Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние исследований применения информационных технологий в процессе преподавания дисциплин в системе высшего профессионального образования 12
1.1. Общая характеристика процесса обучения в системе высшего профессионального образования 12
1.2. Методические принципы применения информационных технологий в системе высшего образования 29
1.3. Дидактические принципы применения информационных технологий обучения в системе высшего профессионального образования 41
Выводы по главе 1 63
Глава 2. Концептуальная модель изучения дисциплин информационного цикла при подготовке студентов-технологов 67
2.1. Анализ современного состояния научно-педагогических исследований в области применения информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения 67
2.2. Эффективность обучения и способы ее оценивания 79
2.3. Педагогическое тестирование как фактор повышения качества профессионального образования 94
Выводы по главе 2 113
Глава 3. Исследование влияния авторской методики обучения дисциплинам информационного цикла на качество информационной и технологической подготовки студентов вузов агропромышленного комплекса 116
3.1. Блочно-модульная структура курса «Проведение химического эксперимента с использованием информационных технологий» ... 116
3.2. Результаты педагогического эксперимента по обучению курса «Проведение химического эксперимента с использованием информационных технологий» 128
Выводы по главе 3 140
Заключение 142
Библиографический список 144
Приложения 159
- Общая характеристика процесса обучения в системе высшего профессионального образования
- Анализ современного состояния научно-педагогических исследований в области применения информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения
- Блочно-модульная структура курса «Проведение химического эксперимента с использованием информационных технологий»
Введение к работе
Современный уровень развития общества характеризуется бурно развивающимся процессом информатизации, отличительными чертами которого являются интеграция информационных и коммуникационных технологий с научными и производственными сферами, растущая роль информации как продукта, доступ любого члена общества к источникам информации, интеллектуализация всех видов человеческой деятельности, требующая от каждого индивидуума готовности к использованию средств информационно-коммуникационных технологий в своей профессиональной деятельности. Процесс информатизации общества предъявляет новые требования к профессиональным качествам специалистов любого профиля в области использования информационно-коммуникационных технологий, что находит свое отражение в информатизации современного образования.
Под информатизацией образования мы будем понимать целенаправленно организованный процесс обеспечения сферы образования методологией, технологией и практикой разработки и оптимального использования средств информационно-коммуникационных технологий, используемых в комфортных и здоровьесберегающих условиях, ориентированный на реализацию целей обучения, развития индивида, включающий в себя подсистемы обучения и воспитания (И.Е. Вострокнутов, О.А. Козлов, А.А. Кузнецов, И.В. Роберт и
ДР-)-
В опубликованных к настоящему времени материалах теоретических и
практических исследований по проблемам информатизации образования нашли решение многие задачи. Так, проблемам разработки содержания и методики подготовки педагогических кадров в области информатизации образования посвящены работы С.А. Жданова, О.А Козлова, А.Ю. Кравцовой, А.А. Кузнецова, Т.А. Лавиной, М.П. Лапчика, Н.И. Пака, СВ. Панюковой,
4 И.В. Роберт, И.А. Румянцева, Н.М. Стадника, Е.К. Хеннера и др.;
разработка методики применения средств информационно-коммуникационных технологий в процессе изучения общеобразовательных, профильных и специальных учебных предметов рассматривается в работах С.С. Кравцова, З.Я. Курбатовой, Л.П. Мартиросян, И.В. Роберт и др.; реализация возможностей ресурсов телекоммуникационных сетей как глобальной среды непрерывного образования - в работах А.А. Андреева, СВ. Богдановой, СД. Каракозова, А.Ю. Уварова, А.А. Федосеева и др.; совершенствование механизмов управления системой образования на основе использования средств ИКТ — в работах ЯЛ. Ваграменко, Н.В. Веревка, Х.Н. Гогохия, Б.И. Канаева, Н.И. Пака, СМ. Попова, И.В. Роберт, В.Д. Урнова и др.; создание педагогико-эргономических условий эффективного и безопасного использования средств вычислительной техники, средств информационно-коммуникационных технологий - в работах Л.Л. Босовой, В.А. Давыдова, И.В. Роберт, Ю.А. Романенко и др.; экспертиза средств учебного назначения — в работах Л.Л. Босовой, И.Е. Вострокнутова, И.В. Роберт и др.
