Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Концептуальные основы открытого обучения физике в региональном вузе 22
1.1 Цели, качество и эффективность физического образования в условиях информатизации 22
1.1.1 Цели физического образования 22
1.1.2 Качество и эффективность современного физического образования 34
1.2 Проблемы физического образования в региональном вузе и перспективы их решения 43
1.2.1 Противоречия в современной системе физического образования в региональном вузе 43
1.2.2 Открытость и технологичность обучения физике в региональном вузе '.. 49
1.3 Информационные и коммуникационные технологии в открытом обучении физике 58
Глава 2. Модель системы открытого обучения физике 72
2.1 Системы образования 72
2.2 Элементы модели открытого обучения физике 79
2.3 Система открытого обучения физике 92
2.4 Анализ возможности повышения уровня физического образования в региональном вузе на основе использования системы открытого обучения физике 105
Глава 3. Методические основы проектирования и реализации системы открытого обучения физике 111
3.1 Проектирование и реализация электронного учебно-методического комплексапо общему курсу физики 111
3.1.1 Общие принципы проектирования предметного содержания и представления учебного материала в электронных учебно-методических комплексах по физике 111
3.1.2 Разработка и реализация электронного учебно-методического комплекса по общему курсу физики 120
3.2 Принципы организации учебной деятельности в системе открытого обучения физике 151
3.3 Информационные и коммуникационные технологии в организации деятельности по изучению общего курса физики 155
3.4 Практическая реализация системы открытого обучения физике в региональном вузе 185
Глава 4. Информационные и коммуникационные технологии в профессиональном физическом образовании 195
4.1 Информационные и коммуникационные технологии в изучении специальных физических дисциплин 195
4.2 Информационные и коммуникационные технологии в научно-исследовательской работе студентов-физиков 215
Глава 5. Экспериментальная проверка результатов использования системы открытого обучения физике 239
5.1 Организация и проведение педагогического эксперимента 239
5.2 Состояние проблемы в практике физического образования вузов 244
5.3 Формирующий эксперимент 258
Заключение 279
- Цели, качество и эффективность физического образования в условиях информатизации
- Системы образования
- Проектирование и реализация электронного учебно-методического комплексапо общему курсу физики
Введение к работе
Актуальность темы. В происходящем в последние десятилетия процессе общей информатизации образования особое место занимает включение информационных технологий в обучение физике. Это обусловлено по крайней мере двумя обстоятельствами. Во-первых, ролью физики как фундаментальной основы работы компьютера, достижений современных информационных и коммуникационных технологий (ИКТ). Во-вторых, тем, что физика - наиболее развитая область применения этих технологий. Содержание физических исследований позволяет в полной мере раскрыть возможности вычислительного эксперимента, реализующего познавательный потенциал математического моделирования, составляющего основу современного подхода к изучению реальных явлений в природе, технике, обществе. Указанные обстоятельства предопределяют важную роль информатизации физического образования в формировании ценностного отношения к содержанию и методам физических наук и активизации деятельности учащихся по их освоению. В этой связи разработка научно-методического обеспечения обучения на основе информационных и коммуникационных технологий - одно из приоритетных направлений современного развития теории и методики обучения физике.
Вместе с тем, включение в учебный процесс ИКТ осуществляется преимущественно в рамках старой образовательной парадигмы, ориентированной на передачу преподавателем учащимся определенного объема знаний и умений. При этом компьютер до последнего времени играет роль вспомогательного средства обучения, выполняя отдельные, хотя и весьма важные, дидактические функции.
В условиях современной переориентации процесса обучения от подхода, ориентированного на освоение системы предметных знаний, преподносимых учащимся в готовом виде, к подходу, ориентированному на развитие личности учащегося средствами учебного предмета, формирование у него качеств, необ ходимых для его последующего саморазвития, целесообразным становится системный подход к использованию функций ИКТ. На их основе может быть реализован субъектно-деятельностный подход к обучению физике, включая создание ситуаций, побуждающих учащихся к самостоятельной учебной, учебно- и научно-исследовательской работе, условий для решения познавательных задач, Щ саморегуляции, нелинейного построения образовательного процесса и оказания учащимся необходимой педагогической поддержки.
