Содержание к диссертации
Введение 5
Часть 1. Теоретические аспекты дистанционного обучения физике 31
Глава 1. Основные определения, концепции, модели и опыт использова
ния дистанционного образования
Информационно-образовательная среда, информационные ре- 31 сурсы, информационные средства, открытое образование
Опыт использования СОО в России и за рубежом 49
Примеры Российских образовательных учреждений, исполь- 5 6
зующих ДО
Компьютерные технологии в обучении и их классификации 66
Интернет-технологии в дистанционном обучении физике 72
Гипертекстовые и гипермедиа технологии 77
Использование видеоконференцсвязи в дистанционном обуче- 82 нии физике
Дистанционное обучение физике в школе и вузе 87
Основные формы дистанционного обучения физике 97
1.10. Организационно-технологические модели дистанционного 102
обучения физике
Глава 2. Средства информационных и телекоммуникационных техноло- 107
гий в дистанционном обучении физике
2.1. Виды информационных средств (инструментальные, педагоги- 107
ческие, базовые и т.п.)
Компьютерные обучающие программы (КОП) и их классифика- 114 ции
Виртуальные обучающие среды 126
Компьютерные обучающие среды (миры) 132
Автоматизированные обучающие системы (АОС) 144
Компьютерное тестирование и методика оценки эффективности 148 теста
Интегрированные экспертные системы 155
Информационно-поисковые системы и их разновидности (элек- 161 тронные учебники, задачники, энциклопедии, СУБД, ИПС общего назначения)
Компьютерные имитаторы технологического оборудования 166
Компьютерные обучающие игры 168
Способы организации информационных средств (пакеты, про- 172
граммно-методические комплексы, виртуальные библиотеки)
2.12. Компьютерное моделирование (УКМ и ее основные свойства) 180
Глава 3. Системы дистанционного обучения (СДО) и концепция дистан- 188
ционного обучения физике в школе и вузе
Основные компоненты систем дистанционного обучения физике 188
Критерии отбора инструментальных средств для разработки 190
Обзор систем дистанционного обучения и рекомендации по их 193 использованию
Физическая лаборатория в СДО 207
КФЭ и компьютерные физические лаборатории 207
Виртуальный физический практикум удаленного доступа 224
Виртуальная библиотека физических эффектов 232
3.5. Концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе 238
Теоретические основы концепции 238
Основные положения концепции дистанционного обучения физике в школе и вузе 242
Часть 2. Практические аспекты дистанционного обучения физике в 251
школе и вузе Глава 4. Педагогические особенности организации дистанционного обу- 251
чения физике
Планирование курса дистанционного обучения физике 251
Формы организации учебного процесса при дистанционном 258 обучении физике
Требования к рабочему месту учащегося и преподавателя 274
Требования к педагогическим программным средствам по физи- 276
ке, используемым в дистанционном обучении физике
4.5. Требования к учебно-методическим материалам для дистанци- 281
онного обучения
4.6. Дистанционная поддержка педагогической практики 286
Глава 5. Методика дистанционного обучения физике в школе и вузе 289
Теоретические и практические аспекты дистанционного обуче- 289 ния физике в вузе
Виды учебных курсов по физике, предназначенных для дистан- 299
ционного обучения
Типы уроков по физике при дистанционном обучении 307
Рекомендации по проведению дистанционных уроков по физике 319
Методика дистанционного обучения физике в школе во вне- 326 классной работе
Дистанционное обучение преподавателей физики 328
5.6.1. Основные направления дистанционного обучения преподавателей физики
Требования к знаниям, умениям и навыкам преподавате- 331 лей физики, планирующим проводить дистанционное обучение школьников и студентов
Учебно-тематический план повышения квалификации
Учебно-тематический план курса повышения ква- 336 лификации "Технология и методика создания дистанционных курсов по физике"
Учебно-тематический план курса повышения ква- 337 лификации "Компьютерные физические лаборатории"
Глава 6. Педагогический эксперимент 341
Организация педагогического эксперимента 341
Результаты педагогического эксперимента 345
Констатирующий и поисковый этапы 345
Обучающий эксперимент 356 Заключение 375 Список литературы 378 Приложение 403
Приложение 1 403
Приложение 2 418
Приложение 3 422
Приложение 4 429
Приложение 5 431
Приложение 6 447
Введение к работе
В современных социально-экономических условиях одной из задач, которая стоит перед Российской системой образования, является предоставление широким слоям населения качественного и доступного образования. Решение этой задачи облегчает дистанционная форма получения образования. В России количество образовательных учреждений, в той или иной степени использующих дистанционное обучение различным учебным предметам (в том числе и физике), стремительно растет.
Историко-педагогический анализ проблемы становления и развития дистанционного обучения в России и за рубежом показал, что в настоящее время в мире накоплен определенный опыт реализации дистанционного обучения. Отдавая должное объему и качеству теоретического и практического задела в области дистанционного образования и обучения у отечественных (А.А.Андреев, А.В.Густырь, С.Л.Лобачев, М.В.Моисеева, В.И.Овсянников, Е.С.Полат, С.Л.Солдаткин, В.А.Хуторской и др.) и зарубежных (М.Мур, Д.Гаррисон, Д.Киган, Б.Холмберг, В.Уиллис, Р.Кларк и др.) исследователей, необходимо отметить, что в настоящее время отсутствуют работы, в которых в концентрированном виде содержались бы концептуальные основы дистанционного обучения физике и рекомендации по его практической реализации, отражающие, в первую очередь, специфику физики как учебного предмета, а также потребности учителей, преподавателей физики и обучаемых (школьников и студентов).
При исследовании проблем дистанционного обучения необходимо вспомнить общую точку зрения различных авторов (В.И.Маслова, Н.Н.Зволинской, В.М.Корнилова, Ч.Кулисевича, Б.С.Гершунского и др.) и разработчиков ряда официальных документов на проблему непрерывного образования (НО) и сущность данного явления (Г.А.Ягодина, О.В.Купцова и др.). Так как в свое время непрерывное обучение рассматривалось как приоритетная проблема, вызванная к жизни современным этапом научно-технического развития и теми политическими, социально-экономическими и культурологическими изменениями, которые происходили в нашей стране. Наметились два диаметрально противоположных отношения к непрерывному образованию и обучению - от полного его неприятия и объявления очередной утопией до определения НО как главной, а может быть и единственной продуктивной педагогической идеей современного этапа мирового развития. В настоящее время такая же ситуация наблюдается и в отношении
дистанционного образования и обучения. Стало возможным рассматривать идею пожизненного образования, стремление которой к постоянному познанию себя и окружающего мира становится ее ценностью ("образование через всю жизнь"). В существующих условиях целесообразно говорить о непрерывном дистанционном образовании, целью которого является всестороннее развитие (включая саморазвитие) личности обучаемого. В этом подходе, особо выделяется деятельностный аспект, при котором непрерывное дистанционное образование рассматривается как новый способ образовательной деятельности, обеспечивающий опережающее развитие человека, формирование у него прогностических качеств.
