Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ 33
1.1. Сущность и специфика информатизации образования в современном обществе 33
1.2. Особенности создания и применения средств информатизации образования 47
1.3.Возможные интегративные подходы к созданию средств информатизации образования 96
ГЛАВА II. ИНТЕГРАТИВНЫЕ ПОДХОДЫ К СОЗДАНИЮ КОМПЬЮТЕРНЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ 116
2.1. Интегрированная оболочка «Языковая среда» как средство первоначального обучения методам алгоритмизации 116
2.2. Информационно-поисковая система «Иерархия» как универсальное средство информатизации обучения 122
2.3. Педагогически эффективные иерархические структуры, средства их разработки, представления и обработки 126
2.4. Варьирование средств информатизации в зависимости от уровня подготовки обучаемых
ГЛАВА III. МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ СРЕДСТВ ИНФОРМАТИЗАЦИИ, ОСНОВАННЫХ НА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА 162
3.1. Автоматизированный контроль и оценка действий обучаемого при работе со структурированной информацией 162
3.2. Этапы подготовки иерархически организованной учебной информации 167
3.3. Методические сценарии проведения учебных занятий на основе применения системы «Иерархия». Экспериментальные исследования 172
3.4. Методы первоначального ознакомления обучаемых с подходами к разработке алгоритмов. Экспериментальная проверка педагогической эффективности сборочного составления программ в виде иерархических структур 187
ГЛАВА IV. ТЕХНОЛОГИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ В РАЗРАБОТКЕ СРЕДСТВ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ 202
4.1. Анализ содержания и формализация методов построения тезауруса образовательной области 202
4.2. Унифицированная инструментальная поддержка создания средств информатизации образования. Принципы устройства и функционирования информационного интегратора «Иерархия-2000» 244
4.3. Конкретизация иерархий с использованием мультимедиа-технологий. Преимущества и недостатки использования мультимедиа в процессе информационного интегрирования 261
4.4. Интегративные подходы к созданию гипертекстовых
образовательных электронных изданий и ресурсов 275
ГЛАВА V. ИНТЕГРАТИВНЫЕ ПОДХОДЫ К РАЗРАБОТКЕ И ПРИМЕНЕНИЮ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗДАНИЙ И РЕСУРСОВ 313
5.1. Комплекс классифицированных требований как основа интеграции подходов к созданию образовательных электронных изданий и ресурсов 313
5.2. Система спецификаций и метаописания - инструмент унификации образовательных электронных изданий и ресурсов 334
5.3. Комплекс рекомендаций по унификации средств информатизации образования 346
5.4. Особенности организации диалога пользователей с образовательными электронными изданиями и ресурсами 364
5.5. Универсальные подходы к апробации и комплексной экспертизе образовательных электронных изданий и ресурсов 370
5.6. Методика использования образовательных электронных изданий, полученных в результате информационного интегрирования. Экспериментальные исследования. 384
ГЛАВА VI. ПРИМЕНЕНИЕ СРЕДСТВ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ, СОЗДАННЫХ НА БАЗЕ ИНТЕГРАТИВНЫХ ПОДХОДОВ 412
6.1. Влияние средств информатизации на повышение мотивации обучаемых 412
6.2. Интегративные факторы информатизации открытого дистанционного образования 419
6.3. Применение информационного интегрирования в педагогической тестологии 442
6.4. Использование унифицированных средств информатизации в оценке сложности и трудности учебных текстов 458
6.5. Формирование готовности педагогов к применению средств информатизации образования в профессиональной деятельности 462
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 474
- Сущность и специфика информатизации образования в современном обществе
- Интегрированная оболочка «Языковая среда» как средство первоначального обучения методам алгоритмизации
- Автоматизированный контроль и оценка действий обучаемого при работе со структурированной информацией
Введение к работе
Актуальность исследования. Возникновение новых профессиональных направлений деятельности человека требует специализированной системы подготовки кадров, в которой не только содержание, но и методы и средства обучения должны соответствовать специфике соответствующего этапа информатизации общества. Неслучайно существенная роль в информатизации общества принадлежит информатизации образования - области, от которой напрямую зависит всестороннее становление членов этого общества.
К сожалению, к настоящему времени не сложилось достаточно четкого и однозначного определения для понятия информатизация образования. Вместе с тем большинство существующих определений, данных в различных научных трудах и публикациях, как правило, не противоречат друг другу. В рамках настоящего исследования под информатизацией образования будет пониматься процесс обеспечения сферы образования теорией и практикой разработки и использования современных информационных технологий и средств, ориентированных на достижение психолого-педагогических целей обучения и воспитания.
Существенные научные результаты в области информатизации образования, создания и применения средств информатизации в педагогической деятельности получены М.Н. Алексеевым [16, 17], Е.Ы. Бидайбековым [37-39], Я.А. Ваграменко [55, 56], И.В. Вострокнутовым [73, 74], ГГ. Геркушенко [83, 122, 123], С.Г. Григорьевым [17, 39, 25-27, 94-102], В.П. Демкиным [25-27, 100, 101,], А.П. Ершовым [132-139], С.А. Ждановым [141], Л.Х. Зайнутдиновой [146], А.Д. Иванниковым [315], Г.А. Красновой [25-27, 99-101], СИ. Макаровым [94, 206-209], В.М. Монаховым [222, 223], Е.В. Огородниковым [212, 233, 234], А.В. Осиным [237, 238], СВ. Панюковой [241, 242], Е.С. Полат [228, 255, 256], И.В. Роберт [25, 26, 100,
101, 270-275], H.X. Розовым [278], И.Н. Скопиным [111, 212, 213, 297], О.Г. Смоляниновой [299], А.Н. Тихоновым [314, 315], Е.В. Якушиной [354] и другими российскими учеными.
За рубежом большой вклад в решение проблем информатизации образования внесли Р. Вильяме [67], Н. Вирт [68, 153, 398, 399-401], Д. Грисс [116], Э. Дейкстра [124, 365], П. Деннинг [363, 364], Д. Кнут [159], С. Пейперт [345], Б. Хантер [328] и другие.
Вместе с тем даже поверхностный анализ процессов информатизации системы образования выявляет существенные проблемы. В большинстве учебных заведений отсутствуют специалисты по разработке и эксплуатации информационных систем. Налицо недостаточный опыт и квалификация у педагогического и административного персонала в области использования информационных технологий.
Отдельную нерешенную проблему представляет собой качество и разобщенность существующих средств информатизации, применяемых в образовательных целях. Несмотря на то, что с каждым годом выпуск подобных средств неуклонно растет, большинство из них являются не до конца проработанными, находящимися в стадии развития. Множество актуальных нерешенных задач порождает качество создаваемых и распространяемых средств информатизации образования, наличие в их содержании смысловых циклов и внутренних противоречий, отсутствие полноты и явно выделенной четкой структуры учебного материала, предоставляемого обучаемым для занятий.