В настоящее время методика обучения информатике специалистов-технологов в вузах агротехнологического профиля требует постоянного совершенствования, что определяет необходимость активизации процесса обучения на основе реализации идей информатизации образования. Изменившиеся общественные условия в полной мере коснулись и методик обучения информационным дисциплинам для специальностей агропромышленного комплекса.
Одним из направлений, обеспечивающих решение приведенных выше задач и способствующих развитию информационной культуры будущего технолога, является разработка методических подходов к информатизации процесса обучения и совершенствованию информационной подготовки будущих технологов пищевых производств. Информационные технологии целесообразно применять при изучении большинства учебных дисциплин. При этом средства информационных технологий выступают как новые интерак-
5
тивные средства обучения, обладающие целым рядом
дидактических достоинств и позволяющие качественно изменить методы, формы и содержание обучения. Под комплексным использованием средств информационных технологий в процессе обучения дисциплин информационного цикла будем понимать одновременное и взаимосвязанное использование методов и средств как традиционных, так и информационных технологий на всех этапах обучения обучаемыми и преподавателями, направленных на: организацию и проведение занятий по информационным дисциплинам, контроль и самоконтроль их результатов; использование развивающего потенциала информационных технологий, автоматизацию процессов сбора, хранения, передачи и обработки химико-технологической информации в практической деятельности; автоматизацию организационно-методического управления учебным процессом; создание условий комфортного управления информационными потоками с любого расстояния.
Требования к качественной подготовке будущего специалиста пищевого производства, возрастание роли информационных технологий в естественнонаучных исследованиях и агротехнологических производствах привели к необходимости совершенствования методики применения информационных технологий при обучении дисциплинам информационного цикла в агротехнологических вузах.
Таким образом, проблема исследования обусловлена противоречием между существующей практикой обучения дисциплинам информационного цикла в вузе, не обеспечивающей в должной мере реализацию возможностей информационных технологий в процессе подготовки студентов-технологов, и современным уровнем теоретических и практических разработок в этой области.
Актуальность исследования определяется необходимостью совершенствования процесса использования информационных технологий в процессе подготовки специалистов пищевого производства в условиях реализа-
ции возможностей информационных технологий и в соответствии с требованиями к информационной и технологической подготовке обучаемых.
Цель исследования - научное обоснование и практическая реализация методики обучения дисциплинам информационного цикла студентов-технологов вузов агропромышленного комплекса в условиях информатизации образования.
Объект исследования - учебно-познавательный процесс в вузе агропромышленного комплекса.
Предмет исследования - методическая система организации обучения по информатике в вузе агропромышленного комплекса, учитывающая специфику вуза.
Гипотеза исследования. Уровень подготовки студентов к использованию возможностей информационно-коммуникационных технологий в будущей профессиональной деятельности, а также уровень технологической подготовки будущих специалистов пищевого производства повысятся, если методика обучения дисциплинам информационного цикла будет основана на целесообразной реализации возможностей информационных технологий; автоматизации процессов обработки результатов химико-технологического эксперимента; диагностировании уровня обученности студентов и использовании современных технологий модульного формирования содержания изучаемых дисциплин.
В соответствии с целью, объектом, предметом и гипотезой исследования поставлены следующие задачи:
Провести анализ современных педагогических исследований в области применения информационных технологий в процессе обучения студентов в системе высшего профессионального образования.
Определить основные дидактические требования, предъявляемые к информационным технологиям обучения с целью повышения эффективности их применения в образовательном процессе и уточнить принципы, опреде-
7 ляющие систему требований к методикам как традиционного, так и
современного обучения.
Разработать концептуальную модель применения информационных и коммуникационных технологий, отражающую особенности вуза агропромышленного комплекса в условиях дифференциации и индивидуализации обучения студентов-технологов.
