Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема оптимизации выбора методов обучения информатике и пути ее решения 15
1.1. Теоретико-методологическая проблема выбора методов обучения информатике... 15
1.2. Ученик и содержание образования как факторы, влияющие на выбор методов обучения информатике 41
1.3. Критерии оценки эффективности методов обучения 50
Выводы по главе 1 60
Глава 2. Технология выбора методов оптимальных обучения информатике на основе ИКТ
2.1. Нечеткое описание содержания образования 62
2.2. Нечеткое описание ученика 72
2.3. Применение нечеткого описания ученика и содержания образования для реализации технологии выбора оптимальных методов обучения информатике 83
Выводы по главе 2 103
Глава 3. Организация и проведение педагогического эксперимента по использованию технологии выбора оптимальных методов обучения при обучении информатике 104
3.1. Подготовка к проведению педагогического эксперимента 104
3.2. Педагогический эксперимент, направленный па повышение эффективности педагогической деятельности учителей за счет применения технологии выбора оптимальных методов обучения 108
3.3. Педагогический эксперимент, направленный на повышение уровня усвоения знаний по информатике 115
Выводы по главе 3 128
Заключение 130
Библиографический список 134
- Ученик и содержание образования как факторы, влияющие на выбор методов обучения информатике
- Критерии оценки эффективности методов обучения
- Применение нечеткого описания ученика и содержания образования для реализации технологии выбора оптимальных методов обучения информатике
- Педагогический эксперимент, направленный па повышение эффективности педагогической деятельности учителей за счет применения технологии выбора оптимальных методов обучения
Введение к работе
Актуальность исследования. Главным направлением развития образования в Российской Федерации остается информатизация всех его уровней и структур. Информатизация в школах занимает ключевое место в действующих нормативных документах по национальному проекту «Образование». Первый этап процесса информатизации можно считать завершенным - абсолютное большинство школ оборудовано достаточным количеством компьютеров и выходом в Интернет. Текущие процессы накопления и классификации цифровых образовательных ресурсов по всем предметам, использования их в процессе обучения, поиск и создание собственных мультимедийных продуктов учителями школ привели к необходимости перехода средних общеобразовательных учреждений на новый уровень использования информационных технологий, способствующих формированию профессиональной компетентности.
Информатизация охватывает не только процесс обучения, но и процесс подготовки учителя к урокам, потому что связана с поиском новых методов представления знаний и умений, их классификацией, хранением и обработкой результатов учебных достижений. Информационные технологии способствуют формированию диагностируемых целей урока, определению логических связей между структурными единицами содержания учебного материала, оптимизации расхода времени на виды учебно-познавательной деятельности учащихся.
Помимо этого, информатизация проникает и в такие сферы деятельности школьного учреждения, как мониторинг здоровья ученика, мониторинг его индивидуального физического и психического развития, контроль за управляющими функциями администрации школы, обеспечение образовательного учреждения оборудованием, медикаментами и др. Все направления деятельности школы могут и должны осуществляться с помощью информационно-коммуникационных технологий. Поэтому в настоящее время возникает проблема привлечения современных способов менеджмента образовательного учреждения и формирования нового видения проблем школы и спобсобов их разрешения.
Вопрос о содержании образования в определенной мере предопределен государственным образовательным Стандартом, базисным учебным планом, образовательными программами по предметам. Учитель имеет право, руководствуясь интересами учащихся выбрать одну из альтернативных программ обучения, однако он не имеет возможности вводить в содержание учебного материала значительное количество новых структурных единиц обучения. Вместе с тем, выбор форм организации учебных занятий, форм обучения, методов обучения остается одной из не регламентируемой областей деятельности учителя. Он может творчески подойти к процессу, использовать любые доступные методы обучения, которые будут способствовать эффективному освоению учебного материала учащимися.
В настоящее время существует достаточное количество работ по использованию информационно-коммуникационных технологий в процессе обучения учащихся среднего общеобразовательного учреждения тому или иному предмету, в реализации дистанционного образования. Но использование ИКТ не как средства обучения, а как средства выбора методов обучения еще недостаточно изучено. Например, проблемам внедрения ИКТ в процесс обучения учащихся конкретным дисциплинам посвящены работы С.А. Бешенков, Л.Л. Босова, С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, Е.С. Полат, И.В. Роберт и др., в них
рассматриваются вопросы использования ИКТ в управлении различными ресурсами образовательного учреждения (управленческим, финансовым, воспитательным, кадровым и т.д.). Однако, в вышеназванных работах не исследуется выбор методов обучения на основе ИКТ. Современные исследования в области использования методов обучения ставят своей целью сравнение системы выбора методов обучения в различных образовательных условиях или странах, рассматривают возможности новых методов обучения, появившихся с широким распространением ИКТ, или давно известных методов, воплощающихся в новых организационных формах обучения, видах учебно-познавательной деятельности. Тем не менее, проблему дидактического выбора методов обучения редко связываются с процессами оптимизации.