Кроме этого следует подчеркнуть повсеместное отсутствие интерфейсной, технологической, содержательной и информационной связи между отдельными средствами информатизации образования, задействованными в разных областях деятельности учебных заведений. Как правило, подобные средства никак не связаны между собой и неоправданно дублируют одну и ту же информацию, что очень часто приводит к содержательным и методологическим коллизиям. Средства, задействованные в процессах информатизации образования, требуют принципиально различных методических и технологических подходов, накладывают существенные требования на знания и умения обучаемых, что отрицательно сказывается на эффективности системы подготовки кадров.
Следует отметить, что в рамках настоящего исследования под средствами информатизации образования понимаются программно-аппаратные средства, функционирующие на базе компьютеров и систем телекоммуникаций, обеспечивающие операции по работе с информацией в сфере образования и нацеленные на достижение психолого-педагогических целей обучения и воспитания. Очевидно, что понятие средств информатизации образования значительно шире понятия компьютерных средств обучения. Помимо последних, к средствам информатизации образования относятся и различные компьютерные средства информатизации организационно-управленческой деятельности учреждений образования, средства методического и контрольно-измерительного предназначения, средства информационного обеспечения внеучебной и научно-исследовательской деятельности, инструментальные средства. В то же время часть положений настоящего исследования будет относиться, в первую очередь, к образовательным электронным изданиям и ресурсам, рассматриваемым в качестве полноценных и наиболее значимых средств информатизации образования.
Отсутствие единообразных подходов к созданию новых средств информатизации существенно сдерживает разработку, внедрение и эффективное совместное использование информационных технологий в образовании. Это связано, в первую очередь, с существующим неоправданным стремлением к созданию новых специализированных технологий разработки и подходов к формированию содержательного наполнения практически для каждого нового электронного учебника, пособия или методического руководства, в то время как наличие единообразных технологий, а также методов их разработки и применения позволило бы авторам не только повысить количество и качество создаваемых средств информатизации, но и уделить больше внимания содержательным и методическим аспектам своей деятельности.
Еще одной проблемой, связанной с хаотичностью разработки и использования информационных технологий и ресурсов в образовании является практическая невозможность универсальной подготовки педагогических кадров, способных комплексно использовать преимущества информационных технологий в профессиональной деятельности. Нередки ситуации, когда участникам образовательного процесса приходится неоправданно овладевать новыми дополнительными приемами оперирования с техническим оборудованием, программным обеспечением и содержательным наполнением для каждого отдельного средства информатизации.
В связи с этим существует необходимость разработки педагогических и информационных технологий и средств, создаваемых в общем концептуальном и технологическом ключе, обеспечивающем их тесную интеграцию. Становится очевидным, что жизнеспособность и эффективность педагогического применения средств информатизации определяется не только их высокими психолого-педагогическими, технико-технологическими и эргономическими показателями, но и степенью единообразия (унификации) содержательных, методических и технологических подходов к реализации и эксплуатации подобных средств.
Согласно Российского энциклопедического словаря и Большой советской энциклопедии унификация (от лат. unus — один и facio - делаю) -это приведение чего-либо к единой системе, форме, единообразию. В технике под унификацией понимают приведение различных видов продукции и средств её производства к наименьшему числу типоразмеров, марок, форм, свойств и т.п. Основная цель унификации — устранение неоправданного многообразия изделий одинакового назначения, но различных по совокупности параметров. Очевидно, что достижение подобной цели актуально и для современной системы обеспечения сферы образования средствами информационных и телекоммуникационных технологий.
Кроме того, согласно Иллюстрированного энциклопедического словаря, Большой советской энциклопедии и Философского словаря интеграция (латинское integratio — восстановление, восполнение, от integer — целый) представляет собой понятие, означающее состояние связанности отдельных дифференцируемых частей и функций системы в целое, а также процесс, ведущий к такому состоянию; процесс, или действие, имеющий своим результатом целостность; объединение, соединение, восстановление единства.
Понятия интеграции и унификации тесно связаны. Исходя из существующих определений, можно утверждать, что унификация является одним из первостепенных факторов интеграции и, наоборот, стремление к интеграции и формирование соответствующих подходов к разработке будет приводить к достижению желаемых целей унификации.
Таким образом, в рамках настоящего исследования и в соответствии с приведенными определениями можно рассматривать интегративный подход как путь, способ, направление достижения целей интеграции, заключающихся в формировании состояния связанности отдельных частей и функций системы в целое, восстановлении единства. В этом случае основной целью применения интегративных подходов к созданию средств информатизации образования будет являться унификация подобных средств, а именно, устранение неоправданного многообразия средств информатизации одинакового назначения, но различных по совокупности параметров, минимизация интерфейсных, технологических, содержательных, методических и других различий в функционировании и использовании средств информатизации образования.
Разработка и развитие интегративных подходов возможны на основе выявления факторов, оказывающих влияние унификационного характера на процессы разработки и использования средств информатизации образования.
Одним из таких подходов может стать применение специально разработанной системы спецификаций и метаописания для унификации разрабатываемых средств информатизации. По своей сути, подобные спецификации являются жестко фиксированной системой требований, которым наряду с другими общепринятыми требованиями, должны удовлетворять информационные средства и ресурсы для полноценного применения в современной системе образования. Говоря более детально, можно отметить, что разработка средств информатизации образования должна производиться с учетом принятых соглашений о единой терминологии и критериях структуризации информации, общих элементах дизайна, единообразной методике использования в образовательном процессе, едином подходе в пользовательском документировании технических и методических приемов работы с конкретным средством информационных или телекоммуникационных технологий, обязательном наборе единообразных сервисов, формате и принципах межресурсного обмена информацией, формате и принципах использования общих информационных ресурсов, единообразной системе навигации по информации и других соглашений.
Существенным фактором унификации разрозненных средств информатизации образования может стать предъявление к ним единого комплекса требований качества и реализация единой максимально универсальной системы апробации и экспертизы. В этом случае средства информатизации, применяемые в различных областях образовательной деятельности, в идеале будут единообразны и в смысле их соответствия единым психолого-педагогическим, технико-технологическим и дизайн-эргономическим требованиям, овладение которыми должно войти в систему подготовки педагогов в области информатизации образования.