Разработать модульную структуру и содержание спецкурса «Проведение химико-технологического эксперимента с использованием информационных технологий», повышающего качество информационной подготовки студентов-технологов, и провести экспериментальную проверку его эффективности.
Проверить педагогическую эффективность разработанной методики и проанализировать результаты профессиональной деятельности выпускников.
Методологическая основа исследования. Работы в области технологии обучения в высшей школе (СИ. Архангельский, С.Я. Батышев, П.И. Пидкасистый, Д.В. Чернилевский, O.K. Филатов и другие). Работы в области теории и методики использования информационных технологий в образовании (А.Г. Гейн, Б.С. Гершунский, Е.С. Полат, И.В. Роберт, Е.К. Хеннер и другие). Работы в области педагогики и психологии дистанционного образования (А.А. Андреев, В.А. Дятлов, Ю.И. Лобанов, В.В. Семенов, Н.И. Пак и другие). Работы в области информатизации специального образования (О.А. Козлов, Ю.Ф. Михайлов, С. Панюкова), работы в области проблемных методов обучения (Л.В. Замогильнова, И.Я. Лернер, М.И. Махмутов, М.А. Чошанов и другие). Работы по методике организации и проведения химического эксперимента (В.М. Верховский, А.А. Грабецкий, Д.П. Ерыгин, П.Н. Жуков, Л.С. Зазнобина, К.Я. Парменов, З.И. Пилипенко, В.Г. Полосин, В.И. Толкунов, И.Н. Чертков и др.). Работы по использованию информационно-коммуникационных технологий в сфере научно-исследовательской и творческой деятельности (З.Ф. Мазур, А.И. Половинкин и др.).
8 Методы исследования:
изучение и анализ психолого-педагогической, методической литературы, программ и проектов информатизации профессионального образования;
изучение и анализ условий информационной подготовки студентов;
математические методы моделирования и статистические методы обработки результатов исследования;
экспертные методы принятия решения и выбора результирующей информации по результатам экспертных оценок;
проведение педагогического эксперимента по проверке основных положений исследования;
обобщение педагогического опыта, результатов эксперимента.
Опытно-экспериментальной базой послужил ГОУ ВПО «Москов
ский государственный университет технологии и управления».
Исследование осуществлялось в несколько этапов.
На I этапе (1997-1999 гг.) изучалась педагогическая литература, определялась цель, объект, предмет, гипотеза, задачи исследования. Были выявлены основные направления использования информационных технологий при обучении дисциплинам информационного цикла.
На II этапе (1999-2002 гг.) проводилась разработка методики обучения дисциплинам информационного цикла студентов-технологов.
На III этапе (2003-2005 гг.) проводился педагогический эксперимент, статистическая обработка полученных результатов эксперимента, проверка гипотезы исследования, выполнен анализ и обобщение теоретических и экспериментальных материалов исследования.
Научная новизна исследования заключается в том, что: — разработана концептуальная модель применения информационно-коммуникационных технологий в процессе обучения дисциплинам, как информационного профиля, так и специальных дисциплин, отражающая
9
специфику вуза агропромышленного комплекса в
условиях дифференциации и индивидуализации обучения студентов-технологов;
на основе выявленных методических принципов, разработанной модели применения информационных технологий и выявленной цели спецкурса «Проведение технологического эксперимента с использованием информационных технологий» разработана методика, позволяющая повысить уровень подготовки студентов-технологов к использованию возможностей информационных технологий;
проанализировано и доказано влияние использования разработанной методики обучения дисциплинам информационного цикла на повышение качества информационной и профессиональной подготовки студентов вузов агропромышленного комплекса.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что:
выделены методические принципы, используемые при обучении дисциплинам информационного цикла: принцип уместности и целесообразности использования информационных технологий; принцип ориентации на потребности обучаемого в знаниях, умениях и навыках по профилю будущей специальности; принцип информационной упорядоченности теоретического материала; принцип диалоговой формы взаимодействия со средствами информационных технологий; принцип сочетания реального и «компьютерного» экспериментов; принцип систематичности и последовательности выполнения экспериментальных действий; принцип сохранения смыслового объема учебного материала и основных элементов деятельности.
