогическую составляющую, и информационный подход, поскольку компьютерные средства обучения представляют собой не только педагогические средства, но и средства новых информационных технологий.
Одним из путей решения данной проблемы является создание педагогически обоснованных компьютерных обучающих комплексов и методик их применения, в которых используется опыт, накопленный педагогической наукой, и предлагаются эффективные способы разрешения противоречий, вызванных появлением тех или иных новых свойств образовательной системы в результате изменения ее структуры.
В современных условиях организации образовательного процесса в вузе использование компьютера как средства обучения оказывает существенное влияние на методы преподавания и организацию процесса обучения в целом. Рациональное использование компьютерных технологий позволяет повышать
5 эффективность процесса обучения. Это достигается, прежде всего, за счет применения эффективных способов представления информации, индивидуализации и автоматизации образовательного процесса.
По мнению А.И. Ракитова, информатизация общества представляет собой процесс прогрессивно нарастающего использования информационной техники для производства, переработки, хранения и распространения информации и особенно знаний. Результатом этого является возникновение информационного общества. Новые информационные технологии обучения (НИТО) позволяют решать ряд принципиально новых дидактических задач: изучение явлений и процессов в микро- и макромире, внутри сложных технических и биологических систем на основе использования моделирования; представление в удобном для изучения масштабе времени различных физических, химических, биологических и социальных процессов, реально протекающих с очень большой или слишком малой скоростью. Это позволяет внедрить в учебный процесс лабораторные работы с использованием компьютерных моделей очень дорогого, порой уникального оборудования, недоступного учебным заведениям. Без применения НИТО такие лабораторные работы реализовать на практике обучения иногда невозможно [109].
В монографии Б.С. Гершунского [24] педагогическая деятельность, равная сумме воспитательной, научно-исследовательской и управленческой деятельности, характеризуется многоаспектностью, непрерывно повышающейся сложностью и принципиальной ориентацией на интегративное, междисциплинарное взаимодействие с другими областями научных знаний. Отсюда — потребность сферы образования и педагогики в современных средствах интенсификации интеллектуальной деятельности, среди которых важнейшее место занимают компьютерные технологии. Проблема оптимизации педагогической деятельности связана с решением задачи ее информационного обеспечения. Существует необходимость оперативного обновления учебной информации в связи с динамичностью, систематическим обновлением содержания изучаемой науки, что влияет на отношение «наука — учебный предмет». Не менее важна проблема
получения оперативной информации об индивидуальных особенностях каждого студента, позволяющей дифференцированно подходить к организации обучения.
Компьютерные средства обучения влияют на организационные формы образования, на функции педагога и учащегося, на технологию обучения. Так, И.В. Роберт пишет, что реализация возможностей СНИТ в условиях функционирования информационно-учебной среды обусловливает изменение сложившихся ранее организационных форм и методов обучения, возникновение новых методов обучения, основывающихся на использовании методов и средств информатики [111]. В настоящей работе, например, представлены принципиально новые компьютерные структурно-логические схемы, в основе которых лежит известное представление информации крупными блоками в сочетании с наглядно-образными элементами системы В.Ф. Шаталова.
В.Ф. Шолохович в [152] отмечает, что в настоящее время в сфере образования и педагогики сложилась своеобразная ситуация: возможности компьютера очень велики, серьезного же влияния на массовую практику образования, соответствующего этим принципиальным возможностям, не наблюдается. Одна из причин этого феномена выражается в том, что несмотря на наличие концептуальных разработок, дидактические основы информационных технологий обучения нуждаются в системном обосновании.
До настоящего времени не решены многие вопросы создания и применения компьютерных обучающих программ. В частности, необходимо решение комплекса вопросов, связанных с разработкой целостной психолого-педагогической концепции компьютерного обучения, например: формирование мотивации и познавательного интереса в учении, установление педагогически обоснованного компьютерного диалога, сочетание индивидуальных, групповых и коллективных форм обучения, активизация познавательной деятельности, организация оперативного контроля и самоконтроля результатов учебно-
7 познавательной деятельности. Требует решения задача эффективной реализации в процессе образования возможностей компьютера как средства обучения.
Информатизация образования, по мнению И.В. Роберт, создает предпосылки для широкого внедрения в практику психолого-педагогических разработок, обеспечивающих переход от механического усвоения фактологических знаний к овладению умением самостоятельно приобретать новые знания; позволяет повысить уровень научности эксперимента, приблизив его методы и организационные формы к экспериментально-исследовательским методам изучаемых наук; обеспечивает приобщение к современным методам работы с информацией, интеллектуализацию учебной деятельности [111].
Качество обучающих программ часто бывает недостаточным, потому что недостаточно разработана и обоснована их психолого-педагогическая составляющая. В частности, это связано с тем, что при создании программных средств учебного назначения не всегда учитываются дидактические, методические и психологические принципы обучения.
