Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Мультимедийная дидактика и программно-технические средства в методике обучения физике 17
1.1 Элементы мультимедийной дидактики 17
1.2 Мультимедийные средства передачи информации в системе организации обучения физике 25
1.3 Виртуальные модели в методике обучения физике и их свойства... 32
1.4 Анализ технологии компьютерного тестирования 44
1.5 Программно-технические средства для создания обучающих программ и тестов 52
Глава 2. Методология построения видеообучающей интерактивной системы на основе наглядности, визуализации и ИКТ 56
2.1. Общие положения. Основные структурные элементы системы 56
2.2. Принципы проектирования и реализации видеообучающей интерактивной системы в физическом практикуме технического университета 71
2.3. Использование принципов наглядности и визуализации при построении дидактических элементов видеообучающей системы 78
2.4. Организация учебно-исследовательской работы студентов в системе ВОИС 102
Глава 3. Экспериментальная проверка эффективности применения видеообучающей интерактивной системы 112
3.1. Экспертиза тестовых заданий видеообучающей интерактивной системы 113
3.1.1. Формирование матрицы тестовых результатов и её анализ 113
3.1.2. Оценка мер центральной тенденции результатов 116
3.1.3. Вариация тестовых баллов 117
3.1.4. Графическая интерпретация эмпирических данных 118
3.1.5. Меры симметрии и островершинности кривых распределений 120
3.1.6. Оценка трудности тестовых заданий 123
3.1.7. Корреляция заданий 126
3.1.8. Надежность тестовых заданий 130
3.1.9. Валидность тестовых заданий ВОИС 134
3.1.10. Логистическая модель Г. Раша и Бирмбаума 136
3.2. Педагогический мониторинг возможностей видеообучающей интерактивной системы на основе ИКТ 144
Выводы. Заключение 153
- Элементы мультимедийной дидактики
- Общие положения. Основные структурные элементы системы
- Экспертиза тестовых заданий видеообучающей интерактивной системы
Введение к работе
Актуальность исследования. При подготовке выпускников политехнического университета в присвоении ими глубоких и прочных знаний, формировании традиционно востребованных экспериментальных умений, большое значение имеет процесс организации практикума по общей физике. Новые требования к подготовке выпускников - формирование исследовательских умений, умений организовать работу в команде, умений самостоятельно пополнять необходимые для решения учебных проблем знания (информационные умения) не реализуются в полной мере на основе традиционной технологии проведения физического практикума. Кроме натурного эксперимента необходимо применение информационно-коммуникативных технологий (ИКТ).
Вопросам разработки и применения в курсе физики различных технологий обучения посвящены исследования, представленные во многих научных работах (СВ. Бубликов [28], А.С. Кондратьев [61], СЕ. Каменецкий [68], В.В. Лаптев [72], В.М. Монахов [101], Э.Д. Новожилов [106], Е.В. Оспенникова [109], Н.С. Пурышева [125], В.Я. Синенко [139], А.В. Усова [151], Т.Н. Шамало [159] и др.).
Важнейшей задачей на ближайшую перспективу в Концепции модернизации российской системы высшего образования является повышение качества подготовки студентов. Для реализации этой задачи необходимо формирование в вузах современных и эффективных действующих систем контроля качества знаний, умений и навыков, учитывая интеграцию российской высшей школы в мировое образовательное сообщество, особенно после вхождения России в Болонский процесс.
Интеграция в мировое образовательное пространство требует внедрения в учебный процесс современных технологий, позволяющих повысить качество знаний. Для их оценивания применяются новые формы контроля знаний. В целом система оценивания остаётся прежней и не всегда отвечает современным требованиям. Методология существующих контролирующих процедур по
физике не позволяет оперативно и своевременно корректировать учебный процесс. В этих условиях особую значимость приобретает предложенная в настоящем исследовании диагностика. Диагностирование выявляет тенденции, динамику формирования профессиональных компетенций и включает в себя контроль, накопление статистических данных и их анализ. Таким образом диагностика призвана оптимизировать процесс индивидуального обучения, обеспечить достоверное определение результатов обучения, оценить способность студентов (как будущих инженеров) к обобщённым методам экспериментального исследования, оптимизировать тестовые задания по их качеству (по дифференцирующей способности и трудности в параллельных вариантах), дифференцировать студентов по степени подготовленности проводить экспериментальные исследования, оценить временные затраты и настойчивость студентов (по числу попыток), получить индивидуальные личностные характеристики, что необходимо для формирования творческих минигрупп, выполняющих проектно-лабораторные работы по темам рабочей программы, вынесенным на самостоятельную работу.