Проведенный анализ показал, что в настоящее время наметилось два подхода к трактовке дистанционного обучения физике: технологичный (кор-респондентный) и трансляционный. В нашей стране корреспондентная форма дистанционного обучения физике существует уже более 70 лет в виде системы заочного обучения. Несмотря на глубокие перемены, происходящие в системе высшего образования, система традиционного заочного обучения физике продолжает оставаться важным источником получения высшего образования. К сожалению, помимо очевидных достоинств (одновременный охват большого числа обучаемых; отсутствие "привязки" к месту проживания обучаемых; возможность обучения без отрыва от работы; одновременное обучение по нескольким специальностям) заочное обучение физике имеет немало явных недостатков (отсутствие постоянной обратной связи между преподавателями и обучаемыми, между обучаемыми одного курса или учебной группы; "дискретность" образовательного процесса; ограниченные возможности организации консультационной помощи в учебный период и трудности с организацией системы промежуточного контроля успеваемости). Кроме того, среди методов обучения полностью отсутствуют групповые исследовательские или проектные работы. К сожалению, пока практически все заочное обучение строится традиционно на репродуктивных методах, на выполнении зачетных и экзаменационных работ. Система заочного обучения физике постепенно устаревает и недостаточно результативна и эффективна для современных условий, несмотря на то, что она накопила немалый опыт в области форм организации и методики проведения занятий, тестирования студентов, разработки специализированных пособий и т.п. Поэтому значительное повышение эффективности традиционного заочного обучения физике в вузе сейчас становится невозможным.
Учитывая богатый практический опыт заочного обучения физике, а также существующие условия бурного развития средств информационных и телекоммуникационных технологий, стало возможным реализовать на практике еще одну самостоятельную форму обучения - дистанционное обучение физике. Это было бы невозможно без целого ряда исследований, в которых доказана эффективность применения информационных и телекоммуникационных технологий как в обучении физике, так в обучении другим дисциплинам (В.П.Беспалько, В.А.Извозчиков, Д.А.Исаев, В.А.Ильин, А.А.Кузнецов, В.В.Лаптев, А.Н.Мансуров, В.М.Монахов, Е.С.Полат, И.В.Роберт, А.В.Смирнов и др.).
К сожалению, практическая реализация дистанционной формы обучения в России тормозилась и тормозится рядом причин. Во-первых, за дистанционным обучением был ошибочно закреплен статус технологии, причем при этом речь шла не о педагогических, а об информационных и телекоммуникационных технологиях. Это привело к фактически тупиковому пути в исследованиях содержания и места дистанционного обучения физике в системе образования. Во-вторых, отсутствие ясного и однозначного ответа на вопрос, что такое дистанционное образование и обучение, привело к большим трудностям в формировании нормативно-правовой базы и учебно-методического обеспечения, а как следствие, - к возникновению серьезных препятствий в решении всего комплекса проблем, связанных с функционированием дистанционного обучения в России. В-третьих, не было обеспечено внешнее единообразие обучающих систем (компьютерно и Интернет-ориентированных), в соответствии с международными стандартами, разработанными Learning Technology Standards Commitee и International Standarts Organization (ISO). В данных стандартах учитываются результаты крупных международных проектов по разработке концепции образования на основе Интернет-технологий. В-четвертых, не были определены требования к разработке программного и учебно-методического обеспечения дистанционного обучения физике в условиях стихийной массовой разработки образовательных сайтов, сетевых компьютерных программ и т.п.
Требуется комплексный подход к дистанционному обучению физике, предполагающий решение целого ряда задач, связанных с разработкой теории и методики дистанционного обучения физике, содержания и организации учебного процесса при дистанционном обучении физике, с разработкой соответствующего учебно-методического обеспечения. В тоже время, прак-
тическая реализация дистанционного обучения физике невозможна без наличия подготовленных к работе с технологиями дистанционного обучения педагогических кадров, развитой телекоммуникационной структуры в регионах нашей страны, нормативной базы и ряда других условий.
В Концепции создания и развития единой системы дистанционного образования в России, утвержденной постановлением Государственного Комитета Российской Федерации по высшему образованию 31 мая 1995 г., говорится, что создание подобной системы невозможно без системно-организованной совокупности средств передачи данных, информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного и организационно-методического обеспечения, ориентированной на удовлетворение образовательных потребностей пользователей, то есть без особой среды функционирования.
Изучению сущности и свойств такой информационно-образовательной среды посвящены работы А.А.Андреева, С.Л.Лобачева, В.И.Солдаткина, В.П.Тихомирова и др. В целевой программе "Развитие единой образовательной среды на 2001-2005 гг." (Постановление Правительства Российской Федерации от 28.08.01 № 630) отмечается, что основой современной образовательной системы должна быть высококачественная информационно-образовательная среда, которая позволит системе образования осуществить прорыв к открытой образовательной системе.
Не смотря на имеющиеся научные исследования в области открытого и дистанционного образования и обучения, вопросы создания и использования предметных информационно-образовательных сред при построении и реализации модели дистанционного обучения физике в школе и вузе и вопросы исследования эффективности такого процесса обучения мало изучены. Связано это, прежде всего, со спецификой физики, как науки, и, следовательно, спецификой предметной информационно-образовательной среды (при обучении физике), имеющей целый ряд отличий и требующей специального изучения.
Необходимость проведения научных исследований в области дистанционного обучения физике определяется существованием следующих противоречий:
- между существованием в практике различных видов дистанционного обучения физике и отсутствием концепции дистанционного обучения физи-
ке, определяющей единый подход к методологии дистанционного обучения физике как научно обоснованной формы обучения;
между назревшей необходимостью широкого использования дистанционного обучения физике как самостоятельной и самодостаточной формы обучения с целью получения качественного образования по физике и отсутствием соответствующего учебно-методического обеспечения учебного процесса;
между необходимостью использования учителями и преподавателями физики дистанционного обучения физике и их недостаточной практической готовностью к этой деятельности.
Эти противоречия обусловливают актуальность проблемы разработки концепции и методики дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды.
Таким образом, недостаточная теоретическая и практическая разработанность дистанционного обучения физике на основе предметной информационно-образовательной среды, а также отсутствие учебно-методического обеспечения учебного процесса по физике и различных его форм организации (лекций, семинаров, лабораторных практикумов, консультаций и др.) и определили выбор темы диссертационного исследования: "Дистанционное обучение физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды".
Цель исследования: обоснование и разработка концепции и методики дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе применения предметной информационно-образовательной среды.