Широкие возможности для развития интегративных подходов к созданию образовательных электронных изданий и ресурсов предоставляет структурирование их содержательного наполнения. Действительно, изучение специфики человеческого знания показывает, что в основе многих его областей лежит древовидная структура, определяющая иерархию понятий конкретной предметной области. Такие структуры можно выделить и в содержании практически всех образовательных областей, информатизация которых осуществляется в настоящее время. Иерархический характер усваиваемого материала на протяжении многих лет является предметом изучения отечественной и зарубежной психологии. Представления о функционально-системной организации психических процессов развиваются в психолого-педагогических исследованиях П.Я. Гальперина [78, 79], В.П. Зинченко [150], В.К. Шабельникова [336], Б.Ф. Ломова [201], В.Д. Шадрикова [337] и др. Доказано, что важную роль в формировании умственного образа играет опознание изучаемых объектов и явлений. Результатом исследований является также и тот факт, что любое опознание, цель которого - определенная оценка объекта, обязательно содержит скрытый мыслительный анализ выделенных признаков, на основании которого и делается заключение об объекте. При этом вводится понятие процесса категоризации объектов восприятия, который представляет собой умозаключение, основывающееся на имеющихся сведениях об объекте, структуризации их, подведения под уже знакомую схему (исследования Дж. Брунера [357], А.Р. Лурии [202] и др.).
Исходя из результатов психолого-педагогических исследований, естественно предположить, что заранее структурированная информация об объекте, построенная по наиболее приемлемой для обучаемого схеме, ускорит процесс категоризации и, как следствие, формирование умственного образа изучаемого предмета. Такой способ усвоения информации, вероятно, имел бы свои положительные стороны и в случае, когда формируется умственный образ принципиально нового для человека явления или объекта, что чаще всего и ставится целью процесса обучения. Учитывая сказанное, целесообразно рассмотрение иерархических структур, представляемых и обрабатываемых с помощью современной компьютерной техники, в качестве инварианта, являющегося основой для реализации технологий и методов, унифицирующих создание и применение образовательных электронных изданий и ресурсов как средств информатизации образования.
Отбору и формированию содержания образования, структуризации систем понятий и выявлению тезаурусов образовательных областей посвятили свои научные труды С.А. Бешенков [17, 36, 190, 192], Т.А. Бороненко [46-48], А.А. Кузнецов [172, 173, 190, 192], Т.А. Кувалдина [168-171], В.В. Лаптев [185, 186], М.П. Лапчик [187, 188], B.C. Леднев [190-192], А.С. Лесневский [194], Ю.А. Шрейдер [244, 291, 345, 346] и другие.
Пути становления и развития современной теории графов и деревьев, а также построения компьютерных алгоритмов и средств, нацеленных на обработку и представление иерархических структур, рассмотрены в научных публикациях А.В. Анисимова [19], П. Винтера [397], Е. Дейкстры [124, 365], В.А. Евстигнеева [129, 130], А.П. Завады [144, 145], И.В. Карпенко [19], В.Н. Касьянова [130], В.К. Попкова [258], Ф. Харари [329], П. Холла [331], В. Чена [360] и других.
Обобщая вышесказанное и учитывая результаты современных психолого-педагогических исследований, можно отметить наличие противоречия между существующими методами разработки и применения средств информационных и телекоммуникационных технологий в образовании и спецификой современного этапа информатизации образования, требующего систематизации и унификации разрабатываемых средств информатизации, введения системы формализации и автоматизации процессов разработки и экспертизы подобных средств, повышения готовности педагогов к использованию средств информатизации в профессиональной деятельности, приводящих, в конечном итоге, к повышению качества средств информационных и телекоммуникационных технологий и появлению эффективных методов их практического применения, что влечет за собой повышение эффективности подготовки специалистов на всех уровнях системы образования.
В числе возможных факторов, которые могли бы лечь в основу интегративных подходов, нацеленных на устранение данного противоречия, можно отметить:
Реализацию единого подхода, согласно которого все средства информатизации образования рассматриваются в качестве образовательных электронных изданий и ресурсов, для которых формируется единый комплекс требований качества;
Унификацию формирования содержания средств информатизации, выработку формальных методов описания и структуризации содержания образовательных областей;
Единообразное использование компьютерных иерархических структур как непосредственно в учебном процессе, так и в разработке новых средств обучения;
Введение единой для всех средств информатизации системы спецификаций и метаописания;
Реализацию единой унифицированной экспертизы средств информатизации образования;
Соблюдение единой терминологии в разработке, экспертизе и эксплуатации средств информатизации образования.
Необходимость устранения указанного противоречия за счет изучения и применения перечисленных подходов делает актуальной тему, выбранную для исследования.
Указанные доводы и отмеченное выше противоречие определяют научную проблему настоящей диссертационной работы, заключающуюся в недостаточной проработанности теоретических и практических подходов к созданию и использованию качественных унифицированных средств информатизации образования, обеспечению готовности педагогов и других работников системы образования к использованию подобных средств в профессиональной деятельности.
Целью исследования является выявление целостного комплекса достаточных факторов и требований интерфейсной, технологической, содержательной и методической унификации средств информационных и телекоммуникационных технологий, используемых в образовании, развитие на их основе интегративных подходов к созданию и применению средств информатизации образования, обоснование эффективности развиваемых подходов на основе создания и экспериментальной апробации средств и методов информатизации образования.
Объектом исследования выступает теория и практика создания и применения средств информатизации образования.
Предмет исследования - система интегративных подходов к созданию и применению средств информатизации образования.
Гипотеза исследования заключается в том, что развитие интегративных подходов к созданию средств информатизации образования может осуществляться за счет единообразного применения иерархических структур, обрабатываемых с помощью компьютерной техники, соблюдения единого комплекса требований к качеству, создания унифицирующих систем спецификаций, метаописания, апробации и экспертизы средств информатизации и будет способствовать: появлению новых технологий разработки образовательных электронных изданий, эффективных методов и компьютерных средств обучения; интерфейсной, технологической, содержательной и методической унификации средств информационных и телекоммуникационных технологий, используемых в образовании; сокращению сроков освоения и повышению эффективности использования унифицированных средств информатизации учащимися и педагогами; повышению готовности педагогов к использованию средств информатизации образования в профессиональной деятельности, созданию основы для универсальной подготовки педагогических кадров, способных комплексно использовать преимущества информационных технологий; более полному и качественному обеспечению различных видов образовательной деятельности современными средствами, технологиями и методами информатизации.
Цель, предмет и гипотеза исследования определили постановку и необходимость решения следующих задач:
Выявить современные тенденции информатизации образования, особенности создания и применения, а также основные факторы унификации средств информатизации образования;
Разработать интегративные подходы к созданию компьютерных средств, используемых в учебном процессе, создать соответствующий инструментарий и средства информатизации образования, сформировать методические сценарии практического применения унифицированных средств обучения;
Разработать подходы к анализу и формализации содержания образовательных областей на базе достижений современной теории графов и деревьев, определить интегративную технологию создания и методику применения средств информатизации образования, основанные на компьютеризированной обработке иерархических структур и дополнительной мультимедиа-информации;
4. Сформировать комплекс классифицированных требований к созданию и применению образовательных электронных изданий и ресурсов, интегративную систему спецификаций и метаописания, подходы к единой экспертизе качества средств информатизации образования;
5. Выявить области и методы эффективного применения средств информатизации образования, созданных на базе интегративных подходов, определить факторы формирования готовности педагогов к использованию подобных средств в профессиональной деятельности;
6. Экспериментально подтвердить эффективность разработанных технологий, средств и методов информатизации образования.