К сегодняшнему дню имеется весьма широкий спектр разноплановых исследований, посвященных проблеме педагогического тестирования. Среди них фундаментальные исследования В. С. Аванесова [4], А. Н. Майорова [93], М. Б. Челышковой [157] и др. Анализ теоретических источников по проблеме тестирования позволил выявить следующие общие тенденции:
возрастает роль тестирования, централизованно осуществляемого в образовательном пространстве нашей страны;
использование тестов в учебном процессе приобретает все большие масштабы и в локальном плане;
возрастает количество публикаций, посвященных тестированию как форме контроля.
Однако теоретические основы создания диагностики качества знаний студентов в научной литературе практически отсутствуют. Исследования
педагогической литературы показали, что проблема диагностики качества знаний является актуальной в образовательном процессе технического вуза.
Бурное развитие электронных и оптических методов хранения, передачи, обработки и предъявления информации позволяет говорить о создании и применении в настоящее время видеокомпьютерных методов обучения [95], то есть методов использующих видеокомплексы для решения дидактических задач. Данные комплексы, дополненные соответствующей аппаратурой, базой данных, методами структурирования учебной информации, математическим обеспечением, различными дидактическими методиками образуют видеокомпьютерную, информационную и коммуникационную технологию обучения.
Видеоинформационная технология обучения эффективна в том случае, когда
видеокомпьютерные средства используются вместе с методами обработки
информации (математическое моделирование, компьютерная графика,
искусственный интеллект, мультимедиа, видеомикропроекция,
видеомакропроекция, компьютерная обработка результатов экспериментов).
Созданная нами видеообучающая система (ВОИС) представляет видеокомпьютерную интерактивную технологию обучения и контроля. При создании ВОИС как элемента композиционного физического практикума мы учитывали необходимость формирования познавательной базы - целостной многоуровневой системы, представляющей собой единство предметных, межпредметных, интегративных знаний, умений и навыков, которые обеспечивают достижение определённого уровня образованности [73]. Данные положения составляют основу ВОИС, которая создана в формате Flash MX 2004, содержит анимации, фрагменты учебных фильмов, фотографии, цветные рисунки, схемы и графики.
Разработанная ВОИС позволяет «расширить» временные рамки аудиторных занятий за счёт активизации самостоятельной работы студентов. Решение вопроса о балансе времени находится в психолого-педагогической и дидактико-методологической плоскости. Требуются такие методы, которые позволяют
объединить проблему в единое целое. Применение на практике предлагаемого нами метода обучения физике одновременно решает проблемы сохранения фундаментальности образования и его наглядности, что до сих пор является актуальным среди методических проблем в области естественных наук, в частности, физики.
Курс общей физики может обеспечить не только репродуктивное овладение научной информацией, но и при соответствующем изменении целеполагания, осуществить деятельностный характер получения знаний.
Возможности формирования в процессе изучения физики динамичных умений и навыков, обладающих свойством широкого переноса знаний с одного вида деятельности, на другой, при лабораторно-практических занятиях в технических университетах почти не используются. За время обучения в техническом университете многие студенты не приобретают умений находить нужную информацию, получать знания посредством использования методов и приёмов познавательной деятельности. Поэтому для теории и практики обучения физике большое значение имеет проведение специальных исследований по определению эффективных способов активизации познавательной деятельности на лабораторно-практических занятиях на основе информационных и коммуникационных технологий (ИКТ).
Наблюдения за процессом выполнения студентами работ физического практикума показали наличие ряда противоречий:
- потребностью общества в грамотных выпускниках технического вуза,
владеющих экспериментальными и исследовательскими умениями, умениями
самостоятельно приобретать недостающие знания и неполным формированием
данных умений и способностей средствами традиционного способа
организации физического практикума;
- наличием ИК-технологий, применяемых при обучении и контроле учащихся,
и сложностью их применения в процессе обучения физике на физическом
практикуме совместно в обучающем и контролирующем режиме;
- необходимостью широкого использования модельных представлений в виртуальном практикуме и наглядно-образными особенностями мышления многих студентов.
Таким образом, возникает проблема разработки ИК-технологий, позволяющих устранить названные противоречия и обеспечить подготовку инженеров-политехников, обладающих глубокими знаниями физики, информационными, экспериментальными, исследовательскими умениями.