Существует известное противоречие между необходимостью системного подхода к анализу процесса автоматизации, информатизации обучения как целостной системы и превалирующим в теории и практике односторонним подходом, связанным в основном с анализом только отдельных (технических, дидактических, кибернетических и других) возможностей средств информатизации обучения.
С другой стороны, реализация компьютерной поддержки процесса обучения взаимосвязана с разработкой системы обучения в целом для каждого учебного курса. При этом решаются следующие задачи: определение необходимости применения компьютера; определение степени компьютеризации учебного процесса; определение функций, возлагаемых на компьютер; разработка компьютерного пособия в соответствии с информационно-методическими рекомендациями преподавателей и методистов [72].
8 Анализ литературы показывает необходимость обоснования принципов создания автоматизированного учебно-методического комплекса (АУМК) с позиций системного психолого-педагогического подхода и информационного подхода. Кроме того, следует отметить недостаточную степень разработанности методик применения компьютерных средств обучения, малый практический опыт по оценке воздействия компьютера на эффективность процесса обучения.
Таким образом, актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью создания комплексных компьютерных учебных программ и методик их применения, которые отвечают предъявляемым к ним психолого-педагогическим требованиям и обеспечивают эффективность образовательного процесса.
Целью исследования является разработка теоретического, методического и программного обеспечения автоматизированного учебно-методического комплекса (АУМК), включающего компьютерный учебник (КУ), компьютерный задачник (КЗ), виртуальную лабораторию (ВЛ), диагностический блок и обеспечивающего эффективность образовательного процесса (на примере курса теоретических основ электротехники (ТОЭ)).
Объект исследования — образовательный процесс в техническом вузе с применением АУМК.
Предмет исследования — создание и опыт применения АУМК (на примере курса теоретических основ электротехники).
Гипотеза исследования: эффективность образовательного процесса с применением АУМК может быть обеспечена при выполнении следующих условий: 1) если проектирование комплекса и его применение в учебном процессе осуществляется на основе принципов, установленных с позиций системного психолого-педагогического и информационного подходов; 2) если разработано такое программно-методическое обеспечение компонентов комплекса, которое способствует целостности, индивидуализации процесса обучения и активизации учебно-познавательной деятельности студентов.
9 Задачи исследования:
1. Выявить общий подход и принципы проектирования АУМК.
2. Разработать, структуру и программно-методическое обеспечение
АУМК по ТОЭ, основываясь на принципах системного психолого-
педагогического и информационного подходов.
3. Разработать методику применения АУМК в образовательном процессе
(на примере курса ТОЭ).
4. Экспериментально проверить эффективность применения АУМК в
процессе обучения ТОЭ.
Методологической основой исследования являются теоретические положения системного психолого-педагогического и информационного подходов к проблеме организации образовательного процесса с применением новых информационных технологий, личностно-ориентированный подход к обучению.
Методы исследования: анализ, синтез, абстрагирование, моделирование, наблюдение, педагогический эксперимент, анкетирование.
Теоретическую основу диссертации составили исследования в области педагогики (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, М.А. Данилов, В.И. Загвязин-ский, ЯЛ. Коменский, И.Я. Лернер, Н.Н. Скаткин, Н.Ф. Талызина, К.Д. Ушин-ский, В.Ф. Шаталов и др.), психологии (Б.Ф. Ломов, Р.С. Немов и др.), философии образования (Б.С. Гершунский, В.А. Дмитриенко и др.), педагогической психологии (В.В. Давыдов, Л.В. Занков, Т.В. Кудрявцев, И.В. Кузьмина, И.Ю. Соколова и др.), автоматизации и новых информационных технологий в образовании (В.М. Дмитриев, А.О. Кривошеев, Е.И. Машбиц, М.Г. Минин, И.В. Роберт и др.).
Научная новизна и теоретическая значимость исследования;
с позиций системного психолого-педагогического и информационного подходов установлены принципы проектирования АУМК (дидактические, методические, психологические); проанализирована возможность реализации ос-
10 новных психологических концепций обучения в образовательном процессе с применением АУМК;
разработано программно-методическое обеспечение основных компонентов АУМК и их взаимодействия (компьютерного учебника, включающего компьютерные структурно-логические схемы, компьютерного задачника с генератором параметров задач, виртуальной лаборатории, диагностического блока);
создана методика применения АУМК в процессе обучения (на примере курса ТОЭ), которая способствует активизации, индивидуализации учебно-познавательной деятельности и повышению эффективности образовательного процесса в целом.
Практическая значимость диссертационной работы.
разработано программно-методическое обеспечение АУМК, способствующее эффективному функционированию его компонентов и комплекса в целом;
АУМК и разработанная методика его применения используются в образовательном процессе на кафедре ТОЭ ТУСУРа; комплекс может применяться на аудиторных занятиях и для самостоятельной работы студентов всех форм обучения;
АУМК обеспечивает эффективную организацию индивидуальной самостоятельной учебно-познавательной деятельности студентов, а также автоматизацию и интенсификацию педагогической деятельности;
принципы проектирования и методика применения АУМК могут использоваться в других вузах для обучения общетехническим дисциплинам.