Объект исследования: процесс использования информационных и телекоммуникационных технологий в дистанционном обучении физике.
Предмет исследования: методика дистанционного обучения физике в средней школе и вузе.
Гипотеза исследования.
Если дистанционное обучение физике в школе и вузе строить на основе предварительно созданной предметной информационно-образовательной среды, учитывающей специфику физики как науки и определяющей совокупность педагогических программных средств и учебно-методического обеспечения учебного процесса по физике, то это будет способствовать:
- получению качественного физического образования обучаемыми с ог
раниченными возможностями, которые по ряду причин не могут посещать
учебные заведения с помощью самостоятельной и самодостаточной формы обучения;
- повышению эффективности учебного процесса по физике (повышению интереса к физике; повышению качества знаний по физике; формированию коммуникативных умений у обучаемых; достижению определенного уровня обученности работе с информационными и телекоммуникационными средствами как у школьников и студентов, так и у учителей и преподавателей физики) в случае использования дистанционной формы обучения как дополнения к традиционному учебному процессу.
В соответствии с целью и гипотезой исследования были определены основные задачи диссертационного исследования:
Изучить и проанализировать современное состояние дистанционного образования и информатизации средней школы и вуза и выявить теоретические основания применения средств информационных и телекоммуникационных технологий в дистанционном обучении физике, а также соответствующего научно-методического обеспечения учебных занятий.
Сформулировать основные концептуальные положения дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды.
Определить основные виды дистанционного обучения физике и разработать модели предметной информационно-образовательной среды при обучении физике в школе, вузе и при подготовке и переподготовке учителей и преподавателей физики.
Разработать методику дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе использования предметной информационно-образовательной среды и определить формы организации учебного процесса (дистанционные лекции, семинары, практикумы по решению задач, физический эксперимент) и соответствующее учебно-методическое обеспечение.
Провести педагогический эксперимент с целью проверки выдвинутой гипотезы.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
- изучение и анализ научной, педагогической, психологической, методической и учебной литературы по теме исследования;
анализ и обобщение методических основ использования информационных и телекоммуникационных средств в дистанционном обучении физике;
анализ и обсуждение результатов исследования со специалистами в области дистанционного обучения физике на различных научно-методических конференциях, совещаниях и семинарах;
наблюдение, беседа, анкетирование, тестирование;
метод педагогического проектирования;
системный подход;
моделирование методики;
компьютерное моделирование физических законов и явлений;
педагогический эксперимент;
методы математической статистики для количественных оценок результатов эксперимента.
Методологическую основу исследования составляют:
исследования, посвященные проблемам информационного общества и информатизации педагогического образования (Р.Ф.Абдеев, В.В.Александров, С.В.Алексеев, С.А.Бешенков, И.Б.Готская, В.А.Извозчиков, Д.А.Исаев, В.В.Лаптев, Д.Ш.Матрос, В.П.Монахов, И.В.Роберт, И.А.Румянцева, И.В.Симонова, А.В.Смирнов, Б.Я.Советов, Е.А.Тумалева, М.В.Швецкий др.), концептуальные основы компьютеризации образования (Г.А.Бордовский, Б.С.Гершунский, А.П.Ершов, Е.И.Машбиц, В.Ф.Шолохович);
исследования, посвященные общим вопросам дистанционного образования и обучения (А.А.Андреев, С.Л.Лобачев, М.В.Моисеева, В.И.Овсянников, Е.С.Полат, В.И.Солдаткин, В.П.Тихомиров, А.В.Хуторской
и др.);
исследования в области теории и методики преподавания физики (В.Е.Важеевская, В.А.Ильин, С.Е.Каменецкий, А.Н.Мансуров, Н.С.Пурышева, Л.С.Хижнякова и др.);
научно-методические работы по проблемам информатизации общего образования и компьютерным технологиям обучения физике (Г.А.Бордовский, Э.В.Бурсиан, Е.И.Бутиков, Х.Гулд, В.А.Извозчиков, А.С.Кондратьев, А.А.Кузнецов, В.В.Лаптев, А.А.Самарский, А.Н.Тихонов и
дрО;
- труды в области использования мультимедиа-технологий в образова
нии (Т.А.Бороненко, П.Бретт, Э.Броуди, И.Б.Готская, К.Н.Гуревич,
О.С.Корнилова, Б.Ф.Ломов, Н.И.Рыжова, О.Г.Смолянинова, Р.Уильямсон и
др-);
- научно-методические работы по проблемам активизации познаватель
ной деятельности учащихся, гуманизации, дифференциации и индивидуали
зации обучения физике, развитию творческих способностей учащихся
(Г.А.Бордовский, С.Н.Богомолов, С.Е.Каменецкий, И.Я.Ланина,
Н.С.Пурышева, В.Г.Разумовский, А.В.Усова и др.);
- теория телекоммуникационных методов конструирования знаний
(М. Бухарки на, Е.С.Полат, Е.И.Утлинский, А.А.Федосеев, А.В.Хуторской и
др-);
теория трансферта (передачи) технологий дистанционного обучения естественнонаучным дисциплинам (А.О.Кривошеев, Д.А.Королевский и др.);
теория создания и развития информационных систем и технологий (Л.В.Апатова, Е.В.Баранова, С.А.Бешенков, Н.А.Гейн, И.Б.Готская и др.).
Логика исследования включала следующие этапы:
На первом этапе (1997-1999 гг.) изучалось состояние проблемы в психолого-педагогической теории и практике. Анализировались диссертационные исследования и накопленный методический опыт дистанционного обучения физике в России и за рубежом. Был разработан понятийный аппарат исследования, определена цель, гипотеза и задачи исследования.
На втором этапе (1999-2001 гг.) были определены основные составляющие предметной информационно-образовательной среды (при обучении физике), а также условия и принципы ее формирования; сформулированы основные положения концепции, разработаны модели информационно-образовательной среды и методика дистанционного обучения физике. Были проведены констатирующий и поисковый этапы педагогического эксперимента.
На третьем этапе (2001-2005 гг.) с учетом результатов констатирующего и поискового этапов эксперимента, разработано учебно-методическое обеспечение учебного процесса по физике, отобраны педагогические программные средства, контрольные и экспериментальные группы обучаемых, определены основные критерии проверки эффективности предложенных методик. Этот этап был посвящен внедрению разработанных методик в учебный процесс и проведению обучающего этапа педагогического эксперимента.
На четвертом, заключительном этапе (2005-2006 гг.) была проведена обработка и анализ результатов исследования, сформулированы выводы, оформлена диссертационная работа, опубликованы монографии.