Отмеченные противоречия обуславливают актуальность исследования. В связи с этим, была сформулирована тема нашего исследования «Проектирование и реализация видеообучающей и контролирующей системы в физическом практикуме технического университета на основе новых информационных технологий».
Цель спроектировать и реализовать видеообучающую и контролирующую интерактивную систему для физического практикума технического университета на основе ИКТ, позволяющую реализовать цель подготовки современного выпускника технического вуза.
Объект исследования - процесс обучения физике в техническом университете.
Предмет исследования - параллельная видеообучающая и контролирующая система проведения физпрактикума технического вуза, основанная на визуализации явлений посредством включения компьютерных тренажёров, анимаций, фотографий, рисунков.
Для достижения цели исследования мы исходим из следующей гипотезы: Если разработать и реализовать в физическом практикуме для студентов технического вуза видеообучающую интерактивную систему, объединяющую процессы обучения и контроля и активизирующую познавательную деятельность студентов посредством визуализации, это позволит улучшить степень усвоения физического материала и более эффективно формировать информационные, экспериментальные, исследовательские умения.
Для достижения поставленной цели в ходе исследования необходимо решить следующие задачи:
Провести анализ психолого-педагогической литературы с целью исследования эффективности существующих приёмов и условий повышающих эффективность усвоения информации.
Изучить основные приёмы и требования тестологии, выявить наиболее эффективные формы тестовых заданий, а также способы оценки качества тестовых заданий.
Разработать методику проектирования и применения ВОИС в физическом практикуме технического университета.
Разработать программное обеспечение интерактивной видеообучающей тестовой системы (ВОИС).
5. Провести педагогический эксперимент и оценить его результаты.
Методологической основой исследования послужили работы
отечественных и зарубежных учёных в областях:
содержания образования и педагогического прогнозирования (Б.С. Гершунский [41], B.C. Леднев [89], М.Н. Скаткин [49] и др.);
интенсификации учебно-воспитательного процесса (Ю.К. Бабанский [15], СВ. Бубликов [28], М.А. Данилов [49] и др.);
создания и применения средств обучения (B.C. Леднев [88], М.Н. Скаткин [49] и др.);
теории и практики компьютеризации и информатизации образования (X. Гулд [46], Л.Х. Зайнутдинова [58], В.В. Лаптев [72], Е.А. Машбиц [97], Е.С. Полат [122], И.В. Роберт [132], Я.Тобочник [46] и др.);
педагогической психологии (П.Я. Гальперин [38], И.Ю. Соколова [143], Н.Ф. Талызина [148] и др.);
визуального мышления (Р. Арнхейм [13], Н.Е. Важеевская [32], З.С. Белова [18], А.Н. Мансуров [95] и др.);
методики проведения физического эксперимента и реализации физических практикумов (В.И. Иверонова [63], СЕ. Каменецкий [68],
В.В. Лаптев [69], В.Я. Синенко [139], A.M. Слуцкий [65], В.Г.
Разумовский [127], Е.А. Румбешта [134] Т.Н. Шамало [159], И.Я.
Яковлева [44] и др.); мультимедийной дидактики (Е.В. Оспенникова [109], А.В. Смирнов [142],
В.А. Стародубцев [146] и др.). Методы исследования. В работе применялся комплекс методов исследования, адекватных поставленным задачам:
анализ психолого-педагогической литературы по вопросу организации познавательной деятельности обучающихся, применению информационных технологий в обучении;
моделирование педагогического процесса обучения физики на лабораторно-практических занятиях;
моделирование и анимация физических процессов и явлений;
изучение литературы по разработке программного обеспечения;
проведение педагогического эксперимента;
методы статистической обработки результатов тестирования;
методы статистической обработки результатов педагогического эксперимента.
анализ документов (Распоряжение Правительства РФ в области образования, приказы Минобрнауки РФ).
Научная новизна исследования заключается:
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена эффективность применения видеообучающей компьютерной системы при выполнении студентами технического ВУЗа физического эксперимента на основе визуализированных моделей для формирования глубоких и прочных информационных, экспериментальных и исследовательских умений.
Предложена и реализована модель видеообучающей системы для работы студентов при выполнении лабораторных работ в физическом практикуме, которая позволяет интерактивно корректировать процесс обучения на основе сопряжения предлагаемых заданий и визуализированных теоретических
сведений, способствующих ликвидации пробелов в знаниях студентами теоретического материала.
3. Показано, что интеграция возможностей предлагаемых мето дико-технологических подходов, позволяет на основе оперативного мониторинга учебного процесса обоснованно формировать студенческие мини-коллективы для выполнения предусмотренных рабочей программой разного вида самостоятельных заданий, объединить обучение и контроль в единый, взаимосвязанный процесс.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
Создана обобщенная видеообучающая система (ВОИС), в которой самостоятельная работа студентов по изучению визуализированного теоретического материала построена на проектировании индивидуальной познавательной деятельности, способствующей усвоению теоретических знаний.
Сформулированы условия для организации учебной деятельности в системе ВОИС появления потребности в вариативном исследовании визуализированных виртуальных моделей, способствующей приобретению студентами технического университета информационных, исследовательских, экспериментальных умений.
Расширено применение принципа наглядности при конструировании ВОИС для использования её в обучении физике студентов технического ВУЗа на базе физического практикума.
Практическая значимость исследования заключается:
в создании и внедрении программного обеспечения интерактивной видеообучающей тестовой системы (ВОИС);
в разработке научно-обоснованных рекомендаций использования интерактивной визуализированной информации в физическом эксперименте;
в выявлении алгоритма итерации «вопросы-теория-вопросы», порогом преодоления которого являются правильные ответы на все поставленные
вопросы, и являющегося основой пропедевтической работы на лабораторно-практических занятиях;
в создании методики дифференцирования студентов по степени готовности самостоятельно проводить экспериментальные исследования;
в разработке способов проверки остаточных знаний, умений и навыков после проведения физического эксперимента.
Апробация результатов исследований осуществлялась путем публикаций в печати и выступлений: на научно-методических семинарах кафедры общей физики Томского политехнического университета (2004-2007гг.); на X Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные техника и технологии СТТ'2004», Томск, (2004); на X Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в высшей школе», Краснодар, (2004); на Международной конференции «Информационные технологии в образовании, технике и медицине», Волгоград, (2004); на Международной конференции «Физика в системе современного образования», Санкт-Петербург, (2005); на IX Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум», Волгоград, (2006); на XI Международной конференции «Современное образование: содержание, технологии, качество», Санкт-Петербург, (2006); на V Международной научной конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития», Москва, (2006).
Опытно-экспериментальная база:
Предлагаемая методика разрабатывалась и была внедрена в практику обучения студентов на кафедре общей физики в Томском политехническом университете. В исследовании принимали участие более 800 студентов первого и второго курса факультетов ФТФ, ЕНМФ, ИГНД, ТЭФ Томского политехнического университета.
На защиту выносятся следующие положения: 1. Использование в учебном процессе ВОИС, построенной на основе определённых принципов проектирования и представления содержания
учебного материала, служит основой для реализации интерактивного характера обучения и объединения обучения и контроля учебной деятельности в единый, взаимосвязанный процесс.
Обучение студентов в системе ВОИС является средством формирования экспериментальных и исследовательских умений, а так же средством повышения информационной культуры студентов.
Методика организации обучения студентов на лабораторно-практических занятиях по курсу общей физики позволяет осуществить индивидуализацию и дифференциацию обучения, обоснованно формировать мини-коллективы для самостоятельной работы студентов.
Результаты педагогического эксперимента подтверждают эффективность предлагаемой методики обучения студентов физике в техническом университете.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечиваются использованием методов, адекватных целям, задачам и логике исследования, опорой на отечественный и зарубежный опыт использования тестовых заданий, проведением педагогического эксперимента в тщательно контролируемых условиях, всесторонним качественным анализом результатов эксперимента, использованием методов математической статистики для количественной оценки результатов.
Этапы исследования:
1. Изучение и теоретический анализ научной литературы. Одновременно
проводилась систематизация информационных технологий и их возможностей
для целей создания видеообучающей системы. /2002-2005 гг./
Разработка теоретических основ совершенствования методики по созданию компьютеризированных тестовых заданий и средств анимации. /2003-2005 гг./
Разработка видеообучающей тестовой системы и программного обеспечения. /2004-2005 гг./
4. Проведение пробного обучающего эксперимента с целью проверки
эффективности отдельных положений разрабатываемой методики. /2005 -2006
гг./
Статистическая обработка результатов тестирования и коррекция заданий в тестовой форме. /2005 -2006 гг./
Статистическая обработка результатов педагогического эксперимента. /2006 -2007 гг./
Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях: / 1..Писаренко СБ. Новая концептуальная модель физического практикума ^ технических университетов [Текст] / Писаренко СБ., Ларионов В.В. // Известия О4 Томского политехнического университета. - 2006. - Т. 309. - № 6.- С. 231-237.
2. Ларионов В.В., Писаренко СБ. Видовое информационное поле в
/инновационной педагогике: состав, структура, свойства и применение в
Ъ тестировании [Текст] / Ларионов В.В., Писаренко СБ. // Инновации в образовании.-2004.-№1.-С. 55-61.
3. Писаренко СБ., Склярова Е.А. Контроль и управление качеством
<ч*} образования [Текст] / Писаренко СБ., Склярова Е.А. // Труды X
* _ _, .*—_.
молодых учёных. «Современные техника и технологии СТТ' 2004». - Томск,
2004.-С. 333-334.
' 4. Ларионов В.В., Писаренко СБ. «Фрактальность» как дидактический V "^ принцип физического практикума нового поколения [Текст] / Ларионов В.В.,
Писаренко СБ. // Педагогическая информатика. - 2006. - №1. - С 32-38.
5. Ларионов В.В., Писаренко СБ. Визуализированное информационное
/ поле: свойства и применение в инновационной педагогике [Текст] / Ларионов
\ В.В., Писаренко СБ. // Сборник статей X всероссийской научно-практической
9 конференции «Инновационные процессы в высшей школе». - Краснодар, 2004.
-С. 93-94.
6. Ларионов В.В., Писаренко СБ. Особенности компьютерного
тестирования по физике студентов обучающихся технике и технологии [Текст]
\/ Ларионов B.B., Писаренко СБ. II Труды международной конференции
V «Информационные технологии в образовании, технике и медицине»-
^ Волгоград, 2004.-С. 208-210.
7. Писаренко СБ., Ларионов В.В. Использование среды MACROMEDIA
^FLASH MX 2004 для обучающего тестирования по физике [Текст] / Писаренко
. , СБ., Ларионов В.В. // Материалы международной конференции «Физика в системе современного образования» - СПб: РГПУ, 2005. - С. 100-102.
8. Ларионов В.В., Писаренко СБ. О принципах визуализации и
(^ наглядности в теории и методике обучения физике [Текст] / Ларионов В.В.,
Писаренко СБ. // Сборник научно-методических статей РГПУ. - РГПУ, 2006. -С 37-44.
9. Ларионов В.В., Писаренко СБ., Лидер A.M. Лабораторно-проектные
I работы в системе физического практикума технических университетов физике
V [Текст] / Ларионов В.В., Писаренко СБ., Лидер A.M. // Материалы IX
Международной учебно-методической конференции. - Волгоград: ИД МФО,
2006.-С. 56-57.
10. Ларионов В.В., Писаренко СБ. Формы и методы реализации проблемно -
^ориентированного обучения в техническом университете физике [Текст] /
\ Ларионов В.В., Писаренко СБ. // Современное образование: содержание,
технологии, качество: материалы XI международной конференции - С-
Петербург: СПбГТУ «ЛЭТИ», 2006. - С 42^3.
П.Ларионов В.В., Лидер A.M., Писаренко СБ. Современные технологии в
L организации физического практикума физике [Текст] / Ларионов В.В.,
\ Писаренко СБ., Лидер A.M. // Материалы международной конференции
^ «Информационные технологии в образовании, технике и медицине». -
Волгоград: ВолгГТУ, 2006. - С. 82- 83. 12.Ларионов В.В., Писаренко СБ. Виртуальные дидактические средства Ч физического практикума для организации самостоятельной работы студентов в
техническом университете физике [Текст] / Ларионов В.В., Писаренко СБ. //
Материалы V международной научной конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» - Москва: МПГУ, 2006. - С. 287-294. Внедрение результатов исследования.
Методика использования видеообучающей системы внедрена на кафедре общей физики, кафедре теоретической и экспериментальной физики Томского политехнического университета.
Элементы мультимедийной дидактики
Характерной чертой современного этапа развития общества, является его информатизация. Информатизация общества - это глобальный социальный процесс, особенность которого состоит в том, что доминирующим видом деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, продуцирование, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на основе современных средств вычислительной техники, а также на базе разнообразных средств информационного обмена [164]. Рассматриваемый процесс, связан с повышением влияния интеллектуальных видов деятельности на все стороны общественной жизни и ориентирован на использование достоверного, исчерпывающего и своевременного знания во всех видах человеческой деятельности.
Новые информационные технологии имеют огромный диапазон возможностей для совершенствования учебного процесса и системы образования в целом. В этом плане заслуживает внимания макроконтекст, который предусматривает изменения сложившейся системы образования в соответствии с требованиями складывающегося информационного пространства.
Образовательная система начала проявлять устойчивый интерес к вычислительной технике с момента появления первых вычислительных машин, предполагая заложенные в ЭВМ значительные возможности, позволяющие радикально изменить учебно-воспитательный процесс.
Вместе со специалистами в области кибернетики А.И. Бергом, В.М. Глушковым психолого-педагогические основы теории программированного обучения разрабатывали В.П. Беспалько, Н.Ф. Талызина, П.Я. Гальперин и др. Применение идей кибернетики в дидактике позволило рассматривать обучение как сложную управляемую кибернетическую систему, особенно эффективную при использовании средств НИТ.
Фундаментом информатизации образования можно назвать разрабатываемые и анализируемые в те годы теорию деятельности (С.Л. Рубинштейн, А.С. Выготский, А.Н. Леонтьев), теорию проблемного обучения (М.И. Махмутов, A.M. Матюшкин), теорию поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин).
Появление микропроцессорной техники и персональных компьютеров послужило толчком бурному развитию школьной информатики. В начале 80-х годов значительный вклад в разработку организационно-педагогических и методических мероприятий информатизации образования внесли ученые Сибирского региона во главе с академиком А.П. Ершовым. Накопленный положительный опыт послужил основой для принятия министерством просвещения СССР в 1982 году решения о начале постепенного внедрения ЭВМ в систему образования.
Развитие научно-технического прогресса, состояние педагогической науки и практики предопределили принятие правительственного постановления "О мерах по обеспечению компьютерной грамотности учащихся средних учебных заведений и широкого внедрения электронно-вычислительной техники в учебный процесс" (28 марта 1985 года).
С этого момента начался, новый этап в развитии общеобразовательной школы, который ознаменовал начало глобального процесса информатизации образования, ставшего частью, одним из приоритетных направлений процесса информатизации общества.
Информатизация образования - это процесс обеспечения сферы образования методологией и практикой разработки и оптимального использования современных информационных технологий, ориентированных на реализацию психолого-педагогических целей обучения и воспитания [164].
Одним из приоритетных направлений в области информатизации образования является разработка и использование средств мультимедиа.
В соответствии с положением о порядке аттестации и сертификации педагогического программного продукта под средствами мультимедиа понимают комплекс, состоящий из пакета педагогических программных средств, который адаптирован к определенному контингенту учащихся. Данный комплекс включает контролирующие, обучающие, моделирующие, инструментальные и интегрирующие программные средства, и также методики их применения в процессе обучения. Термин "мультимедиа" существует уже 25 лет. Он обозначает совокупность средств представления аудио-, видео- и печатной информации, а так же компьютерные средства обработки информации.
Общие положения. Основные структурные элементы системы
Разработанная нами видеообучающая система (ВОИС) по физике ставит своей целью формирование единого научного знания, которое включает естественнонаучный, гуманитарный, технический компонент, а так же умения адаптироваться к различным видам деятельности, посредством визуализированных способов передачи учебной информации.
Анализируя проблему наглядности в физике, В.А. Алешкевич [10], Ю.А. Дик [51], А.Н. Мансуров [95], Н.Я. Молотков [100] и др. подчеркивают, что в любом акте наглядного обучения восприятие слито с абстрактным мышлением. Поскольку речь идет о сущности в методологическом аспекте, то наглядность на уровне абстрактного мышления, которая отличается от натуральной наглядности объектов как явлений, присуща логическому знанию и характеризует форму его выражения. Поэтому, трансформируя объекты познания, в частности с помощью программных средств, мы переводим созерцательный процесс преобразования в деятельностный. Схемы преобразования заложены непосредственно в материальных и виртуальных носителях дидактики физики, а также в схемах моделирования.
При создании видеообучающей системы как элемента композиционного физического практикума, опираясь на принципы наглядности и визуализации, мы учитывали необходимость формирования познавательной базы - целостной многоуровневой системы, представляющей собой единство предметных, межпредметных, интегративных знаний, умений и навыков, которые обеспечивают достижение определённого уровня образованности [73]. При этом мы исходили из того, что в научно-методической подсистеме должны быть реализованы разнообразные методы и средства побуждения мотивации к самостоятельной познавательной деятельности. А именно: включены прикладные задания профессиональной направленности, постепенное усложнение материала, наводящие вопросы, оперативное тестирование, корректирующие действия, система вопросов, упражнений и задач на определение характера проблемных ситуаций, выявление их причин и т.д [85]. Кроме того, обучение и развитие являются взаимосвязанными процессами, поэтому рассматриваемая видеотехнология включает:
методы и средства активизации познавательной деятельности студентов во всех звеньях учебного процесса (генерация проблемных ситуаций, задания проблемного характера, познавательные задания, требующие для своего разрешения привлечения знаний из других источников и разделов курса физики);
задания, ставящие целью использование научных методов физики в будущей профессиональной деятельности [84].
ВОИС теоретически обоснована и разработана для лабораторно-практических занятий по теме «Электричество и магнетизм», включает комплексные задания к 15 лабораторным работам в нескольких вариантах, является оболочкой к любой части физического практикума и содержит более 600 слайдов - презентаций. Видеообучающая тестовая система ориентирована на становление позитивной индивидуализации обучения, формирование интеллектуальной деятельности по гуманистической траектории, развитие творческого потенциала и профессионального мастерства обучающихся.
Экспертиза тестовых заданий видеообучающей интерактивной системы
На современном этапе развития тестологии и психодиагностики классификация валидности весьма условна. Этот факт определяется сложностью феномена валидности. Валидность - комплексная характеристика теста, отражающая обоснованность, значимость его результатов, адекватность теста целям измерения (т. е. тест дает ответ на вопрос: измеряют ли задания то, что хотели их составители).
Различают несколько видов валидности, дающих представление о качестве теста по разным основаниям.
Внешняя валидность — степень прагматичности, привлекательности теста для тестируемого.
Содержательная валидность — степень представленности в тесте содержания программы, учебника, т.е. характеристика репрезентативности содержания теста по отношению к запланированным для проверки знаниям и умениям [104].
Конструктная валидность (концептуальная) — характеристика теста, определяющая на основе анализа содержания теста, насколько объект тестирования и характер заданий учитывают психологические особенности усвоения материала.
Функциональная валидность — полное соответствие конкретного теста тому уровню усвоения, виду деятельности, для которого он создан.
Факторная валидность — корреляция между данным тестом и каждым из выделенных факторов, например фактором словесного понимания.
Сопоставительная валидность отражает корреляцию результатов рассматриваемого теста с результатами другого те ста, измерения.
Для определения различных видов валидности разработанных видеотестов были привлечены независимые эксперты кафедры общей физики ТПУ, а именно: A.M. Лидер, О.Ю. Петрова, Л.И. Сёмкина, Е.А. Склярова. Эксперты сделали следующие выводы:
Внешняя валидность разработанных видеотестов очень высокая поскольку:
задания выполнены в соответствии с разработанными шаблонами, что способствует их быстрому восприятию, студенты легко ориентируются в структуре и оформлении вопросов;
анимации, фрагменты видеофильмов положительно воспринимаются студентами (тестируемыми), вызывают их заинтересованность; возможность просмотреть фильм, анимацию с любого фрагмента, остановить показ в любой момент, очень удобна и создаёт дополнительный комфорт при работе с тестом;
графики и рисунки, иллюстрирующие поставленные вопросы, содержат дополнительную информацию и воспринимаются студентами как своеобразные подсказки, что в свою очередь так же повышает привлекательность тестовых заданий ВОИС.
Содержательная валидность, характеризуемая как степень представленности в тесте содержания программы, учебно-методических пособий заслуживает достаточно высокой оценки, т.к. видеотесты полностью охватывают теорию лабораторных экспериментов, максимально подробно отражают общую теорию - основу лабораторных работ, содержат вопросы, вынесенные для самостоятельного изучения, а так же включают вопросы прикладного характера.
Очевидна:
конструктная валидность (концептуальная) т.к. все виды заданий соответствуют психологическим особенностям усвоения материала;
функциональная валидность поскольку видеотесты соответствуют уровню знаний физики студентов 2 курса;
сопоставительная валидность т.к. установлена высокая положительная корреляция при сравнении результатов тестирования с результатами практических и экзаменационных работ.