Между тем, большой вклад в разработку технологий выбора оптимальных методов обучения внесли известные педагоги Ю.К. Бабанский, И.Я. Лернер, М.М. Махмутов, М.Н. Скаткин, А.В. Усова, А.Н. Черкасов. В своих работах они указывали на основные критерии и факторы выбора оптимальных методов обучения, но не рассматривали те широчайшие возможности, которые появились в современном образовательном процессе в связи с всеобщей и повсеместной информатизацией.
Трудность использования ИКТ в дидактике определена в первую очередь тем, что большое количество описываемых ею понятий, объектов и их характеристик не имеют количественной составляющей, которую можно было бы измерить, применить к ней математические алгоритмы. Критерии и факторы, влияющие на тот или иной аспект учебного процесса, часто описываются эмпирически, нечетко. Теория нечетких множеств позволяет формализовать такие нечеткие объекты и применить к ним математические алгоритмы для обработки полученных результатов педагогических исследований.
Таким образом, актуальность исследования обусловлена необходимостью разрешения следующих противоречий:
между современными тенденциями развития образования, выраженными в информатизации всех аспектов деятельности школы, и недостаточной разработанностью вопросов применения ИКТ в конкретной деятельности учителя;
между назревшей необходимостью оптимизации процесса обучения на основе использования информационно-коммуникационных технологий и отсутствием в современной дидактике технологии выбора оптимальных методов обучения с помощью ИКТ;
между необходимостью совершенствования процесса подготовки учителей к урокам в условиях высокой степени информатизации образования и нереализованным потенциалом ИКТ в проектировании учебных занятий;
между широкими возможностями учителя по применению разнообразных методов обучения и его недостаточной квалификацией (компетентностью) по использованию ИКТ в процессе выбора методов обучения;
между необходимостью учета индивидуальных особенностей учащихся и особенностей содержания образования при выборе оптимальных методов обучения и интуитивной, теоретически мало обоснованной практикой по учету этих важнейших факторов в педагогических реалиях.
Возможность разрешить перечисленные противоречия обусловливает актуальность исследования, направленного на развитие теоретических положений
по оптимизации выбора методов обучения и разработку технологии выбора оптимальных методов обучения в школе.
Выявленные противоречия определили актуальность настоящего исследования и позволили сформулировать проблему: повышение качества результатов обучения информатике учащихся средней школы на основе выбора оптимальных методов обучения.
Теоретическое и практическое значение указанной проблемы и ее недостаточная разработанность послужили основанием для выбора темы исследования: «Выбор оптимальных методов обучения информатике учащихся средней школы на основе информационно-коммуникационных технологий».
Объект исследования: процесс обучения информатике в средней общеобразовательной школе.
Предмет исследования: технология выбора оптимальных методов обучения информатике учащихся в средней общеобразовательной школе на основе информационно-коммуникационных технологий.
Цель исследования: теоретическое обоснование и разработка технологии выбора оптимальных методов обучения информатике учащихся средней школы на основе информационно-коммуникационных технологий, способствующей повышению качеству результатов обучения учащихся.
В соответствии с целью и предметом выдвинута следующая гипотеза исследования.
Если осуществить выбор оптимальных методов обучения, предполагающий:
определение и формализацию отображения важнейших факторов, влияющих на выбор методов обучения информатике;
использование нечетких характеристик интеллектуальных способностей ученика и сложности содержания образования;
разработку технологии выбора оптимальных методов обучения на основе нечетких характеристик интеллектуальных способностей ученика и сложности содержания образования, включающей информационный, актуализирующий и моделирующий этапы и обеспечивающей внедрение новых методов проектирования учебных занятий, предоставление экспертных советов учителю, создание условий его личной включенности в процессе проектирования урока,
то это может обеспечить повышение качества результатов обучения информатике учащихся средней школы.
Оценка эффективности технологии выбора оптимальных методов обучения информатике проводилась нами по следующим критериям: уровень усвоения знаний учащимися при использовании оптимальных методов обучения с учетом возможностей учащихся (при определении их интеллектуальных характеристик) и особенностей содержания образования (информативность, разнородность, иерархичность учебного материала).
Для реализации поставленной цели и проверки выдвинутой гипотезы нами сформулированы следующие задачи исследования.
1. На основе анализа научной, научно-методической и учебно-методической литературы выявить основные факторы, влияющие на выбор оптимальных методов обучения информатике.
Проанализировать существующую теорию и практику выбора методов обучения информатике с целью поиска необходимого теоретического обоснования технологии выбора оптимальных методов обучения.
Определить критерии оценки оптимальности методов обучения информатике.
Разработать технологию выбора оптимальных методов обучения информатике, основываясь на дидактических принципах использования ИКТ в процессе обучения.
Создать автоматизированную систему выбора оптимальных методов обучения информатике и разработать методику ее применения.
Разработать диагностическую методику измерения качества результатов обучения информатике.
