Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические основы применения компьютерных технологий в образовательном процессе по физике и смежным с ней дисциплинам
1.1. Содержание понятия «Компьютерные средства обучения» 20
1.2. Принцип наглядности, как основа применения мультимедийного комплекса в педагогической практике вузов 37
1.3. Использование педагогических программных средств в учебном процессе 53
1.4. Функции компьютеризированного демонстрационного эксперимента в учебном процессе 65
ГЛАВА 2. Методика комплексного применения сценарного метода проведения занятий в учебном процессе по дисциплине «Электрооборудование военной автомобильной техники» при осуществлении преемственных связей с физикой
2.1. Анализ возможности использования принципа преемственности в формировании и развитии понятийного аппарата курса физики и основных понятий дисциплины «Электрооборудование военной автомобильной техники» 75
2.2. Возможности использования мультимедийного комплекса и понятийного аппарата курса физики при изучении дисциплины «Электрооборудование военной автомобильной техники» 88
2.3. Дидактические возможности видео и мультипликационных эффектов в процессе подготовки сценариев учебных занятий 94
2.4. Методы обучения при формировании физических понятий дисциплины «Электрооборудование военной автомобильной техники» с использованием мультимедийного комплекса 108
ГЛАВА 3. Экспериментальная проверка эффективности проведения занятий сценарным методом с использованием мультимедийного комплекса на основе понятийного аппарата курса физики
3.1. Методика проведения педагогического эксперимента 118
3.2. Критерии эффективности использования сценарного метода проведения занятий с использованием мультимедийного комплекса 130
3.3 Анализ результатов педагогического эксперимента 147
Заключение 164
Библиографический список используемой литературы 169
Приложения 182
- Содержание понятия «Компьютерные средства обучения»
- Анализ возможности использования принципа преемственности в формировании и развитии понятийного аппарата курса физики и основных понятий дисциплины «Электрооборудование военной автомобильной техники»
- Методика проведения педагогического эксперимента
Введение к работе
Интенсивное развитие науки и техники, особенно сильно прогрессирующее в последнее время, заметно влияет на преобразование общества. Для этого процесса наиболее характерно проникновение компьютерной техники почти во все сферы деятельности человека, в том числе и в образование.
В законе РФ «Об образовании», принятом в 1996 году, говорится о том, что содержание образования должно обеспечить адекватный мировому уровень общей и профессиональной культуры общества, формирование у обучающегося адекватной современному уровню знаний и уровню образовательной программы картины мира, интеграцию личности в мировую культуру [45]. Эти требования диктуют необходимость внедрения в учебный процесс новых информационных технологий - технологий обучения, воспитания, научных исследований и управления, основанные на применении вычислительной и информационной техники и специального программного, информационного и методического обеспечения.
В настоящее время перспективность использования компьютеров при изучении дисциплин в высшей школе не вызывает сомнений. Более того, изучая опыт зарубежных университетов, можно с уверенностью сказать, что процесс информатизации образования развивается с большим ускорением. В таких журналах как Araer. J. Phys., Europ. J. Phys., Computers in Physics, Physics Education, Computers & Education, J. of Computer Assict. Learning, Computer Physics Reports и др. имеется много публикаций о компьютерных программах, используемых в процессе преподавания физики. Обсуждаются не только содержательная часть программ, но и методические, психологические, организационные вопросы [59, С.26].
Как свидетельствует опыт учебных заведений России, США, Германии, Великобритании и др. применение компьютеров интенсифицирует процесс
5 обучения, открывает новые методические возможности и, что очень важно, вызывает повышенный интерес студентов.
Некоторые специалисты утверждают, что внедрение вычислительной техники в практику обучения - событие такой же важности, каким в свое время было создание первых школьных учебников. Поэтому теперь особое значение имеет подготовка квалифицированных специалистов, не только обладающих высоким уровнем научных знаний, но и способных грамотно применять в своей деятельности те или иные компьютерные программные средства. В связи с этим в настоящее время ведется активная работа по поиску эффективных путей компьютеризации высшего образования.
В настоящее время в высших военных учебных заведениях среди применяемых компьютерных технологий обучения широко распространены педагогические программные средства, включающие в себя обучающие и контролирующие компьютерные системы, а также программы, имитирующие физические эксперименты в их модельном представлении. Но, как показывает практика, реальное повсеместное внедрение ЭВМ в учебный процесс все еще затруднено. Причинами этого чаще всего является отсутствие в вузе необходимого компьютерного оборудования, несовершенство многих методических программных средств, неподготовленность значительного количества преподавателей к проведению компьютеризированных занятий.
Широкое внедрение компьютерных технологий соответствует современной концепции интенсивного информатизированного обучения, которая предполагает представление одного и того же материала несколькими средствами обучения, каждое из которых обладает своими дидактическими возможностями.
Преподаватель должен знать эти возможности, уметь распределять учебный материал по различным средствам обучения, формировать из них комплект, предназначенный для решения стоящей дидактической задачи [48,С.16].