Научная новизна исследования
1. Разработана концепция дистанционного обучения физике в школе и
вузе, включающая в себя следующие положения:
- дистанционное обучения физике является самодостаточной фор
мой подготовки обучаемых с ограниченными возможностями (кто
не имеет возможность в силу обстоятельств посещать учебные за
ведения);
- предварительно разработанная предметная информационно-
образовательная среда является необходимым условием для реа
лизации дистанционного обучения физике;
информационно-образовательная среда по физике должна быть трех видов: в школе, вузе, системе дополнительного образования и создается с учетом принципов непрерывности, открытости, интерактивности;
дистанционное обучение физике может быть базовым или дополнительным: базовое - предназначено для обучаемых, которые не могут обучаться физике очно; дополнительное - для тех, кто хочет повысить уровень знаний по физике;
дистанционное обучение физике в школе и вузе осуществляется на базе реального учебного заведения или его виртуального представительства (виртуальный университет, колледж, школа) под руководством преподавателя физики; в распределенном классе, когда обучаемый находится на значительном расстоянии от преподавателя и учебного заведения; или дома, если обучаемый малоподвижен;
в основе модели дистанционного обучения физике в школе и вузе должна лежать параметрическая модель учебного процесса, которая предполагает использование пяти основных параметров: це-леполагания, диагностики, дозирования самостоятельной деятельности обучаемых, логической структуры учебного процесса и коррекции.
2. Разработаны модели предметной информационно-образовательной
среды для дистанционного обучения физике в школе, вузе и в систе-
ме подготовки и переподготовки учителей и преподавателей физики (отвечающие целому ряду дидактических, программно-технических, эргономических и других требований и принципам непрерывности, открытости, интерактивности, целостности, единства учебной и исследовательской деятельности).
Разработана методика создания предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике в школе и вузе, основывающаяся на параметрической модели учебного процесса (предполагающая использование пяти параметров, таких как целеполагание, диагностика, дозирование самостоятельной деятельности обучаемых, логическая структура учебного процесса и коррекция).
Предложена и реализована методика использования предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике в школе и вузе, содержащая подробные рекомендации по планированию и организации учебного процесса (отбор содержания, средств и методов, разработка тематических планов, план-конспектов уроков и занятий по физике и их проведение, внеурочная деятельность, педагогическая практика, консультации, дистанционный контроль).
Разработана методика дистанционного обучения физике в школе и вузе и соответствующее учебно-методическое обеспечение (создан набор программно-методических комплексов, включающих программные средства учебного назначения, учебные пособия для обучаемых и методические материалы для учителей и преподавателей физики, обеспечивающие наиболее эффективное с педагогической точки зрения усвоение конкретного вопроса или темы учебной программы). Кроме того, разработана целая серия учебных курсов, предназначенных для подготовки и переподготовки учителей и преподавателей физики в области дистанционного образования.
Теоретическая значимость исследования состоит в развитии теоретических основ методики дистанционного обучения в школе и вузе. В частности:
- выявлена специфика дистанционного обучения физике в школе и вузе (определяющая необходимость проведения различных видов физического эксперимента: реального и виртуального; практикумов по решению задач, то
есть его деятельностная направленность);
обоснован и уточнен понятийный аппарат ("дистанционное физическое образование", "дистанционное обучение физике", "предметная информационно-образовательная среда (при обучении физике)", "дистанцион-ность" и др.), характеризующий специфику дистанционного обучения физике в школе и вузе, исходя из его самостоятельности и самодостаточности;
теоретически обоснованы и разработаны концептуальные положения и построены модели дистанционного обучения физике школьников и студентов, а также подготовки учителей и преподавателей физики в случае базового и дополнительного физического образования;
созданы теоретические основы методики построения и использования предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике на всех видах учебных занятий (разработана методика проведения дистанционных лекций, семинаров, практикумов по решению задач, физического эксперимента).
Практическая значимость исследования определяется тем, что:
разработана методика создания и использования предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике, включающая в себя подробные рекомендации по конструированию и планированию учебного процесса по физике, проведению различных видов учебных занятий (дистанционные лекции, семинары, физические практикумы, физический эксперимент с удаленным доступом), консультированию отдельных обучаемых и групп обучаемых (по электронной почте, чату, с помощью теле-и видеоконференции, телефона), оснащению рабочих мест обучаемых (учащихся и студентов), учителей и преподавателей физики;
под руководством и при участии автора создана интегрированная библиотека информационных и телекоммуникационных средств, состоящая из целого набора программно-методических комплексов по физике для школы и вуза, включающих педагогические программные средства по физике и подробные инструкции для работы с ними, презентации, раздаточные материалы для учащихся, подробные рекомендации для преподавателя с тематическим и поурочным планированием и др.;
разработаны учебные курсы "Технология и методика создания дистанционных курсов по физике", "Компьютерные физические лаборатории", "Педагогические программные средства по физике", "Системы видеоконфе-ренцсвязи на уроках физики", предназначенные для подготовки и переподго-
товки учителей и преподавателей физики в области дистанционного образования;
- опубликованы учебные и учебно-методические пособия и рекомендации для учителей и преподавателей физики, а также студентов вузов, в которых изложены вопросы, связанные с использованием в учебном процессе по физике средств информационных и телекоммуникационных технологий.
Внедрение разработанного учебно-методического обеспечения учебного процесса позволяет сделать доступным получение качественного физического образования обучаемыми с ограниченными возможностями, а также повысить эффективность обучения физике и подготовки учителей и преподавателей физики в случае использования дистанционного обучения физике как дополнительной формы обучения.
На защиту выносятся: I. Концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды, рассматривающая дистанционное обучение как самостоятельную и самодостаточную форму обучения (имеющую в своей основе синхронную, асинхронную и комбинированную модели, что позволяет в свою очередь успешно классифицировать существующие формы организации дистанционного обучения физике).
II. Модели предметной информационно-образовательной среды при дистанционном обучении физике в школе и вузе, каждая из которых отвечает определенным требованиям (дидактическим, эргономическим, коммуникативным, техническим и др.) и формируется по определенным принципам: непрерывности, открытости, интерактивности, целостности, единства учебной и исследовательской деятельности.
III. Методика создания и использования предметной информационно-образовательной среды и методика дистанционного обучения физике в школе и вузе (использующая различные модели дистанционного обучения, дистанционные формы организации учебных занятий по физике, средства предметной информационно-образовательной среды: компьютерные физические лаборатории удаленного доступа, системы видеоконференцсвязи, контрольно-тестирующие системы и др., предназначенные для передачи по телекоммуникационным каналам связи и объединенные в программно-методические комплексы и виртуальные библиотеки).