Экспериментально проверить эффективность процесса обучения при использовании разработанной технологии выбора оптимальных методов обучения по совокупности выделенных качественных критериев.
Теоретической и методологической основой исследования являются:
теоретические основы оптимизации процесса обучения и, в частности, процесса выбора методов обучения (Ю.К. Бабанский, П.П. Блонский, Т.М. Давыденко, А.Н. Черкасов, В.И. Крупич, И.Т. Огородников, И.П. Подласый, СТ. Шацкий и др.);
работы в области методологии педагогики (И.Г. Геращенко, В.И. Загвязинский, В.В. Краевский, И.Я. Лернер и др.);
работы и документы в области информатизации образования (Я. А. Ваграменко, Д.Ш. Матрос, В.Н. Нуждин, Е.С. Полат, В.Ф. Шолохович и др.);
работы в области оценки эффективности и качества обучения (П.И. Зинченко, Ш.А. Амонашвили);
психолого-педагогические работы в области диагностики индивидуальных особенностей учащихся (Л.С. Выготский, А.И. Подольский, А.А. Рузаков, Н.Н. Мельникова, и др.);
работы в области теории и методики преподавания информатики (А.И. Бочкин, А.А. Кузнецов, И.Г. Семакин, Н.Д. Угринович, Е.К. Хеннер, М.П. Лапчик и др.);
теоретические основы оценки сложности содержания образования (Ю.К. Бабанский, В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, А.В. Усова и др.);
работы по теории нечетких множеств и ее применению в педагогической практике (Е.О. Грубов, Л.А. Заде, А.Б. Кияшко, Б.В. Никичкин, Д.А. Парновский и
др);
- статистические методы обработки результатов педагогического
исследования (Д.А. Новиков и др.).
В диссертационной работе использованы методы:
теоретико-методический анализ философской, психолого-педагогической, научной и методической литературы, нормативной и учебной литературы по информатизации образования, оптимизации учебного процесса, концептуальный анализ выполненных ранее диссертационных работ по проблеме исследования, системный подход, дидактические принципы использования ИКТ в обучении;
изучение и обобщение педагогического опыта по оптимизации выбора методов обучения в школе;
социологические методы: наблюдение, анкетирование, тестирование, экспертная оценка;
методы педагогического моделирования;
экспериментальные (поисковый, констатирующий и формирующий эксперимент) методы;
методы статистического анализа и математической обработки эмпирического материала.
Научная новизна исследования. В отличие от ряда диссертационных исследований, посвященных использованию информационно-коммуникационных на уроках информатики в таких аспектах деятельности школы, как управленческий, финансовый, административный, в настоящем исследовании:
Обосновано выделение характеристики учащегося и сложности содержания учебного материала в качестве наиболее важных факторов, влияющих на выбор методов обучения учителем.
Определены критерии оценки учащегося (уровень интеллектуального развития) и сложности содержания образования (иерархичность, разнородность, информативность).
Установлены нечеткие, но выраженные в формализованной форме, математические зависимости выбора оптимальных методов обучения от интеллектуальных способностей учащегося и сложности содержания учебного материала.
Сформированы нечеткие множества, характеризующие учащегося и содержание учебного материала, благодаря которым можно выявить нечеткую характеристику интеллектуальных способностей любого ученика и сложность содержания любого фрагмента изучаемого материала.
Теоретически обоснована и разработана технология выбора оптимальных методов обучения на основе нечеткой характеристики ученика и содержания образования, включающая информационный, актуализирующий и моделирующий этапы, обеспечивающая внедрение новых методов проектирования учебных занятий, предоставление экспертных советов учителю, создание условий его личной включенности в процесс проектирования.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
Определены недостатки имеющейся теории и практики выбора методов обучения информатике и выделены преимущества использования теории нечетких множеств для решения данной задачи.
Введены новые понятия «нечеткая характеристика ученика» и «нечеткая характеристика содержания образования», которые описываются лингвистическими переменными, состоящими из термов «название», «множество определений, которыми характеризуется данное описание», «область определения введенного описания».
Разработана педагогико-математическая модель нечеткого логического вывода, позволяющая формализовать нечеткие характеристики ученика и содержания учебного материала, обработать их математическими методами и произвести обратный процесс преобразования полученных результатов в нечеткую форму.
Практическая значимость исследования состоит в том, что теоретические результаты доведены до уровня практического применения:
разработана и внедрена в учебный процесс по информатике автоматизированная технология выбора оптимальных методов обучения;
разработана и внедрена в учебный процесс по информатике автоматизированная система получения нечеткой характеристики учащихся и содержания образования;
- разработаны методические рекомендации по выбору оптимальных
методов обучения для учителей по информатике общеобразовательной школы.
Достоверность результатов исследования обеспечивалась использованием научно-обоснованных методов с опорой на основополагающие теоретические положения, последовательным проведением этапов педагогического эксперимента, использованием математических методов обработки результатов и педагогических критериев в их качественной интерпретации, проверкой адекватности полученных результатов, длительным характером эксперимента.