Богатый выбор компьютерных средств обучения позволит выйти преподавателю на новый уровень активизации познавательной деятельности курсантов. Причем, возможности существующего компьютерного и программного обеспечения позволяют это сделать без больших материальных затрат.
Психологические, педагогические и методические аспекты использования компьютера в учебном процессе широко исследованы в работах Г.А.Бордовского, Т.В.Габай, Б.С.Гершунского, А.Б.Кузнецова, В.В.Лаптева, Д.Щ.Матроса, Е.И.Машбиц, И.В.Роберт, П.И.Самойленко, Н.Ф.Талызиной и других. Среди иностранных авторов по этой проблеме нам известны работы Д.Ричардсон, Р.Вильямса, С.Пейперта, Д.Ротерея, и др.
«Большинство печатных материалов, посвященных применению компьютерных технологий в учебном процессе, выделяют «три основные формы, в которых может использоваться компьютер при выполнении им обучающих функций: а) машина как тренажер; б) машина как репетитор, выполняющий определенные функции за преподавателя, причем машина может выполнять их лучше, чем человек; в) машина как устройство, моделирующее определенные предметные ситуации (имитационное моделирование). Возможности компьютера широко используются и в такой неспецифической по отношению к обучению функции, как проведение громоздких вычислений или в режиме калькулятора» [132, С.291].
Однако, вопрос применения компьютера, как помощника преподавателя в представлении лекционного материала в литературе представлен крайне скупо, хотя эта проблема и рассматривалась в работах С.МКозел., В.Д.Куприенко, В.В.Лаптева, Д.Ш.Матроса, И.В.Мещерина, И.В.Роберт, Н.Н.Соболева и др., однако, следует отметить, что нередко рассматриваемые ими методики применения компьютера основаны на уже морально устаревшем аппаратном и программном обеспечении. Так впервые, с внедрением в образовательный процесс Челябинского политехнического института комплексной установки «Фотон-6» в 1986 году
7 появилась реальная возможность совместить возможности компьютера и телевидения [77, С. 102].
Ситуация существенно изменилась с появлением мультимедиа технологии, позволяющей раскрыть этот потенциал в привычной информационной среде, составляющими которой являются звук и изображение наряду с традиционными текстами. Распространение мультимедиа технологий в современном информационном обществе справедливо сравнивают по значимости с появлением кино в обществе индустриальном. Что такое мультимедиа? «Труднопереводимый дословно термин можно толковать как многокомпонентную информационную среду, составляющие которой удобно разделить на три группы: аудиоряд, видеоряд, текстовая информация» [93, С.78]. Развитие презентационного программного обеспечения позволило в полной мере объединить возможности этих групп для организации помощи преподавателю в повышении наглядности представляемого учебного материала на различных видах занятий.
В настоящее время для наиболее полного раскрытия возможностей совмещения компьютерных технологий и телевидения необходимо создать мультимедийный комплекс (ММК), который может состоять из следующих основных устройств:
компьютерный системный блок, имеющий видеоадаптер с «TV-out» и звуковую карту;
монитор;
проектор компьютерного изображения или телевизор (один или несколько в зависимости от используемой аудитории) с диагональю не менее 72см;
видеомагнитофон или видеоплеер.
Использование дорогостоящих компьютерных средств, типа видеокарт «MIROVIDEO» и жестких дисков с объемом памяти более 30 ГБайт, обеспечивающих возможность обрабатывать, хранить и представлять
8 видеоинформацию в больших объемах, приведет к отказу от использования видеомагнитофонов и видеоплееров, что позволит повысить производительность и качество управления ММК.
Если при чтении лекций и проведении групповых занятий по специальным и техническим дисциплинам в военном вузе пользоваться только плакатами и доской с мелом, то такие занятия не вызовут должного интереса. Необходим поиск новых форм лекционной работы. В отлнчие от классических лекционных демонстраций компьютерные демонстрации на основе мультипликации позволяют показать явления, недоступные для непосредственного наблюдения (получение тока высокого напряжения в катушке зажигания, работа полупроводниковых приборов и т.д.). Для таких демонстраций организуется вывод изображений с монитора компьютера на большой экран или несколько цветных телевизоров.
Для успешного проведения занятий по техническим дисциплинам, наряду с использованием ММК необходимо создание определенных дидактических условий, при которых происходит осознанное усвоение знаний обучающимися, с учетом научно-обоснованных закономерностей педагогики и психологии, преемственных связей с физикой - дисциплиной, чей понятийный аппарат составляет базис специальных дисциплин в военном вузе.
Одним из условий, влияющих на качество усвоения знаний по спецдисциплинам, является процесс формирования профессиональных понятий, раскрывающих сущность явлений, законов и процессов, происходящих в установках и устройствах, изучаемых дисциплиной «Электрооборудование военной автомобильной техники (ВАТ)» на основе преемственных связей с разделом физики «Электродинамика». Понятия этого раздела являются центральным ядром системы знаний об устройстве и работе систем электрооборудования машин.