Апробация результатов исследования
Основные результаты диссертации были представлены и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: XIII международной конференции "Применение новых технологий в образовании" (Троицк, 2002), XIV международной конференции "Применение новых технологий в образовании" (Троицк, 2003), международной конференции "Информационные технологии в образовании, технике и медицине" (Волгоград, 2004), международной конференции "Новые технологии преподавания физики. Школа и вуз" (Москва, 2004), X международной открытой научной конференции "Современные проблемы информатизации в непромышленной сфере и экономике" (Воронеж, 2005), международной конференции "Новые технологии преподавания физики. Школа и вуз" (Москва, 2005), XVII международной конференции "Применение новых технологий в образовании" (Троицк, 2006), VII всероссийской конференции "ИНФОФОРУМ" (Москва, 2005), VIII всероссийской конференции "ИНФОФОРУМ" (Москва, 2006), III межрегиональной конференции "ИБРР-2003" (СПб, 2003), XI Российская научно-техническая конференция "Методы и технические средства обеспечения ИБ" (Санкт-Петербург, 2003), I Республиканской электронной научной конференции "Новые технологии в образовании (Воронеж, 1999), межвузовской научно-методической конференции "Инновационные процессы в высшей школе и проблемы совершенствования подготовки специалистов" (Липецк, 1998), III Всероссийской научно-практической конференции "Образовательная среда сегодня и завтра" (Москва, 2006), межвузовской научной конференции "Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста" (Липецк, 1998), межвузовской научной конференции "Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста" (Липецк, 2001), межвузовской научно-методической конференции "Проблемы образования в области ИБ" (Москва, 2004), IV областной научно-практической конференции "Система непрерывного педагогического образования в контексте региональной кадровой политики в области подготовки квалифицированных специалистов (Лебе-дянь, 1999)".
Диссертационная работа выполнена в рамках научно-технической программы "Создание системы открытого образования", раздел "Открытые образовательные информационные ресурсы", подраздел 4.2. "Сетевые учебно-методические комплексы ЭСПО по основным группам специальностей и на-
правлений подготовки высшего профессионального образования" (код НИР 4.2.3) для студентов специальностей 030000, 540500 (общая физика, теоретическая физика, высшая математика, история физики, теория и методика обучения физике, астрономия).
Разработанные в диссертации положения и рекомендации использовались при выполнении научно-технической программы "Разработка и реализация федерально-региональной политики в области науки и образования" (тема: "Разработка виртуальной библиотеки электронных обучающих средств").
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 378 наименований на русском и английском языках. Общий объем диссертации 453 страницы, из них 357 страниц основного текста, 27 таблиц, 28 рисунков, 16 гистограмм и 6 приложений.
Во введении обосновывается актуальность исследования, определяются научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, формулируются цель, задачи, предмет, гипотеза исследования и основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе "Основные определения, концепции, модели и опыт использования дистанционного образования" разбираются основные понятия, определения и концепции дистанционного образования и обучения. Рассмотрено эволюционное развитие дистанционного образования в России и за рубежом. Охарактеризованы концепции, ставшие основой дистанционного обучения физике: концепция непрерывного образования, концепция Российского портала открытого образования (РПОО), информационно-образовательной среды (ИОС) и др. Рассмотрены технологическая и трансляционная модели дистанционного образования и обучения. Поскольку обе модели вполне правомочны и широко применяются в мировой образовательной практике (хотя и используются по преимуществу для разных уровней образования и разных обучаемых), общий, имеющий официальный характер, терминологический стандарт для дистанционного физического образования должен строиться с учетом той, и другой модели и задавать два ряда понятий и значений как равноправные, с указанием, о какой модели идет речь.
В данной главе проанализированы существующие определения дистанционного образования и дистанционного обучения. Одни авторы понимают под дистанционным образованием особые дистанционные технологии ("Me-
тодика применения дистанционных образовательных технологий в образовательных учреждениях высшего, среднего и дополнительного профессионального образования РФ", утвержденная 18 декабря 2002 г.) или только информационно-образовательную среду. Другие относят ДО к заочному образованию (для сравнения, в расширенной версии Классификатора 1996 г Юнеско, в 4 разделе кросс-квалификационных переменных "Форма предоставления образования" ДО находится в определении смешанного образования). Третьи дают аналитическое определение ДО, как образования на расстоянии, предполагающего опосредованную двухстороннюю коммуникацию между обучающимся и обучающим на основе использования самых разнообразных видов связи и средств.
Часто понятия дистанционного образования и самообразования с использованием Интернет смешиваются (Федеральная программа развития дистанционного образования в России на 2001-2005 гг.), что на практике означает недооценку интерактивной образовательной коммуникации как компонента ДО и соответствующую недооценку задач подготовки для него педагогических кадров.
Такая неопределенность в терминологии ДО требует пересмотра и уточнения ряда определений. В исследовании были даны определения дистанционному физическому образованию, дистанционному обучению физике, информационно-образовательной среде (при обучении физике) и др.
В исследовании приведена классификация видов дистанционного обучения физике, основанная на различении синхронной, асинхронной и комбинированной (смешанной) моделей. Выбор данной классификации обоснован тем, что она позволяет:
классифицировать существующие формы организации дистанционного обучения физике в российских учебных заведениях высшего, среднего и дополнительного профессионального образования и применить по отношению к ним стандартные требования;
соотнести эти виды дистанционного обучения физике с традиционными формами предоставления образования, установленными Законом РФ "Об образовании";
соотнести с классификацией видов дистанционного обучения, предложенной наиболее авторитетными зарубежными экспертами в области теории и практики дистанционного образования и разделяемой мировым научно-педагогическим сообществом;
- сравнить как практику, так и подходы к нормативному регулированию дистанционного образования в российских и зарубежных образовательных системах.
Под синхронным дистанционным обучением физике понимается такая форма организации (модель) дистанционного обучения физике, при которой существенным и необходимым элементом учебного процесса являются занятия, осуществляемые на основе синхронной двухсторонней образовательной коммуникации на расстоянии между обучаемыми и преподавателем физики (чат, аудио-, теле- и видеоконференции, форумы).
Под асинхронной (корреспондентной) моделью понимается такая модель дистанционного обучения физике, при которой учебные занятия осуществляются на основе асинхронной двухсторонней образовательной коммуникации (электронная почта, почтовые пересылки, ftp, файловый обмен и др.).
Под смешанной моделью понимается такая форма организации (модель) дистанционного обучения физике, в которой сочетаются асинхронная индивидуальная и синхронная групповая образовательные коммуникации (опосредованные и непосредственные).