На защиту выносятся:
1. Система принципов, положенных в основу проектирования АУМК — дидактических, методических, психологических (в том числе основных психологических концепций обучения), а также система требований к качеству АУМК как к компьютерному средству обучения.
Структура и программно-методическое обеспечение АУМК, включающего следующие основные блоки: компьютерный учебник с компьютерными структурно-логическими схемами, компьютерный задачник, виртуальную лабораторию и диагностический блок.
Особенности организации процесса обучения с применением АУМК, методика применения комплекса в образовательном процессе (на примере курса ТОЭ) и результаты экспериментальной проверки ее эффективности.
Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается исходными методологическими и теоретическими позициями исследования, репрезентативностью данных педагогического эксперимента, апробацией результатов исследования.
Этапы исследования'.
На первом этапе (1997 — 1998 гг.) проводился теоретический анализ проблемы создания и применения компьютерных учебных программ, разрабатывались исходные теоретические позиции, гипотеза и план исследования.
На втором этапе (1998 — 2000 гг.) разрабатывались программное обеспечение и методика применения АУМК, проводилась их апробация.
На третьем этапе (2000 — 2001 гг.) анализировались и обобщались результаты исследования, делались выводы, определялись перспективы развития исследования.
Основные теоретические результаты и результаты прикладных исследований и разработок докладывались на пяти международных и одной региональной конференциях: научно-методическая конференция «Проблемы организации самостоятельной работы студентов» (Томск, 2000 г.); международная научно-методическая конференция «Новые информационные технологии в университетском образовании» (Томск, 2000 г.); международная научно-практическая конференция «Информационные технологии в образовании» (Шахты, 2000 г., 2001 г.); международный форум по проблемам науки, техники и образования
12 (Москва, 2000 г.), международная конференция «Информационные технологии в открытом образовании» (Москва, 2001 г.).
По результатам выполненных исследований опубликовано 17 работ, в том числе четыре учебных и два учебно-методических пособия [35, 36, 38 — 44, 52, 95, 138 — 141, 143, 168].
Диссертация основана на теоретических, методических и экспериментальных исследованиях, выполненных автором и сотрудниками кафедры ТОЭ ТУСУРа. Теоретические и практические результаты, изложенные в работе, в основном получены автором.
Выявление общего подхода к созданию автоматизированного учебно-методического комплекса. Требования к качеству компьютерных средств обучения
Успешное достижение педагогических целей использования средств новых информационных технологий (СНИТ), согласно исследованиям И.В. Роберт, возможно в условиях функционирования информационно-учебной среды, которая представляет собой совокупность условий, способствующих возникновению и развитию процессов информационно-учебного взаимодействия между обучаемым, преподавателем и СНИТ, а также формированию познавательной активности обучаемого, при условии наполнения компонентов среды (различные виды учебного, демонстрационного оборудования, сопрягаемого с компьютером, программные средства и системы, учебно-наглядные пособия и т.д.) предметным содержанием определенного учебного курса. Информационно-учебная среда включает средства и технологии сбора, накопления, передачи, обработки и распределения учебной информации, средства представления знаний, обеспечивая связи и функционирование организационных структур педагогической деятельности. Однако сам факт включения обучающей системы в учебный процесс еще не является гарантией качества последнего. Только гармоничное единство организационных форм, методов обучения, реализуемых в условиях функционирования информационно-учебной среды и предметного со 14 держания изучаемого материала, сможет привести к желаемому педагогическому эффекту. При создании обучающих систем необходимо: учитывать начальный уровень обучаемого и его мотивацию; прогнозировать результаты педагогического воздействия, предусматривая, какие знания, умения, навыки должен или может приобрести обучаемый, какое развивающее воздействие на него окажет общение с системой и какова целесообразность этого воздействия; обеспечивать вариативность в подаче учебного материала (визуально-объяснительная, описательная, проблемная и т.д.); обеспечивать деятельност-ный подход к обучению; контролировать результаты обучения [111].
Технология обучения — это способ реализации содержания образования, предусмотренного учебными программами, представляющий собой систему форм, методов и средств обучения, обеспечивающую наиболее эффективное достижение поставленных дидактических целей. Компьютерная технология обучения представляет собой технологию обучения, основанную на принципах информатики и реализуемую с помощью компьютеров [67]. Управляемость учебным процессом означает, что имеется возможность влиять на ход этого процесса, на какие-то его критерии, зависящие от примененного управления [128].