Однако тестирование 250 курсантов четвертого курса перед изучением дисциплины «Электрооборудование ВАТ» с целью проверки «остаточных
9 знаний» за курс физики, показало, что более 48% из числа опрошенных курсантов имеют слабые представления об основных физических законах и явлениях необходимых для изучения дисциплины. Курсанты затрудняются раскрыть сущность явления электромагнитной индукции, законов Ампера, Кирхгофа, Ома, физических основ работы полупроводниковых приборов и др.. Данные констатирующего эксперимента приведены на рисунке 1.
Уровень усвоения физических понятий
250 курсантов
Рис. 1. Данные об усвоении физических понятий и законов перед изучением дисциплины «Электрооборудование ВАТ»
Результаты проведенного исследования ставят перед преподавателем дополнительную задачу: в процессе объяснения учебного материала изучаемых тем по дисциплине «Электрооборудование ВАТ» восстановить знания основных понятий курса физики.
Проблеме формирования физических понятий посвящено значительное число диссертационных исследований, направленных на выявление оптимальных условий, на различных этапах обучения, при различных способах изложения учебного материала. Так, вопросом методологии развития научных понятий посвятили свои работы философы А.С.Арсеньев, В.С.Библер, Б.М.Кедров, Г.А.Курсанов. Психологические основы образования понятий исследовали Л.С.Выготский, П.Я.Гальперин, В.В.Давыдов, М.А.Менчинская, Н.Ф.Талызина, М.Н.Шардаков и др.
Дидактические аспекты проблемы освещены в трудах Б.П.Есипова, М.И.Пахмутова, М.Н.Скаткина, А.В.Усовой. Методология и методика формирования понятий освещается в работах методистов В.Ф.Ефименко, В.В.Завьялова, С.Е.Каменецкого, В.А.Кондакова, Л.С.Хижняковой и др.
Формирование научных физических понятий происходит на основе системы методов обучения. В методической литературе рассматриваются различные способы формирования научных физических понятий в системе традиционных и не традиционных форм учебных занятий. Процесс формирования понятий находится в постоянном движении и развитии. Исследования ученых показывают, что формирование понятия происходит не сразу, а в течение какого-то определенного интервала времени, обусловленного целым рядом факторов (уровнем подготовки обучающихся, их общим развитием, применяемыми преподавателем способами формирования этих понятий и т.д.). Этот процесс зависит также от субъективных особенностей усвоения понятия обучающимися; постоянного развития самого понятия.
А.В.Усова под формированием понятия понимает этап, завершающийся его образованием. "Это этап, начинающийся с первоначального восприятия предмета, понятие о котором формируется, и завершающийся образованием абстрактного понятия. Момент образования понятия характеризуется выявлением основных существенных признаков понятия, составляющих ядро понятия. В дальнейшем происходит развитие понятия, включающее выявление новых свойств, признаков, связей и отношений данного понятия, в теоретическую систему понятий" [125, С.75].
Правильный выбор способа формирования понятия, методов и приемов, которые обеспечивали бы быстрейшее выделение его существенных признаков, связей и отношений с другими понятиями, является областью изучения многих ученых. В работах психологов (П.Я.Гальперин, В.В.Давыдов, Е.Н.Кабанова-Меллер, Н.А.Менчинская, Н.Ф.Талызина, М.Н.Шардаков) и дидактов (М.Н.Верзилин, М.Н.Скаткин, А.В.Усова)
11 сформулированы основные условия, при соблюдении которых обеспечивается высокое качество усвоения понятий учащимися. Эти условия должны учитываться преподавателем, планирующим и организующим учебный процесс, процесс передачи информации.
На наш взгляд, одним из условий успешного формирования понятий является правильный выбор способа их формирования, методов и приемов, которые обеспечивают быстрейшее выделение его существенных признаков, связей и отношений с другими понятиями.
Внедрение в учебный процесс новых информационных технологий связано с преодолением ряда противоречий:
- с одной стороны, не вызывает сомнений целесообразность
использования в учебном процессе стандартных обучающих программ, с
другой стороны, временные и финансовые затраты не позволяют оперативно
реагировать на изменения, связанные с поступлением новой информации;
- с одной стороны, эффективность использования информационных
технологий обусловлена наличием преемственных связей между изучаемыми
явлениями, с другой стороны, отсутствием методики применения
компьютерных обучающих программ в процессе объяснения конструкции и
принципа работы, наиболее сложных для понимания приборов и систем
электрооборудования, в основе работы которых лежат физические законы и
явления.
Выделенные противоречия высвечивают ряд нерешенных проблем, связанных с внедрением компьютерных сценариев в учебный процесс военного автомобильного института, в частности, в дисциплину «Электрооборудование ВАТ»:
- слабую разработанность вопросов преемственности понятийных
аппаратов курса физики и спецдисциплин;
- отсутствие квалифицированных специалистов-педагогов, обладающих
не только достаточными знаниями и навыками владения компьютерной
12 техникой, но и способных методически грамотно использовать ее в учебном процессе.
Поиск путей разрешения выделенных проблем делает работу актуальной.
Для решения назревших проблем и устранения имеющихся противоречий целесообразно пересмотреть организацию образовательного процесса в вузе, разработав и внедрив в учебный процесс новые методы и средства обучения на основе компьютерных технологий.