Положения, выносимые на защиту.
1. Технология выбора оптимальных методов обучения на основе нечетких
характеристик с применением ИКТ включает следующие этапы:
информационный: овладение опытом педагогической деятельности на уровне необходимой информации о применении традиционных и нетрадиционных для данного учителя методов обучения;
актуализирующий: овладение опытом педагогической деятельности на уровне нормативной и личностно-смысловой активности учителя;
моделирующий: моделирование педагогической деятельности по выбору оптимальных методов обучения.
2. Характеристика ученика и содержания учебного материала, разработка
соответствующих моделей могут осуществляться на основе теории нечетких
множеств. Нечеткая характеристика ученика позволяет отследить динамику
изменений его интеллектуальных способностей во времени, подобрать подобного
ученика с похожими характеристиками, определить зону актуального развития
учащегося и сделать прогноз его успеваемости.
Нечеткая характеристика содержания образования позволяет экстраполировать полученные нечеткие зависимости, характеризующие сложность учебника, на любой учебный материал, по которому имеются данные о его разнородности, информативности и иерархичности.
Особенности технологии выбора оптимальных методов обучения: самообучаемость; возможность выделения основных и дополнительных методов обучения; конкретизация выбора методов с учетом возможностей учащихся и учителя; консультативный характер результатов; наличие границ применимости.
Учет интеллектуальных способностей ученика и сложности содержания образования при выборе методов обучения способствует повышению качества усвоения знаний по информатике учащимися.
Апробация результатов исследования. Теоретические положения и результаты исследования обсуждались на Всероссийской конференции «Информатизация общего и педагогического образования - главное условие их модернизации» (2004 г.), на научно-методических семинарах при кафедре информатики и методики преподавания информатики Челябинского государственного педагогического университета (2004 - 2008 гг.), на конференциях по итогам научно-исследовательской работы преподавателей и аспирантов ЧГПУ (2004 - 2008 гг.) и были опубликованы в статьях, книгах и
материалах конференций. Работа была выполнена при поддержке грантов ЧГПУ и Правительства Челябинской области.
Базой исследования служили МОУ СОШ №№ 6, 32 г. Копейска, № 18 г. Челябинска, № 18 г. Кургана. Исследованием было охвачено 136 учащихся 8-х, 9-х, 10-х и 11-х классов средней школы и 113 учителей.
Организация исследования: исследование проводилось с 2004 по 2009 гг. и включало несколько этапов:
На первом этапе (2004 - 2005 гг.) проводилось изучение проблемы выбора оптимальных методов обучения на основе ИКТ. С целью разработки дидактических основ по проблеме исследования был осуществлен анализ научной, педагогической, дидактической, научно-методической, учебной и методической литературы, сформулирована гипотеза исследования, составлен план опытно-экспериментальной работы.
На втором этапе исследования (2006 - 2007 гг.) определены теоретические основы технологии выбора оптимальных методов обучения информатике на основе ИКТ. На этом этапе был осуществлен констатирующие эксперимент, создана база ответов учителей-экспертов, проанализировано состояние выбора методов обучения информатике в школе, определен входной уровень знаний учащихся.
На третьем этапе исследования (2008 - 2009 гг.) был организован и проведен формирующий контрольно-оценочный педагогический эксперимент, выполнялась статистическая обработка экспериментальных данных, выполнялась корректировка и усовершенствование технологии выбора оптимальных методов обучения информатике, осуществлялось применение технологии в условиях основной и средней (полной) общей школы.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, включающего 162 источника, из них 11 на иностранном языке, и шести приложений.
Ученик и содержание образования как факторы, влияющие на выбор методов обучения информатике
Прием, конкретный способ представляют собой часть, элемент метода. Метод обучения реализуется в единстве целенаправленной познавательной деятельности педагога и детей, их активном движении к моменту педагогической истины - уяснению учащимися знаний, овладению умениями и навыками [107].
Современная педагогика имеет целый арсенал различных методов обучения информатике, как традиционных, так и новых, редко используемых, инновационных, подразумевающих высокую квалификацию педагогов, поддержку материальными средствами, базирующихся на внедрении различных образовательных систем, использовании цифровых образовательных ресурсов, ориентации школы на приоритетные направления (например, развитие этнической культуры учащихся, гуманизацию, профилизацию образования).
Заданные курсы на индивидуализацию обучения, дифференциацию, создание системы открытого обучения, ориентация на приобретение учащимися компетенций в различных областях человеческой деятельности, профильность старшей школы становятся факторами, обуславливающими в значительной степени формы и методы обучения на уроках информатики.
Появление большого количества новых методов обучения свидетельствует о кризисе старых образовательных методик, бурном развитии нового образовательного пространства, в котором учащийся выступает уже равноправным объектом взаимоотношений «учитель — ученик». Хотя определение обучения даже в новейших учебниках по педагогике остается процессом направленного воздействия на субъект обучения. Учащийся нацелен не только на приобретение общеучебных знаний по любой дисциплине, но и на решение довольно узких образовательных задач, помогающих ему сформировать свои представления о будущей профессии, приобрести первичные, базовые знания по выбранной отрасли.
Информатика, с этой точки зрения, стала первой школьной дисциплиной, в преподавании которой были выделены базовый и профильный уровни, была проведена дифференциация содержания образования на различных ступенях школы.
В целом, информатика несет огромный потенциал по обучению учащихся умению успешно адаптироваться в современном «информационном» обществе, по реализации личностно-ориентированного подхода к обучению, гуманизации и демократизации обучения.
Именно применение новых методов обучения в преподавании информатики выявило их эффективность для достижения новых целей образования, которые ставит перед школой общество, новой парадигмы образования.
Классификация методов обучения как научная задача решается учеными уже много лет. Однако до сих пор такие попытки не привели к построению единой стройной системы методов обучения. Информационно-коммуникационные технологии, буквально ворвавшиеся в жизнь человечества в последнее десятилетие, открыли широчайшие перспективы их использования в процессе обучения, заодно полностью перевернув наши представления о том, каким должен быть выпускник школы и как добиться этого идеала.
Классификация методов обучения - это упорядоченная по определенному признаку их система. В настоящее время известно множество классификаций методов обучения. Они отличаются по основаниям, признакам методов.
Существующие классификации методов обучения основываются на различных признаках: по месту применения их в процессе обучения, по характеру деятельности учеников, по источнику приобретения знаний, по целям содержания образования и т.д. Приведем некоторые, наиболее распространенные основания для классификации методов обучения:
1. По источнику получения знаний (Е.И.Петровский, Е.Я.Голант [32] и др.). Выделяются такие давно известные дидактам методы, как практический, наглядный, словесный. В ходе культурного прогресса к устному изложению присоединился еще один источник информации — книга, а в последние десятилетия все сильнее заявляет о себе мощный безбумажный источник информации - видео в сочетании с новейшими компьютерными системами. Информационно-коммуникационные технологии в образовании играют в современной реформе образования важнейшую роль.
2. По характеру (типу) познавательной деятельности учащихся (И.Я.Лернер [67], М.Н.Скаткин [34] и др.). Тип познавательной деятельности - это уровень самостоятельности (напряженности) познавательной деятельности, которого достигают учащиеся, работая по предложенной учителем схеме обучения [67]. С этой точки зрения выделены объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, проблемный, эвристический (частично-поисковый) и исследовательский методы.
3. По основным этапам процесса обучения (Ю.К.Бабанский [12]). Методы объединены в три группы: методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности; методы стимулирования и мотивации; методы контроля и самоконтроля.
4. По назначению (М.А.Данилов, Б.П.Есипова [102] и др.). В качестве общего признака классификации выступают последовательные этапы, через которые проходит процесс обучения на уроке. Выделяются следующие методы: приобретение знаний, формирование умений и навыков, применение знаний, творческая деятельность, закрепление, проверка знаний, умений, навыков.
Критерии оценки эффективности методов обучения
В предыдущем параграфе мы показали, что для решения задачи выбора оптимальных методов обучения необходимо разработать такую технологию, которая позволила бы определять наилучшие методы обучения для конкретного учащегося при изучении конкретной темы учебника по информатике.
Проблемой сравнительной оценки эффективности различных методов обучения занимались И.Т. Огородников, Ю.К. Бабанский и др. [133]. Выводы, которые были сформулированы в работах этих ученых не оспариваются современной дидактикой. Однако, появление новых методов обучения, не доступных ранее и, в первую очередь, связанных с применением ИКТ, ставит задачу исследования эффективности применения таких методов в реалиях современной школы.
Можно отметить, что проводимые в настоящее время педагогические исследования не охватывают такую широкую область, как анализ и сравнение всех имеющихся методов обучения, обычно придерживаются лишь двух-трех методов обучения, проводят их сравнение и выявляют наилучший. Среди таких работ можно назвать [73]. Для дидактики вопрос о проведении обширного исследования эффективности методов обучения остается открытым.
Упомянутыми учеными были выделены основные критерии для определения эффективности применения методов: объем, полнота, точность, понимание, осмысленность и прочность усвоения учебного материала учащимися [1, 13]. Кроме того, были проведены исследования по сочетанию методов из различных групп и выявлена их эффективность в конкретных педагогических ситуациях.
Собственно, именно из этих исследований и возникла необходимость разработки проблемы выбора оптимальных методов обучения и сочетания их на основе выделения важнейших факторов, влияющих на принятие учителем решения.
Критериями оценки эффективности того или иного метода могут выступать разные основания. Так, например, при внедрении гуманистических принципов обучения и воспитания школьников особое внимание отдается словесным методам обучения, при стремлении индивидуализировать обучение — на методы активизации личностного, интеллектуального потенциала учащихся и т.д.