Согласно исследованиям О.В. Долженко [46], понятие «технология обучения» впервые появилось в конце 60-х годов, а в семидесятые годы многие специалисты в области образования пришли к выводу, что сами по себе технические средства обучения (ТСО) не оказывают существенного влияния на качество и эффективность обучения. Необходима системная концепция, которая обеспечила бы оптимальную организацию учебного процесса на основе использования различных ТСО. В технологии обучения основное внимание концентрируется не только на средствах, группирующихся вокруг учащихся или преподавателей, но, прежде всего на системной организации учебного процесса, включающей средства, представляющее учебную информацию в определенной последовательности, обусловленной целями, задачами, содержанием процесса обучения. Эти средства представляют в виде разнородной системы носителей информации, в своей полноте охватывающей информационный массив учебной информации, который обеспечивает содержательную, организующую, управляющую и контролирующую функции процесса обучения.
По определению В.А. Извозчикова, новые информационные технологии в обучении (НИТО) — это методология и технология учебно-воспитательного процесса с использованием новейших электронных средств обучения и в первую очередь ЭВМ [55].
Е.Н. Машбиц определяет технологии компьютерного обучения как некоторую совокупность обучающих программ различных типов: от простейших программ, обеспечивающих контроль знаний, до обучающих систем, базирующихся на искусственном интеллекте [91]. Обучающая система — это интеллектуальная система, реализующая функцию управления обучением в некоторой предметной области с использованием программ учебного назначения и, возможно, вспомогательных программ [119].
Мы согласны с мнением В.Ф. Шолоховича, который определяет информационные технологии обучения с точки зрения содержания как отрасль дидактики, занимающуюся изучением планомерно и сознательно организованного процесса обучения и усвоения знаний, в котором находят применение средства информатизации образования [152].
В соответствии с теоретическими положениями о содержании психолого-педагогических технологий исследования, конструирования и взаимодействия, сформулированными Н.Ф. Кузьминой [80], технологии исследования способствуют накоплению информации, необходимой педагогу для осуществления учебного процесса и разработки технологий конструирования и взаимодействия. При этом технологии конструирования обеспечивают такое построение учебной информации, ее предъявления учащимся, при котором развиваются стремления учащихся к самостоятельной работе и творчеству. Технология взаимодействия направлена на установление педагогически целесообразных отношений в учебном процессе и организацию познавательной деятельности учащихся и своей собственной деятельности [80]. Основная задача современной технологии обучения, по мнению Н.Ф. Талызиной, состоит в определении наиболее рациональных и эффективных методов достижения поставленных дидактических целей, следовательно, технологию обучения можно определить как систему научно обоснованных методов, используемых в практике образования [131]. По определению В.П. Беспалько, педагогическая технология — это проект определенной педагогической системы, реализуемой на практике [11].
Как показывают исследования Ш. Теркл (Turkle) [180], те дети, которые значительное время проводят за компьютером, в психологическом, морально-духовном и мировоззренческом плане довольно существенно отличаются как от своих некомпьютеризованных сверстников, так и от детей предшествующих поколений. Речь идет не только о навыках владения вычислительной техникой, но об изменениях фундаментальных духовно-культурных структур, понятий и представлений. Это оказывается возможным благодаря тому, что запрограммированные соответствующим образом компьютеры позволяют уплотнять информацию, представлять ее в графическом виде, устранять повторы и облегчают сверхскоростной поиск информации в различных текстах.
Выделим новые возможности, обусловленные использованием новых информационных технологий обучения (НИТО). Современные информационные технологии открывают учащимся доступ к нетрадиционным источникам информации, повышают эффективность самостоятельной работы, дают совершенно новые возможности для творчества, обретения и закрепления профессиональных навыков, позволяют реализовать принципиально новые формы и методы обучения с применением средств концептуального и математического моделирования явлений и процессов. Учебное моделирование способствует наглядному представлению изучаемого объекта и повышению интереса у студента к этой форме обучения, а изучение процессов в динамике — более глубокому усвоению материала. Поскольку само моделирование становится учебной целью ряда дисциплин, разрабатываются инструментальные программные средства, позволяющие преподавателям и студентам разрабатывать и модифициро 17 вать учебные модели в интерактивном режиме без необходимости программирования. Преподаватель получает дополнительные возможности для поддержания и направления развития личности обучаемого, творческого поиска и организации их совместной работы, разработки и выбора наилучших вариантов учебных программ. Появляется возможность освобождения от свойственных традиционному обучению рутинных видов деятельности преподавателя, предоставления ему интеллектуальных форм труда. Информационные технологии освобождают преподавателя от изложения обучаемым значительной части учебного материала и рутинный операций, связанных с отработкой умений и навыков [109].
По мнению российских экспертов, новые информационные технологии обучения (НИТО) позволяют повысить эффективность практических и лабора-торных-зан тий по естественнонаучным дисциплинам не менее чем на 30%, а объективность контроля знаний учащихся — на 20 — 25%. Успеваемость в контрольных группах, обучающихся с использованием НИТО, как правило, выше в среднем на 0,5 балла (при пятибалльной системе оценки) [108].