Возможности ИКТ особенно выразительно проявляются в открытом обучении физике (ООФ) - процессе, в котором на основе деятельностного характера и интерактивного взаимодействия между студентами, методиками и средствами обучения обеспечивается доступ к разнообразным образовательным ресурсам по физике, оперативность управления этими ресурсами и их использование в целях повышения качества и эффективности физического образования. ИКТ здесь выступают как инновационные технологии, преобразующие ха- Щ рактер обучения в отношении таких его сущностных свойств, как целевая ори ентация, характер взаимодействия педагога и учащихся, их позиции в ходе обучения.
Создание открытой развивающейся информационной системы обучения особенно актуально для региональных вузов, осуществляющих научную и образовательную деятельность по массовой, многопрофильной подготовке специалистов высокой квалификации в целях решения социально-экономических задач региона, в силу присущих им противоречий между целями и условиями физического образования. Здесь особую роль играют обеспечиваемые современными ИКТ беспрепятственный доступ к учебным и научным информационным ресурсам по физике, возможность индивидуализации и дифференциации обучения, организации полноценной исследовательской работы, активного участия студентов в формировании информационных ресурсов.
Однако практическая реализация возможностей открытого процесса обучения в региональном вузе нуждается в разработке научно-методического обеспечения, системном подходе к решению проблемы, теоретических основах создания электронных дидактических средств, отвечающих целям и концепции современного физического образования.
Объект исследования: процесс обучения физике в региональном вузе.
Предмет исследования: методические основы проектирования и реализации системы открытого обучения физике в региональном вузе.
Цель исследования: разработка и практическая реализация научно-методических основ и модели системы открытого обучения физике, основанной на использовании дидактически и методически значимых средств информационных и коммуникационных технологий и обеспечивающей эффективное физическое образование в условиях регионального вуза.
Методологическую основу исследования составляют:
Труды классиков физической науки по ее методологическим аспектам (М. Борн, Н. Бор, В. Гейзенберг, П.Л. Капица, Л.Д. Ландау, Р. Фейнман, А. Эйнштейн и др.);
Философские, психологические, педагогические концепции и научно-методические работы по проблемам познавательной деятельности (Г.А. Бордов-ский, С.Н. Богомолов, В.В. Давыдов, СЕ. Каменецкий, Ю.Н. Кулюткин, И.Я. Ла-нина, А.Н. Леонтьев, А.Е. Марон, ЯЛ. Пономарев, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, С.Л. Рубинштейн, И.И. Соколова, А.П. Тряшщына, Г.И. Щукина и др.);
Теория педагогических инноваций (К. Ангеловски, В.И. Звягинский, М.В. Кларин, С.Д. Поляков, Т.И. Шамова и др.)
Принципы дидактики высшей школы (В.А. Извозчиков, А.А. Кирсанов, В.Н. Максимова, В.А. Сухомлинский, Н.М. Шахмаев и др.);
Концепция модернизации отечественного образования и компетентност-ный подход к оценке образовательных результатов (В.А. Болотов, Г.А. Бордов-ский, В.И. Данильчук, В.А. Кальней, В.В. Краевский, В.В. Лаптев, В.В. Сериков, А.П. Тряшщына и др.);
Достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (СВ. Бубликов, В.А. Извозчиков, А.С. Кондратьев, ИЛ. Панина, В.В. Лаптев, Н.С Пурышева, Т.А. Шамало и др.);
Результаты исследований по проблемам информационного общества и информатизации образования (В.В. Александров, Е.З. Власова, В.А. Извозчиков, ф) В.В. Лаптев, Т.Н. Носкова, И.В. Симонова, М.В. Шведский, О.Н. Шилова и др.);
Научно-методические работы по технологиям компьютерного обучения физике (Э.В. Бурсиан, Е.И. Бутиков, И.Б. Горбунова, В.А. Извозчиков, А.С. Кондратьев, В.В. Лаптев, СК. Стафеев, А.И. Ходанович, А.С. Чирцов и др.);
Методы вычислительной физики и компьютерного моделирования в физическом образовании (Э.В. Бурсиан, X. Гулд, А.С. Кондратьев, В.В. Лаптев, А.А. Самарский, Я. Тобочник и др.)