Так как при осуществлении дистанционного обучения физике необходимо вести учёт результатов учебного процесса и внутреннее делопроизводство в соответствии с законом "Об ЭЦП", предлагается использовать термин мониторинг, под которым понимается накопление и обработка информации о системе образования вообще и о потенциальных потребностях в дистанционном обучении физике, в частности, а также о слежении за качеством дистанционного обучения физике. Так как закон РФ "Об ЭЦП" определяет использование электронной цифровой подписи для аутентификации, в том числе, для аутентификации обучаемых, необходимо решать эту проблему и, как показал педагогический эксперимент, решать её лучше всего с помощью технологии построения виртуальных частных сетей. В этом случае аутентификация будет двойной (в виде двух уникальных ключей-идентификаторов), а следовательно, и мониторинг можно вести более подробный и качественный.
Анализ, проведенный в данной главе исследования, позволил определить основные направления работы, выделить основу для теоретического обоснования концепции и методики дистанционного обучения физике.
Во второй главе "Средства информационных и телекоммуникационных технологий в дистанционном обучении физике" рассматривается программ-
ное и учебно-методическое обеспечение дистанционного обучения физике. Подробно исследуется интеграция технологий мультимедиа и гипертекста в гипермедиа-технологии, а также WWW-технологии, телекоммуникационные технологии, имитационное моделирование и др.
При создании предметной информационно-образовательной среды целесообразно использовать следующие средства обучения: печатные издания; электронные издания; компьютерные обучающие системы в обычном и мультимедийном вариантах; аудио учебно-информационные материалы; видео учебно-информационные материалы; лабораторные дистанционные физические практикумы; тренажеры; базы данных и знаний; электронные библиотеки с удаленным доступом; дидактические материалы на основе экспертных обучающих систем и геоинформационных систем и др. Специфика учебно-методической базы дистанционного обучения физике состоит в том, что необходимо обеспечить достижение образовательных целей в условиях, когда определяющую роль играет самостоятельная учебно-познавательная деятельность учащихся. Поэтому ее основу должны составлять интерактивные обучающие средства и среды по физике, физические лаборатории удаленного доступа.
В качестве программного обеспечения дистанционного обучения физике в данной главе рассмотрены педагогические программные средства (ППС): компьютерные обучающие программы, компьютерные имитаторы технологического оборудования, экспертные системы, автоматизированные обучающие системы по физике и др., которые могут быть объединены в пакеты прикладных программ, комплексы или виртуальные библиотеки. ППС по физике должно включать в себя: учебные материалы в гипертекстовом и мультимедиа представлении; распределенные образовательные ресурсы; технологическое обеспечение непосредственного педагогического общения и многое другое. Это может быть обеспечено, если на протяжении всей технологической цепочки будут задействованы специалисты разного профиля: преподаватели, методисты, дизайнеры, психологи, медики, программисты, технические специалисты, работающие в составе единой творческой группы. Такой подход позволяет не только обеспечить качество ППС как программного продукта, но и дает возможность оптимизировать его для дистанционного обучения физике.
Одним из способов организации информационных и телекоммуникационных средств является программно-методический комплекс (ПМК), под ко-
торым понимается комплекс учебных материалов различного вида, включающий педагогическое программное средство, представленное на определенном носителе учебной информации, учебные пособия для обучаемых и методические материалы для преподавателя, обеспечивающие наиболее эффективные с педагогической точки зрения усвоение конкретного вопроса или темы учебной программы. ПМК является необходимым и достаточным для усвоения конкретной темы или нескольких тем в рамках существующих программ дистанционного обучения физике.
Надо отметить, что при создании курса дистанционного обучения физике авторы учебных материалов должны уделить внимание написанию специального методического пособия по организации и проведению занятий, в котором как минимум было бы описано следующее: цели данного курса; связь курса с другими учебными курсами и дисциплинами; методологическая основа курса и основные первоисточники, на базе которых создавались учебные материалы; тематическое планирование - перечень основных тем и вопросов курса с общим указанием учебных часов; поурочное планирование (план занятий) с указанием не только видов работ, выполняемых обучаемыми (лекции, практические работы, самостоятельная работа, подготовка проекта и пр.), но и количество часов, которое в среднем должны затратить учащиеся на эту деятельность; рекомендации по методике и формам организации учебной деятельности обучаемых, по использованию дополнительных учебных и раздаточных материалов и пр.
Основные выводы и рекомендации, приведенные в данной главе исследования, легли в основу разработанного программного и учебно-методического обеспечения дистанционного обучения физике в школе и вузе.
В третьей главе "Системы дистанционного обучения и концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды" дано определение СДО, перечислены основные её компоненты, проанализированы существующие системы дистанционного обучения, такие как "Прометей", e-Learning Server 3000, Stellus и другие. Определены наиболее оптимальные варианты использования СДО при обучении физике в школе и вузе.
К основным компонентам СДО следует отнести: инструментальный модуль - средства создания web-страниц, тестов, опросов, связывания различных элементов курса друг с другом и т.д.; интерактивный модуль - чат, web-
форумы, «внутренняя» электронная почта курса, доска объявлений, индивидуальные страницы; административный модуль - базы данных по учащимся, средства мониторинга активности учащихся, базы данных по контролю успеваемости учащихся и т.д.; демонстрационный модуль - web-учебник с которым работают учащиеся; архивный модуль и/или медиатека курса - коллекции текстовых, графических, анимационных, видео и аудиофайлов и прочих материалов, которые учащиеся могут использовать для учебных целей и пр.
В данной главе исследования рассмотрены основные концептуальные положении дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды. Концепция состоит из теоретической основы, ядра и приложения.
Теоретические основы концепции дистанционного обучения физике в школе и вузе представляют собой идеи, принципы, основные положения, которые определяют дистанционное обучение физике, как самостоятельную и самодостаточную форму получения качественного физического образования. В исследовании концепция представлена в виде положений, которые позволяют получить ответы на вопросы: Что такое дистанционное обучение физике и для кого оно может быть использовано? Каковы модели дистанционного обучения физике в школе и как их можно реализовать на практике? Каковы необходимые и достаточные условия для проведения дистанционного обучения физике в школе и вузе? Как должен быть устроен и организован учебный процесс при дистанционном обучении физике?
Источниками концепции явились: концепция системы открытого образования (А.А.Андреев, В.И.Солдаткин, В.П.Тихомиров и др.); концепция российского портала открытого образования; концепция дистанционного обучения на базе компьютерных телекоммуникаций (Ю.В.Аксенов, Е.С.Полат, А.Е.Петров и др.); концепция непрерывного образования (Б.С.Гершунский, Е.Н.Жильцов, Г.П.Зинченко, В.В.Капранова, Ч.Кулисевич, В.Г.Онушкин и др.); положения, определенные в Концепциях Федеральной целевой программы развития образования на 2006-2010 годы, Информатизации сферы образования Российской Федерации и Модернизации российского образования, Федеральной целевой программе "Развитие единой образовательной среды на 2001-2005 гг.", которые определяют основные направления развития информатизации системы образования России; компетентност-ный подход (В.В.Александров, Е.В.Баранова, Е.З.Власова, И.Б.Мылова,
О.Г.Смолянинова, И.В.Симонова, Е.В.Степанова и др.); комплексный, системный и личностно-деятельностный подходы к анализу объектов, систем и технологий обучения (А.П.Беляева, Б.С.Гершунский, Н.В.Кузьмина, В.С.Леднев, Е.С.Полат и др.).