При системном подходе, считает В.И. Каган, обучение рассматривается как двуединая деятельность преподавателя и студента, имеющая системный характер. Сложная совокупность взаимоотношений и связей преподавателя с обучаемым опосредуется через систему средств, методов и организационных форм обучения. Процесс обучения — это комплекс взаимосвязанных компонентов, объединенных общей целью функционирования и единством управления. Следовательно, вскрыть действительные условия, факторы эффективности обучения можно только на основе системного анализа взаимодействия преподавателя и студента, которое опосредованно выражается в структурной организации процесса обучения [58].
Ф. Янушкевич выделяет следующие признаки современной технологии обучения, сущность которой проявляется в единстве теории и практики: 1) современность (обязательность внедрения в образовательную практику научно обоснованных, экспериментально проверенных дидактических нововведений; 2) оптимизация учебного процесса — достижение целей обучения с минимальными затратами сил учащихся и преподавателя при высоком качестве обучения и экономии времени; 3) синтез результатов, полученных в смежных с дидактикой областях знаний; 4) научность (использование новых методов, средств, дидактических материалов, новых организационных решений; 5) воспроизводимость процесса обучения и его результатов; 6) программирование деятельности студентов и преподавателя; 7) широкое использование технических средств и дидактических материалов, методов, активизирующих учебный процесс; 8) оптимальность материальной базы учебного процесса [155, С.27-39].
Традиционная технология обучения основана на преимущественно вербальной форме представления информации. В то же время, необходимо создание таких методик организации обучения, которые обеспечивают возможность синтетического наглядно-образного и вербально-логического представления учебной информации.
Широко распространены компьютерные учебные программы, основанные на предъявлении информации с помощью типовых кадров (экранов, фреймов) по небольшим темам (см., например, монографию А.Ю. Уварова [132]). Предъявляемая таким образом информация воспринимается фрагментарно, требуются значительные усилия студента для обобщения кадров и формирования целостного представления о крупном блоке учебной дисциплины, включающем небольшие темы (кадры).
Более эффективный подход к представлению учебной информации основан на применении гипертекстовых ссылок или технологии гипермедиа, что обеспечивает развертывание, обобщение и интегрирование информации при возможности видеть крупный блок (тему) учебной дисциплины целиком, без деления на кадры.
Дидактика в условиях информатизации образования — это теория образования и обучения как система знаний о процессе развития личности обучае 19 мого в условиях функционирования информационно-учебной среды, способствующей развитию его потенциальных возможностей и способностей, обеспечивающей представление знаний, автоматизацию процесса обработки результатов обучения. Задачей дидактики является определение структуры, объема, содержания образования, соответствующих уровню информатизации общества и возможному уровню развития личности обучаемого; изучение индивидуальных возможностей обучаемых к познаванию закономерностей объективной реальности; разработка методов и организационных форм обучения, адекватных выявленным возможностям и способностям обучаемых и соответствующих современному уровню представления знаний. Социально-психологической характеристикой стиля преподавания в условиях функционирования информационно-учебной среды является развитие и саморазвитие потенциальных возможностей обучаемого и творческой инициативы. Это обеспечивается предоставлением самостоятельного извлечения знаний и информации; самостоятельного выбора режима учебной деятельности; самостоятельного выбора организационных форм и методов учебной деятельности; средств наглядности, визуализации, использования игровых компонент, самостоятельности, возможности самовыражения личности. Результатом педагогического воздействия являются раскрытие и развитие потенциальных возможностей обучаемого, их совершенствование; развитие способностей самостоятельного извлечения знаний и открытия изучаемых закономерностей; развитие умения принятия решений при изменяющихся внешних условиях [111].
По результатам анализа ряда научно-методических конференций, иллюстрирующих тенденции применения компьютерных учебных программ (КУП) в области общетехнических дисциплин по видам учебных занятий и в зависимости от назначения КУП, Л.Х. Зайнутдиновой в [51 ] было установлено, что к настоящему времени в области общетехнических дисциплин информационные технологии получили наибольшее применение при проведении лабораторных и практических занятий. Наибольшее количество публикаций с явно выраженной тенденцией к их росту наблюдается в области применения КУП для обеспече 20 ния комплекса различных видов учебных занятий. Информационные технологии предоставляют пользователю возможность в удобном для него индивидуальном темпе изучать теорию, проводить экспериментальные исследования, приобретать навыки и умения путем тренировочных действий, осуществлять самоконтроль. Одна и та же КУП может быть использована на лекции, на лабораторном, практическом занятии, при выполнении расчетно-графических работ и курсовом проектировании, для организации самостоятельной работы студентов, для проведения текущего и итогового контроля. В то же время, применение КУП на лекционных занятиях носит пока ограниченный характер, поскольку в большинстве вузов недостаточно специально оборудованных лекционных аудиторий. Наибольшее распространение получили моделирующие и контролирующие программные средства и автоматизированные обучающие системы (АОС). Информационно-справочные системы и тренажерные программные средства используются в меньшей степени. Такие обучающие программные средства как электронные учебники (ЭУ), экспертные обучающие системы (ЭОС) и интеллектуальные обучающие системы (ИОС) разработаны пока недостаточно. Тенденцию к некоторому снижению количества публикаций по применению контролирующих программ можно объяснить тем, что элементы контроля все в большей степени включаются в состав обучающих систем многоцелевого назначения (АОС, ЭУ, ИОС), объем публикаций по которым свидетельствует о достаточной заинтересованности пользователей в их применении.
class2 Методика применения автоматизированного учебно-методического комплекса в образовательном процессе и экспериментальная проверка ее эффективности (на примере
курса теоретических основ электротехники) class2
Организация образовательного процесса с применением автоматизированного учебно-методического комплекса
Современные психолого-педагогические представления об эффективном процессе обучения требуют организации этого процесса, прежде всего как активного и самостоятельного изучения каждым студентом данного учебного материала. Поэтому преподавание следует рассматривать как помощь каждому студенту в организации и рациональном и эффективном осуществлении активной, самостоятельной, сознательной и результативной деятельности. Очевидно, эффективная познавательная деятельность возможна при условии, что обучающийся имеет доступ к высококачественным источникам учебной информации, владеет знаниями о рациональных приемах учения и соответствующими умениями организовать свою учебную работу, знает и умеет применять методы и средства самоконтроля и самоуправления в процессе учения, а также имеет достаточную мотивацию к учению [46]. Широкое применение технических средств обучения приводит к изменению соотношения между занятиями, проводимыми под руководством преподавателя и самостоятельной работой студентов. При этом роль педагога не снижается, наоборот, в этих условиях процесс обучения становится управляемым, совершенствуются формы и методы, разнообразными становятся средства обучения; поэтому повышается роль и ответственность педагога, от него требуется более высокая квалификация в организации и проведении занятий, подготовке необходимого материала (методических разработок, пособий) и руководстве самостоятельной познавательной деятельностью студентов [98].
В настоящее время высшее образование столкнулось с проблемой, вызванной постоянно возрастающими требованиями к уровню подготовки специалистов. Эти требования включают не только высокий уровень знаний и квалификации, но и способность к непрерывному обновлению знаний, самообразованию. Специалисты должны уметь оперативно и эффективно решать проблемы, обрабатывать и применять информацию, иметь высокий уровень экспертных знаний по целому ряду технологий. Преподаватель как первичный источник знаний более не достаточен в мире, где знание удваивается каждые семь лет, и каждый день публикуется порядка 10000 научных статей [158].
Процесс образования, делающий студента центральной фигурой, изменяет роль преподавателя, который становится больше руководителем самостоятельной работы студентов, чем источником знаний по определенной учебной программе. Это делает студентов активными участниками процесса поиска, систематизации, анализа, и применения информации в нестандартных методах решения проблем. Студенты становятся частью учебного общества, где они сотрудничают в получении информации из целого ряда источников, таких как сверстники, преподаватели, эксперты, практические данные, моделирование и опыты. В конце концов, они применяют эту информацию в новых методах решения проблем, передают идеи и непрерывно добавляют их к базе знаний.
Существует тенденция стремления педагогов к переходу к педагогике сотрудничества, активному обучению. Этот метод предполагает использование совместной деятельности студентов (в том числе в компьютерных сетях) как методический прием для помещения студента в центр учебного процесса. Однако эта методология учитывает потребности студентов не всех когнитивных стилей, поэтому единственный метод не является достаточным, и преподаватели должны быть профессионалами в теории познания и учения, чтобы создавать свои собственные, комбинированные методические приемы. От преподавателя требуется постоянно обновлять процесс преподавания и предлагать различные варианты методического обеспечения с учетом индивидуальных потребностей обучаемых.
Компьютерный класс дает возможность создания новых учебных средств, гибких и обеспечивающих индивидуальное образование для каждого студента, независимо от размера класса, времени и ограничений расстояния, предшествующей подготовки, и персональных показателей. Выбор соответствующих технологий определяется желаемыми результатами обучения и потребностями студентов в подборе заданий согласно их индивидуальным стилям и стратегиям.
В пределах модели образовательного процесса, перемещающей обучаемого в центр процесса, студенты могут создавать бесконечные комбинации учебных групп, возможностей и информации в границах конечных ресурсов. Вместо того чтобы зависеть от единственного комплекта материалов и деятельности в пределах одной области, обучение становится междисциплинарным, студенты углубляют предшествующие знания, комбинируют информацию в новых способах решения проблем и достигают нового понимания старого знания. Обучение становится динамичным, модифицированным по заказу пользователя поиском новых решений, что лучше приобретения предопределенного пакета учебных материалов. Для студента становится возможным открыть то, чего не знают даже эксперты. Таким образом, преподаватели, студенты и эксперты меняются ролями в пределах очередного цикла исследования и открытия. Такая технология дает инструментальные средства, которые облегчают доступ к людям, содержанию, стратегиям, деятельности, управлению, и воз 83 можности применить новую информацию, что делает обучение лйчностно-ориентированным. Студенты могут выбирать как, когда, и где им участвовать в обучении и соединять обширную массу учебных ресурсов, к которым они имеют доступ по компьютерной сети.