Использование ММК позволит повысить качество и скорость усвоения понятий. Я.А.Коменский указывал, что восприятие становится сильнее, если в нем участвуют несколько органов чувств. [58, С.119].
Внедрение в учебный процесс ММК неминуемо приведет к изменению методики проведения замятий, поэтому возникает необходимость обосновать эти изменения, выявить возможности использования ММК в учебном процессе. Недостаточность исследования эффективности его применения обусловили выбор темы нашего исследования «Сценарный метод проведения занятий на основе понятийного аппарата курса физики с использованием мультимедийного комплекса (на материале дисциплины «Электрооборудование военной автомобильной техники»).
Методика проведения занятий по сценарному методу с использованием мультимедийного комплекса позволит соединить воедино возможности компьютерных обучающих программ и живого общения преподавателя с обучающимися. Применение мультипликации и видеоэффектов при объяснении сложных физических явлений, возможности творческого подхода к пояснению работы различных физических приборов резко повышает качество усвоения учебного материала.
ММК позволит обеспечить гибкость программирования. Педагог может самостоятельно вносить изменения в сценарий, буквально накануне занятия, затрачивая при этом минимум времени. Привлечение для разработки
13 сценариев наиболее подготовленных обучающихся развивает у них творческие способности.
Современные компьютерное программное обеспечение, заложенное в ММК, позволяет преподавателю самостоятельно озвучивать сценарии и использовать их для самостоятельной подготовки обучающихся, закрепления ими учебного материала или ликвидации задолжностей по пропущенным или не выученным темам.
Затраты на приобретение мультимедийного комплекса сравнительно невелики, что может обеспечить их быстрое внедрение в учебный процесс любых общеобразовательных заведений.
Объектом исследования является образовательный процесс в военном автомобильном институте, ориентированный на использование преемственных связей физики с профильной дисциплиной «Электрооборудование ВАТ»
Предметом исследования послужил сценарный метод проведения занятий по дисциплине «Электрооборудование ВЛТ» на основе понятийного аппарата разделов курса общей физики «Электродинамика», «Оптика», «Молекулярная физика».
Цель исследования заключается в выявлении и обосновании методики проведения занятий по наиболее сложным для усвоения темам дисциплины «Электрооборудование ВАТ», в условиях преемственных связей с курсом физики.
Гипотеза исследования
Если при объяснении устройства и принципа действия наиболее сложных приборов электрооборудования военной автомобильной техники, основу работы которых составляют физические законы и явления, изучаемые курсантами в курсе физики, применять методику согласованного обучения с использованием ММК, то можно решить такие проблемы как:
- продолжить формирование и развитие основополагающих физических понятий;
на основе ММК и сценарного метода обучения, повысить качество усвоения знаний и умений по дисциплине "Электрооборудование ВАТ";
успешно реализовать принцип преемственности в процессе формирования понятий, общих как для курса физики, так и для дисциплины "Электрооборудование ВАТ",
повысить мотивацию учения курсантов;
развить творческие способностей обучающихся.
Исходя из цели и гипотезы исследования, в работе ставятся следующие задачи:
Изучить основные педагогические и методические концепции применения компьютерных средств обучения в учебном процессе вузов.
Проанализировать технические возможности видео и компьютерной техники, а также их программного обеспечения для определения возможности их использования при восстановлении понятийного аппарата курса физики на занятиях по дисциплине "Электрооборудование ВАТ".
Разработать и обосновать основные методические приемы использования сценарного метода проведения занятий и экспериментально проверить их влияние на качество усвоения курсантами физических понятий, учебного материала профильной дисциплины и развитие творческих способностей обучающихся.
Проанализировать влияние видео и мультипликационных эффектов в сценариях ММК на уровень усвоения учебного материала.
Экспериментально проверить эффективность разработанной методики применения сценарного метода проведения занятий и осуществить ее внедрение в учебный процесс.
Методологическую основу исследования составляют: - основные положения теории познания, развития личности, диалектическая теория о всеобщей связи, взаимообусловленности и целостности явлений; концепция социоприродной сущности человека;
- труды психологов и педагогов в области теории мышления и теории
деятельности, основные идеи которых транслированы в учебный процесс
разработкой различных аспектов общедидактических принципов концепции
интенсивного информатизированного обучения;
- дидактические исследования по проблеме оптимизации учебного
процесса, форм и методов структурирования обучения;
- исследования в области методики преподавания физики.
Методы исследования;
Теоретический анализ проблемы на основе изучения философской, психолого-педагогической, научно-методической, учебной литературы и нормативных правительственных документов с целью изучения ее состояния в педагогической науке и вузовской практике обучения.
Анализ возможности использования принципа преемственности понятийного аппарата курса физики и основных понятий дисциплины «Электрооборудование ВАТ».