определены дополнительные принципы, на основе которых сформирована структура и содержание дисциплин информационного цикла: принцип комплексного использования возможностей средств информационных технологий; принцип активизации познавательной деятельности средст-
10
вами информационных технологий; принцип прикладной
направленности подготовки.
Практическая значимость исследования состоит в следующем:
разработан и апробирован учебно-методический комплекс, обеспечивающий процесс обучения дисциплинам информационного цикла, включающий: методические требования к использованию информационных технологий; модульную структуру и содержание авторского спецкурса «Проведение химико-технологического эксперимента с использованием информационных технологий»;
выявлены показатели, определяющие эффективность обучения дисциплинам информационного цикла с учетом будущей профессиональной деятельности: качество усвоения программного материала; развивающий эффект обучения (продвижение в интеллектуальном развитии; формирование познавательных способностей; повышение уровня познавательной мотивации и др.); временные затраты на обучение; интенсивность расходования энергетических ресурсов обучаемых (уровень утомляемости, влияние на работу основных систем организма); финансовые затраты на обеспечение данной технологии обучения (затраты на дидактические материалы, на технические средства обучения и т. п.);
внедрена в педагогическую практику и экспериментально подтверждена эффективность разработанной методики обучения будущих специалистов пищевого производства дисциплинам информационного цикла.
Апробация работы. Исследование и отдельные его результаты обсуждались на заседаниях научно-исследовательской лаборатории «Проблемы естественнонаучного и математического образования в вузах» Волжского государственного инженерно-педагогического университета, кафедры технологий пищевого производства Московского государственного университета технологии и управления, на Международной научно-практической конференции «Высокие технологии в педагогическом процессе» (г. Н.Новгород, 2005), Международной российско-итальянской научно-методической конфе-
ренции (Москва, 2005), Межведомственных (г. Углич) и
отраслевых (г. Москва) научно-технических конференциях.
Обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечена научной методологией исследования, опорой на психолого-педагогические теории, сочетанием методов теоретического и экспериментального исследований, использованием статистических методов обработки экспериментальных данных.
На защиту выносятся:
Концептуальная модель обучения информатике в вузе, отражающая специфику вуза агропромышленного комплекса в условиях дифференциации и индивидуализации обучения студентов-технологов.
Методика обучения дисциплинам информационного цикла студентов вузов агропромышленного комплекса, учитывающая специфику вуза и разработанная на основе: выявленной системы педагогических принципов; разработанной модели применения информационных и коммуникационных технологий - и имеющая целью повышение уровня информационной подготовки обучаемых, важным аспектом которой является подготовленность к использованию средств информационных технологий в профессиональной деятельности.
Учебно-методический комплекс, включающий: модульную структуру и содержание спецкурса «Проведение химико-технологического эксперимента с использованием информационных технологий», служащий средством повышения информационной и профессиональной подготовки студентов-технологов.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения.
Общая характеристика процесса обучения в системе высшего профессионального образования
Сущность процесса обучения слушателей высших учебных заведений изучается дидактикой (теорией обучения) высшей школы. Исследуя закономерности учебного процесса, она определяет дидактические принципы, выявляет эффективные методы, формы, средства и технологии обучения, пути их развития и совершенствования. Решая названные задачи, дидактика высшей школы создает теоретические модели обучения, которые находят свое выражение в методических системах, используемых педагогами в образовательном процессе вузов. Как теоретическая основа методик и технологий обучения дидактика определяет общие требования к ним, ориентирует педагогов на выявление и реализацию специфических сторон и условий, характерных лишь для тех или иных конкретных учебных дисциплин. Дидактика высшей школы также обобщает данные методик и технологий обучения, обогащая этим свой теоретический и практический арсенал.
По своей структуре процесс обучения представляет собой взаимосвязанную деятельность педагога и обучающихся, т. е. двухсторонний неразрывный процесс преподавания и учения.