Концепция исследовательского обучения физике и исследовательские образовательные технологии (В.А. Извозчиков, М.В. Кларин, А.С. Кондратьев, 0 В.В. Лаптев, В.Г. Разумовский, С.Д. Ханин и др.);
Результаты экспериментальных и теоретических исследований в области физических основ электроники (А.П. Барабан, Г.А. Бордовский, Ю.А. Гороховат-ский, В.А. Гуртов, С. Зи, П.П. Коноров, Л.С Смирнов, С.Д. Ханин и др.)
Концепция исследования строится на основе следующих ведущих идей.
1. Физическое образование в региональном вузе в силу противоречий между его целевым назначением и условиями массовой многопрофильной подготовки специалистов нуждается в развитии научно-методического обеспече ™ ния, приоритетным направлением которого является информатизация обучения физике.
2. Современные информационные и коммуникационные технологии позволяют создать систему ООФ, принципиально обеспечивающую реализацию идей развивающего обучения, интенсификацию учебно-воспитательного процесса, повышение его эффективности, осуществление подготовки учащихся к профессиональной деятельности в информационном обществе.
3. Создание системы ООФ требует построения ее модели, которая наряду с ИКТ как системообразующим элементом должна включать в себя комплекс дидактических средств, разрабатываемых на основе научно обоснованных принципов проектирования содержания и представления учебного материала.
4. Методическая система в ООФ должна быть ориентирована на самостоятельный, субъектный характер деятельности учащихся, их саморегуляцию в образовательном процессе, активное взаимодействие с информационной средой.
5. Использование ИКТ в открытой системе открывает возможности сочетания натурного (в том числе удаленного) и вычислительного экспериментов, что раскрывает возможности исследовательского обучения, приближает его к решению реальных научно- и профессионально значимых проблем.
Гипотеза исследования
Использование ИКТ станет эффективным средством открытого физического образования в региональном вузе, если:
• учебный процесс будет строиться на основе современной образовательной парадигмы, ориентированной на самостоятельную познавательную деятельность студентов, признание учащегося как субъекта образовательного процесса, развитие его личности средствами учебного предмета;
• дидактические средства ИКТ будут использоваться системно, во всех формах и компонентах образовательного процесса сообразно с логикой и методологией физического образования;
• создаваемые электронные дидактические средства будут иметь в своей основе отвечающие целевому назначению и содержанию физического образования, методически обоснованные принципы;
• инструментальные средства информационных и коммуникационных технологий будут использоваться в учебно- и научно-исследовательской деятельности студентов, включая изучение ими практико-ориентированных проблем современных наукоемких технологий.
Исходя из цели и гипотезы исследования были поставлены следующие задачи:
1. Определить роль информационных и коммуникационных технологий в формировании и достижении целей современного физического образования, показателей его качества и эффективности. ф) 2. Проанализировать состояние физического образования в региональ ном вузе и возможности, которые предоставляют ИКТ в повышении его уровня.
3. Разработать модель системы открытого обучения, использующей информационно-коммуникационные средства и отвечающей целевой ориентации концепции и методологии физического образования.
4. Разработать принципы проектирования электронных учебно-методических комплексов и реализовать их в создании комплексов по общему курсу физики и специальным физическим дисциплинам, предназначенных для открытого обучения физике.
\0 .5. Обеспечить систему ООФ необходимыми программно-методичес кими средствами.
6. Раскрыть возможности учебно- и научно-исследовательской деятельности учащихся, основанные на использовании ИКТ в системе ООФ.
7. Проверить эффективность системы ООФ в региональном вузе. Логика и основные этапы исследования
Исследование проводилось с 1987 по 2004 год. В течение этого периода можно выделить ряд этапов, на которых решались следующие задачи. Первый (предварительный) этап (1987-2000 г.г.) состоял в анализе пси холого-педагогической и методической литературы по проблеме, определении роли и места ИКТ в обучении физике в региональном вузе, изучении передового педагогического опыта по их использованию, формулировке гипотезы, цели и задач исследования.