В основание концепции также вошли основные условия, от которых зависит процесс дистанционного обучения физике: предметная специализированная информационно-образовательная среда, которая должна быть предварительно создана с помощью современных информационных и телекоммуникационных технологий, основные этапы формирования информационно-образовательной среды и пути её совершенствования, что является главным фактором повышения качества дистанционного обучения физике в школе и вузе, а также принципы построения и использования предметных информационно-образовательных сред: принцип непрерывности дистанционного обучения физике; принципы открытости и интерактивности и др.
Ядро концепции составляют основные положения, в согласии с которыми были созданы модели предметной информационно-образовательной среды при дистанционном обучении физике в школе и вузе и разработаны соответствующие методики.
Приложения концепции образуют методику создания и использования предметной информационно-образовательной среды школы и вуза, предназначенной для дистанционного обучения физике, и учебно-методическое обеспечение процесса дистанционного обучения.
Дистанционное обучение физике предполагает более тщательное и детальное планирование деятельности обучаемого, ее организации, четкую постановку задач и целей обучения. Поэтому особенное значение приобретает формирование конструктивной функции учителя и преподавателя физики, в том числе умения планировать и организовывать различные виды дистанционного физического эксперимента, дистанционных лекций по физике с использованием систем видеоконференцсвязи, подготовка дидактических материалов, имеющих гипермедиа структуру.
Достичь педагогических целей дистанционного обучения физике невозможно без подготовки и переподготовки учителей и преподавателей физики по специальным программам, включающим фундаментальную психолого-педагогическую подготовку, специальную подготовку в области дистанционного обучения, а также курсы координаторов (тьюторов), организаторов, авторов программно-методических комплексов.
Особое место занимает в данной главе описание физической лаборатории в СДО и возможные варианты реализации, в частности, система графического проектирования и управления экспериментом Lab VIEW, которая позволяет создавать высокоточные автоматизированные виртуальные приборы и устройства, управление которыми становится простой задачей даже для школьников.
Для сопряжения экспериментальной аппаратуры с компьютером необходимо использовать приборные интерфейсы, основанные на магистрально-модульном принципе построения связей. Для решения задач, стоящих перед учителем и преподавателем физики, разработана общая схема подключения функциональных модулей с устройствами и приборами, используемыми в лабораторном физическом практикуме. В ходе исследования был организован удаленный доступ к лабораторному физическому оборудованию с помощью интегрированной среды Lab VIEW на основе протокола обмена информацией TCP/IP с помощью системы Клиент-Сервер.
В четвертой главе "Педагогические особенности организации дистанционного обучения физике" приведены основные этапы планирования курса дистанционного обучения физике (постановка целей и задач, выбор темы и отбор содержания, формы организации учебного процесса и формы дистанционного обучения, методы обучения, учебно-тематические планы).
Четкая организация учебного процесса при дистанционной форме обучения физике, несомненно, является необходимым условием получения качественного физического образования. Так, курсы дистанционного обучения физике требуют от учащихся повышенного внимания, самостоятельного принятия решений, тщательного и детального планирования своих действий, от преподавателя, ведущего процесс обучения, четкой постановки целей и задач, обеспечения учебной и методической литературой и организации деятельности обучаемых. Очень важным условием является также наличие у обучаемых и преподавателя навыков работы с компьютером, умение пользоваться телекоммуникационными программами.
Особое место уделяется формам организации учебного процесса по физике с учетом технологических возможностей дистанционного обучения физике, таким как: теле- и медиа- и видео-лекции, дистанционные консультации, семинары, лабораторно-практические занятия (в том числе с удаленным доступом), проектная деятельность, кейс-стади и др.
Рассмотрены два примера учебно-тематического планирования курсов, предназначенных для студентов вузов: "Педагогические программные средства по физике" (144 ак.ч.) и "Системы видеоконференцсвязи на уроках физики" (72 ак, ч.), которые прошли свою успешную апробацию на практике. Для того, чтобы обеспечить проведение учебных занятий такого рода, необходимо учесть целый ряд технических, методических и технологических требований, которые изложены в этой же главе.
Выделенные педагогические особенности дистанционного обучения физике в школе и вузе позволили определить основные направления и этапы разработки методики дистанционного обучения физике, а также условия проведения различных видов учебных занятий.
В пятой главе "Методика дистанционного обучения физике в школе и вузе" приведены основные положения методики дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды. Рассмотрены методы и принципы, лежащие в основе разработанной методики, а также психолого-педагогические, дидактические, методические, эргономические и другие требования.
В основе разработанной методики лежат основные положения концепции дистанционного обучения физике в школе и вузе.
Приведем основные положения методики дистанционного обучения физике.
Следует разделять методику дистанционного обучения в школе и вузе, в зависимости от того какой вид дистанционного обучения используется: распределенное, как дополнение к традиционному учебному процессу или комбинированный вид (традиционное+дистанционное). Перед учебным заведением в этих трех случаях стоят различные задачи. При отсутствии у обучаемых необходимых аппаратно-программных средств, физического оборудования дома (в случае дистанционного обучения физике обучаемых с ограниченными возможностями), школа или вуз предоставляет ему эти средства в аренду или организует коллективное пользование необходимыми средствами.
С целью обеспечения доступа обучаемых к базам данных, базам знаний, удаленным физическим лабораториям и другим средствам дистанционного обучения физике учебное заведение приобретает, арендует и эксплуатирует телекоммуникационные средства (модемы, свитчи, proxy-сервера и т.д.).
Система контроля обучаемых при дистанционном обучении физике должна обеспечивать объективную оценку знаний и умений по физике, а также обязательно должна иметь защиту, обеспечивающую конфиденциальность и целостность информации с помощью подсистемы аутентификации и разграничения доступа. Основная форма контроля - сетевое тестирование, которое может проводиться как с использованием чата, конференции (в индивидуальном и групповом режимах), так и непосредственно в СДО с ведением подробного мониторинга по каждому отдельному обучаемому.
Физический эксперимент при дистанционном обучении целесообразно изучать тремя способами: во-первых, проведение видеосъемок реальных опытов, многократного их показа обучаемым (в виде синхронной и асинхронной трансляций); во-вторых, показом виртуальных и модельных опытов (сделанных в on-line режиме или подготовленных заранее); в-третьих, проведение физического эксперимента удаленного доступа с помощью специальных программно-аппаратных комплексов по физике в режиме реального времени, изменение параметров с последующим обсуждением результатов эксперимента.