Анализ базисного учебного плана, программы по дисциплине «Электрооборудование ВАТ» и государственного общеобразовательного стандарта по физике с целью выяснения возможности использования ММК при объяснении принципа действия приборов электрооборудования, в основе работы которых лежат физические законы и явления; компьютерное тестирование, анкетирование, анализ рубежных контролей и домашних контрольных заданий курсантов, опрос преподавателей вузов.
Проведение и обсуждение открытых занятий по специальным дисциплинам, проводимых сценарным методом с привлечением преподавательского состава кафедры физики.
Проведение педагогического эксперимента, качественный и количественный анализ его результатов.
Научная новизна исследования заключается: 1. В разработке нового сценарного метода проведения занятий по дисциплине «Электрооборудование ВАТ» с использованием преемственных
16 связей с курсом физики, на основе внедрения современных компьютерных технологий.
В установлении аналитических зависимостей, характеризующих взаимообусловленность методических приемов и наглядности компьютерных видеоэффектов и их влияние на качество усвоения основных физических понятий, лежащих в основе понятийного аппарата дисциплины "Электрооборудование ВАТ".
В уточнении понятия «Педагогические программные средства»
В разработке концепции создания компьютерных обучающих программ для сопровождения учебных занятий по техническим дисциплинам на основе межпредметных связей с физикой.
Теоретическая значимость исследования заключается:
В разработке теоретических основ методики применения ММК для проведения занятий по дисциплине «Электрооборудование ВАТ» сценарным методом, на основе понятийного аппарата раздела «Электричество» курса физики.
В исследовании возможностей использования ММК в образовательном процессе по специальным дисциплинам в военном вузе (на примере дисциплины «Электрооборудование ВАТ»),
В обосновании и экспериментальном подтверждении того, что современные компьютерные технологии могут применяться в вузах не только для повышения уровня знаний по дисциплинам, но также для развития творческих способностей обучающихся.
Практическая значимость исследования заключается:
1. Во внедрении в практику преподавания методики проведения
занятий сценарным методом на основе понятийного аппарата раздела
«Электродинамика» курса физики с использованием ММК.
2. В разработке и внедрении сценариев по наиболее сложным для
усвоения темам дисциплины «Электрооборудование ВАТ».
В создании и внедрении в педагогическую практику методических пособий для преподавателей, создающих и применяющих компьютерные сценарии для мультимедийного комплекса, в котором раскрываются основные методические приемы создания и представления сценариев.
В положительном влиянии реализации сценарного метода проведения занятий на качество усвоения физических понятий, принципов работы электрооборудования автомобилей и развитие творческих способностей обучающихся.
Осуществление педагогического эксперимента (констатирующего, обучающего и контрольного) по проверке эффективности применения ММК в реализации принципа преемственности понятийных аппаратов курса физики и дисциплины «Электрооборудование ВАТ» в сравнении с традиционными демонстрациями, с применением методов математической статистики для обработки результатов эксперимента проводилось с 1996 по 2001 год и осуществлялось в несколько этапов, В реализации каждого из этапов можно выделить как теоретический аспект, так и практическое выполнение.
Первый этап относится к 1996-1997 учебному году. Теоретический аспект включал:
а) изучение руководящих документов по вопросам образования;
б) изучение трудов философов по вопросам теории познания с целью
определения общей методологической основы исследования;
в) изучение психологической, педагогической, методической
литературы по вопросам организации познавательной деятельности
обучающихся с целью изучения состояния проблемы в теории обучения и
определения теоретической основы исследования.
Практический аспект состоял в изучении состояния проблемы в практике работы высших военных учебных заведений, в создании мультимедийного комплекса.
Второй этап относится к 1997-1998 учебному году. Теоретический
18 аспект заключался в разработке гипотезы, задач и плана исследования.
Практический аспект состоял в разработке программы экспериментального исследования и проведении констатирующего эксперимента. В этот период были разработаны компьютерные сценарии проведения лекционных и групповых занятий.
Третий этап относится к 1998-1999 учебному году. Теоретический аспект включал уточнение формулировки гипотезы исследования и разработку методики организации познавательной деятельности курсантов 4 курса военного института при проведении занятий сценарным методом с применением ММК. Осуществлялось сравнение качества восприятия и усвоения основных физических понятий: а) при изучении их лишь на основе вербальных объяснений и использовании традиционных опытов; б) при изучении их на основе применения ММК с использованием программ компьютерного обеспечения типа PowerPoint; в) при изучении их на основе применения ММК с использованием программ компьютерного обеспечения типа Urok 5.0. Практический аспект заключался в проведении пробного эксперимента с целью проверки гипотезы и ее уточнения.
Четвертый этап исследования относится к 1999-2000 учебному году. Он включал проведение обучающего эксперимента, сопровождаемого анализом полученных данных. Выполнена проверка исходной гипотезы.
Пятый заключительный этап относится к 2000-2001 учебному году. В теоретическом плане он заключался в анализе полученных экспериментальных данных. Практический аспект заключался в проведении контрольного эксперимента с целью проверки выводов обучающего эксперимента и с учетом внесенных коррективов в разработанную методику эксперимента, в оценке достоверности полученных данных и оформлении диссертации.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Сценарный метод проведения занятий на основе понятийного аппарата курса физики с использованием ММК.