Поскольку многочисленные когнитивные стили доминируют в различных соотношениях, преподавание с учетом этих стилей — непосильная задача для традиционных методов, когда преподаватель находится в центре. Подготовка даже одной обучающей программы может потребовать создания многочисленных планов разделов и накопления библиотеки материалов по каждой теме. Очевидно, без компьютеризации обучения эта задача невыполнима.
Автоматизированная генерация индивидуальных заданий с помещением студента в центр процесса обучения дает возможность учета всех когнитивных стилей, делает возможными для студентов анализ и прикладные возможности.
М.Е. Кузнецов рассматривает особенности личностно ориентированного образовательного процесса с позиций дидактической системы, с позиций ее инвариантной структуры: цели образования, участники образовательного процесса, содержание образования, методы, формы, организация, контроль результатов, а также общение как важнейшее условие личностно-ориентированного обучения [79]. При этом прослеживается характер изменений во всех названных элементах дидактической структуры при переходе от традиционной к личностно ориентированной парадигме образования.
Новое понимание образованности, нравственности, профессионального мастерства и предприимчивости выводят на первый план развитие способностей учащихся к самоопределению в деятельности (в том числе образовательной) и общении, самовоспитанию, развитию способностей, самореализации как личности. Знания и умения по предмету необходимы (о пренебрежении предметными знаниями не может быть и речи), но не только и не столько как цели, а как важнейшее средство саморазвития, самодвижения, самоопределения учащегося, а в итоге — как средство самореализации личности. Недостаточна направленность усилий преподавателей и студентов на приобретение профессиональ 84 но значимых знаний, умений и навыков. Речь должна идти о непрерывном развитии личностных, мировоззренческих качеств, их обогащении конкретными возможностями той или иной педагогической специальности.
Изменение целевой ориентации меняет акцент и в методах обучения. Основным методом традиционного обучения является все же информационно-рецептивный или иллюстративно-объяснительный. Суть его можно выразить так: показ способа действий учителем, воспроизведение в упражнениях, контроль усвоения действий. Разумеется, и показ образца, и его объяснение, и контроль его воспроизведения учитель может реализовать по-разному. В зависимости от этого в довольно широких пределах будет изменяться эффективность методов обучения, но суть их остается неизменной — все это лишь варианты иллюстративно-объяснительного метода. Иллюстративно-объяснительный метод обучения тяготеет к монологичности обучения, поскольку монолог позволяет за ограниченный отрезок времени передать большую информацию. А именно это и является важным для педагога, ориентированного главным образом на передачу знаний в готовом виде.
Мы разделяем мнение O.K. Филатова [142] о том, что эффективность обучения с использованием новых информационных технологий может быть достигнута, если: сами технологии обучения представляются как системный метод проектирования от целей до результатов обучения; информатизация обучения направляется на все его компоненты, а не только на внедрение; обучение ориентировано не только на потребности и специфику содержания учебного предмета, но, прежде всего, на развитие личности обучаемого.
Личностно ориентированное обучение, не отрицая значения иллюстративно-объяснительного метода, не ставя четко обозначенной границы, тяготеет к поисково-исследовательскому методу. Его суть в следующем: выявление и понимание учащимися недостаточности ранее усвоенных знаний и способов действий, постановка учебной задачи, совместная с учителем поисковая деятельность, оценка, обоснование найденного способа и самооценка собственной дея 85 тельности. Другими словами, не показ способа действий, а поиск этого способа. Роль педагога — в организации поисковой деятельности изнутри. Педагог является участником совместного поиска, и его предложения должны быть открыты для критического анализа и оценки, он ставит и решает учебную задачу вместе с учащимися, а не вместо них. Основной формой организации поисковой деятельности учащихся является диалог, в ходе которого определяется содержание очередной учебной задачи, анализируются пути ее решения.
Поисково-исследовательский метод предполагает осмысление учащимися своей деятельности, обращение к способностям человека перестраивать свои действия, свой наличный опыт, свои мотивы и потребности. Он обращен к обмену не только мыслями, но и эмоциями. На уровне восприятия и памяти, без личных эмоций нельзя овладеть предметом как частью мировой культуры человека.
Новые целевые акценты требуют существенного изменения в позициях ученика и учителя, их общении в учебно-воспитательном процессе. Для отношений традиционного обучения характерно управление и исполнение, руководство и подчинение, постоянная оценка действий ученика. Довольно типична боязнь ученика отвечать без гарантии правильности ответа.
Различие в подходах двух типов обучения отчетливо проявляется и в контроле результатов обучения. Задания в массово-традиционном обучении, как правило, рассчитаны на среднего учащегося, в котором делается упор на запоминание и воспроизведение предметных знаний. В личностно ориентированном обучении используются разноуровневые, дифференцированные задания с возможностью выбора задач и значимых для учащегося способов его выполнения (опорный конспект, схема, литературно-художественные образы, модели и другие индивидуальные способы смысловой обработки изучаемого). В контроле делается упор на применение знаний, на выявление использованных общелогических и специфических методов на оценку найденного способа действий, на самооценку учащимся своих действий, т.е. на сам процесс учения. Именно в этом процессе проявляется субъектность учащегося как личности.
Место компьютерного учебника в учебном процессе
КУ может применяться на практических, лабораторных занятиях, для самостоятельной работы — в сочетании с другими блоками АУМК, а также отдельно — на лекциях.
КУ рассчитан на программы подготовки большинства специальностей технических вузов, поэтому его содержание избыточно по отношению к тем или иным специальностям. Такая организация КУ и выбранная методика представления учебной информации позволяют преподавателю формировать индивидуальные планы для разных обучаемых, а при самостоятельной работе можно выбирать дополнительные разделы КУ в соответствии с индивидуальными интересами. Поскольку исходные уровни студентов различны, необходима возможность изучения курса по индивидуальным методикам, соответствующим различным степеням детализации или последовательностям изучения тех или иных тем, разделов.
КУ имеет гипертекстовую структуру, что позволяет обучаемому выводить на экран информацию в сжатой форме, активизируя такое количество ссылок, какое ему необходимо: можно не раскрывать ссылки с уже известными определениями или, наоборот, воспользоваться дополнительной информацией (рис. 5). Формат HTML предполагает использование КУ посредством Internet Explorer, Netscape Navigator и других Web-броузеров и возможность его расположения в Internet. Щелчок клавишей мыши на гипертекстовой ссылке инициирует переход к кадру, содержание которого с ней ассоциируется. Другая реакция на щелчок на гипертекстовой ссылке — выполнение какого-либо действия: вызов дополнительной иллюстрации, вывод на экран комментария и т.д. В КУ также используется технология, называемая гиперграфикой — функции, аналогичные функциям гипертекстовых ссылок, могут выполнять фрагменты графических изображений (пиктограммы). В конце каждой страницы даны ссылки, позволяющие вернуться к предыдущей позиции или к оглавлению. Индивидуализация обучения достигается за счет того, что каждый пользователь может выби 95 рать необходимый ему объем учебного материала, возвращаться к тому или иному разделу, затрачивая индивидуальное количество времени на изучение каждой темы.
Использование КУ не означает отказа от традиционных печатных учебных пособий. КУ разработан на основе уже изданных рецензированных учебных пособий [35, 36, 39] и содержит ссылки на рекомендуемую литературу. Формирование целостного представления о предмете достигается посредством подачи информации крупными блоками и использования структурно-логических схем (СЛС).
Лекция — один из важных видов учебных занятий, который позволяет педагогу излагать учебный материал в обобщенной форме, адаптированной к уровню знаний и профессиональной ориентации студентов данной специально 96 сти, учебного потока. На лекции проявляется научная эрудиция педагога, обозначается его авторская позиция по отдельным вопросам. В современных условиях постоянного увеличения потока информации, обусловленного развитием науки, использование КУ на лекциях позволяет сократить время, затрачиваемое на иллюстративную часть изложения учебного материала, и повысить качество изображений. Также расширяются возможности лекционных демонстраций и экспериментов.
Использование КУ на лекциях возможно только при наличии специально оборудованной аудитории. Поскольку в ТУСУРе в настоящее время нет такой аудитории, фрагменты КУ, а также структурно-логические схемы мы применяем в виде раздаточного иллюстративного материала.
Монологический характер лекции как метода обучения приводит к пассивности студентов. Даже если лекцию (например, в форме диалога) читает опытный преподаватель, хорошо управляющий вниманием аудитории, очень трудно обеспечить активность студентов в течение всего занятия. Применение КУ предполагает демонстрацию и анализ наглядных, динамических иллюстраций, структурно-логических схем, что позволяет более эффективно управлять вниманием слушателей, повышать их мотивацию к обучению.
При использовании возможностей АУМК и компьютера вообще подготовка и систематизация демонстрационных материалов преподавателем значительно облегчаются, кроме того, возрастает надежность их хранения.
При активизации определенных ссылок вызываются структурно-логические схемы (СЛС) по отдельным темам или смешанные (рис. 6). В.Ф. Шаталов определил подобную текстово-графическую схему как «опорный конспект», состоящий из «опорных сигналов». «Ежедневно работая по таким опорным сигналам, ученики исподволь овладевают основными умственными операциями анализа и синтеза, приучаясь определять значимые данные задачи, устанавливать связи между ними и представлять условия в наглядной и лаконичной графической форме. Это становится привычкой, навыком мышления: прием ис 97 пользуется и при самостоятельном решении задач... Краткая запись нужна ученику как опора для рассуждений и самопроверки...»