В рамках преподавания, педагог, излагая в систематизированном виде учебный материал и показывая наиболее целесообразные приемы практической работы, психологически готовит слушателей к восприятию изучаемого материала, развивает у них познавательный и профессиональный интерес к предмету, совершенствует способности и умение самостоятельно приобретать знания, овладевать профессиональным мастерством, анализирует их работу и контролирует качество усвоения знаний, навыков и умений. При решении этого комплекса взаимосвязанных задач преподаватель выступает прежде всего в качестве организатора учебно-познавательной деятельности обучающихся. В то же время он реализует воспитательные и развивающие функции обучения, направленные на овладение слушателями элементами культуры умственного и физического труда; развитие интеллектуальных и физических качеств; формирование основ мировоззрения и поведения в обществе.
Обучающийся в процессе учения активно овладевает обобщенными способами учебных действий и саморазвития, решает поставленные педагогом учебные задачи на основе внешнего контроля и оценки, переходящих в самооценку и самоконтроль. Таким образом, учение представляет собой деятельность слушателя по присвоению общественно-исторического опыта и формированию на этой основе индивидуального опыта путем осуществления совокупности учебно-познавательных действий.
О том, как рационально распределить обязанности между педагогом и обучающимися, очень мудро и поучительно говорил А. Дистервег. Он считал, что плохой учитель преподносит истину, а хороший - учит ее находить.
Стержнем обучения является учебно-познавательная деятельность слушателей - отражение в их сознании изучаемого материала, творческое его осмысление и практическое использование приобретенных знаний для решения и учебных и профессиональных задач.
Сущность процесса обучения в вузе состоит в том, что это целенаправленный, систематический, организованный процесс обеспечения слушателей знаниями, навыками и умениями, совершаемый педагогом при их сознательном и активном участии.
Обучение следует понимать не как процесс "передачи" готовых знаний от педагога к обучающемуся, а как широкое взаимодействие между ними с целью развития личности слушателя посредством организации усвоения им научных знаний и способов деятельности.
Необходимость комплексной реализации всех компонентов содержания обучения и направленность дидактического процесса на всестороннее творческое саморазвитие личности обучающегося обусловливают следующие функции обучения: образовательную (вооружение слушателей системой специальных знаний, навыков и умений); воспитательную (формирование качеств личности будущего специалиста) и развивающую (развитие интеллектуальных и физических сил обучающихся). Все названные функции взаимосвязаны и взаимообусловлены. Образовательная функция среди них является базовой.
Многоплановая природа учебного процесса и его ярко выраженный социально-педагогический характер определяются действием закономерностей трех уровней: социального, собственно педагогического и индивидуального. Социальный уровень - это наиболее общие законы и закономерности общественного развития, определяющие цели, содержание, организацию и технологию обучения в вузе. Педагогические закономерности отражают структуру обучения как двусторонний активный процесс совместной деятельности преподавателя и обучающихся по овладению последними соответствующими знаниями, навыками и умениями, формированию у них профессионально значимых качеств. На индивидуальном уровне проявляются закономерности развития слушателя, который предстает как целостный феномен: индивид, личность, субъект учебного труда, индивидуальность.
Наряду с названными закономерностями учебного процесса в вузе существуют и противоречия, определяющие сущность взаимодействия педагога и обучающихся в условиях его протекания. Следует различать противоречия случайные (субъективные), обусловленные слабой методической подготовленностью преподавателей, плохой организацией учебных занятий, отсутствием материального их обеспечения, и противоречия объективно необходимые, выступающие в качестве движущих сил процесса обучения. Пер 15 вые противоречия являются, по существу, недостатками и устраняются, как правило, организационными мерами, вторые - совместной педагогической деятельностью педагога и обучающихся.
Объективно необходимые противоречия процесса обучения по своему содержанию и сфере проявления разнообразны. Основными из них являются противоречия между педагогическим воздействием преподавателя и возможностями обучающихся, между требованиями будущей профессиональной деятельности и возможностью ее моделирования на учебных занятиях и др. Кроме основных противоречий существуют и противоречия частного характера: между преподаванием и учением, индивидуальной и коллективной подготовкой, теоретической и практической учебной работой слушателей, их знаниями и умениями и т. п. Педагог и обучающийся совместными усилиями разрешают эти противоречия, но затем на другой основе они возникают вновь, снова разрешаются и снова возникают. И так продолжается до тех пор, пока осуществляется процесс обучения.
Процесс обучения в вузе имеет свою логику, которая выражается в совместной деятельности преподавателя и обучающихся и проявляется в том, что каждый шаг и акт взаимодействия между ними обусловливаются их предыдущей совместной работой, соответствуют требованиям осуществления логики, осознаются как необходимое звено деятельности, ведущей слушателей к вершинам профессионального мастерства. Логика процесса обучения требует от педагога и обучающихся постоянного творчества, учета всех факторов и обстоятельств, которые могут оказать и оказывают влияние на процесс овладения слушателями знаниями, навыками и умениями.
Знания - преимущественно логическая информация об окружающем и внутреннем мире человека, которая фиксируется в сознании или хранится в материализованной форме. Это продукт познания обучающимися предметов и явлений действительности, законов природы и общества. Навыки - сознательные действия слушателей, доведенные до автоматизма и не требующие постоянного контроля сознания. Умения - уровень освоения действия или деятельности, позволяющий обучающемуся осуществлять их осознанно и с необходимым качеством.
Анализ современного состояния научно-педагогических исследований в области применения информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения
В настоящее время мировое сообщество переживает переход к более совершенному этапу своего развития - информационному. В открытом информационном обществе изменяется содержание и формы деятельности в различных сферах, в том числе и в химии как в науке, и в областях ее практического применения. Создание высоко производительной электронно-вычислительной техники и эффективных средств связи позволяет осуществлять сбор, передачу, хранении информации, обеспечивающих уровень развития, влияющего на технологию химического производства.
Информатизация образования и связанное с ней использование средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в процессе обучения изменяют компоненты теории обучения, что влечет за собой изменение парадигмы педагогической науки. В связи с этим представляется целесообразным использовать возможности ИКТ не только для поддержки традиционных форм и методов обучения, сколько для реализации идей развивающего обучения, интенсификации всех уровней учебно-воспитательного процесса, подготовки подрастающего поколения к условиям жизни в информационном обществе.
В связи с глобальными информационными процессами возникает новый интерес к наукам о физико-химических процессах, протекающих в природных системах. Научность мировоззрения будущих специалистов во многом формируется фундаментальными дисциплинами естественнонаучного цикла.
Существуют различные мнения о целесообразности использования современных информационных технологий в процессе обучения. Различие мнений вызвано тем, что каждый их высказывающихся имеет свой ограниченный субъективный опыт в этой сравнительно новой области. Объективная оценка целесообразности применения современных технологий в процессе обучения может быть получена лишь на основе анализа педагогических исследований.
В течение последних десяти лет достаточно широко исследованы общие возможности информационных технологий, создан немалый арсенал средств на их базе, апробированы методики их использования на практике.
В Законе об образовании РФ указано, что процесс информатизации образования должен иметь гуманистическую ориентацию. В том процессе необходим учет интересов как школы в целом, так и отдельного педагога, и отдельного учащегося.
В «Концепции применения средств новых информационных технологий в обучении» обосновывается необходимость и возможность применения средств информационных технологий в учебном процессе высшей школы, проводится анализ научных исследований в области внедрения современных информационных технологий в обучение, вскрываются теоретические основы применения ИКТ в образовании, вырабатываются принципы и требования создания и применения этих средств.
Источниками для разработки применения ИКТ обучения служили: научные психолого-педагогические исследования по теории деятельности и теории учебной деятельности; научные концепции информатизации общества и информатизации образования; учебные программы и методические материалы по базовому и углубленному курсам химии и информатики; сведения о применении ИКТ за рубежом.
В основу разработки концептуальной модели были положены следующие требования к созданию и дальнейшему применению ИКТ в обучении: современные требования к организации учебного процесса; создание условий для усиления самостоятельной работы обучаемых; выполнение принципа преемственности; внедрение достижений современной науки и техники; обеспечение современной научной организации труда педагога и обучаемых; унификация ИКТ; выполнение принципа гуманизации.
Данная концептуальная модель применения ИКТ отражает переход от традиционных методов обучения к применению современных информационных технологий в учебном процессе в условиях дифференциации и индивидуализации обучения.
При разработке вопросов, связанных с использованием ИКТ в обучении, должны быть учтены дидактические требования, предъявляемые к проведению занятий в условиях безмашинного обучения. Эти требования получили четкое отражение в известной системе принципов обучения, ориентация на которые в условиях компьютеризированного обучения, представляется необходимой и обязательной. Это необходимо для того, чтобы предотвратить опасность односторонней ориентации разрабатываемых ПСО лишь на применении собственно технических возможностей компьютерной техники, без должного учета дидактических требований, несомненно, сохраняющих свою ценность в условиях компьютеризированного обучения, и в частности, при изучении химических дисциплин. При компьютеризированном обучении объектом воздействия является не обучаемый, а учащийся плюс компьютер с его программным и информационным обеспечением. С учетом этого при формировании профильного курса информатики необходимо учитывать особенности учебно-воспитательного процесса и его программно-методического обеспечения.
Блочно-модульная структура курса «Проведение химического эксперимента с использованием информационных технологий»
Специфика реализации целей информатизации в системе обучения заключаются в дидактико-методических основах: цели, задачи, сочетание информационной и профессиональной составляющих. А также реализация общеобразовательного потенциала курса информатики через условия научных методов познания (моделирование, эксперимент и др.), позволяющие наиболее полно использовать их педагогические свойства при отборе содержания и проектирования компьютерного обучения дисциплине «Технология отрасли».
При определении содержания профильных курсов выделяются два типа таких курсов - «фундаментальные» и «прикладные». Для «фундаментальных» курсов в качестве ведущей функции выступает формирование научного мировоззрения (с позиций информатики и системно-информационной картины мира), обогащение изучения основ других фундаментальных наук методами научного познания, привнесенными или развитыми информатикой (моделированием, формализацией и т.д.).
«Прикладные» профильные курсы информатики дифференцируются не по предметным областям, а по критерию вида информационной деятельности.
Виды информационной деятельности человека (сбор, обработка, хранение информации) инвариантны конкретным предметным областям, поэтому основным критерием дифференциации содержания обучения является здесь структура и компоненты информационной деятельности.
Цель профильного курса информатики «Проведение химического эксперимента с использованием ИТ»: повышение уровня информационной подготовки обучаемых, важным аспектом которой является подготовленность к химическому образованию с использованием средств ИТ. Предложенный курс направлен на повышение уровня химической и компьютерной грамотности в процессе профессиональной подготовки.
Современная подготовка специалиста химического профиля включает в себя информационный компонент. Это значит, что профильный курс информатики должен содержать сведения об информационных процессах, информационных системах, информационных технологиях. При этом, очевидно, что в данном случае речь будет идти не о полном и всестороннем изучении всех аспектов информационных процессов и систем, а лишь тех, которые характерны для химии, химического эксперимента и химического производства.
Интегрированное изучение информатики и химии позволяет повысить эффективность учебного процесса, а также освободить дополнительные часы учебного плана, направив их на учебно-исследовательскую деятельность обучаемых.
Интеграция химии и информатики, изучающей информационные системы и процессы в целом, основана на общей методологической основе. Формирование целостного системного видения мира необходимо осуществлять как в рамках вещественно-энергетического мировоззрения, формируемого средствами химии, физики, биологии, так и системно-информационным характером современного научного мировоззрения.
Эффективность интеграции информатики с теоретической химией и химическим экспериментом объясняется тем, что, во-первых, информатика дает возможность широкого использования технологии обработки информации, моделирования, имитации химических процессов, а также тем, что современное химическое производство связано с качественными изменениями в деятельности специалистов, обусловленными автоматизацией и роботизацией технологического процесса; во-вторых, научные исследования в области естественных наук и медицины не мыслимы без использования информационных средств и технологий.