2. Комплекс педагогических условий, обеспечивающий эффективное
функционирование сценарного метода проведения занятий с использованием
ММК и включающий:
- реализацию принципа преемственности в изучении курса физики и
^ дисциплины "Электрооборудование ВАТ";
методические рекомендации по созданию компьютерных сценариев сопровождения учебных занятий;
методы обучения, способствующие развитию физических понятий в процессе изучения дисциплины "Электрооборудование ВАТ" с использованием ММК.
3. Комплекс требований, предъявляемых к ППС моделирующего типа,
обеспечивающих сопровождение лекционных и групповых занятий в
соответствии с современным уровнем развития компьютерной техники и
запросами высшей школы.
4. Критерии отбора материала курса "Электрооборудование ВАТ",
* предназначенного для изучения с применением информационной
технологии.
*
Содержание понятия «Компьютерные средства обучения»
Анализ возможности использования принципа преемственности в формировании и развитии понятийного аппарата курса физики и основных понятий дисциплины «Электрооборудование военной автомобильной техники»
Широкое внедрение компьютеров в образовании, прежде всего, связано с появлением такого понятия, как «новые информационные технологии», под которыми Д.Ш.Матрос понимает: « ... процесс подготовки и передачи информации обучаемому, средством осуществления которого является компьютер» [79, С.31].
Взаимосвязанная деятельность преподавателя и обучающихся осуществляется с помощью средств обучения - носителей учебной информации. В средствах обучения сосредоточено педагогически обработанное содержание обучения. Обучающийся по отношению к средствам рассматривается нами, прежде всего, как субъект деятельности. Вместе с тем, в руках преподавателя средства обучения выступают и в роли средств презентации содержания обучения, контроля и управления учебно-познавательной деятельностью обучающихся. Появление в последние десятилетия средств обучения, ориентированных на использование персональных компьютеров, существенно усилило их влияние на процесс обучения. Один и тот же материал может быть представлен несколькими средствами обучения, каждое из которых обладает своими дидактическими возможностями. Преподаватель должен знать эти возможности, уметь распределять учебный материал по различным средствам обучения, формировать из них комплект средств обучения - систему носителей учебной информации, предназначенную для решения стоящей дидактической задачи.
Современные средства обучения должны соответствовать концепции информатизации образования. В литературных источниках [12, 13, 48, 52, 61, 62, 71, 79, 89, 93, 107, 120], посвященных новым информационным технологиям обучения, даются разные определения основных терминов информатизации. Мы считаем, что достаточно полное толкование интересующих нас терминов дано в работах А.А. Золоторева, где под информатизацией понимается совокупность процессов и явлений, связанных с целенаправленной обработкой информации с применением средств вычислительной техники и связи, информационных технологий, а также соответствующего программного обеспечения [48, С.20). Применительно к педагогике, встает вопрос об информатизации образования, под которым мы понимаем внедрение в образовательный процесс информационных технологий, соответствующих требованиям мирового сообщества, повышение качества общеобразовательной и профессиональной подготовки специалистов на основе широкого использования вычислительной и информационной техники.
Для выделения конкретных форм и способов применения информатизации образования необходимо использовать понятие «компьютерные средства обучения». Однако данное понятие требует уточнения. Следует учитывать, что обучающийся должен рассматриваться как субъект деятельности, активно взаимодействующий со средствами обучения - носителями учебной информации. В них сосредоточено педагогически обработанное содержание обучения. Из средств обучения, которые могут быть использованы для решения дидактической задачи, формируют комплект средств обучения - систему носителей учебной информации. Составной частью комплекта средств обучения являются компьютерные средства обучения, под которыми мы понимаем совокупность программно-аппаратных средств и устройств, функционирующих на базе современной вычислительной техники (компьютерной), а также средств и систем информационного обмена учебной информацией. В рамках новых информационных технологий обучения именно компьютерные средства обучения составляют основу прикладной информации для ее пользователя. Теперь для преподавателя компьютерные средства обучения - это продукт его деятельности, а для обучающегося -предмет его деятельности,
В любом современном процессе создания и применения информационных технологий обязательно присутствуют следующие главные компоненты: прикладная информация, аппаратные и программные средства, конечный пользователь - потребитель информации.
Прикладная информация - это объект действий информационного проекта и его основной "продукт". Прикладная информация существует как вне пользователя (исходная информация), так и инициируется пользователем (информация, являющаяся результатом его деятельности). Требования к этой информации широки и многообразны, но к числу главных, относятся: оперативность, доступность, полнота и достоверность.
Аппаратные и программные средства составляют совокупность, которая реализует все заданные виды действий над прикладной информацией. Требования к ним охватывают достаточно широкий спектр условий и характеристик, и выделить среди них главные достаточно сложно, так как это зависит от целевого назначения информационного проекта. Основными требованиями к этим средствам являются высокий уровень автоматизации информационных технологий, технико-экономическая эффективность и способность к развитию.