Для решения задач, поставленных перед исследованием, использовались следующие методы: изучение отечественных и зарубежных научных трудов по педагогике, психологии, философии, касающихся вопросов информатизации образования, а также специализированной литературы по методам и технологиям обработки информации, обобщение опыта преподавания программирования на базе различных алгоритмических языков, анализ учебных программ, пособий, диссертаций, материалов конференций, разработка инструментальных средств и средств информатизации образования, беседа, наблюдение, проведение лекционных и практических занятий с аспирантами и студентами, педагогический эксперимент и анализ результатов экспериментальной деятельности.
Теоретическую и методологическую основу исследования составляют психологические теории о поэтапном формировании умственных действий и категоризации объектов восприятия, педагогические теории, раскрывающие факторы повышения мотивации к обучению, формирования содержания образования, теории измерения и контроля результатов обучения, теории графов и деревьев, математические теории обработки данных, получаемых в ходе экспериментальной деятельности, методология использования средств информационных и телекоммуникационных технологий в образовании, другие теории и методы.
Базой опытно-экспериментальной работы явились кафедра информатики и прикладной математики Московского городского педагогического университета, Институт дистантного образования Российского университета дружбы народов, Центр образования №1840 и средняя общеобразовательная школа №156 города Москвы.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
Обоснована целесообразность применения и развития интегративных подходов к созданию средств информатизации образования за счет включения в число подобных подходов технологий конструирования и обработки компьютерных информационных иерархических структур и методов их использования в образовании, рекомендаций по соблюдению единого комплекса требований качества, учету системы спецификаций и метаописания, реализации универсальной системы апробации и экспертизы средств информатизации образования, а также благодаря разработке и экспериментальному доказательству эффективности соответствующих унифицированных образовательных электронных изданий и методов их практического применения;
Разработан новый инструментальный компьютерный программный комплекс для создания, хранения, визуализации и обработки информационных иерархических структур на основе выявленных теоретических аспектов использования иерархий в создании и применении средств информатизации образования путем формализации процессов выявления графов в содержании образовательных областей, рассмотрения деревьев-иерархий как лишенных циклов замкнутых графов, связывания вершин иерархий с дополнительной мультимедиа-информацией, разработки универсальной системы шаблонов для вершин иерархических структур, использования компьютерных иерархических структур как непосредственно в качестве средства обучения, так и в процессе автоматизации разработки унифицированных средств информатизации образования;
3. Предложена новая технология, названная информационным интегрированием, заключающаяся в отборе смыслообразующих понятий образовательной области, выявлении межпонятийных связей, ликвидации циклов в образующемся при этом графе понятий, построении соответствующей компьютерной иерархии, вершины которой дополнены пояснительной мультимедиа-информацией, специализированной обработке иерархической структуры, приводящей к автоматизации создания унифицированных средств информатизации образования. Подобная технология, инвариантная относительно специфики содержания, вида и формы образовательной деятельности, позволяет создавать электронные издания, максимально отвечающие структуре и содержанию образовательной области, порождать концептуально полный учебный процесс без смысловых зацикливаний;
4. За счет применения разработанных интегративных подходов созданы новые средства информатизации образования, базирующиеся на использовании разработанного инструментария для обработки и визуализации иерархических структур, а именно, интегрированная оболочка «Языковая среда», предназначенная для обучения основам программирования путем конструирования программ методом сборки в виде иерархических структур; учебная информационно-поисковая система «Иерархия», предназначенная для обучения структуре и содержанию любой образовательной области за счет непосредственной активной работы обучаемых с иерархией понятий, визуализируемой на экране компьютера; система информационно-технологической поддержки перспективного планирования разработки курсов дистанционного обучения; информационный интегратор «Иерархия-2000», представляющий собой инструмент для создания средств информатизации и реализующий технологию информационного интегрирования; унифицированные электронные учебные пособия, разработанные за счет применения информационного интегратора, «Информатизация образования», «Информатика», «Информационные и коммуникационные технологии в системе открытого образования», «Мультимедиа в образовании», «Налоги России», «Банковская система России», система тестирования по информатике;
Разработаны новые методические сценарии обучения, реализация которых ранее была невозможной из-за отсутствия необходимых теоретических и практических разработок для поддержки непосредственного использования иерархических структур в учебном процессе. В числе подобных сценариев активное конструирование и достраивание частей иерархической структуры, работа с дополнительной мультимедиа-информацией к вершинам иерархии, поиск информации по структуре, сравнение конструкций разных языков программирования, сравнение разных иерархий содержания образовательной области, методические приемы использования унифицированных электронных изданий, созданных в результате информационного интегрирования и др.;
Выявлены области и формы образовательной деятельности, в которых целесообразно применение унифицированных средств информатизации, такие как очный учебный процесс, открытое дистанционное обучение, оценка сложности и трудности учебных текстов, разработка и применение педагогических тестовых материалов, решение информационных задач планирования и администрирования образовательной деятельности и др.; предложены пути и обоснована эффективность использования разработанных средств информатизации в этих областях; сформирован расширенный толковый словарь терминов, имеющих отношение к применению интегративных подходов в создании и использовании средств информатизации образования;
7. На основе классификации, отбора существующих и формулирования недостающих требований к качеству средств информатизации образования сформированы единые комплекс требований, системы спецификаций и метаописания, апробации и экспертизы для разработки электронных изданий и ресурсов, соблюдение и использование которых является существенным фактором интеграции и унификации средств информационных и телекоммуникационных технологий, применяемых в образовании. Сформирована система факторов повышения готовности педагогов к профессиональному использованию унифицированных средств информатизации образования, рассматриваемая в качестве неотъемлемой составляющей комплекса интегративных подходов.
Теоретическая значимость исследования заключается в выявлении путей развития интегративных подходов к созданию и применению средств информатизации образования; обосновании целесообразности унификации средств информационных и телекоммуникационных технологий, используемых в образовании; формировании комплекса требований качества, а также систем спецификаций и метаописания образовательных электронных изданий, факторов готовности педагогов к использованию унифицированных средств информатизации в профессиональной деятельности; определении педагогически эффективных форм информационных иерархических структур, выявлении теоретических подходов к их использованию в информатизации образования на основе формализации содержания образовательных областей; выявлении областей образовательной деятельности, в информатизации которых эффективно использование интегративных подходов; формировании толкового словаря терминов, имеющих отношение к созданию средств информатизации образования.