Отбор ИТ для изучения дисциплин химического цикла в рамках профильного курса информатики осуществляется с учетом традиционных дидактических принципов, известных из педагогической литературы: научности, наглядности, сознательности, активности и самостоятельности в обучении; системности и последовательности обучения на высоком уровне трудности; прочности обладания знаниями, умениями и навыками; коллективизма и индивидуального подходов в обучении; единства педагогической и компьютерной организации учебного процесса.
Научность определяет содержание, требует включения в него не только традиционных научных знаний, но и наиболее фундаментальных положений современной науки, а также вопросов перспектив ее развития. При этом "способы усвоения учебного материала ... должны быть адекватны современным научным способам познания" [149].
Наиболее широко рассмотрен в литературе, применительно к компьютерному обучению, принцип наглядности, названный в [107] "интерактивной наглядностью". Если в традиционном понимании под наглядностью понималась, прежде всего, иллюстративная компонента, обеспечения потребности обучаемого увидеть в какой-либо форме предмет или явление, произвести с ним минимальные манипуляции, то в компьютерном обучении наглядность позволяет увидеть то, что не всегда возможно в реальной жизни даже с помощью самых чувствительных и точных приборов. Более того, с представленными в компьютерной форме объектами можно осуществить различные действия, изучить их не только статическое изображение, но и динамику развития в различных условиях. При этом компьютер позволяет, как вычленить главные закономерности изучаемого предмета или явления, так и рассмотреть его в деталях. Различные форма представления объекта могут сменять друг друга и по желанию обучаемого, и по команде программы, чередуя или используя одновременно образное, аналитическое, языковое представления. Это позволяет, согласно задачам обучения, как уплотнить информацию об изучаемом объекте, так и расширить ее. Процессы, моделируемые компьютером, могут быть разнообразными по форме и по содержанию относиться к физическим, химическим, биологическим, экологическим и другим процессам.
Принцип систематичности и последовательности связан как с организацией учебного материала, так и системой действий обучаемого по его усвоению.
Принцип сознательности обеспечен в компьютерном обучении методикой организующей стратегии, которой отдается предпочтение в современных информационных технологиях обучения.
Принцип комплексного использования возможностей средств информационных технологий в химическом эксперименте. Данный принцип реализуется в демонстрационном эксперименте, в информационно-химическом практикуме. Предполагает осуществление различных видов учебной деятельности: информационно-поисковой, экспериментально -исследовательской, деятельности по обработке экспериментальных данных и предоставлении их в различных формах, моделирование и имитация химических объектов и процессов, проведение количественного эксперимента.
Принцип активизации познавательной деятельности в процессе химического эксперимента средствами ИТ. Активизация познавательной деятельности осуществляется за счет повышения наглядности эксперимента, возможности осуществлять научно-исследовательскую деятельность, формирования умения принимать оптимальные решения при постановке проблемных задач, осуществления моделирования и имитации процессов и объектов, изучение которых невозможно осуществить в реальных условиях.
Принцип прикладной направленности подготовки предполагает обеспечение самостоятельных практико-ориентированных действий для осуществления информационной деятельности при четком понимании конкретных целей и задач химического эксперимента, при самостоятельном выборе способа информационной деятельности. Реализация этого принципа обусловливает необходимость применения инновационных методов и организационных форм учебной деятельности со средствами ИТ, в том числе внедрение метода учебных проектов, различных видов самостоятельной деятельности по сбору, обработке, хранению и передаче химической информации.
Учебная программа является моделью определенной методической системы, следовательно, в ней должны отображаться основные элементы методической системы: цели обучения и воспитания, раскрыто содержание предмета, которое направлено на выполнение целей обучения, указаны рекомендуемые дидактические принципы и организационные формы обучения.
Педагогическая целесообразность профильного курса информатики связана с выдвижением и решением конкретных задач: совершенствование содержания профильного курса информатики посредством сочетания средств информационных технологий и химической направленности изучаемых дисциплин, решение которой позволяет обеспечить преемственность и единство химических и информационных знаний базового и профильного уровня.