Конечный пользователь по существу является центральной фигурой (компонентом) в информационном проекте и может рассматриваться как один из важнейших элементов информационной технологии, поскольку, потребляя прикладную информацию, он активно использует ее возможности и влияет на характер преобразования информации.
Описания компьютерных аппаратных средств, применяемых в обучении, нашли свое отражение в работах Г.П.Алексеева, В.В.Васильевой, В.А.Извозчикова, В.М.Кузнецова, О.В.Колесниченко, В.В.Лаптева, Д.Ш.Матроса, А.В.Осина, Ю.В.Попова, В.Э.Фигурнова, И.В.Шишкина и др.
Однако в данных работах практически отсутствует анализ современных технических возможностей основных элементов компьютерной техники в свете использования их в ММК, а это достаточно важно при решении дидактических задач с использованием компьютерных технологий, когда встает вопрос о возможностях применения тех или иных компьютерных программных средств обучения.
Применение компьютерных технологий в педагогике стало возможным с появлением в середине семидесятых годов на рынке первых персональных компьютеров. Американские фирмы IBM и APPLE MACINTOSH впервые адаптировали свои компьютеры для использования в педагогической практике, причем фирма APPLE MACINTOSH впервые применила интуитивно понятийный графический интерфейс, что значительно упростило его освоение и использование в учебных заведениях.
Теперь компьютер стал использоваться, как элемент средств обучения, позволяющий представлять учебный материал на страницах компьютеризированного учебника, обеспечивать контроль знаний, выполнять сложные математические вычисления при решении различного вида задач, имитировать действие физических законов и явлений и т.д. В настоящее время инициативу на рынке производства компьютеров захватила фирма IBM, производящая одноименные компьютеры. В Россию ввозится и собирается порядка 90% компьютеров, совместимых с IBM PC. Из сказанного выше можно сделать вывод, что анализировать необходимо основные компоненты компьютеров, совместимых с IBM PC, причем компьютеры должны удовлетворять ряду требований, квалифицирующих их как мультимедийные.
Компьютерная индустрия развивается стремительно; новые технические решения в считанные месяцы воплощаются в реальные устройства для компьютера, которые фирма-разработчик тут же предлагает потребителю. Если новый продукт пользуется популярностью, то спустя некоторое время аналогичную продукцию будут производить и другие фирмы. Так было со звуковыми картами для IBM PC, приводами CD-ROM и другими мультимедийными устройствами. В настоящее время на компьютерном рынке можно найти уже не один десяток различных мультимедийных устройств. С одной стороны, это хорошо, поскольку имеется возможность выбора необходимых мультимедийных компонентов, а с другой — появляется проблема совместимости компонентов от различных производителей в единой системе.
На компьютерах, оборудованных средствами мультимедиа, можно создавать и обрабатывать динамические изображения в реальном масштабе времени. Мультимедийный продукт должен обеспечивать:
- акустические эффекты качества Hi-Fi;
- визуальные динамические и ЗВ-эффекты;
- взаимодействие с пользователем таким образом, чтобы акустические и визуальные эффекты комбинировались друг с другом по его желанию [60, С. 112].
Методика проведения педагогического эксперимента
В системе естествознания определяющее и доминирующее значение принадлежит физике. Н.А.Клещева пишет: «Являясь, по своей сути, целостной наукой о природе, единым организмом, который может функционировать только во взаимодействии всех своих составляющих, физика объединяет все естественнонаучные теории на основе единых методологических принципов существования и развития всего материального мира. Именно поэтому принципы организации физического знания «руководят» формированием основ дисциплин различных технических направлений» [57, С.73]. Рассматривая дисциплину «Электрооборудование ВАТ» с позиций целостности и взаимосвязи, прежде всего, необходимо определить принципы организации естественнонаучного знания, как формирующего фундамент логической структуры любой общетехнической и специальной дисциплины.
Традиционное изучение учебной дисциплины «Электрооборудование ВАТ» ориентированно на последовательное изложение ее учебных элементов, соответствующих содержанию узкоспециальной учебной программы для технических вузов. К сожалению, дидактическое построение этой дисциплины осуществляется вне логики соответствующей области науки, не уделяется внимание фундаментальным основам, связывающим все учебные элементы в единую систему исследования окружающей действительности. Такой подход к процессу обучения создает дополнительные трудности для понимания научных основ дисциплины, логики и преемственных связей ее развития.
В этой связи насущной задачей современного этапа подготовки специалистов в техническом вузе является создание сценарных методов проведения занятий на основе использования ММК, имеющих общий, базовый понятийный аппарат курса физики, и в соответствии с этим единую внутреннюю структуру. Под сценарным методом проведения занятий мы понимаем комплекс методических приемов наглядного представления учебной информаиии с использованием новых компьютерных технологий и соблюдением принципа преемственности в изложении учебного материала.
Более подробно рассмотрим основные положения, принципы преемственности в педагогической практике обучения. Преемственность является одним из главных критериев образования. Она закономерно связана и обуславливает процесс развития, выступает внутренней основой интегральности, целостности, направленности любых систем и является по существу регулятивом развития учебного познания. Для более полного понимания принципа преемственности, необходимо определить ее статус в научном и учебном процессах познания, так как уже начальные сведения о ней говорят о ее основополагающем значении в развитии научных знаний вообще, понятий в частности.