Но все же общим требованием к проведению сравнительного анализа методов обучения остается утверждение о применимости рассматриваемых методов к конкретной педагогической ситуации, а не выявление эффективности метода в целом, отвлеченно. Наше представление о критериях и факторах оптимального выбора методов обучения полностью согласуется с данным положением.
Прежде чем остановить свой выбор на том или ином методе обучения для конкретного урока, учитель, прежде всего, задумывается о том, каковы особенности изучаемого материала на данном уроке, какой уровень способностей у учащихся, каков общий контекст изучения темы (главы), какая информация с предыдущих уроков связана с рассматриваемым содержанием и многое другое. То есть выбор методов обучения проходит по ряду этапов, может быть не всегда ясно осознаваемых педагогом, но воспринимаемых им как связанные друг с другом шаги-решения, позволяющие нам провести параллель с алгоритмизацией этого процесса.
Хотя при выборе методов обучения нельзя четко указать последовательность шагов для достижения цели, все же существует некоторый набор действий учителя, без которых оптимальный выбор осуществить невозможно.
Учитель должен двигаться от сложного к легкому при выборе методов: сначала решить вопрос о возможности использования методов самостоятельного изучения учащимися, далее - о возможности применения проблемно-поисковых методов, затем принять решение относительно выбора в пользу дедуктивного или индуктивного метода обучения, после чего идет выбор сочетания методов из подгруппы персептивных методов, методов стимулирования и, наконец, методов контроля.
Решение о выборе методов обучения из различных подгрупп, выделенных в таблице 1, основывается на информации об общей системе методов обучения, запланированной учителем для данной темы, о ведущем методе для данного урока, об особенностях и возможностях учащихся, о сложности изучаемого материала. Мы уже выделили два последних фактора как решающие в процессе выбора оптимальных методов обучения, поэтому будем считать, что для того, чтобы осуществить выбор, учителю необходимо получить ясное представление: - о сложности изучаемого материала; - об интеллектуальных способностях учащихся. Этого представления можно достигнуть, применяя нечеткую логику, и рассмотрим, как осуществляется характеристика учеников и учебника, а затем - как полученные характеристики могут быть использованы в системе выбора оптимальных методов обучения.
Ученик характеризуется в целом двумя большими группами признаков: личностной и интеллектуальной сферой. В личностной сфере выделяют уровень психологического развития, поведенческий тип. Под интеллектуальной сферой понимают класс познавательных проблем, которые он способен решить. Интеллектуальная характеристика включает в себя возрастные особенности развития интеллектуальной сферы ребенка.
Известно, что интеллектуальные особенности ученика влияют на способ его взаимодействия с учителем и, в целом, на способ приобретения знаний. Так, учащиеся с высоким уровнем развития интеллекта ориентированы на гностический компонент взаимодействия, учащиеся со средним интеллектом ориентированы на поведенческий компонент взаимодействия, а учащиеся с низким интеллектом ориентированы на эмоциональный компонент взаимодействия. Для учащихся с разным типом ориентации интеллекта необходимо подбирать соответствующие его уровню осмысления и возможностей методы обучения.
Применение нечеткого описания ученика и содержания образования для реализации технологии выбора оптимальных методов обучения информатике
Система выбора оптимальных методов обучения базируется на входной нечеткой информации об ученике и содержании образования, полученной на предыдущих этапах работы. Экспертная система, содержащая необходимые математические методы обработки нечетких данных, делает вывод о целесообразности применения того или иного метода обучения, рекомендует наиболее оптимальные методы для каждой конкретной учебной ситуации для отдельного ученика или класса в целом, а также возможные альтернативные варианты, наиболее близкие по своим нечетким характеристикам к оптимальным.
Теоретически применение такой системы позволяет абстрагироваться от конкретного учебника и конкретного ученика, так как она представляет собой технологию выбора оптимальных методов обучения. Хотя, по сути, работа всей системы основывается только на информации о конкретных педагогических условиях выбора методов обучения.
Выше описано, как получаются характеристики содержания образования и ученика, и для чего они могут быть использованы. Будем рассматривать теперь эти характеристики как нечеткую входную информацию для технологии выбора оптимальных методов обучения. Это факторы, наиболее влияющие на процесс выбора методов обучения. Теперь сопоставим их необходимым переменным и свяжем их в системе уравнений, представляющих фактически собой модель процесса принятия решения.
Разработанная технология позволяет получать такие выборки (наборы) методов обучения, которых не было ранее определено в базе данных, в этом заключается самообучаемость системы.
Самообучаемость системы отражается еще и в том, что учитель может производить свой собственный экспертный выбор, причем по двум направлениям: экспертный выбор для общего случая (тот, что делали эксперты при создании системы) и экспертный выбор для конкретного случая (по которому производится консультация). В дальнейшем его мнение будет учитываться при выборе методов обучения наравне с заложенными ранее мнениями экспертов. Таким образом реализуется возможность системы «подстраиваться» под конкретного учителя.
Для двух входных параметров, алгоритм выполнения логического вывода будет следующим: 1. Ввести факты в виде лингвистических переменных 2. Вызвать наборы продукционных правил из базы знаний 3. Для первого входного параметра выполнить поиск совпадения фактов и правил 4. Если совпали, тогда присвоить выходной переменной соответствующее значение (набор методов) 5. Если не совпали, выполнить композицию MAX/MTN. 6. После этого полученное значение присвоить выходной переменной. Входные данные представлены уже в нечетком виде, а выходные данные (рекомендации по методам обучения) должны быть представлены в четком виде (конкретные методы обучения). Следующим этапом работы становится работа с экспертами, которым была предложена специально разработанная анкета, представленная в приложении 2.
Все методы обучения, относящиеся к подгруппе «частично-поисковых», разительно отличаются от исследовательского и репродуктивного элементами собственной поисковой деятельности учащихся. Проверка адекватности выбора методов обучения экспертами показала, что различий между этими методами (погружения, инцидента, модельного и т.д.) достоверных нет.
Нами доказано путем проверки экспертного выбора, что есть достоверные различия при выборе между репродуктивным, исследовательским и частично-поисковым, но нет при более мелком делении последнего.
Многие специалисты считают, что модельный метод и ролевые игры являются одним и тем же. Но многие также выделяют и их неравнозначность. Мы разнесли их по разным категориям: гностический метод и метод повышения интереса к учению.
В базе данных, содержащих ответы экспертов, имеются поля, означающие группы методов, поле с номером эксперта и поле с названием предмета, который ведет эксперт.
Например, запись 2(1-3)1-2-331-2(3)4(1-2-3)2(1-3)2-3(1-4)1-2-3-44 в поле, содержащем данные по 4-ой группе методов, будет означать, что: - когда ученик слабый и содержание легкое, эксперт выбрал методы: предъявление требований как основной и убеждение и поощрение в учении как два дополнительных; - когда ученик средний и содержание легкое, эксперт выбрал методы: убеждение, предъявление требований и поощрение в учении как равнозначные основные методы; - когда ученик сильный и содержание легкое, эксперт выбрал только метод поощрения в учении как основной; - когда ученик слабый и содержание среднее, эксперт выбрал методы: убеждение предъявление требований как основные и поощрение в учении как дополнительный; - когда ученик средний и содержание среднее, эксперт выбрал методы: порицание недостатков в учении как основной, а также убеждение, предъявление требований и поощрение в учении как равнозначные дополнительные; - когда ученик сильный и содержание среднее, эксперт выбрал методы: предъявление требований как основной и убеждение и поощрение в учении как два дополнительных; - когда ученик слабый и содержание сложное, эксперт выбрал методы: предъявление требований и поощрение в учении как равнозначные основные, а также убеждение и порицание недостатков как равнозначные дополнительные; - когда ученик средний и содержание сложное, эксперт выбрал методы: убеждение, предъявление требований, поощрение в учении и порицание недостатков как равнозначные основные; - когда ученик сильный и содержание сложное, эксперт выбрал метод порицания недостатков в учении как единственный основной методов в данном случае.
Каждая такая запись будет представлять собой альтернативу решения (набор методов обучения при конкретных данных). Кроме того, входные данные описания ученика и содержания образования представляют для нас критерии выбора альтернативы из базы правил. Лучшей будет считаться та альтернатива, которая в наибольшей степени удовлетворяет всем критериям или, по-другому, та, которая имеет наибольшую функцию принадлежности пересечению обоих критериев.
Сначала необходимо проанализировать все записи по первому выбору и подсчитать, какой метод обучения занял наилучшее место в пристрастиях экспертов при данной педагогической ситуации, и выбрать этот метод как оптимальный. Еще два метода обучения, получившие меньшее количество «голосов» экспертов включаются в вывод программы как альтернативные варианты.
Приведение мнений экспертов к общему (но не среднему!) мнению оправдано требованиями к скорости выполнения программы и корректно, так как около 130 экспертов-профессионалов пришли к выводу, что следует использовать тот, а не иной метод в данной педагогической ситуации, и это уже внушает доверие.
Педагогический эксперимент, направленный па повышение эффективности педагогической деятельности учителей за счет применения технологии выбора оптимальных методов обучения
Так как t-критерий после эксперимента попадает в область достоверных различий при погрешности р=0.01, то можно сделать вывод о достоверном различии в контрольной и опытной группах после эксперимента, различия носят закономерный характер.
Таким образом, по результатам проведенного исследования можно с уверенностью сказать, что учащиеся в классах, преподавание в которых велось предложенными экспертной системы методами обучения, повысили уровень усвоения знаний по сравнению с учащимися контрольных групп.
Одной из задач нашего эксперимента является стимулирование интереса учащихся к школьному предмету информатика. Для проверки ее достижения была составлена именная конфиденциальная анкета и проведено анкетирование учащихся (см. приложение 3).