Второй (теоретический) этап (1998-2002 г.г.) был посвящен разработке Ш модели системы ООФ, принципов проектирования и представления учебного » материала при использовании электронных дидактических средств, формированию методической системы открытого обучения, созданию электронных учебно-методических комплексов по общему курсу физики и специальным физическим дисциплинам, адаптации методов физических исследований к учебному процессу. Ф Третий (экспериментальный) этап (1999-2004 г.г.) был направлен на ап робацию системы ООФ в ходе формирующего этапа педагогического эксперимента и внесение необходимых корректив; оценку результативности использования системы; включение созданных электронных учебно-методических комплексов и программно-методических средств в открытую информационно-образовательную среду.
Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечиваются:
• всесторонним анализом проблемы исследования;
ф • опорой на методологию современной физики и физического образо вания;
• использованием различных методов исследования, адекватных поставленных задачам;
• рациональным выбором критериев эффективности системы ООФ;
• широтой экспериментальной базы педагогического эксперимента, контролируемостью и воспроизводимостью его результатов;
• применением методов математической статистики при обработке и ™ анализе результатов педагогического эксперимента;
• положительными результатами проведенного педагогического эксперимента.
Научная новизна работы заключается в следующем. В отличие от предшествующих работ по информатизации физического образования, включение ИКТ в учебный предмет в экспериментальном иссле- (ф довании осуществляется в рамках образовательной парадигмы, ориентирован # ной не на получение учащимися знаний и умений в готовом виде, а на самостоятельное их добывание, способствующее формированию личностно и профессионально значимых качеств.
В отличие от предшествующих работ по компьютерному обучению физике, где компьютер рассматривается как средство обучения, выполняющее от- 0/ дельные дидактические функции, в диссертационном исследовании ИКТ охва тывают все формы и ведут к изменению всех компонентов образовательного процесса: целей, содержания, способов оценки результатов образовательной деятельности.
Открываемые освоением ИКТ возможности анализируются в диссертации применительно к условиям и с учетом специфики физического образования в региональном вузе. Доказывается целесообразность и раскрываются возможности построения системы ООФ в региональном вузе, в которой учащийся выступает не только как объект, но и как субъект образовательной деятельности, \0 участвующий в наполнении информационной среды, находящийся в диалоги ческой субъект-субъектной коммуникации с преподавателем, оказывающем педагогическую поддержку его самостоятельной познавательной деятельности.
Показано, что рассматриваемое преобразование характера образовательной деятельности позволяет осуществить нелинейное построение открытого процесса обучения, поддерживающее субъектно-деятельностный, индивидуально-творческий, дифференцированный подходы.
Раскрыты возможности ИКТ в открытой информационной среде в орга- •§0 низации учебно- и научно-исследовательской деятельности студентов регио нального вуза, в том числе, проведении распределенного вычислительного эксперимента в области физики нелинейных явлений.
Теоретическая значимость работы состоит в следующем.
Разработана модель системы ООФ, отвечающая целям физического образования и обеспечивающая его качество и эффективность в условиях массо- ф вой многопрофильной подготовки специалистов региональными вузами.
Разработаны принципы проектирования содержания и представления материала в электронных учебно-методических комплексах как основном источнике образовательной информации в системе ООФ.
Доказано, что сочетание владения методологией физики и информационными и коммуникационными технологиями является необходимым условием \Ш достижения студентами-физиками ключевых и профессиональной компетент ностей.
Практическая значимость работы состоит в разработке и реализации:
• электронного учебно-методического комплекса по курсу общей физики «Основы механики и теории относительности» и поддерживающих его электронных учебных пособий «Абитуриент», «Подготовка к сдаче ЕГЭ по физике» и «Подготовка к самоаттестации по физике»;
электронного учебно-методического комплекса по специальным дисциплине «Физические основы микро- и оптоэлектроники» для студентов - физиков старших курсов;
• программно-методических средств поддержки изучения теории, физического практикума, решения задач, контроля знаний, включая оригинальные авторские программы;
• рекомендаций по включению в содержание учебно- и научно-исследовательской деятельности студентов практико-ориентированных задач современных наукоемких технологий.
На защиту выносятся следующие положения: ,v 1. Освоение информационных и коммуникационных технологий явля v ется средством и целью современного физического образования в вузе, дости жение которой есть необходимое условие его качества и эффективности, сфор-мированности ключевых и профессиональной компетентностей, принципиальных в плане саморазвития личности в информационном обществе.
2. Необходимость обеспечения эффективного физического образования в условиях массовой, многопрофильной подготовки специалистов в региональ vw ном вузе делает целесообразным, а методическая система, основанная на соче • тании методологии физики и средств информационных и коммуникационных технологий - возможным построение системы открытого обучения физике.
3. Построенная на основе разработанной модели система открытого обучения физике в силу своих интегративных (системных) свойств как целостного объекта обеспечивает реализацию в образовательном процессе субъектно \Ф деятельностного, индивидуально-творческого и дифференцированного подходов, приближение процесса обучения к решению реальных задач, отвечающие современной образовательной парадигме личностно-ориентированного обучения.
4. Системообразующим элементом комплекса дидактических средств открытого обучения физике могут стать проектируемые и реализуемые на основе определенных методически обоснованных принципов электронные учебно-методические комплексы, обеспечивающие информационную и коммуникационную поддержку учебного процесса во всех его формах и компонентах.
5. Использование средств интерактивного взаимодействия и отображе- (0 ния информации в системе открытого обучения усиливает методическую систему решения физических задач, способствует развитию познавательных интересов и возможностей, индивидуального стиля деятельности, самостоятельного, творческого мышления учащихся.
6. Информационные и коммуникационные технологии в открытой системе являются эффективным средством учебно- и научно-исследовательской деятельности студентов, обеспечивая выбор научно- и профессионально значимой ее тематики, повышение производительности и информативности экспери Р ментальных и теоретических исследований, возможность проведения удаленно го натурного и распределенного вычислительного экспериментов.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в процессе:
• выступлений на Международных научных конференциях. Основные из них: Международные конференции «Физика в системе современного образо ф вании - ФССО» (Петрозаводск, 1995; С.-Петербург, 1999, 2003), «WebNet 98.
# World Conference of the WWW, Internet and Intranet» (Orlando, USA, 1998), «Современные технологии обучения» (С.-Петербург, 1998-2004), «Университеты в образовательном пространстве региона: опыт, традиции и инновации» (Петрозаводск, 1999), «Технологии информационного общества - Интернет и современное общество. ISTAMS-2000» (С.-Петербург, 2000), «Дистанционное обуче- Vw ниє. Проблемы и перспективы взаимодействия вузов С.-Петербурга с региона ми России» (С.-Петербург, 1999), «Sixth Nordic Research Symposium on Science Education at School» (Joensuu, Finland, 1999), «Teaching Mathematics and Physics in Secondary and Higher Education» (Petrozavodsk, 1998, 2001), «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 1999, 2000), «Информационные технологии в открытом образовании» (Москва, 2001), «Герценовские чтения» (С.-Петербург, 2002), «Консорциум «Северо-Европейский открытый университет» в образовательном пространстве региона: открытое образование и региональное международное сотрудни- [Щ$ чество» (Петрозаводск, 2003), «Seventh international symposium on passivity and passivation» (Clausthol, Germany, 1994), «Simulation of Devices and Technologies» (ЮАР, 1995, 1998), «Физика диэлектриков» (С.-Петербург, 1997,2004);
• выступлений на Всесоюзных и Всероссийских конференциях. Основные из них: «Информационные технологии обучения» (С.-Петербург, 2003), Всероссийском съезде физиков-преподавателей» (Москва, 2000), «Физика окисных пленок» (Петрозаводск, 1987, 1991, 1994), «Высшая школа России и конверсия» (Москва, 1993), «Физика полупроводников и полуметаллов» (С W Петербург, 2002);
• презентации научно-методических разработок, сделанных в рамках исследования, на Всероссийских выставках-ярмарках «Современная образовательная среда» (Москва ВВЦ, 2001-2003) и одноименных научно-методических конференциях;
• использования электронного учебно-методического комплекса «Ме- Ш ханика и теория относительности», размещенного на федеральном образова тельном естественнонаучном портале (раздел «Физика, Механика» http://en.edu.ru);
• обсуждений результатов работы на семинарах кафедры методики обучения физике РГПУ им. А.И. Герцена;
• выступлений на научно-практических конференциях, семинарах и на курсах повышения квалификации работников образования Республики Карелия.
Основные результаты диссертационного исследования отражены в следующих научных и учебно-методических публикациях.
Цели, качество и эффективность физического образования в условиях информатизации
Физическое образование (ФО) представляет собой развивающуюся систему, для которой характерно изменение содержания и иерархии целевых установок под влиянием внешних и внутренних факторов. С одной стороны, будучи частью общей системы образования, ФО исходит в своих целях из общей направленности образовательного процесса, его основных тенденций. С другой стороны, цели ФО проистекают из логики развития самой физической науки, ее методологии, достижений фундаментальных и прикладных исследований.
Развитие современного образования, его направленность определяются рядом образовательных тенденций, так называемых мегатенденций, к числу которых относятся [304]:
массовый характер образования и его непрерывность как новое качество;
значимость, как для индивида, так и для общественных ожиданий и норм;
ориентация на активное освоение человечеством способов познавательной деятельности;
адаптация образовательного процесса к запросам и потребностям личности;
ориентация обучения на личность учащегося, обеспечение возможностей его самораскрытия.
В этой связи авторы [144] отмечают: «Сегодня в качестве главной цели общего образования выступает не столько усвоение определенных знаний, умений и навыков, сколько достижение всеми учащимися уровня образованности, который обеспечивал бы возможность продолжения образования и являлся бы фактором саморазвития личности. Основой любого уровня образованности является уровень сформированности познавательной базы - целостной многоуровневой системы, представляющей собой единство предметных, межпредметных, интегра-тивных знаний, умений и навыков, которые обеспечивают достижение определенного уровня образованности».
Главное направление российской образовательной политики - обеспечение качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства - подробно изложено в Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года [147], законе Российской Федерации «Об образовании» [104], Федеральном законе «О высшем и послевузовском профессиональном образовании» [103] и раскрыто в национальной доктрине образования в Российской Федерации до 2025 года, а также в Федеральной программе развития образования на 2000-2005 годы [270]. В этих программных документах отражен факт необходимости подготовки на современном этапе развития общества специалистов, способных к активному и творческому овладению знаниями, умеющих адекватно реагировать на возникающие ситуации спрогнозировать развитие событий. Сказанное в полной мере относится к ФО в вузах, которое призвано обеспечить:
реализацию образовательного стандарта в области научных знаний;
развитие студентов на основе принципов научности, фундаментальности, целостности научной картины мира;
формирование целостных представлений о месте научного знания в культурно-историческом прогрессе человечества и его ценности для самореализации человека.
Главная цель профессионального образования — воспитание и подготовка гармонически развитой личности, являющейся высококвалифицированным специалистом, который в совершенстве владеет нормативной и практической основами профессиональной деятельности и удовлетворяет современным и перспективным требованиям производственной сферы и общества [52]. Как отмечает А.А. Вербицкий, профессиональное образование должно быть ориенти ровано не на передачу готовых знаний, а на обучение находить эти знания и применять их в учебных ситуациях, моделирующих элементы профессиональной деятельности [64].
Важнейшая черта современного физического образования - его направленность на то, чтобы готовить учащихся к активному освоению ситуаций социальных перемен. К числу важнейших здесь следует отнести повышение роли знаний и познавательных возможностей человека в современном обществе [21, 272]. В этой связи социологи отмечают «В период классической индустриализации роль физической работы уменьшается, знаний - несколько увеличивается, капитала - значительно возрастает. В постиндустриальный период, который характеризуется как информационно-инновационный, соотношение трех названных факторов меняется. Знания становятся наиболее значимым фактором, менее значимым капитал, физическая работа- очень мало значимый фактор» [211].
Важнейшее значение в современной методике обучения физике приобретает гуманитарный аспект. Сегодня появляются и внедряются в жизнь элементы новой, принципиально иной по своему построению и содержанию образовательной системы, совершается переход от репродуктивной модели образования к продуктивной, гуманистической модели [26, 91]. Гуманитаризация [92] с необходимостью предполагает наличие в методике обучения индивидуализации, дифференциации, гуманизации, которые рассматриваются в единстве и взаимосвязи.
Системы образования
Система образования была и остается одним.из важнейших действенных факторов на всем протяжении истории развития человечества. Структура образовательного процесса с течением времени существенным образом не изменилась. Как и в далекой истории, в начале третьего тысячелетия обучение включает в себя три основных компонента — передачу и получение учебной информации, учебно-познавательную деятельность на основе полученных знаний и контроль достигнутого уровня образования (аттестацию). Образовательное средство может быть сопряжено с одним или с любым сочетанием из этих видов объектов.
В мире существуют, взаимно дополняя друг друга, несколько систем образования, опирающихся на различные источники знаний и технические возможности их передачи [149]:
образование в непосредственном семейном или социальном общении;
образование в опосредованном общении (книга, натурные пособия, лабораторные установки - учащийся);
образование в опосредованно-непосредственном общении (информационная образовательная среда - учащийся).
Формирование этих систем сопряжено с наиболее значимыми информационными революциями в истории, а именно, с возникновением речи, письменности, книгопечатания и в последние годы - ИКТ, включая телекоммуникационные технологии. Они привели к смене типологий сознания людей, к числу которых в хронологической последовательности относят [128, 224]:
низший тип сознания, сформировавшийся вместе с возникновением речи и основанный в значительной степени на мифах и предрассудках;
сознание, сформировавшееся вместе с возникновением письменности и основанное на логико-философском восприятии мира;
сознание, сформировавшееся вместе с возникновением печати и соответствующее смене логико-философского восприятия мира научно-технологическим подходом;
сознание, которое формируется и развивается в результате развития информационных технологий.
Понимание образования как способа передачи знаний, существующих вне учителя, и начало истории школы в ее современном понимании связано с изобретением письменности. По мере ее развития обучение уже велось не только в семье. Образование постепенно становится профессиональной деятельностью. Существенные успехи в такой деятельности были достигнуты школой древнегреческих философов [19].
Однако письменные источники информации в тот период не получили распространения в качестве основного средства обучения. Их возможности использовались учителями для восприятия знаний предыдущих поколений и передачи своих знаний и опыта. Для учеников основным источником информации по-прежнему служила устная речь. Главное средство воздействия учителя на учеников - личный авторитет, ораторское искусство.
Доминирующая образовательная модель этого периода [149]: «человек или манускрипт (источник знания) - учитель (устная передача знаний, интерпретация, адаптация) - ученик (восприятие и усвоение знаний, сообщаемых учителем)». Часто в ней источник и транслятор знания составляли единое целое. Знание в соответствии с этой моделью является субъективным, а истина основывается на личном убеждении.
Изобретения книгопечатания привело к качественным изменениям в жизни общества. Оно отделило знания от живого носителя, сделало их объективными. Книга предоставила возможность опосредованного образовательного общения, расширила число учащихся, сделав образование массовым.
Роль учителя в жизни общества изменилась и расширилась/Он стал выполнять функции по репродуцированию знаний, которые сам получал из различных источников, главным из которых была книга, а не личный опыт или опыт других людей. У учителя появилась принципиально важная задача - при « вить учащимся навыки самостоятельной работы с книгой: читать, извлекать нужную информацию, анализировать [115, 116, 126]. При этом изменились и возможности ученика, который теперь мог приобретать знания самостоятельно [20,24, 64].
Сложившаяся в тот период модель образования: «книга (источник знания) — учитель (отбор, адаптация, интерпретация, передача знаний, управление процессом самостоятельной учебной деятельности ученика, контроль усвоения знаний) — ученик (восприятие и усвоение, самостоятельное получение информации из книг, работа под руководством и контролем учителя)» с некоторыми модификациями сохранилась до наших дней.
Проектирование и реализация электронного учебно-методического комплексапо общему курсу физики
При организации открытого обучения особую роль играет выбранный в системе подход к созданию электронного учебника (ЭУМК).
Возможности, которые открывают современные ИКТ в создании информационных ресурсов, их объеме и наполнении, разнообразии форм и видов представления учебной и научной информации, организации самостоятельной работы учащихся по изучению предмета, делают ЭУМК качественно отличным от традиционных учебных изданий источником информации. В этой связи в методике обучения физике возникает задача разработки принципов проектирования ЭУМК. В качестве объектов проектирования рассмотрим содержание ЭУМК в предметной области и представление учебного материала, отвечающие содержательной и процессуальной сторонам учебного процесса.
Основополагающими для определения принципов конструирования содержания ЭУМК являются:
цели современного физического образования;
дидактические принципы и возможности их реализации в обучении физике средствами ИКТ;
возможности ИКТ в постановке и изучении реальных естественнонаучных и физико-технических проблем;
соответствие общественно и личностно значимым потребностям.
Кроме того, учитывается и ряд дополнительных факторов, на основании которых осуществляется отбор учебного материала в образовательно-профессиональные программы [150,151,284] и оценивается их качество [52,173,217,264].
Проведенный анализ позволяет сформулировать следующие принципы проектирования содержания ЭУМК.
1. Принцип полноты представленности знаний. Содержание учебного материала должно отвечать современному уровню развития научного знания и наукоемких технологий [138, 169]. Это означает, что в содержательном плане ЭУМК не только не должны уступать общепринятым учебникам и учебным по собиям по физике [48, 118, 172, 232, 237, 274], но и благодаря возможностям ИКТ, предоставлять учащимся значительно более широкие в плане содержа щейся информации ресурсы. Такой подход может способствовать сокращению разрыва между содержанием физики как науки и физики как учебной дисцип лины. В аспекте специализации показателем здесь может служить степень по крытия содержанием ЭУМК содержания профессиональной деятельности. Это относится не только к деятельности собственно в области физики, но и в других областях, где решение профессиональных задач требует знаний физики. Важно подчеркнуть необходимость достоверности и обоснованности информации, предоставляемой электронными средствами; экспертной оценки часто размещаемых в глобальной сети сведений об уникальных явлениях и объектах природы [199, 204, 269] на предмет их соответствия фундаментальным физическим закономерностям. 2. Принцип сочетания фундаментальности и прикладной направленно сти содержания учебного курса физики. Содержание ЭУМК должно отвечать тенденции к фундаментализации образования, его ориентации на изучение ос новных закономерностей окружающего мира, формирование научного миро воззрения, общей культуры человека [284]. Здесь принципиально важное зна чение имеют возможности, которые оказывает применение ИКТ в развитии системного мышления, и само освоение приоритетных в системе фундамен тального образования информационных компонент.
Широта спектра источников информации, используемых для наполнения ЭУМК содержанием, позволяет отразить в последнем приложения физики в самых различных областях человеческой деятельности [42, 199, 265]. Это представляется существенным в плане постановки дифференцированного, про 113 фессионально ориентированного обучения физике [68, 150, 246]. При этом важно, чтобы сведения из практики не носили чисто иллюстративный или декларативный характер. Необходима познавательная направленность связи фундаментальных физических знаний с практической деятельностью, так, чтобы стремление учащихся продвинуться в освоении профессиональной области знаний стимулировало изучение физики.
3. Принцип методологической направленности содержания. Изложение сведений не должно ограничиваться готовыми, предлагаемыми для усвоения выводами. Оно должно отражать процесс научного поиска во всех его компо нентах. При этом научная дисциплина предстает как исследование, а последнее из приема обучения становится его содержанием. Использование ИКТ позволяет отразить в ЭУМК методологию всей триады современной физики, включая вычислительную физику. Это дает возможность моделировать недоступные для натурного эксперимента и аналитического описания физические процессы и объекты, существенно расширить систему учебных заданий, предметный материал для соотнесения модельных представлений с реальностью. Сочетание в учебном процессе методов экспериментальной физики, физического и математического моделирования с методами вычислительной физики в присущих реальному научному исследованию последовательности и пропорциях дает важный опыт использования методологии современных физических наук, сближает учебное познание в его процессуальном аспекте с научным [138, 161].