Многие философы рассматривают преемственность как объективную связь между старым и новым в процессе развития, как необходимое условие любой формы развития [114]. Р.В.Тимофеева раскрывает преемственность как всеобщее проявление закона отрицания отрицания и показывает, что «преемственность в развитии находит свое выражение в связи нового со старым», что «удержание положительного из отрицаемого старого - это всеобщий процесс», который существует в природе, обществе и мышлении [44, С.70]. В философском словаре преемственность рассматривается как «объективная необходимая связь между новым и старым в процессе развития» [130, С.380].
А.В.Петров считает, что такой подход к раскрытию сущности преемственности является односторонним и в определенном смысле статическим, "мертвым". Данная категория должна нести на себе не только количественную нагрузку, но и качественную, которую мы видим в том, что преемственность должна определять сам механизм осуществления связи; только в этом случае она действительно может предстать как основополагающий методологический принцип любого развития [97, С.105].
Анализ многочисленных определений преемственности показал, что наиболее полно суть этого понятия Э.А.Баллер. Он дает следующее определение, «...преемственность - это связь между различными этапами и ступенями развития, как бытия, так и познания, сущность которой состоит в сохранении тех или иных элементов целого или отдельных сторон его организации при изменении целого как системы, то есть при переходе его из одного состояния в другое. Связывая настоящее с прошлым и будущим, преемственность тем самым обусловливает устойчивость целого» [10, С. 15].
В теории обучения в настоящее время нет единой общепринятой точки зрения на статус преемственности в обучении. Мы придерживаемся точки зрения авторов, которые считают, что преемственность в обучении выступает в качестве основополагающего дидактического принципа, отражающего закономерность обучения. Некоторые аспекты преемственности как дидактического принципа, отражающего закономерность обучения, рассматривали С.М.Годник [38], А.М.Кухта [72], В.Э.Тамарин [117], А.В.Усова [123], В.А.Черкасов [134], и др.
При этом В.А.Черкасов не только отмечает, что «преемственность отражает закономерную необходимость преодоления противоречий, возникающих вследствие развития систем...», но и показывает, что «преемственность, как критерий оптимизации методов и приемов обучения... стимулирует реализацию им своей развивающей функции» [134, с.89].
Среди составляющих и критериев развития преемственность выступает той внутренней основой, которая обусловливает интегральность, целостность и направленность процесса развития как совокупности изменений. Следовательно, осуществление преемственности в обучении должно представлять объективную закономерность, а субъективность в этом процессе будет лишь до тех пор, пока преемственность в учебном процессе не будет введена в ранг дидактического принципа, согласно которому учитель обязан строить процесс познания исходя из объективных законов развития.
Чтобы ту или иную закономерность обучения ввести в ранг дидактического принципа, эта закономерность должна охватывать своим направляющим, регулирующим влиянием важнейшие элементы обучения -содержание, методы, организационные формы - и не сводиться ни к каким другим положениям, не заменяться ими [43, С.51].
Этим критериям вполне удовлетворяет, на наш взгляд преемственность как закономерность обучения, так как она относится и к содержанию, и методам, и организации обучения и не может быть заменена никакой другой закономерностью.
Рассматривая преемственность в учебном процессе, А.В. Петров считает, что следует разграничивать понятия «преемственность - закономерность обучения» и «преемственность - дидактический принцип». Такое разграничение методологически верно ориентирует исследователя и педагога-практика при анализе динамики учебного процесса. Оно помогает уяснить, что преемственность между различными формами, стадиями и компонентами познавательной деятельности учащихся имеет место (поскольку деятельность есть процесс) и тогда, когда явления преемственности остаются вне поля зрения педагога, и что такая «стихийно» складывающаяся преемственность иногда может не только содействовать, но и противодействовать достижению целей обучения [97, С.110].
Развитие новых знаний с активным участием старых, использование старых при их взаимодействии с новыми знаниями, рост обобщенности знаний и расширение круга их применения является типичным для процесса обучения. В описанной закономерности, проявление преемственности в обучении, играет роль не только взаимосвязи всех вещей, процессов, явлений в природе, диалектика логики познания, но и свойства нервной системы человека, которые раскрываются в своеобразной деятельности мозга, особенно в динамической системности его работы.
Учитывая различные подходы в раскрытии сущности преемственности в учебном процессе и ее психолого-физиологические основы, можно определить преемственность в рамках системного подхода к процессу обучения следующим образом: преемственность - это связь между различными этапами развития знаний, сущность которой заключается в удержании, сохранении в новых знаниях элементов старых в качественно ином, переработанном виде. Связывая настоящее с прошлым и будущим, преемственность тем самым обусловливает развитие и устойчивость системы знаний, умений и навыков в процессе обучения [97, С.112].
Основными формами реализации преемственности в развитии физических знаний в учебном процессе дисциплины «Электрооборудование ВАТ» являются:
