Методические основы создания и применения образовательных электронных изданий (На примере курса математики) Макаров Сергей Иванович

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Методические основы создания и применения образовательных электронных изданий и ресурсов 61

1.1. Методические принципы создания и применения образовательных изданий 61

1.2. Определение понятий образовательных электронных учебных изданий и ресурсов 103

1.3. Классификация образовательных ресурсов 113

1.4. Стратегии обучения и архитектура системы обучения 125

Выводы по материалам первой главы 140

ГЛАВА 2. Технология разработки и оценки образовательных электронных изданий и ресурсов 145

2.1. Технологические особенности образовательных электронных ресурсов 145

2.2. Технология информационного интегрирования и ее применение для создания электронных учебных изданий в методической системе обучения 148

2.3. Телекоммуникационные средства контроля знаний в электрон ных учебных пособиях 171

2.4. Технология визуальной оценки образовательных электронных систем 175

Выводы по материалам второй главы 179

ГЛАВА 3. Структура и реализация электронного учебного пособия по математике для экономистов 181

3.1. Структура электронного учебного пособия по математике 181

3.2. Реализация электронного учебного пособия по математике 188

3.3. Методика применения в учебном процессе и опыт эксплуатации электронного учебного пособия по математике 191

Выводы по материалам третьей главы 201

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 203

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 207

ПРИЛОЖЕНИЕ 232

• Методические принципы создания и применения образовательных изданий
• Технологические особенности образовательных электронных ресурсов
• Структура электронного учебного пособия по математике

Введение к работе

Актуальность исследования. Развитие современной системы образования тесно связано с активным внедрением достижений информационных технологий в процесс обучения. Особенно это касается новых форм и средств обучения, основанных на использовании информационных и телекоммуникационных технологий. К их числу относится, в частности, электронное и дистанционное обучение, предполагающее активное использование качественно нового вида учебной литературы - образовательных электронных изданий.

В последнее время в научной литературе появилось большое количество публикаций, посвященных проблемам создания и использования в учебном процессе электронных изданий.

Примечателен и тот факт, что многие учебные заведения самостоятельно занимаются разработкой собственных образовательных электронных изданий, а также применяют их в учебном процессе. В России успешно работают организации, занимающиеся промышленным производством образовательных электронных изданий: "1С", "Кирилл и Мефодий", "Физикой", "Медиахауз" и некоторые другие. Все это свидетельствует о том, что в стране постепенно складываются как отдельные аспекты теории, так и практика разработки и внедрения образовательных электронных изданий в учебный процесс.

5 Однако за пределами интереса исследователей и разработчиков остается ряд фундаментальных методических проблем создания и применения образовательных электронных изданий. Важнейшими из них являются:

обоснование места и роли образовательных электронных изданий в системе преподавания конкретного предмета;

исследование принципов отбора содержания образовательного электронного издания;

изучение проблемы структуризации учебной информации, представленной в образовательном электронном издании;

определение полноты и оптимальной формы представления учебной информации в образовательном электронном издании;

технология оценки электронных образовательных изданий как в процессе их разработки, так и в процессе экспертизы готового программного продукта.

Многие направления развития образования в стране, отмеченные как приоритетные в "Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года", прямо или косвенно связаны с использованием информационных технологий, в частности с образовательными электронными изданиями. Это инициирует научные исследования в данной области и определяет актуальность темы данной работы.

Проблема исследования вытекает из анализа современного состояния и тенденций развития новых информационных технологий в сфере об-

разования, осознания все возрастающей роли и значимости разработки методических основ создания и применения электронной учебной литературы - образовательных электронных изданий.

Определение и формализация понятия образовательных электронных изданий и ресурсов предлагались в работах Л.Х. Зайнутдиновой, О.В. Зиминой, А.И. Кириллова, И.В. Роберт, М.В. Швецкого и других исследователей. Анализ известных определений показывает, что в большинстве случаев их авторы используют описание свойств образовательного электронного издания. Однако за счет вновь появляющихся информационных технологий формируются дополнительные методические свойства образовательных электронных изданий, и определения этого понятия быстро устаревают. Вместе с тем потребности обоснования функций образовательных электронных изданий в учебном процессе, их экспертизы и оценки требуют корректных определений.

Чрезвычайно важны вопросы определения места образовательных электронных изданий в преподавании учебного курса. Они были рассмотрены в работах Е.С. Полат, И.В. Роберт, Н.Х. Розова, А.Ю. Уварова, А.В. Хуторского, М.В. Швецкого, Е.Н. Ястребцевой и ряда других авторов. Указанную проблему тем не менее нельзя считать полностью исследованной. Остаются открытыми вопросы взаимодействия образовательных электронных изданий и ресурсов и методической системы обучения.

Различные системы классификации образовательных электронных систем предлагались в работах Л.Х. Зайнутдиновой, И.В. Вострокнутова, В.А. Петрушина, И.В. Роберт и других авторов. В большинстве случаев классификация основывалась на перечислении свойств образовательной электронной системы, однако не затрагивались его структурные особенности, полностью определяющие возможности образовательной системы.

Технология разработки образовательных электронных программных систем широко обсуждается в работах В.П. Демкина, Л.Х. Зайнутдиновой, Г.А. Красновой, А.Ю. Уварова и других. Между тем за пределами внимания остались вопросы синтеза образовательных электронных изданий и ресурсов, соответствующих методической системе обучения, учитывающих структуру и содержание учебного предмета.

Традиционный подход к оценке образовательных программных средств связан с оценкой готовой системы. Этому посвящены работы Л.Х. Зайнутдиновой, А.И. Галкиной, А.В. Осина, Я.А. Ваграменко, А.Л. Семенова и других исследователей. Однако разработка технологии оценки на отдельных этапах создания образовательных электронных изданий в условиях их синтеза с образовательными ресурсами на основе информационных технологий осталась за пределами рассмотрения.

В настоящее время системе образования доступно большое количество различных образовательных электронных изданий, разработанных целым рядом исследователей и производственных фирм. Вместе с тем анализ

показывает их зачастую низкую эффективность в учебном процессе. С точки зрения Н.Х Розова, А.Л. Семенова и других исследователей, занимавшихся этой проблемой, и по нашему мнению, это обусловлено недостаточной целостностью, отсутствием ряда важнейших компонентов в методическом обеспечении создания и применения образовательных электронных изданий. Только системный, целостный подход к созданию образовательных электронных изданий обеспечивает новый уровень качества их применения в сфере образования.

Таким образом, проблема исследования обусловлена противоречием между потребностью в разработке общих концептуальных и методических подходов к созданию высококачественных образовательных электронных изданий и их эффективному применению в учебном процессе, а также отсутствием целостной и функционально полной системы методических принципов и технологий создания и применения образовательных электронных изданий.

Объектом исследования выступают теория и практика разработки и использования образовательных электронных изданий.

Предметом исследования является формирование методических основ создания и использования образовательных электронных изданий.

Цель исследования состоит в разработке целостной функционально полной системы методических основ создания и применения образовательных электронных изданий, адекватных методической системе обучения.

Гипотеза исследования заключается в предположении о том, что совокупность методических принципов построения и использования образовательных электронных изданий должна составлять функционально полную, целостную систему, образуемую включением в нее недостающих компонентов. Это позволит существенно повысить эффективность процесса создания и применения этих средств обучения. Существующий набор методических компонентов, лежащих в основе технологии создания и применения электронных изданий, приобретает свойство функциональной полноты, если будет дополнен следующими компонентами: обоснованным понятийным аппаратом, учитывающим динамичность информационных технологий и позволяющим обоснованно определить место этих средств обучения в методической системе; принципами отбора и оптимизации формы представления учебной информации в электронном издании; замкнутой системой классификации на основе учета различных дидактических и технологических аспектов; методикой визуальной оценки качества электронного издания на отдельных этапах его разработки.

В соответствии с целью и гипотезой определяются следующие задачи исследования.

1. Обосновать понятийный аппарат, систему методических принципов и подходов, составляющую основу создания и применения образовательных электронных изданий.

1. Проанализировать существующие компоненты методики создания и использования образовательных электронных изданий, оценить их полноту и системность и обосновать набор недостающих компонентов.

2. Составить полную классификацию образовательных электронных изданий, учитывающую как внешние психолого-дидактические признаки, так и технологические признаки, обусловленные внутренней структурой образовательных электронных изданий.

3. На основе учета дидактических и технологических аспектов ввести понятия различных образовательных электронных изданий, определить место образовательных электронных изданий в методической системе обучения.

4. Разработать технологию оценки образовательных электронных систем как универсальную технологию решения задач их синтеза и анализа.

5. Создать технологию синтеза образовательных электронных изданий, учитывающую методическую систему обучения и возможности современных информационных технологий.

6. На основе предлагаемых методов и технологий разработать электронный учебный курс математики, реализовать и экспериментально проверить на практике электронное учебное пособие на его базе.

Содержание поставленной проблемы определило теоретико-экспериментальный характер исследования.

Очевидно, что экспериментальная проверка разработанных методических положений в практике работы учебных заведений возможна лишь при создании большого объема соответствующих программ и учебников. Тем не менее для проверки достоверности основных результатов исследования, помимо их теоретического обоснования, в диссертации предпринята попытка практической реализации отдельных элементов предлагаемых методов и технологий в учебном заведении.

Методологической основой исследования являются теория познания и деятельности, системный подход, теория социально-общественной обусловленности образования, концепция непрерывного образования.

Исходные теоретические положения базируются:

-на системном подходе как направлении методологии научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объекта как системы (П.К. Анохин, А.Н. Аверьянов, В.Г. Афанасьев, И.В. Блауберг, В.Н. Садовский, У.Р. Эшби, Э.Г. Юдин и др.);

- личностно-деятельностном подходе к организации учебного процесса (Л.П. Буева, Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, Л.И. Новикова, А.В. Петровский, А.А. Вербицкий, К.К. Платонов, С.Л. Рубинштейн

и др.);

-теории целеобразования и целеполагания при организации деятельности (Н.Ф. Наумов, Г.Н. Прозументова, O.K. Тихомиров и др.);

-теории структуры и содержания образования (B.C. Леднев, В.В. Кра-евский, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин и др.);

- понимании целостности содержания образования и педагогического
процесса (Ю.К. Бабанский, B.C. Ильин, B.C. Леднев, М.И. Махмутов,
Н.А. Полковникова и др.);

-теории непрерывного образования (А.В. Владиславлев, А.В. Курлов, Н.И. Лапин, Ф.И. Перегудов, Г.М. Романцев, Г.Н. Сериков, Е.В. Ткаченко

и др.);

- концепции информатизации образования (Е.П. Велихов, А.П. Ершов,
А.И. Тихонов, А.Я. Савельев, В.А. Извозчиков, А.А. Кузнецов, В.В. Руб
цов, И.В. Роберт, С.А. Бешенков, и др.).

Для решения проблем исследования нами были использованы следующие методы:

- анализ научной литературы по философским, социальным, психоло
го-педагогическим проблемам, связанным с информатизацией общества, ее
влиянием на личность и систему образования;

- анализ научной литературы по информатике, вычислительной тех
нике, методике преподавания информатики и математики в вузе;

- анализ вузовских программ, учебников и учебных пособий;
-изучение и обобщение отечественного и зарубежного опыта инфор
матизации образования;

- педагогический эксперимент.

Научная новизна и теоретическая значимость проведенного исследования состоят в том, что в нем:

обоснована система методических принципов, подходов и понятий, составляющая научную основу методики создания и применения образовательных электронных изданий;

выделены недостающие компоненты системы методических принципов и подходов технологии создания и применения образовательных электронных изданий и произведена их разработка;

предложена классификация образовательных электронных изданий, учитывающая как внешние психолого-дидактические признаки, так и технологические признаки, обусловленные внутренней структурой образовательных электронных изданий;

введены понятия и определения, необходимые для описания образовательных электронных изданий в соответствии с современными дидактическими и технологическими принципами, для определения их места и роли в методической системе обучения;

разработана технология синтеза образовательных электронных изданий и ресурсов, учитывающая методическую систему обучения и возможности современных информационных технологий, составной частью которой является визуальная оценка образовательных электронных систем, рассмотрено применение визуальной оценки для синтеза и анализа образовательных электронных изданий.

Практическая значимость полученных результатов заключается:

- в использовании результатов работы в Концепции создания образо
вательных электронных изданий, разработанной в рамках Федеральной це
левой программы "Развитие единой образовательной среды" (ФЦП РЕОС);

-разработке методической, программной и телекоммуникационной поддержки электронного курса по математике;

- реализации ряда электронных учебных систем по математике в сетях
Интернет, Интранет и на мобильных носителях.

Результаты работы внедрены в практику работы секции Электронных изданий Федерального экспертного совета Министерства образования РФ и в учебный процесс Самарской государственной экономической академии.

Этапы исследования. В исследовании можно выделить три основных этапа:

I этап (1995-1998 гг.) - анализ отечественной и зарубежной литерату
ры, диссертационных исследований по проблеме, изучение практического
опыта разработки и применения современных технологий обучения. На
этом этапе были сформулированы основные позиции исследования, обос
нована его проблематика, осмыслен круг решаемых задач;

II этап (1998-2000 гг.) - разработка научно-методических основ фор
мирования целостной системы создания и применения электронных обра
зовательных изданий, разработка методов векторной оценки качества
электронного издания, ориентированных на стадии разработки и эксперти-

зы, разработка принципов классификации образовательных электронных изданий;

III этап (2000-2003 гг.) - создание образцов технологий обучения с использованием образовательных электронных изданий, их опытно-экспериментальная проверка, обобщение теоретических результатов исследования, участие в разработке концепции создания и применения электронных образовательных изданий, участие в работе секции электронных изданий ФЭС.

Апробация результатов исследования. Результаты, содержащиеся в диссертационном исследовании, возникли в процессе продолжительной педагогической, научно-методической и исследовательской работы автора. Результаты доложены на международных конференциях "Информационные технологии в образовании" ИТО-2001 (Москва, 2001), "Интернет и современное общество" IMS-2001 (Санкт-Петербург, 2001), "Информационные технологии в университетском образовании" (Москва, 2002), "Современные технологии в образовании" (Ханты-Мансийск, 2002), Всероссийской конференции "Единая образовательная информационная среда: проблемы и пути развития" (Томск, 2002), Научном семинаре "Информационные технологии в образовании" (Самара, 2001), научно-методических конференциях Самарской государственной экономической академии.

Результаты работы опубликованы в трех монографиях и 25 публикациях автора.

На защиту выносятся следующие основные положения.

1. Функциональная полнота и целостность системы методических принципов создания и использования образовательных электронных изданий придают этой системе новое качество, обеспечивающее существенное повышение педагогической эффективности этих средств обучения. Обеспечение целостности системы методических принципов связано с разработкой и дополнением этой системы принципами классификации образовательных электронных изданий на основе обоснования их места и функций в учебном процессе, принципами отбора, структуризации и формы представления учебной информации, принципов оценки их эффективности на отдельных этапах разработки.

2. Место и роль образовательного электронного издания в методической системе обучения определяется через его дефиницию и типологию, основанную на выделении в качестве приоритетного аспекта методических функций. Атрибутом определения образовательных электронных изданий, обеспечивающим его устойчивость к появлению новых информационных технологий, является невозможность редукции образовательного электронного издания к бумажному варианту без потери дидактического качества.

3. Классификация образовательных электронных изданий и ресурсов носит интегративныи характер и должна основываться как на внешних психолого-дидактических признаках, так и на технологических признаках,

обусловленных внутренней структурой образовательных электронных изданий и ресурсов.

4. Технология создания образовательных электронных изданий должна ориентироваться на методическую систему обучения и возможности современных информационных технологий, перспективной частью которой становится синтез образовательных электронных изданий. Методически эффективным является интеграция образовательного электронного издания и информационных ресурсов на основе специально построенных структур данных (иерархий), отражающих смысловую подчиненность понятий.

5. Важнейшим средством повышения качества образовательного электронного издания является его оценка на всех основных этапах разработки. В качестве эффективного метода такой оценки может быть использована многокритериальная оценка на основе векторного критерия, компоненты которого отражают качество реализации электронного учебного средства. Визуализация результатов оценки (экспертиза оценки компонентов векторного критерия) осуществляется в n-мерном пространстве в виде лепестковой диаграммы, названной "эллипсом качества".

Содержание работы

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Во введении на основе анализа отечественной и зарубежной методической литературы, практики преподавания информационных технологий

и математики в вузах России и других стран обосновывается актуальность темы исследования, формулируются его цель, проблема, объект и предмет, обосновываются гипотеза, научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования и приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации "Методические основы создания и применения образовательных электронных изданий" рассматриваются методические основы создания и применения образовательных электронных изданий и ресурсов.

В первом параграфе этой главы анализируются принципы, лежащие в основе создания и применения образовательных изданий.

Практика создания и применения обучающих систем восходит к 20-м гг. XX в. Она описана в работах Pressy S., Гребеня И.И., Довгялло A.M., Столярова Л.М., которые они были лишены теоретически обоснованных методов и в большей степени относятся к интуитивным, эмпирическим системам. В них проблема обучения подменялась задачей контроля знаний. Появление вычислительных машин и идеи использования их для целей обучения обеспечили качественно новые возможности, ярко проявившиеся с появлением массового персонального компьютера в 80-х гг. XX двадцатого века.

В изданных в 1980 - 1990-х годах работах Л.Х. Зайнутдиновой О.В. Зиминой, А.И. Кириллова, Г.А. Красновой, Е.С. Полат, И.В. Роберт, Н.Х. Розова, А.Ю. Уварова, А.В. Хуторского, М.В. Швецкого, Е.Н. Яст-

ребцевой и ряда других авторов формируется научный подход к проектированию, разработке и использованию программных систем учебного назначения. В данных работах сформулированы основные понятия в области образовательных электронных изданий, основы технологии разработки и применения программно методических средств в учебном процессе, определены некоторые направления повышения эффективности использования программных средств учебного назначения. Рассмотрены отдельные методологические принципы построения методической системы учебного курса в условиях использования образовательных электронных систем. К настоящему времени образовательные электронные издания получили большое распространение в области подготовки в высшие учебные заведения, дистанционного и заочного обучения.

Сформированные к настоящему времени методические компоненты создания и применения образовательных электронных изданий не учитывают воздействие следующих факторов, внешних по отношению к методической системе обучения:

-динамика развития информационных технологий;

-постоянное совершенствование технического и программного обеспечения средств вычислительной техники;

-развитие содержания и методик обучения;

-необходимость оценки образовательных систем на этапе их разработки;

-актуальность проблемы выбора образовательного электронного издания, наиболее адекватного содержательным и методическим требованиям существующего учебного процесса;

-формирование системы экспертизы образовательных электронных изданий.

Таким образом, за пределами исследований и разработок остался ряд фундаментальных методических проблем создания и применения образовательных электронных изданий. Отсутствие их решения не позволяет говорить о целостности и функциональной полноте системы методических основ построения и применения образовательных электронных изданий. К числу таких проблем относятся:

-классификация образовательных электронных изданий, обосновывающая их место и роль в системе преподавания конкретного предмета;

исследование принципов отбора содержания образовательного электронного издания;

изучение проблемы структуризации учебной информации, представленной в образовательном электронном издании;

определение полноты и оптимальной формы учебной информации в образовательном электронном издании;

-оценка электронных образовательных изданий как в процессе их разработки, так и в процессе экспертизы.

Цели дидактической оценки образовательных электронных изданий, их экспертизы требуют фиксации понятия образовательного электронного издания, дифференциации его от традиционного - бумажного учебника и учебного пособия. Этот вопрос подробно рассмотрен в следующем параграфе.

Во втором параграфе главы рассмотрены различные подходы к определению образовательных электронных изданий.

В выстраиваемой системе методических принципов создания и применения образовательных электронных изданий важную роль играют принципы их классификации и формализации основных понятий. Данные принципы являются системообразующими в методике создания и применения образовательных электронных ресурсов.

Исторически понятие электронного учебного издания восходит к термину "электронное учебное программное средство", понятию, широко применяемому в научной и научно-методической литературе в течение последних двадцати лет. Оно включает в себя все множество компьютерных программ, используемых для целей обучения.

Разработка электронных учебных программных средств непосредственно связана с парадигмой экспертных обучающих систем и активно развивающимися в настоящее время телекоммуникационными технологиями, в частности технологиями гипертекстового представления информации. Учитывая динамичность информационных технологий, нельзя исключать

близкие перспективы появления новых парадигм, меняющих качество понятия электронного учебного программного средства.

Актуальность и важность корректного определения понятия электронного учебного программного средства признаются многими авторами. Характерной особенностью большинства известных определений является перечисление свойств, которыми должно обладать данное учебное приложение и предлагается иерархия определений: электронное издание, учебное электронное издание, учебник, электронный учебник, учебное пособие, электронное учебное пособие.

Такой принцип построения определений рассматриваемого понятия представляет интерес прежде всего потому, что перечисляет все возможные виды технологий, используемые при создании электронных изданий. Очевидно, что с позиций существующего уровня развития технологий приведенное определение вполне удовлетворительно. Однако оно не учитывает возможного появления новых технологий записи или размещения информации, новых парадигм.

Для того чтобы учесть это в определении электронного учебника, обратимся к логике. С ее позиций, любое определение является фиксацией границ некоторого множества. Приведенное выше определение есть фактическое перечисление некоторых свойств объектов, представляющих собой элементы множества. Но множество может быть задано и путем указания на все элементы, не принадлежащие ему. Например, очевидно, что

традиционный учебник, вообще говоря, не является электронным учебником. Следовательно, и любой другой объект, редуцируемый к нему, не может быть электронным учебником. То же можно сказать и в отношении электронного учебного пособия. Эти простые соображения позволяют заново и иначе построить существующую иерархию определений.

Электронное издание (ЭИ) - это совокупность графической, текстовой, цифровой, речевой, музыкальной, видео-, фото- и другой информации, а также печатной документации пользователя. Электронное издание может быть исполнено на любом электронном носителе - магнитном (магнитная лента, магнитный диск и др.), оптическом (CD - ROM, DVD и др.), а также опубликовано в электронной компьютерной сети. Электронное издание не может быть редуцировано к бумажному варианту без потери качественных особенностей.

Учебное электронное издание (УЭИ) должно содержать систематизированный материал по соответствующей научно-практической области знаний, обеспечивать творческое и активное овладение студентами и учащимися знаниями, умениями и навыками в этой области. УЭИ должно отличаться высоким уровнем исполнения и художественного оформления, полнотой информации, качеством методического инструментария, качеством технического исполнения, наглядностью, логичностью и последовательностью изложения. Электронное учебное издание не может быть редуцировано к бумажному варианту без потери дидактических свойств.

Электронный учебник (ЭУ) - основное УЭИ, созданное на высоком научном и методическом уровне, полностью соответствующее федеральной составляющей дисциплины Государственного образовательного стандарта специальностей и направлений, определяемой дидактическими единицами стандарта и программой. Электронный учебник не может быть редуцирован к бумажному варианту без потери дидактических свойств.

Электронное учебное пособие (ЭУП) - это электронное издание, частично или полностью заменяющее или дополняющее учебник и официально утвержденное в качестве данного вида издания. Электронное учебное пособие не может быть редуцировано к бумажному варианту без потери дидактических свойств.

Необходимо формализовать и понятие образовательного электронного ресурса.

Образовательным электронным ресурсом (ОЭР) будем называть совокупность электронных учебных средств, необходимых и достаточных для обеспечения учебного процесса в пределах методической системы обучения.

Для иллюстрации определений в тексте диссертации приводится несколько примеров.

1. Текст учебника, записанный на магнитном носителе с помощью любого текстового редактора, в силу приведенного определения не является электронным учебником.

2. Последовательность слайдов электронной презентации линейно
упорядочена, как и текст на бумаге. Следовательно, презентация, посвя
щенная какому-то учебному предмету, может быть распечатана на бумаге
в той последовательности, как она будет показана на экране. При этом не
пропадают никакие дидактические возможности, и электронная презента
ция тоже не может быть названа электронным учебником.

3. Если электронная учебная система содержит некоторую подсисте
му, управляющую последовательностью представления материала (авто
матизированную или управляемую пользователем) и, следовательно, изме
няющую по определенным критериям линейную последовательность пред
ставления пользователю этого учебного материала, то очевидно, что учеб
ная информация, содержащаяся в данной электронной учебной системе, не
может быть линеаризована единственным образом. Это означает, что рас
печатка семантического наполнения электронной учебной системы, вооб
ще говоря, приводит к потере дидактических свойств.

3.1. К числу таких электронных систем относятся гипертекстовые системы, позволяющие построить дидактически обоснованную систему гипертекстовых ссылок. Семантика такой электронной системы не является линейно упорядоченной, не может быть распечатана в линейный текст и, при соблюдении дополнительных условий, может претендовать на принадлежность классу электронных учебников или пособий.

3.2. К числу таких систем могут быть отнесены различные диалоговые автоматизированные учебные системы, изменяющие порядок представления информации в зависимости от выполнения или невыполнения некоторой системы критериев.

Во всех определениях предполагается, что основное отличие электронных учебных программных средств состоит в том, что учебная информация представлена в виде структуры, отражающей содержание учебного курса. Эта структура устанавливает частичный порядок между отдельными элементами содержания. В частном случае, что характерно для "бумажных" учебных систем, этот порядок может быть линейным. Таким образом, вообще говоря, на бумаге издание является частным случаем электронного.

В третьем параграфе рассмотрены известные классификации образовательных ресурсов и модели обучения.

В зависимости от типологии образовательных электронных ресурсов можно выделить их различную функциональную направленность в учебном процессе. Это позволит эффективно применять образовательные электронные ресурсы в процессе обучения и обеспечит функциональный подход к учебной системе.

Различные классификации систем обучения приводятся в работах Р.А. Ашинянца, И.В. Роберт и ряда других исследователей. Например, по психофизиологическим принципам: моделирование условных рефлексов и

гомеостатических процессов на основе физиологических моделей обучения И.П. Павлова; ассоциативное моделирование обучения, согласно которому всякое обучение есть установление ассоциативных связей в нейроно-подобных сетях; лабиринтное моделирование, использующее идеи когнитивной психологии. Существуют и другие классификации. Например, имеющиеся учебные программы можно классифицировать по ряду признаков: по методологии обучения; по способу реализации; по функциональному назначению; по технической реализации; по предметной области. Этот список можно продолжить. Вместе с тем такой подход к классификации приносит немного дополнительной информации.

Формализация представления знаний и стратегий обучения может служить более перспективной основой для классификации образовательных ресурсов.

Считается, что понятие обучения охватывает широкий спектр ситуаций, в которых субъект ("ученик") повышает свой уровень знаний, умений или навыков, позволяющих ему решать разнообразные задачи. Применяя полученные знания и выводы к некоторой предметной области, ученик ставит целью выработать представление, адекватное действительности. Обучаемый будет рассматриваться как информационная система, специфика которой отражается в языковых формализмах, описывающих и анализирующих систему. Такой подход позволяет формализовать исследование процесса обучения.

Как известно, обучающая система базируется на двух важных положениях: представление знаний и способ извлечения этих знаний или стратегии обучения. В конечном счете все возможности системы определены ее функциями, однозначно задаваемыми, в свою очередь, структурой и компонентами системы.

Известны следующие модели представления знаний: семантические сети, продукции, фреймы, логические модели. Каждая из этих моделей имеет свои особенности. Например, для теоретических построений наиболее удобен логический подход, но для наглядного представления информации - семантические сети.

Возможные стратегии обучения и архитектура системы обучения рассмотрены в четвертом параграфе главы.

Построенная система классификации образовательных электронных изданий, ее функциональная направленность, а также анализ стратегий обучения позволяют определить роль и место образовательных электронных изданий в учебном процессе.

Под стратегией обучения понимается композиция действий, основанных на выводах, вычислениях, модификации представлений и знаний, экспериментировании, извлечении информации и т.д. Они различаются по достигаемым целям, воздействию на базу знаний, по способу комбинации таких воздействий. Среди возможных воздействий основным следует признать применение правил вывода некоторой "теории", формализующей

доступные знания. Кроме того, стратегия определяет количество выводов, выполняемых системой, а также учитывает природу и сложность этих выводов. Можно, в частности, в зависимости от природы используемых правил выделить основанные на дедукции, индукции, абдукции и аналогии стратегии: обучение по инструкциям; эмпирическое обучение смысловому значению понятия (концепта); обучение по концептуальным классификациям; обучение по объяснениям; обучение по аналогиям. В диссертации рассматриваются эти стратегии.

Обобщенная архитектура обучающей системы состоит из следующих элементов:

1)база знаний предметной области, включающая объекты, отношения, действия, события и некоторые специфические факторы, присущие конкретной прикладной области;

2) база знаний для обучения, состоящая из эвристик и других элементов, необходимых для реализации особой стратегии "самообучения";

3)база приобретенных знаний, которая состоит из результатов процесса обучения. Элементами этой базы могут быть накапливаемые знания из двух предыдущих баз;

4) рабочая память, которая может содержать временную, промежуточную информацию, использованную или созданную активными элементами системы.

Исполнитель использует содержимое базы знаний предметной области и базы приобретенных знаний и решает текущие задачи обучения. Данные, необходимые для исполнителя, копируются в рабочую память. Оттуда же черпается информация анализатором.

Назначение анализатора состоит в извлечении позитивной информации, заключенной в ответах обучаемого, выполненных исполнителем, а также пополнения текущей базы знаний. В связи с этим в работе анализатора приоритетной является база знаний предметной области. Результаты анализа сообщаются обучаемому через рабочую память.

Цель обучаемого состоит в расширении текущей базы знаний, следуя использованной в системе стратегии обучения. Обучаемый делает заключения по материалу, предложенному учителем. При необходимости учебный материал фильтруется селектором. Это означает, что при изучении конкретного вопроса или в соответствии с принятой стратегией обучения материал, предлагаемый учителем, должен быть надежным и адекватным стратегии.

Обучающая система, как конкретная специализация экспертных систем, базируется на двух важных положениях: представление знаний (их формализация) и извлечение этих знаний. От выбора формализма представления знаний в различных базах, образующих центральную часть архитектуры системы, зависят выразительная мощность выводов, возмож-

ность модификации и расширения базы знаний, а это, в свою очередь, определяет и возможности системы обучения.

Исследование систем обучения по стратегиям осуществляется на основе логических методов. Преимущество логического подхода в построении экспертных систем связано с адекватным человеческому мышлению представлением фактов и правил базы знаний в виде аксиом логической теории. Процесс вывода заключения интерпретируется как дедуктивный процесс доказательства теоремы. Наконец, логические рассуждения, обладая точной, простой и декларативной семантикой, близки к обычным рассуждениям человека.

Исследование образовательных электронных ресурсов позволяет построить их классификационные системы на основе представленной выше модели обучающей системы. Отличительными особенностями данной системы классификации образовательных электронных ресурсов в рамках представленной модели является возможность:

формирования систем формализованных критериев классификации;

доказательства существования полной системы критериев классификации;

-построения таких систем критериев, каждый из которых изоморфен множеству [0,1];

Одной из отличительных особенностей такой формальной теории классификации является возможность унификации и формализации процесса решения задачи анализа образовательных электронных изданий.

В диссертации приводится модельный пример системы критериев оценки образовательной электронной системы.

Во второй главе диссертации "Технология разработки и оценки электронных учебных изданий и ресурсов" рассмотрены вопросы разработки технологии синтеза электронных учебных средств.

В первом параграфе сформулированы дидактические особенности электронных учебных систем, являющиеся следствием теории, изложенной в первой главе:

1. простота изложения, без ущерба для научной строгости;

2. разбиением материала на разделы, определяющие базовые концепты и структуризация учебной информации;

3. последовательное усложнение материала с целью закрепления базовых понятий (индуктивная стратегия);

4. подбор множества позитивных и негативных фактов к изученному разделу для формирования следствий на основе усвоенных концептов (дедуктивная стратегия);

5. подбор множества концептов, подмножества фактов (возможно, пустого) и следствий для формирования причин, вызвавших приведенные следствия (абдуктивная стратегия);

6. формирование тезауруса концептов, представляющего собой помеченный граф, в узлах которого может активизироваться пояснительный текст со ссылками на соответствующий раздел;

7. формирование релевантного множества упражнений, выполнение которых может быть обусловлено некоторыми сформулированными критериями, удовлетворение которых свидетельствует о степени усвоения материала;

8. невозможность предъявления следующего раздела без удовлетворения критериев усвоения предыдущих разделов.

Отдельные свойства прокомментированы в работе.

Во втором параграфе рассмотрены технология информационного интегрирования и ее применение для создания электронных учебных изданий в методической системе обучения.

В данном разделе описывается теоретико-технологический подход, называемый информационным интегрированием и заключающийся в интеграции (сборке) информационных составляющих согласно специально построенным структурам данных (иерархиям), отражающим смысловую подчиненность понятий, являющихся основой любого учебного предмета. В разделе рассмотрено его применение для решения некоторых задач создания электронных ресурсов для высшей экономической школы.

Технология построения и автоматизации обработки подобных иерархий основана на следующих принципах.

Как известно, содержание любого учебного курса отражает содержание предметной области научного знания или ее подмножества. В этой области выделяется множество понятий и логических связей между понятиями. Подобные системы множеств принято называть тезаурусами. Тезаурус можно определить как способ задания множества и отношений над этим множеством. Если за Т обозначить множество понятий, являющихся смыслообразующей основой данной образовательной области (глоссарий), а V - множество всех связей между элементами, то тезаурус Z_v можно рассматривать как отфильтрованное в соответствии с V декартово произведение множества Т на само себя:

Z_v = < Т X Т > |_v.

Тезаурус Z_v можно представить и в виде квадратной таблицы, у которой столбцы и строки пронумерованы tj - понятиями предметной области, а в клетках таблицы находятся Vy - логические связи.

Такая таблица - форма представления тезауруса - может быть сформирована для любой предметной области.

Можно сделать предположение, что подобное произведение множества понятий на само себя является инвариантом относительно выбора образовательной области. Это предположение означает существование изоморфности логической структуры понятийных систем предметных областей. В матема-тических обозначениях, если Z_v = < Ті Ті > и Z_v = < Т₂ Тг > - тезаурусы различных предметных областей, то они изоморфны: Zy « Zy .

Справедливость данной гипотезы имеет большое практическое значение для решения проблемы разработки электронных учебных систем. Это позволяет унифицировать и автоматизировать обработку образовательных областей, в процессе которой создаются электронные средства обучения. Это порождает однообразие методик организации педагогической деятельности.

Упомянутая выше таблица определяет граф Zy, вершины которого помечены tj, а ребра помечены vy. В общем случае в графе Z_v могут быть циклы.

Существует несколько способов преобразования графа, приводящих к ликвидации циклов. К их числу относятся удаление малозначимых связей, объединение циклической конструкции в одну вершину, создание новой формулировки соответствующего понятия, изменение критерия, лежащего в основе связывания понятий и другие приемы.

Согласно определению, известному из теории графов, замкнутый граф, не имеющий циклов, является деревом. Иными словами, дерево - это граф, все вершины которого по отношению друг к другу являются родительскими или дочерними. В нем каждая дочерняя вершина имеет связь не более чем с одной родительской вершиной и существует ровно одна вершина, не имеющая родителей - корень дерева.

Таким образом, построенный тезаурус образовательной области может быть преобразован в древовидную структуру понятий, или, более кратко, иерархию.

Иерархией является и граф учебного предмета, рассмотренный в первой главе диссертации. Иерархии отражают логическую подчиненность понятий, позволяют говорить об отношениях "общее - частное", способах конкретизации понятий через понятия более низкого уровня и, что немаловажно, позволяют на практике осуществить идею автоматизации построения содержания электронных средств обучения.

Разработанные программные компоненты технологии позволяют строить и обрабатывать иерархии понятий. Одним из продуктов такой обработки являются электронные средства обучения. Кроме этого, программные средства манипулирования иерархиями понятий позволяют производить топологическое сравнение построенных электронным образом иерархий.

Даже первые шаги по построению подобных программных средств выявили широкую область применения электронных тезаурусов. Это электронная обработка иерархий, понятия которых снабжены дополнительной медиа-информацией. Она позволяет создавать унифицированные учебники и учебные пособия (бумажные и электронные), разрабатывать проекты учебных курсов по всем дисциплинам, создавать электронные сайты для размещения на средствах телекоммуникаций, планировать педагогическую

и научно-исследовательскую деятельность и, наконец, использовать сами иерархии в компьютеризированном обучении.

Все указанные выше свойства присущи специализированному программному средству, получившему название "Информационный интегратор "Иерархия-2000", описанный в работах С.Г. Григорьева, В.В. Грин-шкуна. Интегратор позволяет оперативно с максимальной визуализацией строить, редактировать, сохранять и обрабатывать любые иерархические структуры данных и сопровождающую их гипермедиа-информацию.

Основой представления данных в системе служит электронная иерархическая древовидная структура: для каждой образовательной области строится специальное дерево (иерархия), отражающее структуру и подчиненность понятий данной области. Вершинами такого дерева являются образы конкретных понятий, именуемые терминами. Некоторые из терминов обозначают родовые понятия, т.е. такие, которые объединяют (в том или ином смысле - в зависимости от содержания изучаемой области) группы видовых понятий. Видовые понятия, в свою очередь, могут оказаться родовыми для групп понятий следующего уровня иерархии.

Пользователю предоставлены все необходимые средства для построения и редактирования иерархии понятий. В их числе операции, применимые как к отдельным вершинам электронной древовидной структуры, так и ко всей структуре в целом.

В числе операций, объектом действия которых выступает вся электронная иерархия, можно назвать:

-изменение параметров дерева (вида шрифта, стиля, размера, цвета, правила обработки и пр.);

-сохранение дерева и сопутствующей информации в виде файла на одном из внешних носителей;

-загрузку ранее сохраненных иерархий с внешнего носителя в Информационный интегратор для редактирования и обработки;

- печать иерархии;

-различные виды обработки иерархии, связанные с обходом древовидной структуры и порождением электронных информационных ресурсов.

Основная работа с терминами образовательной области в Информационном интеграторе "Иерархия-2000" происходит в режиме построения или редактирования древовидной структуры. Однако данное программное средство предоставляет пользователю возможность манипулирования терминами, собранными в специальном алфавитном списке (глоссарии), который формируется автоматически параллельно с конструированием или редактированием древовидной структуры.

Информационный интегратор "Иерархия-2000" использован для создания электронного учебного пособия по математике.

В третьем параграфе второй главы рассмотрены вопросы телекоммуникационных средств контроля знаний в электронных учебных средствах.

В настоящем разделе обсуждается возможность теоретических и практических подходов к комплектованию электронных учебников и учебных пособий средствами автоматизированного тестового контроля знаний, использующих в своей основе телекоммуникационные технологии. Необходимость средств контроля в телекоммуникационных системах обусловлена ориентацией любого электронного издания на работу в компьютерных сетях, допускающую, в свою очередь, его использование в электронном обучении. Возможным направлением использования телекоммуникационных технологий является дистанционное тестирование, которое способно стать составной частью любого электронного учебника. Внедрение дистанционного тестирования позволит осуществлять контроль усвоения материала обучаемым из отдаленных населенных пунктов.

Оптимизация и унификация тестовых материалов, предназначенных одновременно как для дистанционных форм тестирования, так и для публикации в электронных учебниках, возможна на основе их четкой классификации и выделения иерархических структур, отражающих структуру тестов. Иерархия может быть построена за счет выделения всех основных тестовых заданий и системы связей, отражающих смысловые или иные зависимости между отдельными заданиями. Публикация в учебнике элек-

тронных иерархий заданий теста позволяет на основе пересылки подобных структур данных по каналам связи знакомить учащихся только с одним-двумя техническими средствами, пригодными для тестирования по приведенному в электронном учебнике материалу.

В четвертом параграфе главы рассмотрена технология визуальной оценки электронных учебных средств, которая является неотъемлемым компонентом в методической системе создания и применения образовательных электронных изданий.

Оценка электронных учебных средств - важнейшая задача информатизации образования. Необходимость оценки связана не только с экспертизой образовательных электронных ресурсов, но и с потребностями их разработчиков.

Анализ данных из научных источников показал, что во всех случаях оценка производится на основе векторного критерия. Компоненты вектора построены на основе классификации функций электронного учебного средства. В разделе предлагается проводить оценку на основе многокритериальной оценки электронных учебных средств с использованием экспертизы для получения оценок этих критериев. Используя это, строится система визуализации результатов экспертизы.

Проблема оценки электронных учебных средств может быть сведена к построению отношения, преобразующего каждую характеристику программной системы в некоторое вполне упорядоченное множество, напри-

РОССИЙСКАЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ
41 БИБЛИОТЕКА

мер такое, как множество [0,1]. Причем отношение можно построить таким

образом, что качественные характеристики будут расти с возрастанием

значения каждого критерия. Таким образом, всей совокупности критериев

может быть поставлено в соответствие множество X, состоящее из п чисел

- X = (xi,x_2>.. .,х_п), где Q< Xj 1, для всех значений і.

Множество X, с математической точки зрения, представляет собой вектор в некотором n-мерном пространстве. С семантической точки зрения, множество X является оценкой программной системы, построенной на основе выделенной и оцененной группы критериев (процедура построения оценок критериев на данном этапе не имеет особого значения). Если воспользоваться представлением X в качестве вектора в n-мерном пространстве, то в n-мерном кубе Z, задаваемом отношением

Z = [0,1]-[0,1]'...-[0,1], можно выделить некоторые подмножества Z_N, Z_T, Ze , такие, что

Z_nUZtU Z_e = Z, где Z_N - подмножество векторов, которые не удовлетворяют минимальным

требованиям, предъявляемым к электронным учебным средствам;

Zj - подмножество векторов, которые удовлетворяют минимальным

требованиям, предъявляемым к электронным учебным средствам;

Z_E - подмножество векторов, которые удовлетворяют максимально

возможным требованиям, предъявляемым к электронным учебным

средствам.

Для каждого конкретного электронного учебного средства, оцениваемого совокупностью чисел X = (xi,X2,...,x_n), можно построить в п-мерном пространстве фигуру в виде лепестковой диаграммы, которую условно назовем "эллипс качества". Он может быть использован для визуальной оценки качества программной системы.

В третьей главе диссертационного исследования "Структура и реализация электронного учебного пособия по математике для экономистов" рассмотрена структура и реализация электронного учебного пособия по математике.

В качестве основы для исследования используется модель подготовки по математике студентов экономического вуза в условиях глобализации экономики. Важной частью методической системы этой подготовки являются образовательные электронные издания. Создание электронного учебного пособия по математике осуществляется на основе целостной и полной системы методических принципов создания и использования образовательных электронных изданий.

Первый параграф главы посвящен структуре конкретного электронного учебного пособия.

Анализируется состояние современного информационного общества, знаменующего радикальные преобразования не только в сфере производственных структур и технологии, но главным образом в сфере социальных и экономических отношений. Сформирован новый информационный сек-

тор экономики, включающий в себя совокупность информационных процессов в обществе, объединяющий науку, образование, управление, средства массовой информации, банки, искусство, государственный аппарат, рекламу, судебные органы, некоторые отрасли промышленности и услуг. К настоящему времени информационный сектор экономики занял первое место среди крупнейших отраслей мировой промышленности. Развитие этого процесса во все большей степени требует совершенствования математической и информационной составляющих образования и с точки зрения развития их содержания, и с позиций использования всего множества новых информационных и телекоммуникационных технологий в процессе получения этого образования.

Особое значение в этих условиях приобретает информатизация образования, понимаемая как процесс подготовки человека к полноценной жизни в условиях информационного общества. Она является ключевым условием успешного развития процессов информатизации общества, требует приоритетного обеспечения ресурсами. Изменение целей и содержания обучения является ведущим звеном процесса информатизации образования. Технологическое переоснащение учебного процесса, появление новых методов и организационных форм обучения является производным, обеспечивающим достижение выдвигаемых целей [И.В. Роберт, К.К. Колин].

Современные концептуальные представления о подготовке в области математики и информатики специалистов в существенной части определе-

ны условиями глобализации экономики, формированием информационного общества и процессом информатизации образования.

В этих условиях меняются и требования к модели специалиста по экономике. При разработке модели специалиста используются следующие методы: анализ реальной практики использования специалистов данного профиля; использование данных прогноза о развитии той сферы деятельности, для которой готовится специалист [Н.В. Талызина]; экспертный метод; метод построения модели специалиста "в обратном направлении". Разработка модели специалиста в основном должна базироваться на прогнозе его будущей деятельности. При этом можно пользоваться экстраполяцией: анализ деятельности наиболее квалифицированного специалиста, работающего в реальных условиях, может послужить основой для прогноза на будущее. Такая экстраполяция будет дополнена и скорректирована с учетом мнения экспертов, она может послужить базой для построения долгосрочного прогноза. Модель специалиста определяется его профессио-граммой, понимаемой как описание профессии, всесторонняя характеристика выполняемой специалистом работы.

Работа специалиста в области экономики в условиях глобализации мировой экономики требует знаний, умений и навыков по математическому моделированию экономических систем, применения экономико-математических методов решения конкретных экономических задач, ис-

пользования телекоммуникационных технологий как в практической деятельности, так и в процессе обучения.

При отборе содержания обучения используются следующие методические принципы согласно работам Б.Е. Саморукова, С.А. Тихомирова, М.В. Швецкого.

1. Принцип непрерывности образования, означающий, что образование вооружает, сопровождает, поддерживает человека на всех этапах его жизнедеятельности. Он требует приоритета образовательных ценностей, обеспечения условий для интеллектуального, культурного и нравственного развития. Последовательная его реализация означает наличие своего "образовательного маршрута" для каждого человека.

2. Принцип гуманизации образования, требующий считать мерой всех вещей человека. Гуманизация системы высшего образования реализуется в трех основных направлениях: 1) обеспечение конкурентоспособности будущего специалиста; 2) удовлетворение образовательно-профессиональных потребностей студентов; 3) создание условий для самореализации будущих специалистов в процессе обучения в вузе.

3. Принцип фундаментальности, являющийся основным при отборе содержания образования, обеспечивающий образовательному потенциалу человека гарантии от старения. Фундаментальность означает сочетание фактологической, мировоззренческой и методологической сторон изучения предмета, производимое на научной основе. Фундаментальность под-

готовки предполагает овладение обобщенными видами деятельности, обеспечивающими решение множества частных задач предметной области. Реализация фундаментальности образования дает человеку возможность адаптации в широкой сфере профессиональной деятельности;

4. Принцип гибкости и открытости направлен на вариативность обучения и возможность существования в нем перерывов. Он подразумевает множественность и доступность основных и дополнительных форм образования, право выбора своего образовательного маршрута.

5. Принцип профессиональной направленности в обучении, предложенный в работах А.Г. Мордковича. Составляющие принципа:

1. фундаментальность, понимаемая как средство подготовки специалиста и согласованная с нуждами экономики,

2. бинарность, состоящая в том, что основу построения курса математики в вузе составляет объединение общеэкономической и математической линий,

3. ведущая идея, осуществляющая связи вузовского и школьного курсов математики в экономическом вузе,

4. непрерывность, предполагающая, что курсы, относящиеся к математике, должны участвовать в процессе непрерывного постижения студентом элементов экономики,

5. использование в практической работе информационных и коммуникационных технологий,

f) систематическое использование новых информационных технологий в обучении, предложенное М.В. Швецким.

Принципы профессиональной направленности влияют на методическую систему обучения математике будущих экономистов. Это влияние обусловлено тем, что принципы профессиональной направленности в обучении связаны с системообразующим компонентом - целями обучения. В случае математической подготовки современных специалистов по экономике эти цели были выше обозначены.

Каждый элемент содержания курса должен быть обоснован целями обучения, а для этого желательно, чтобы при составлении и анализе программы содержащиеся в ней учебные элементы были бы хорошо обозримыми, воспринимались бы в целом и во взаимосвязи. Этому требованию отвечает методика построения логической структуры содержания обучения, которая представляет собой ориентированный граф без циклов с вы-деленной вершиной. В вершинах логической структуры находятся учебные элементы, а дуги показывают связи учебных элементов. Учебный элемент, расположенный в выделенной вершине графа, называют исходным. Ребра, инцидентные исходному элементу, направлены к производным учебным элементам, расположенным на нескольких уровнях (градациях) логической схемы. Каждая градация образована логическим основанием, в котором отражается одна из целей (задач, сторон) изучения исходного учебного элемента и по которому классифицированы производные элементы на

данной градации. Таким образом, исходный учебный элемент в процессе логического анализа дифференцируется на некоторое число производных учебных элементов, в которых отображаются диктуемые целями обучения определенные свойства исходного учебного элемента.

Сформулируем использованную нами последовательность дидактической подготовки содержания учебного предмета:

6. ориентируясь на современные научные труды (монографии, статьи и т.д.) по предмету изучения, построить логическую структуру данного раздела науки;

7. сформулировать принципы отбора содержания;

8. затем, опираясь на данные принципы, отобрать из графа науки необходимое число учебных элементов, построить логическую структуру учебного предмета (граф учебного предмета) и убедиться в неизбыточности и достаточности полученных учебных элементов для достижения целей подготовки;

4. составить таблицу учебных элементов, определить для каждого элемента исходный уровень и назначить конечный уровень усвоения;

5. подсчитать объем усвоения и убедиться в отсутствии перегрузки студентов учебной работой;

6. изложить всю учебную информацию с учетом уровня научности содержания обучения (феноменологический, аналитико-синтетический, прогностический и аксиоматический);

7) построить все возможные тесты (с учетом цели обучения по уровню усвоения) по всем учебным элементам, включенным в логическую структуру предмета, для проверки степени его освоения (автоматизации), осознанности и прочности усвоения.

Выполнение всех перечисленных выше операций и составляет процесс дидактической подготовки содержания учебной дисциплины.

Подобный алгоритмический подход к процессу формирования содержания образования особенно важен при построении электронных учебных систем, процессов автоматизации отбора содержания обучения.

Этот подход был использован для построения программы курса математики для студентов экономического вуза. В прил. 1 к диссертации приводится программа курса "Математика".

В основе использованных методов обучения студентов - экономистов находится характер познавательной деятельности обучаемых.

Применение конкретных методов обусловлено содержанием обучения. В наибольшей степени требованиям о включении компьютера в процесс обучения соответствует метод моделирования в обучении. Он обеспечивает активный вид учебной деятельности. Использование компьютерного моделирования в учебном процессе - исследование явлений на основе готовых моделей (симуляция) и построение моделей самими студентами (моделирование) - позволяет повысить интенсивность обучения. Метод моделирования особенно оправдан при использовании образовательных

электронных изданий, во многом позволяющих автоматизировать и процесс симуляции, и процесс моделирования.

Большую роль в учебном процессе играет решение специальных задач, основанных на построении балансовых модели, сетевых моделей на графах, моделей из теории игр. Задачи должны варьироваться по типу и сложности. Эти задачи выполняются в рамках лабораторной работы, специфичной для обучения при помощи образовательных электронных изданий. Такая лабораторная работа содержит следующие дидактические элементы: учебный материал в гипертекстовой форме с изложением теории, необходимой для выполнения учебных заданий; демонстрационные примеры; задания для самостоятельного выполнения.

Методика проведения лабораторной работы учитывает активное использование всех трех ее дидактических элементов. Такие лабораторные работы выполняются студентами различных форм и уровней обучения: очной - в компьютерном классе, в среде Интранет, заочной (дистанционной) с помощью Интернет путем "on - line" или "off - line" режимов работы.

В диссертации рассмотрены все организационные формы занятий, применяемые в вузе в условиях использования образовательных электронных систем.

Известно, что знание средств обучения и обоснованное их использование ведут к повышению эффективности труда преподавателя и качества

обучения. Среди множества средств обучения для нас целесообразно рассмотреть лишь учебники и учебные пособия. Они играют большую роль в методической системе обучения, являясь, с одной стороны, составной частью содержания обучения в его широком понимании, с другой стороны -важным элементом подсистемы средств обучения. Роль, функции и требования к классическим учебникам и учебным пособиям в организации учебного процесса в вузах достаточно подробно рассмотрены в ряде работ Н.И. Тупальского, Г.Г. Хамова.

Реализация концепции профессиональной направленности обучения может быть более эффективна, если учебники и учебные пособия будут соответствовать дополнительным требованиям. Все компоненты содержания учебного пособия, предназначенного для экономического вуза, имеют свою специфику по сравнению с учебными пособиями для других вузов (университетов, технических, педагогических высших учебных заведений и т.д.). Основные компоненты содержания учебников и учебных пособий для вузов могут быть представлены следующим образом:

учебный материал:

предметный,

фактический (факты, таблицы, модели, символы и т.д.),

теоретический (понятия, аксиомы, определения, правила, принципы, законы, теоремы, алгоритмы и т.д.);

методологический материал (изложение методологической стороны науки, истории науки, прикладной значимости);

справочно-ориентировочный материал (предисловие, аннотация, комментарии, примечания, указания, библиография, оглавление).