Практическая значимость исследования заключается в создании компьютерного инструментария для обработки иерархических структур, нацеленного на реализацию интегративных подходов к созданию средств информатизации образования, технологии информационного интегрирования, методических сценариев применения разработанных средств информатизации обучения, рекомендаций по эффективному созданию, апробации, экспертизе и применению образовательных электронных изданий и ресурсов; разработке новых средств информатизации образования, среди которых оболочки «Языковая среда» и «Иерархия», Информационный интегратор «Иерархия-2000», система информационно-технологической поддержки перспективного планирования разработки курсов дистанционного обучения, электронные учебные пособия «Налоги России», «Банковская система России», «Информатизация образования», «Информатика», «Информационные и коммуникационные технологии в системе открытого образования», «Мультимедиа в образовании» и другие; определении практических путей использования унифицированных средств информатизации в очном и дистанционном образовании, обучении программированию, измерении и контроле результатов обучения, оценке сложности и трудности учебных текстов, планировании образовательной деятельности.
Достоверность результатов диссертационного исследования обеспечивалась опытно-экспериментальной работой, а также многолетним положительным опытом внедрения и эксплуатации разработанных инструментов, технологий, средств и методов информатизации, соответствующих предмету исследования и поставленным задачам, в ряде организаций систем образования России и других стран СНГ, что подтверждено соответствующими отзывами, актами и публикациями.
Работы в рамках исследования проводились с 1989 по 2004 годы и могут быть условно разделены на три основных этапа. При этом аналитическое исследование тенденций информатизации образования и специфики создания средств информационных и телекоммуникационных технологий, а также экспериментальная деятельность, нацеленная на обоснование эффективности и повышение качества разрабатываемых инструментов, средств и методов информатизации образования, проводились на протяжении всех нижеописанных этапов.
На первом этапе (1989-1997 г.г.) исследовались возможности унифицированного применения иерархических структур в информатизации учебного процесса, разрабатывался инструментарий для обработки и визуализации иерархий, создавались педагогические программные средства «Языковая среда» и «Иерархия», определялись методические сценарии применения подобных средств.
На втором этапе (1998-2001 г.г.) разрабатывались подходы к формализации анализа и описания содержания образовательных областей, определялись технологии построения и обработки компьютерных иерархических структур с целью создания унифицированных образовательных электронных изданий и ресурсов, были разработаны технология информационного интегрирования и Информационный интегратор «Иерархия-2000», в результате применения которых был создан комплекс средств информатизации образования и методов их практического использования.
На третьем этапе (2001-2004 г.г.) исследовались области эффективного применения средств информатизации образования, получаемых в результате применения интегративных подходов, формировался комплекс требований качества и унификации, система апробации и экспертизы образовательных электронных изданий и ресурсов, требования к повышению готовности педагогов к использованию средств информатизации образования в профессиональной деятельности. Описание основных положений и результатов исследования оформлялось в виде диссертационной работы.
На защиту выносятся:
1. Обоснование целесообразности применения интегративных подходов к созданию средств информатизации образования на основе аргументации о необходимости систематизации работ в данной области, повышении качества создаваемых и распространяемых средств информатизации, реализации интерфейсной, технологической и информационной связи между отдельными средствами, задействованными в разных областях деятельности учебных заведений, создании основы для универсальной подготовки педагогических кадров, способных комплексно использовать преимущества информационных технологий; корректность и достаточность отбора иерархических структур, комплекса требований качества, системы спецификаций и метаописания, единой системы апробации и экспертизы в качестве факторов унификации средств информационных и телекоммуникационных технологий, применяемых в образовании;
2. Эффективность разработанных в ходе исследования инструментальных средств, образовательных электронных изданий и ресурсов, методических сценариев их практического применения, обоснованная за счет практического применения нового инструментария (пакета компьютерных программ обработки иерархических структур, информационного интегратора «Иерархия-2000» и др.) в разработке всех описываемых в диссертации унифицированных средств информатизации, использование которых в экспериментальном порядке согласно разработанным методам привело к интенсификации труда педагогов, повышению качества и результативности образовательной деятельности;
3. Выявленные и разработанные теоретические основы использования иерархических структур в создании средств информатизации образования, заключающиеся в обосновании необходимости ликвидации циклов в информационных графах, традиционно лежащих в основе содержания учебного материала, приводящей к появлению иерархий как каркасов подобных графов, отборе видов иерархических структур, технологий их построения, визуализации и обработки, приемлемых для создания и функционирования средств информатизации образования, разработке специализированной системы шаблонов для построения вершин деревьев-иерархий, унифицирующих их применение в информатизации различных областей образовательной деятельности;
4. Эффективность технологии информационного интегрирования, обусловленная появлением возможности разработки унифицированных средств информатизации образования за счет формализации анализа содержания образовательных областей, выделения иерархических структур, отражающих системы понятий и межпонятийных связей, автоматизированной обработки иерархий, вершины которых дополнены образовательной мультимедиа-информацией. В отличие от других технологий разработки средств информатизации образования информационное интегрирование представляет собой технологию синтеза и сборки содержания средств информатизации, интерфейсные, навигационные и методологические принципы использования которых инвариантны относительно специфики конкретных образовательных областей, что облегчает их освоение и использование как обучаемыми, так и педагогами и сотрудниками учебных заведений. Эффективность технологии информационного интегрирования обоснована созданием с ее помощью и положительным многолетним опытом эксплуатации образовательных электронных изданий, в числе которых электронные учебные пособия «Налоги России», «Банковская система России», «Информатизация образования», «Информатика», «Информационные и коммуникационные технологии в системе открытого образования», «Мультимедиа в образовании», а также разработанных методов применения подобных средств;
5. Корректность отбора областей и форм образовательной деятельности, в которых целесообразно применение унифицированных средств информатизации. В числе таких областей очный учебный процесс, информатизируемый с помощью интегрированной оболочки «Языковая среда», информационно-поисковой системы «Иерархия», образовательных электронных изданий, создаваемых в процессе информационного интегрирования; дистанционное обучение, информатизация которого на базе исследуемых технологий и методов приводит к облегчению освоения и использования учащимися и педагогами унифицированных компьютерных средств обучения по разным дисциплинам, упрощению и единообразию формы содержательного материала, пересылаемого по телекоммуникационным каналам, унификации методов самостоятельного обучения в системе открытого дистанционного образования; оценка сложности и трудности учебных текстов, автоматизация которой может быть реализована на основе обработки иерархических структур путем незначительного совершенствования технологии информационного интегрирования; разработка и применение педагогических тестовых материалов, согласно технологий, базирующихся на интегративных подходах к созданию средств обучения, что приводит к достижению максимального соответствия структуры и содержания тестовых заданий структуре и содержанию используемых средств обучения; решение информационных задач планирования и администрирования образовательной деятельности, рассмотренное на примере применения интегративных подходов к созданию средств информационно-технологической поддержки перспективного планирования разработки курсов дистанционного обучения;
6. Необходимость учета системы выявленных факторов повышения готовности педагогов к профессиональному использованию унифицированных средств информационных и телекоммуникационных технологий, рассматриваемой в качестве неотъемлемой составляющей комплекса интегративных подходов к созданию и применению средств информатизации образования. В числе таких факторов наличие у педагогов структурно-системного целостного представления о содержании образовательной области, знаний дидактических свойств и специализированных методов использования иерархических структур и образовательных электронных изданий, полученных в результате их обработки, умений пользоваться средствами информационных и телекоммуникационных технологий.