Формы и методы проведения лабораторных занятий при дистанционном обучении физике имеют следующие особенности:
выполнение лабораторной работы приближенно к исследовательской деятельности;
отсутствует жесткий регламент времени, отводимого на отдельную лабораторную работу;
возможность получения консультаций в случае затруднений;
возможность выполнения лабораторных работ в малых группах, коллективное обсуждение результатов, обмен опытом;
наличие различных заданий к лабораторным работам.
6. Средства для выполнения лабораторных работ при дистанционном
обучении физике должны удовлетворять требованиям:
модели лабораторных установок должны быть наглядны и безопасны;
виртуальные лабораторные установки должны быть интерактивными и эргономичными;
инструкции к лабораторным работам должны содержать достаточную для проведения работы теоретическую часть, а также элементы для активизации учебной деятельности студентов и школьников.
7.Практикум по решению задач целесообразно проводить в следующих видах: в режиме трансляции (с использованием активной доски, видеокон-ференцсвязи, флеш-демонстраций), в режиме консультаций (чат, форум), в интерактивном режиме (при непосредственной работе в СДО или с отдельной компьютерной программой решения задач по физике).
Учитель и преподаватель физики должен владеть не только своей предметной областью и в определенной степени смежными областями знания, но также педагогическими, психологическими знаниями, особенностями используемой концепции дистанционного обучения физике, а также информационными и телекоммуникационными технологиями, спецификой организации учебного процесса в дистанционной форме.
Для проведения обработки результатов измерений, а также для проведения контроля создан ПМК (включающий 8 компьютерных программ) для дистанционного лабораторного практикума. В данной главе приведены примеры ПМК для школы и вузов, которые представляют собой готовые комплексы учебно-методических материалов, включая поурочное планирование и рекомендации по проведению занятий по физике. Также с целью повышения квалификации учителей и преподавателей физики в области дистанционного обучения, приведен учебно-тематический план курсов повышения квалификации "Технология и методика создания дистанционных курсов по физике" и "Компьютерные физические лаборатории". Данные курсы прошли апробацию в ряде вузов и как свидетельствуют результаты педагогического эксперимента, после прохождения этих курсов педагоги приобрели дополнительные умения и навыки работы со средствами информационных и телекоммуникационных технологий.
Если говорить о нормативной базе (которая пока практически отсутствует для дистанционного обучения физике), то целеообразно использовать следующие нормы: аудиторная нагрузка составляет 1/3 от нагрузки дневных отделений (в вузах), самостоятельная работа студентов - не более 10-15 часов в неделю; работа на уроке (в школах) - ХА от недельной нагрузки, самостоятельная работа учащихся - не более 8-Ю часов в неделю. Если ориентироваться на существующие нормы, установленные для заочного обучения в нашей стране, то в вузах на самостоятельную работу отводится следующее время: 1-2 курсы - 960 часов, 3-5 курсы - 1008 часов. Эти данные также не противоречат концепции ДО и имеют под собой хорошо разработанную нормативную базу.
Одним из ведущих средств телекоммуникаций, используемых в дистанционном обучении физике, являются средства видеоконференцсвязи (ВКС), поэтому в данной главе отдельно проанализированы сети интерактивного дистанционного обучения (СИДО) для проведения дистанционных обучающих сеансов из образовательных центров для удаленных обучаемых, независимо от места их расположения, а также организационные формы проведения учебных занятий. Для учителей и преподавателей физики дано описание типовых технических схем для разворачивания в короткие сроки всей инфраструктуры ВКС и методические рекомендации, а также инструкции по использованию СИДО.
В шестой главе "Педагогический эксперимент" содержится описание педагогического эксперимента по проверке выдвинутой гипотезы, указываются основные задачи и этапы проведения эксперимента. Приводятся основные результаты педагогического эксперимента, в том числе их статистическая обработка и качественная интерпретация.
Эксперимент включал три этапа: констатирующий, поисковый и обучающий. Контроль за ходом эксперимента осуществлялся путем регулярных срезов в экспериментальных и контрольных группах и классах. Оценка эффективности основывалась на следующих факторах: повышение успеваемости по физике, рост познавательных интересов обучаемых, дополнительные умения и навыки работы с информационными и телекоммуникационными средствами у обучаемых и учителей и преподавателей физики.
Подбор вузов, колледжей и школ, в которых проводилась проверка результатов исследования, определялся главным образом оборудованием компьютерных классов и готовностью преподавателей к проведению экспериментально-методической работы. В педагогическом эксперименте участвовало 19 вузов, 4 колледжа и 5 школ, общее число участников составило более 3000 человек по всем регионам России.
Контрольные и экспериментальные группы учащихся подбирались по результатам диагностического исследования, в ходе которого определялась первоначальная успеваемость и степень развития навыков учебного труда. Учитывались и условия, в которых находились отобранные группы. В случае несоответствия начальных условий использовался метод «перекрещивающихся групп».
При оценке эффективности предложенной методики учитывались следующие факторы: изменение уровня развития физического мышления и по-
нимания обучаемых; изменение отношения обучаемых к процессу изучения физики (интерес к предмету, активность на уроках физики, мера самостоятельности в выполнении заданий, уровень сложности заданий, выполненных самостоятельно); повышение успеваемости по физике, умение управлять СДО на компьютере.
При оценке знаний, умений и навыков учитывались критерии: уровень выполнения требований программы по усвоению основных понятий и законов физики; обоснованность ответа и логика его изложения; умение учащихся использовать качественные методы, выполнять разнообразные мыслительные операции; творческий характер деятельности обучаемых.
Данные параметры определялись после выполнения проверочных работ в экспериментальных и контрольных группах (классах) в процессе анализа их результатов. Для проведения экспериментальной работы были выбраны различные разделы и темы курса физики: "Простые механизмы", "Тепловые явления", "Электрические и электромагнитные явления", "Электромагнитные колебания и волны" и др.
Для проверки формирования коммуникативных умений у обучаемых использовались данные мониторинга в соответствующей системы дистанционного обучения, а также диагностические карты, заполняемые обучаемыми после каждого сеанса работы.
Результаты проведенного педагогического эксперимента дали возможность утверждать, что дистанционное обучение физике, реализованное на основе предварительно созданной предметной информационно-образовательной среды, а также методика, построенная на основе концепции дистанционного обучения физике, предложенная в данном исследовании, приводит к повышению эффективности учебного процесса по физике, так как возрастает интерес к физике, повышается качество знаний по физике, формируются коммуникативные умения у обучаемых, достигается определенный уровень обученное работе с информационными и телекоммуникационными средствами как у обучаемых, так и у учителей и преподавателей физики.