Анкетирование опытно-экспериментальной и контрольной групп было проведено дважды: до и после проведения уроков с использованием методов обучения, рекомендованных экспертной системой, реализующей технологию выбора оптимальных методов обучения. Рассмотрим подробнее результаты анкетирования учащихся.
Анализ ответов учащихся на вопросы анкеты № 3 (см. приложение 3) был проведен до изучения с помощью предложенных технологией оптимальных методов обучения и свидетельствовал о том, что почти всем учащимся информатика как школьный предмет нравится. Здесь учащимися выделялись такие причины как «очень интересно», «познавательно», «нравится работать на компьютере», «мои родители обещали купить мне компьютер, если я буду хорошо учиться по информатике».
Однако, при ответе на другие вопросы анкеты учащиеся встретились с определенными трудностями: не смогли сформулировать свои ответы четко. Например, не смогли выделить достоинства и недостатки используемых электронных учебников, не смогли даже их оценить по пятибалльной шкале, не задумывались ранее о том, что преподавание других дисциплин может осуществляться в компьютерном классе, поэтому при ответе на вопрос № 3 52% учащихся при первом анкетировании ответили «не знаю».
На 4-ый вопрос анкеты («Создавали ли вы на уроках информатики что-то такое, что вам казалось полезным для человечества? Если да, то что именно») большинство учащихся затруднилось что-либо ответить. Хотя, несомненно, они производили моделирование каких-то процессов, которые являлись прототипами реальных моделей, многие учебные задачи также наверняка были направлены на личный опыт учащихся и касались окружающей действительности, тем не менее, учащиеся почти не смогли припомнить что-либо полезное, что они создавали бы на уроках информатики.
Только некоторые учащиеся 11 класса (8% от общего числа учащихся) привели примеры полезной для человека деятельности на уроках информатики: «создавали модели движения ядра», «создавали электронную таблицу по автоматическому расчету квартирной платы», «создавали шаблоны для обложек рефератов».
Большинство учащихся не справились с анкетированием и оставили многие вопросы без ответов (в среднем 63%).
После проведения серии уроков с применением методов обучения, рекомендованных экспертной системой, у учащихся экспериментальных групп возросло понимание роли информатики как междисциплинарной науки (это видно по ответам «хотел бы изучать физику с использованием компьютерных моделей», «повысилась оценка по биологии благодаря изучению темы Моделирование на примере модели роста численности популяций кроликов и хищников» и др.), не было затруднений в ответах на вопрос № 4 (100% учащихся с уверенностью привели примеры, когда их знания по информатике пригодились или пригодятся в будущей жизни). Учащиеся 10-11 классов уверены, что им пригодятся знания по информатике в будущем, так как они собираются активно использовать компьютеры в своей дальнейшей учебной и профессиональной деятельности: «буду работать оператором ПК» (21%), «даже секретарю сейчас нужно знание компьютера» (19%), «буду использовать при учебе в университете» (19%), все они уверены, что в 10-11 классах информатика - не лишний предмет.
Немного по-другому ответили учащиеся 9-х классов, примерно половина из них сомневается, что они когда-нибудь приобретут компьютер домой или их будущая работа будет связана с компьютером: «хоть мне и нравится информатика, но в училище (техникуме) она мне не пригодится» (15%), «навряд ли пригодится, потому что я буду поступать, где нет информатики» (9%), «информатика пригодится, потому что мне купят (у меня есть) компьютер, и он будет полезным в нашей семье» (12%). Такая картина происходит от того, что во втором полугодии, когда проводилось анкетирование, учащиеся уже планировали уходить из школы после 9 класса в другие учебные заведения, определялись со специальностями и могли предугадать роль информатики и компьютеров в их будущей профессиональной деятельности.
Можно отметить широкую аргументацию учащихся при ответе на вопрос № 6: все учащихся считают, что информатика в школе нужна, потому что «с ее помощью я могу работать на компьютере и хорошо готовиться к остальным предметам» (15% ), «чтобы быть образованным человеком» (39%), «помогать родителям» (12% ), «заниматься самостоятельно с помощью Интернета» (11%), «чтобы было не стыдно перед друзьями, у которых есть компьютер» (9%), «чтобы быть продвинутым и в быть в теме» (11%).
Ни один вопрос не остался без ответа, что свидетельствует о более высоком уровне понимания роли предмета, характер ответов говорит о заинтересованности учащихся экспериментальных групп в информатике.
Таким образом, педагогический эксперимент показал, что результаты измерения уровня знаний у учащихся, на уроках с которыми применялись оптимальные методы обучения, рекомендованных компьютерной реализацией разработанной технологии, оказались высокими. Результаты эксперимента подтвердили нашу гипотезу и оказались достоверными.
Похожие диссертации на Выбор оптимальных методов обучения информатике учащихся средней школы на основе информационно-коммуникационных технологий