Предложенная структура универсальна, она переносима на учебники и учебные пособия по математике для экономического вуза (как классические, так и электронные).

Вместе с тем, образовательные электронные издания имеют ряд дидактических особенностей перед классическими бумажными пособиями.

1. Пособие, "прошитое" гипертекстовой сетью, более удобно для использования студентами в учебном процессе. Гипертекстовая сеть - форма организации информации в компьютере, при которой ее единицы представлены не в линейной последовательности, а в виде системы возможных связей между ними. Использование гипертекста позволяет преодолеть ограничения, свойственные обычным учебным материалам - текстам. Нахождение и просмотр информации, представленной в таком виде, без признаков, отражающих ее структуру, приводят к большой нагрузке на память и затрудняют эффективное понимание непосредственного контекста конкретного фрагмента.

2. Значительно упрощается подготовка преподавателем демонстрационных примеров для лабораторных работ.

3. Если в распоряжении студента (или преподавателя) имеется электронное пособие, то он всегда может изготовить собственный вариант пособия в зависимости от своей индивидуальности, может дописать или переработать пособие, вставляя в него новую и удаляя устаревшую информацию.

4. Гипертекстовое учебное пособие легче преобразовать в компьютерную энциклопедию, которая представляет собой комплекс информационных, графических, методических и программных средств автоматизированного обучения по конкретной дисциплине, базирующихся на персональном компьютере.

5. С помощью электронной энциклопедии можно автоматизировать:
-подготовку преподавателя к чтению лекций и проведению лабора
торных занятий;

проведение коллоквиумов и контрольных работ, прием зачетов и экзаменов, проведение практических и лабораторных занятий;

учебно-исследовательскую работу студентов.

6. Электронные пособия психологически готовят студентов к исполь
зованию электронных библиотек и к переводу всей информации на элек
тронные носители. Электронная библиотека представляется в виде центра
лизованного хранилища, построенного на сочетании компьютерной памяти
и средств передачи информации. Информация извлекается из системы па
мяти с помощью интерактивного метода поиска.

7. Образовательное электронное издание может содержать аудио-, видеовставки.

8. Образовательное электронное пособие может включать элементы симуляции взаимодействия объектов из изучаемой предметной области.

9. Образовательное электронное издание может иметь телекоммуникационную поддержку, обеспечивающую регулярную модернизацию, как содержания учебного курса, так и отдельных программных компонент самого учебного пособия.

Необходимо отметить еще одну особенность образовательных электронных изданий. Этот тип программных систем аккумулирует в себе все вновь появляющиеся информационные технологии. Следовательно, появляются все новые и новые характеристики и особенности образовательных электронных изданий.

Методическая система обучения математике студентов экономических вузов может быть построена на основе иерархической совокупности моделей, определяющих цели обучения, содержание обучения, методику обучения, формы обучения и средства обучения. Электронные учебные средства являются частью методической системы обучения. Находясь на нижнем уровне иерархии, они определяются целями, содержанием, формами обучения.

Представляемое Электронное учебное пособие (ЭУП) является совокупностью программных аппаратных и дидактических средств обеспечи-

вающих решение методических проблем связанных с преподаванием математики в экономическом вузе.

Построение структуры ЭУП основано на выделении входящих в него компонентов и установлении взаимосвязей между ними. Структурным компонентом учебного пособия является система элементов, которая, образуя в совокупности с другими компонентами данного пособия целостную систему, обладает определенной формой и осуществляет свои функции лишь ему присущими средствами. Важнейшими частными структурными системами учебника являются тексты, внетекстовые компоненты и компоненты управления представлением учебного материала. Текстовый компонент подразделяется на основной, дополнительный и пояснительный тексты. Внетекстовые компоненты призваны служить тексту, организовывать его усвоение, облегчать его понимание, способствовать мотивации обучения. Компоненты управления представлением учебного материала содержат аппарат ориентировки, который включает в себя оглавление, заголовки разделов, параграфов, именные и предметные указатели и должен обеспечивать быстрый поиск необходимой информации; а также систему управления процедурой представления учебной информации реализуемую посредством гипертекста или в виде интеллектуальной системы управления диалогом ученик - учитель.

Структура ЭУ как форма реализации содержания учебного материала должна отличаться от структуры традиционного книжного учебника зна-

чительным усилением роли внетекстовых компонентов, а также появлением специальной системы управления процедурой представления учебной информации.

Специфика преподавания математических дисциплин предполагает, что система понятий математики образует иерархическую структуру, объединяющую их в единую систему. Отражение определенных понятий и связанных с ним представлений возможно при использовании обучающего программного модуля "электронного параграфа". Взаимосвязи электронных параграфов в составе ЭУ должны соответствовать логическим взаимосвязям, существующим между понятиями математики.

Электронные параграфы должны агрегироваться в соответствии с уровнями внутри дисциплинарной абстракции. В свою очередь, каждый модуль-параграф должен состоять из совокупности стандартных блоков.

Электронный параграф должен содержать:

-информационный раздел, в котором излагаются основы теоретического материала;

-иллюстративный раздел, содержащий всю необходимую иллюстративную информацию

- контрольный раздел, содержащий систему контрольных вопросов и задач, обеспечивающих полный контроль знаний обучаемого по выделенному материалу.

Особое значение имеет система задач в электронном учебном издании. В описываемом случае курса математики для экономистов предлагается следующая структура. Задания определены в виде трех уровней иерархии в зависимости от конкретизации самого понятия или взаимодействия двух или большего числа понятий на разных уровнях структуры курса:

1) задания, конкретизирующие каждое из изучаемых понятий;

2) задания, отражающие логические взаимосвязи понятий одного
внутридисциплинарного уровня абстракции (одноуровневые связи);

3) задания, отражающие логические взаимосвязи понятий различных
внутридисциплинарных уровней абстракции (межуровневые связи).

Каждое из упомянутых заданий содержит комплекс из нескольких примеров, обеспечивающих поэтапное повышение уровня усвоения знаний:

1) пример, дающий первичное ознакомление с новым элементом
учебного материала и обеспечивающий формирование знаний-
"знакомств",

2. типовой пример, обеспечивающий формирование знаний-"копий",

3. пример, требующий самостоятельной переработки известной учащемуся ориентировочной основы действий и обеспечивающий формирование знаний-"эвристик" (уровень эвристической деятельности).

Эта иерархия построена в соответствии с уровнями усвоения знаний, введенными В.П. Беспалько. Четвертый уровень этой иерархии, соответст-

вующий продуктивной творческой деятельности, исключен из соображений простоты реализации.

В прил. 3 к диссертации приводится пример из электронного издания по математике, в котором устанавливается иерархия: математические символы, элементы теории множеств, свойства операций над множествами. Для ее построения использован критерий последовательности изложения материала; в этом же разделе электронного издания приводится иерархия отношений построенная по другому критерию - критерию выделения функциональных разделов электронного параграфа; текстовый материал данного параграфа приведен в прил. 4.

Второй параграф главы посвящен вопросам реализации учебного пособия.

Процесс разработки имеет итеративный характер. Он состоит из нескольких этапов:

1. определение целей и содержания обучения,

2. формирование методики, определение формы обучения,

3. разработка сценария электронного издания,

4. программная реализация электронного учебного пособия,

5. тестирование, отладка и апробация разработанного электронного учебника, разработка сопроводительной документации.

В качестве основы для программной реализации была использована программная система "Иерархия-2000". Полученный интерфейс системы соответствует стандартному интерфейсу браузера.

Тестирование и отладка электронного издания осуществлялись по следующей схеме:

6. все вводимые ответы правильные;

7. все вводимые ответы неправильные;

8. вводимые ответы правильные и неправильные.

Такой подход позволяет полностью выявить возможные ошибки в работе и убедиться в корректности выводимой оценки уровня знаний обучаемого.

В третьем параграфе рассмотрен опыт эксплуатации электронного учебного пособия по математике, исследуются проблемы и опыт практического использования электронных изданий по математике на примере учебного процесса в высшем учебном заведении экономического профиля.

Задачам обучения математике студентов экономических вузов вполне соответствует электронное издание по математике. Оно является обучающей программной системой комплексного назначения, обеспечивающей непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения: предоставляющей теоретический материал, обеспечивающей тренировочную учебную деятельность и контроль уровня знаний, а также информационно-поисковую деятельность, математическое и имитационное моделирование

с компьютерной визуализацией и сервисные функции при условии осуществления интерактивной обратной связи.

В диссертации рассматривается методика применения электронного издания по математике при проведении тех видов занятий, которые наиболее употребительны при подготовке экономистов по математике: лекции, практические занятия, контрольные занятия, самостоятельная работа студентов, телекоммуникационные занятия.

Экспериментально были исследованы вопросы эффективности методики проведения практического занятия с применением ЭУ. Исследование показало улучшение усвоения учебного материала и увеличение объема выполнения рабочего задания в экспериментальной группе по сравнению с аналогичным показателем контрольной группы.

Методические принципы создания и применения образовательных изданий

В данной главе основное внимание уделяется методологическим положениям, лежащим в основе последующего изложения.

1. Концепция современного информационного общества и информатизации образования

Информационное общество - понятие, введенное учеными Дж. Мартином, Й Масудой, О. Тоффлером и другими о гипотетическом обществе будущего. В последнее время проблемы формирования информационного общества все в большей степени привлекают внимание ученых, общественно -политических деятелей, представителей деловых кругов общества. Эти проблемы обсуждаются не только на научных, но и на достаточно представительных международных форумах. В качестве примера можно привести встречу руководителей стран "большой восьмерки", состоявшуюся в июле 2000 года в городе Окинава. Принятая на этой встрече Окинавская хартия глобального информационного общества стала знаковым событием в истории развития нашей цивилизации.

Основными отличительными чертами современной глобальной информационной революции можно считать следующие ее особенности:

1) превращение информации в важнейшую экономическую категорию, быстрое развитие информационной экономики, информационного рынка и бизнеса;

2) всеобщий характер информатизации общества, ее проникновение во все сферы жизни и деятельности человека;

3)все большая цифровизация техносферы общества, распространение цифровой техники и цифровых технологий далеко за пределы информационной сферы;

4) глобализация информационной среды мирового сообщества на основе развития сетей;

5) беспрецедентные возможности усиления интеллектуальных и творческих способностей человека на основе использования средств информатики и новых информационных технологий;

6) формирование нового, информационного миропонимания и мировоззрения, которые существенным образом изменяют современную вещественно-энергетическую Картину Мира, научную парадигму и методологию научных исследований;

Технологические особенности образовательных электронных ресурсов

В данном параграфе сформулируем ряд дидактических особенностей, которыми, на наш взгляд, должны обладать образовательные электронные ресурсы. Эти особенности необходимо учитывать при создании технологии разработки образовательных электронных ресурсов. Перечисляемые ниже особенности являются следствием теории, изложенной в предыдущих главах:

1) простота изложения без ущерба для научной строгости;

2) разбиение материала на разделы, определяющие базовые концепты;

3) последовательное усложнение материала с целью закрепления базовых понятий (индуктивная стратегия);

4) подбор множества позитивных и негативных фактов к изученному разделу для формирования следствий на основе усвоенных концептов (дедуктивная стратегия);

5) подбор множества концептов, подмножества фактов (возможно, пустого) и следствий для формирования причин, вызвавших приведенные следствия (абдуктивная стратегия);

6) формирование тезауруса концептов, представляющего собой помеченный граф, в узлах которого может активизироваться пояснительный текст со ссылками на соответствующий раздел;

7) формирование релевантного множества упражнений, выполнение которых может быть обусловлено некоторыми сформулированными критериями, удовлетворение которых свидетельствует о степени усвоения материала;

8) невозможность предъявления следующего раздела без удовлетворения критериев усвоения предыдущих разделов.

Представляют интерес комментарии к этим особенностям.

В частности, первое свойство. Простота изложения отнюдь не означает упрощения в ущерб концептуальной строгости. Если, например, речь идет о естественнонаучной дисциплине, то излишнее абстрагирование в отрыве от прикладного значения может приводить к казусам, отмеченным в заметке академика В.И. Арнольда (см. НГ-НАУКА. 2000. №7. 19 июля.). На вопрос, обращенный к студенту 4-го курса, чему равно 2+1, был получен ответ: 1+2.

Теоретический материал должен подкрепляться практикой. Например, исследование устойчивости в системах управления, описываемых системой линейных дифференциальных уравнений, остается абстракцией до тех пор, пока обучаемый не получит решение дифференциального уравнения и не сопоставит его с переходным процессом, соответствующим этому решению; не соотнесет зависимость характера переходного процесса от коэффициентов исходного уравнения, или значения корней характеристического уравнения. Между тем такая идея символьных вычислений, воплощенная в некоторых исследовательских пакетах, могла бы быть широко использована.

Невозможно представить изложение экономических проблем или постановку любого эксперимента без иллюстрации исследуемого процесса. Следовательно, иллюстративная часть учебника должна содержать некоторый арсенал виртуальных приборов, средств моделирования процессов.

Структура электронного учебного пособия по математике

Представляемое электронное учебное пособие (ЭУП) является совокупностью программных аппаратных и дидактических средств, обеспечивающих решение методических проблем, связанных с преподаванием математики в экономическом вузе.

В основе построения структуры ЭУП - выделение входящих в него компонентов и установление взаимосвязей между ними.

ЭУП рассматривается как целостная обучающая и интерактивная программная система, соответствующая определению, данному в первой главе настоящей работы. В связи с этим целесообразно проведение исследования структуры электронного учебника с разных точек зрения: оценки содержания учебного материала, отражения дидактических и методических функций и с позиций реализации.

Отражение содержания учебного курса в традиционном учебнике, а также функции такого учебника рассматриваются многими исследователями [Бейлинсон и др., 1977; Беспалько, 1988; Зуев, 1983; Лернер, 1991; Назарова, Полат, 1998; Талызина, 1978] и др. По мнению отдельных авторов, электронный учебник, как любой другой учебник, является носителем содержания образования и средством обучения [Зайнутдинова, 1988].

Как философская категория структура есть форма существования содержания. Для исследования структуры учебника необходимо вычленить его существенные компоненты и взглянуть на него как на органическую часть целого, как на необходимый элемент метаструктуры. Такой метаст-руктурой является система средств обучения. В случае электронного учебника его роль как ядра средств обучения не только сохраняется, но он, используя вычислительные и коммуникационные возможности компьютера, способен заменить сборники упражнений и задач, руководства для самостоятельной работы, справочную литературу, наглядные средства, экспериментальные принадлежности, приборы и даже имитировать натуральные объекты. Вместе с тем электронный учебник может использовать функцию управления процессом представления учебного материала. Это делает электронный учебник многофункциональной системой, способной не только заменить традиционные средства обучения, но и расширить их возможности.

Понятие структурного компонента учебника дано в научной литературе [Зуев, 1983, с.94]. Оно может быть перенесено и на электронный учебник. "Под структурным компонентом учебника понимается необходимый структурный блок (система элементов), который, находясь в тесной взаимосвязи с другими компонентами данного учебника (образуя в совокупности с ними целостную систему), обладает определенной формой и осуществляет свои функции лишь ему присущими средствами".

Важнейшими частными структурными системами учебника являются тексты, внетекстовые компоненты и компоненты управления представлением учебного материала.

Традиционно "текст является "основным скелетом" учебника, раскрывает его содержание, обеспечивая последовательное и максимально полное изложение и аргументацию учебного материала; текст - носитель основной информации, определяющей сущность и объем содержания образования" [Зуев, 1983, с. 99]. Текстовый компонент подразделяется на основной, дополнительный и пояснительный тексты.

Внетекстовые компоненты призваны служить тексту, организовывать его усвоение, облегчать его понимание, способствовать мотивации обучения. Восприятие внетекстовых форм информации в издании рассматривается в работе А.В. Антонова [Антонов, 1972]. Аппарат организации усвоения - это вопросы и задания (в вербальной форме), ответы к ним, а также систематизирующие и обобщающие таблицы. Иллюстративный материал представляется в виде рисунков, схем, карт, фотографий и т.п.

Похожие диссертации на Методические основы создания и применения образовательных электронных изданий (На примере курса математики)

Формирование логических умений у младших школьников на основе реализации межпредметных связей информатики и математики (на примере курса информатики)Батршина Гузель Сайфулловна

Методическая подготовка будущих учителей математики в процессе преподавания курса элементарной математики : на примере ВУЗов Республики ТаджикистанШукуров, Джамолудин Абдуалимович

Самостоятельная работа как средство повышения познавательной самостоятельности обучаемых в курсе высшей математики (На примере преподавания математического анализа и теории вероятностей в военном вузе) Власова Нина Федоровна

Развитие эвристического и логического мышления старшеклассников в процессе обучения математике : на примере элективного курса по решению задач с помощью законов логики союзовАлешина Наталья Петровна

Реализация межпредметных связей физики и математики в средней школе (На примере факультативного курса "Вектор в физике и математике") Старцева Екатерина Владиславовна

Реализация межпредметных связей экономики и математики в средней школе (На примере факультативного курса "Производная в экономике и математике") Клименкова Ольга Александровна

Формирование языковых компетенций в курсе математики политехнического вуза : на примере теории вероятностейАзизян Инара Артушовна

Профессионально-педагогическая направленность организации самостоятельной работы при подготовке будущих учителей математики в педвузе (На примере курса стохастики) Мурашко Светлана Александровна

Реализация профессионально-педагогической направленности обучения элементарной математике в педвузе (На примере курса "Стереометрия") Антоновская Виктория Владимировна

Применение пакетов прикладных программ в довузовской подготовке по математикеПавлов Игорь Валентинович