Результаты работы внедрены в работу секции №32 образовательных электронных изданий Федерального экспертного совета МОН РФ, Федеральной предметной комиссии разработчиков контрольно- измерительных материалов ЕГЭ по информатике, Технического комитета по стандартизации №461 «Информационно-коммуникационные технологии в образовании (ИКТО)» МОН РФ и Федеральной службы по техническому регулированию и метрологии РФ, Национального центра государственных стандартов образования и тестирования Министерства образования и науки Республики Казахстан, лаборатории информатизации высшего столичного образования МГЛУ, Центра информатики и информационных технологий в образовании ИСиМО РАО; в учебный процесс Московского городского педагогического университета, Российского университета дружбы народов, Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, Омского государственного педагогического университета, Самарского государственного педагогического университета, Самарской государственной экономической академии, Курского государственного университета, средних общеобразовательных школ №152, №156 и №1840 (г. Москва), №2 (г. Одинцово, Московской области), №122, №124, Международном колледже непрерывного образования (г. Алма-Ата); при разработке официального Интернет-сайта Финансовой академии при Правительстве РФ (2000-2002); в государственных научно-исследовательских проектах: «Разработка концепции электронных учебников по образовательным областям» и "Разработка организационно-методических основ коллективного формирования информационных ресурсов профильных порталов" (ФЦП «РЕОИС», раздел «Развитие информационных технологий сферы образования», РУДН, ГНИЙ ИТТ "Информика", 2002), «Разработка архитектуры инструментальных средств реализации мультимедиа образовательных изданий в низкопоточных компьютерных сетях» (ФЦП «РЕОИС», тема «Исследование и разработка моделей и методов создания модульных мультимедийных образовательных изданий», ГНУ «ЦИАН», МО РФ, 2003), «Электронная Москва» (МИОО, МГПУ, 2003, 2004), «Разработка, апробация и опытная эксплуатация системы сетевых УМК электронных средств поддержки обучения для подготовки кадров системы открытого образования», «Создание и эксплуатация системы информационно-технологической и информационно-аналитической поддержки для перспективного планирования разработки курсов дистанционного обучения», «Разработка единых требований системы открытого дистанционного образования СНГ к учебным и методическим материалам для дистанционных образовательных технологий», (НТП «Создание системы открытого образования», ЦСОП МОН РФ, РУДН, 2003, 2004), «Разработка нормативно-технических требований и регламентов для создания электронных УМК в системе образовательных порталов» (ФЦП «РЕОИС», МОН РФ, 2004), что подтверждено документально.
Апробация результатов исследования. Результаты, полученные в ходе исследования, докладывались и обсуждались на IX, X, XI, XII, XIII Международных конференциях «Информационные технологии в образовании (ИТО)», (МИФИ, РУДН, Москва, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, диплом за лучший доклад), XI, XIII, XIV, XV Международных конференциях «Применение новых технологий в образовании» (ФНТО «Байтик», Троицк, 2000, 2002, 2003, 2004), XI Всероссийской научно-методической конференции «Телематика'2004» (СПбГИТМО, ГНИЙ «Информика», СПб, 2004), Всероссийской конференции «Информатизация общего и педагогического образования - главное условие их модернизации» (ЧГПУ, Челябинск, 2004), Международной научно-практической конференции «Качество педагогического образования: проблемы и перспективы» (КазНПУ, Алма-Ата, 2004), III Международной конференции «Проблемы дифференциальных уравнений, анализа и алгебры» (АГУ, Актюбинск, 2003), Всероссийской конференции «Современная образовательная среда» (ВВЦ, Москва, 2002), Всероссийской научно-практической конференции-выставке «Единая образовательная информационная среда: проблемы и пути развития» (ТГУ, Томск, 2002), Международной научно-практической конференции «Технология высшего образования в XXI веке: проблемы и перспективы развития» (АГУ, Актюбинск, 2002), Международной конференции "Научное и методическое обеспечение системы дистанционного образования" (ИДО ТГУ, Томск, 2000), Всероссийских объединенных конференциях "Технологии информационного общества -Интернет и современное общество (IST/IMS - 2000, 2001)" (СПбГУ, СПб, 2000, 2001), VI Общероссийской научной конференции «Современная логика: проблемы теории, истории и применения в науке» (СПбГУ, СПб, 2000), VIII конференции представителей региональных научно-образовательных сетей «Relarn-2001» (ПетрГУ, Петрозаводск, 2001), II Международной конференции «Интернет. Общество. Личность. Новые информационно-педагогические технологии. (ИОЛ-2000)» (Институт «Открытое общество», СПб, 2000), Международном симпозиуме, посвященном 100-летию со дня рождения К.И. Сатпаева, (КазНТУ, Алма-Ата, 1999), Международной научно-практической конференции "Проблемы вычислительной математики и информационных технологий" (КазГУ, Алма-
Ата, 1999), II Казахстанско-Российской научно-практической конференции "Математическое моделирование научно-технологических и экологических проблем в нефтегазодобывающей промышленности" (КазГУ, Алма-Ата, 1998), Республиканской конференции "Компьютеризация образования: проблемы и перспективы" (КазГУ, Алма-Ата, 1998), I, II Международной научно-методической конференции "Математическое моделирование и информационные технологии в образовании и науке (ММ ИТОН)", (АГУ, Алма-Ата, 1998, 2003), Международной конференции "Новые информационные технологии в университетском образовании" (НИИ МИОО НГУ, Новосибирск, 1996), Выставке программных средств Министерства образования РК (АГУ, Алма-Ата, 1993, диплом I степени, рекомендация к использованию в системе образования), Международной научной конференции "Студент и научно-технический прогресс" (НГУ, Новосибирск, 1992, диплом I степени), семинарах НИИ Информатики и вычислительной техники АПН СССР (Новосибирск), Института систем информатики СО РАН (Новосибирск), Омского государственного педагогического университета, МГЛУ, ИОСО РАО (Москва), научно-практическом семинаре факультета педагогического образования МГУ им. Ломоносова.
Результаты исследования опубликованы в 92 научных работах, в том числе в 5 монографиях, общим объемом более 130 печатных листов.
Перечень основных публикаций по теме исследования внесен в библиографический справочник отечественных специалистов в области логики «Логика. (Россия-СССР-Россия)» (СПб: «Наука», 2001, С. 133-134).
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
Во введении обосновывается актуальность избранной темы, формулируются цель исследования, его объект, предмет, гипотеза и задачи, характеризуются методы, научная новизна и практическая значимость исследования, приводятся основные положения, выносимые на защиту, данные об апробации и внедрении разработанных технологий, средств и методов информатизации образования.
В первой главе «Теоретические основы информатизации образования» анализируются современные подходы к информатизации образования, особенности создания и применения в образовании средств информационных и телекоммуникационных технологий.
Во второй главе «Интегративные подходы к созданию компьютерных средств обучения» описываются педагогически эффективные иерархические структуры, средства их разработки, представления и обработки, особенности построения и функционирования унифицированных средств обучения: интегрированной оболочки «Языковая среда» и учебной информационно-поисковой системы «Иерархия».
В третьей главе «Методы обучения с применением средств информатизации, основанных на иерархической организации учебного материала» приводятся методические сценарии проведения учебных занятий на основе активной работы обучаемых с компьютерными информационными структурами, методы первоначального ознакомления обучаемых с подходами к разработке и сборке алгоритмов в виде иерархических структур, обсуждаются вопросы автоматизации оценки действий учащихся при работе со структурированной информацией и технология подготовки иерархически организованной учебной информации, приводятся результаты экспериментальной проверки эффективности использования разработанных средств информатизации обучения.
В четвертой главе «Технология информационного интегрирования в разработке средств информатизации образования» описываются формальные подходы к анализу содержания и построению тезауруса образовательной области, технология информационного интегрирования, средства автоматизации обработки содержания образования, основанные на иерархических структурах, интегративные подходы к созданию гипертекстовых образовательных электронных изданий и ресурсов.
В пятой главе «Интегративные подходы к разработке и применению образовательных электронных изданий и ресурсов» формируется комплекс классифицированных требований, система спецификаций и метаописания в качестве основы для интеграции подходов к созданию образовательных электронных изданий и ресурсов, приводятся рекомендации по эффективной реализации, а также подходы к апробации и комплексной экспертизе подобных изданий, методика использования и экспериментальная проверка эффективности компьютерных средств обучения, полученных в результате информационного интегрирования.
В шестой главе «Применение средств информатизации образования, созданных на базе интегративных подходов» описываются результаты исследования влияния средств информатизации на повышение мотивации обучаемых, обосновывается выбор областей образовательной деятельности, в информатизации которых целесообразно применение интегративных подходов, перечисляются и описываются факторы формирования готовности педагогов к применению унифицированных средств информатизации образования в профессиональной деятельности.
В заключении сформулированы основные выводы и результаты, полученные в ходе диссертационной работы, сформулированы положения, требующие дальнейшего исследования.
Сущность и специфика информатизации образования в современном обществе
Исследование научных аспектов, определяющих специфику создания и применения средств информационных и телекоммуникационных технологий в образовании невозможно осуществить в отрыве от результатов исследований особенностей информатизации образовательной сферы деятельности современного общества.
Действительно, современная научная литература все чаще обращается к описанию различных объектов, явлений и процессов, являющихся следствием глобальной информатизации мирового сообщества. Формирование информационного общества является закономерным этапом развития человечества, благодаря глобальному внедрению новых информационных технологий во все сферы жизнедеятельности человека, осознанию фундаментальной роли информации в жизни общества, переходу информации в категорию важнейших стратегических ресурсов, созданию индустрии производства и обработки информации.
Прежде чем говорить об особенностях информатизации современного общества и его сферы образования необходимо выявить исторические предпосылки подобного процесса. Следует отметить, что процесс информатизации общества за всю историю цивилизации довольно точно описывается с помощью последовательности информационных революций. А.И. Ракитов одним из первых показал, что в основе каждой технологической революции лежит революция информационная, которая и создает необходимые условия для перехода общества на качественно новый уровень технологического развития.
Информационная революция, по мнению А.И. Ракитова, заключается в "изменении инструментальной основы, способа передачи и хранения информации, а также объема информации, доступной активной части населения" [268]. Другими словами, информационная революция означает переход общества на использование принципиально новых средств и технологий информатизации, а также на качественно новый уровень развития процессов информационного взаимодействия.
Согласно исследований К.К. Колина за всю историю развития человеческого общества можно выделить шесть основных информационных революций [162]. Первая информационная революция заключается в появлении языка и членораздельной человеческой речи. Вторую информационную революцию большинство исследователей связывают с изобретением письменности. Это изобретение позволило не только обеспечить сохранность уже накопленных человеческим обществом знаний, но и повысить достоверность этих знаний, создать условия для их существенно более широкого, чем ранее, распространения. Третья информационная революция связана с изобретением книгопечатания, которое следует признать одной из первых информационных технологий. Своего апогея третья информационная революция достигла с появлением печатных средств массовой информации: газет, журналов, рекламных объявлений, информационных справочников и т.п.
Четвертая информационная революция началась в XIX веке, когда были изобретены и стали быстро распространяться такие средства информационной коммуникации как радио, телефон и телевидение. Пятая информационная революция началась в 50-е годы XX века с того момента, как в социальной практике стали использоваться средства вычислительной техники. Применение этих средств для обработки научной информации кардинальным образом изменило возможности человека по активизации и эффективному использованию информационных ресурсов. Самое важное и принципиально новое качество, которое принесла пятая информационная революция, заключается в том, что впервые за всю историю развития цивилизации человек получил высокоэффективное средство для усиления своей интеллектуальной деятельности.
Информатизация оказывает революционное воздействие на все сферы жизнедеятельности общества, кардинально изменяет условия жизни и деятельности людей, их культуру, стереотип поведения, образ мыслей. Именно поэтому «... разворачивающийся в настоящее время социальный процесс информатизации общества следует квалифицировать как новую социотехническую революцию, информационную основу которой составляет шестая информационная революция, результатом которой станет формирование на нашей планете информационного общества» [162].
По мнению А. Елякова подобные революции приводят к созданию новых цивилизаций, в основе которых лежат господствующие в обществе технологии, понимаемые не в узкотехническом, а в широком, социокультурном значении слова. Итогом информационной революции, по этой схеме, должно стать информационное общество [131].
Специалисты пытаются прогнозировать сроки окончания основных этапов информатизации общества. Так, по их мнению, компьютерная революция в США и Японии должна была закончиться к 2001 году, в Европе - к 2030 году. Более того, ученые отмечают, что на этом закончится и первый этап развития информационного общества в этих странах [131].
. class2 ИНТЕГРАТИВНЫЕ ПОДХОДЫ К СОЗДАНИЮ КОМПЬЮТЕРНЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ class2
Интегрированная оболочка «Языковая среда» как средство первоначального обучения методам алгоритмизации
Исходя из результатов описанного выше анализа, естественно поставить вопрос о построении универсальных технологий и средств информатизации, которые позволили бы автоматизировать процесс освоения структуры содержания учебных предметов, предоставив в распоряжение обучаемого средства и методы манипулирования компьютерными иерархиями, инвариантными относительно образовательной области и уровня образования.
Предлагаемая технология выработана в рамках конструирования интегрированной оболочки для разработки программ непрофессиональными пользователями, получившей название «Языковой среды» и учебной информационно-поисковой системы (ИПС) «Иерархия» [109-111]. Эти универсальные системы являются примером реализации описываемых методов и дают богатый экспериментальный материал для развития и обоснования идей автора о преимуществах применения иерархических структур данных в унифицированном создании и использовании средств информатизации обучения.
С точки зрения полноты применения указанных методов, наибольший интерес представляет первая разработка, которая должна обеспечивать возможность конструирования программных изделий как программистами, так и пользователями, не являющимися специалистами в области программирования [143]. Несмотря на комплексную унификацию обеих систем и их базирование на технологиях обработки иерархических структур, область применения «Языковой среды» существенно уже, чем у более универсальной системы «Иерархия». В отличие от среды, ИПС может быть применена, не только на занятиях по основам алгоритмизации, но и в любом другом учебном курсе, где возможна структуризация излагаемого материала [184,218].
Согласно распределению компьютерного программного обеспечения, описанного в работах В.В. Мару сина, Е.В. Огородникова и И.Н. Скопина [212], выделяются следующие основные слои для программных средств компьютерной поддержки образовательного процесса:
операционная среда;
общесистемные средства разработки программ, предназначенных для использования в учебном заведении;
общесистемные средства разработки программ, предназначенных для непедагогических приложений;
базовые средства организации учебно-воспитательного процесса;
базовые средства информатизации организационно-управленческой деятельности;
базовые специализированные инструментальные средства поддержки основных педагогических приемов и методов компьютерного обучения;
пользовательские педагогические средства;
пользовательские средства, разрабатываемые в учебных заведениях для применения вне учебно-воспитательного процесса.
Основным достоинством данной классификации является реализованный в ней принцип комплексности инструментальных средств педагогического назначения: все программное обеспечение рассматривается не изолированно, а как система взаимосвязанных компонентов, наращиваемая и развиваемая в требуемых направлениях по мере ее распространения. Согласно классификации, данной в последствии И.Н. Скопиным, «...программное обеспечение педагогического назначения ... можно представлять относящимся к следующим трем уровням:
общесистемный, содержащий средства, специально не ориентированные на поддержку реализации программного обеспечения следующих уровней;
базовый специализированный, содержащий инструментальные средства для реализации конкретных программ, предназначенных для использования в учебном процессе и в других приложениях;
прикладной, содержащий конкретные программные средства учебного назначения и программы, разрабатываемые для применения вне учебно-воспитательного процесса» [297].
В соответствии с изложенной классификацией программного обеспечения по уровням описываемые оболочки относятся к слою базовых специализированных инструментальных средств поддержки основных педагогических приемов и методов компьютерного обучения. По существу, особенности разработки ИПС «Иерархия» и интегрированной оболочки «Языковая среда» демонстрируют концептуальный подход к реализации средств информатизации обучения, представленный в статье [297].
Автоматизированный контроль и оценка действий обучаемого при работе со структурированной информацией
В предыдущей главе были описаны некоторые из интегративных подходов к созданию средств информатизации обучения. Принципиальной особенностью средств обучения, полученных в результате применения данных подходов, является их базирование на иерархическом представлении учебного материала. При этом в распоряжение педагогов и обучаемых предоставляется специализированный компьютерный инструментарий для создания, визуализации, редактирования, обработки и хранения электронных иерархий. Из предшествующего описания следует, что область применения разработанных унифицированных систем - интегрированной оболочки «Языковая среда» и ИПС «Иерархия» - учебный процесс, реализуемый с применением средств информационных технологий. Однако, для полноценного использования подобных средств необходимы методические разработки, учитывающие особенности структурированной организации учебного материала и возможности унифицированных средств обучения.
Разработка универсального инструментального пакета работы с электронными древовидными структурами проводилась практически одновременно с конструированием «Языковой среды» и ИПС «Иерархия», начиная с середины 1989 года. С момента появления первых версий, оба программных средства проходили экспериментальную проверку в ряде высших и средних учебных заведений России и стран СНГ. Информация об итогах эксплуатации постоянно изучается, в средства информатизации вносятся соответствующие изменения. Однако наиболее ценным результатом проведенных экспериментов, на наш взгляд, является формирование и совершенствование методических рекомендаций по практическому использованию унифицированных средств информатизации в реальном учебном процессе.
Если описание самих инструментальных средств базировалось на более полной, с точки зрения их применения, «Языковой среде», то в качестве основы для обсуждения методических разработок уместно взять ИПС «Иерархия», ввиду ее большей универсальности и широты области применения. Хотелось бы отметить, что отчасти благодаря унификации большинство описываемых сценариев учебной деятельности на базе ИПС практически без изменения перекладываются на взаимодействия педагогов и обучаемых с «Языковой средой».
Говоря о подготовке к занятиям, М.П. Лапчик отмечает: «Отличительной особенностью планирования и подготовки к урокам по информатике при проведении занятий является необходимость продумывания всех аспектов включения в ткань урока фрагментов, предполагающих использование педагогических программных средств» [187]. В данной главе обсуждаются разработанные технологии составления методических сценариев учебной деятельности, а также описываются основные подготовленные сценарии, которые после определенной настройки педагогами готовы к применению в процессе обучения.
Как уже отмечалось, ИПС «Иерархия» аккумулирует значительные потенциальные возможности организации занятий с использованием средств информатизации. В принципе, достаточно квалифицированный в области информационных технологий преподаватель в состоянии самостоятельно адаптировать это средство информатизации к потребностям учебно-познавательной деятельности [324]. Тем не менее, для адекватного его включения в учебный процесс может потребоваться дополнительная информация методического характера: какого вида сценарии использования средств обучения целесообразно развивать на базе системы, как строить учебную деятельность и т.д.
Концептуальная база развиваемого методического подхода исходит из того, что систему понятий изучаемой образовательной области с дидактической точки зрения целесообразно представлять в виде иерархической структуры. Визуализированная электронная иерархия понятий вместе с алфавитным списком предоставляются обучаемому для работы.
При разработке унифицированных средств информатизации учитывалось, что обучаемому должна быть предоставлена максимально возможная свобода выбора его действий. Самостоятельность в принятии решений активизирует творческий потенциал обучаемого, способствует повышению влияния мотивационных факторов на эффективность учебного процесса [357]. Однако свобода действий учащегося не должна стать препятствием направленности учебной деятельности. Таким образом, требуется предоставить обучаемому деятелъностные ориентиры, которые позволили бы ему оценивать свои действия. Среди таких ориентиров -балльная оценка не только результата задания, но и шагов его выполнения, информация о времени работы с системой, предупреждения о последствиях того или иного действия обучаемого.
