Электронные средства обучения

Существует много подходов к введению терминов и понятий, описывающих такие средства. Во многих научных и учебно-методических изданиях их называют педагогическими программными средствами, компьютерными учебными средствами, педагогическими средствами учебного назначения, учебными компьютерными программами. В рамках данной работы для именования средств, работающих с использованием компьютерной и телекоммуникационной техники и применяемых непосредственно в обучении дошкольников, будет использован термин электронное средство обучения (ЭСО).

По мнению многих авторов при изучении технологии создания ЭСО в общем виде понятие электронного средства обучения с определенным допущением можно отождествлять с понятием образовательного электронного издания (ОЭИ).

Определение понятий электронных средств обучения и образовательных электронных изданий традиционно производится опосредовано через более общее понятие электронный учебник.

Электронное издание (ЭИ) представляет собой совокупность графической, текстовой, цифровой, речевой, музыкальной, видео-, фотои другой информации. В одном электронном издании могут быть выделены информационные (или информационно-справочные) источники, инструменты создания и обработки информации, управляющие структуры. Электронное издание может быть исполнено на любом электронном носителе, а также опубликовано в электронной компьютерной сети.

В этом случае образовательным электронным изданием (ОЭИ) или (равнозначно) электронным средством обучения (ЭСО) является электронное издание, содержащее систематизированный материал по соответствующей научно-практической области знаний, обеспечивающее творческое и активное овладение учащимися знаниями, умениями и навыками в этой области. Образовательное электронное издание должно отличаться высоким уровнем исполнения и художественного оформления, полнотой информации, качеством методического инструментария, качеством технического исполнения, наглядностью, логичностью и последовательностью изложения. Образовательное электронное издание и электронные средства обучения не могут быть редуцированы к бумажному варианту без потери дидактических свойств.

Благодаря специфике своего определения, ЭСО существенно повышают качество визуальной и аудиоинформации, она становится ярче, красочнее, динамичнее. Огромными возможностями обладают в этом плане современные технологии мультимедиа. Кроме того, при использовании электронных средств в обучении коренным образом изменяются способы формирования визуальной и аудиоинформации. Если традиционная наглядность обучения подразумевала конкретность изучаемого объекта, то при использовании компьютерных технологий становится возможной динамическая интерпретация существенных свойств не только реальных объектов, но и научных закономерностей, теорий, понятий.

Основными видами компьютерных средств учебного назначения, которые могут рассматриваться как компоненты ЭСО или ОЭИ, являются:

• · сервисные программные средства общего назначения;
• · программные средства для контроля и измерения уровня знаний, умений и навыков обучающихся;
• · электронные тренажеры;
• · программные средства для математического и имитационного моделирования;
• · программные средства лабораторий удаленного доступа и виртуальных лабораторий;
• · информационно-поисковые справочные системы;
• · автоматизированные обучающие системы (АОС);
• · электронные учебники (ЭУ);
• · экспертные обучающие системы (ЭОС);
• · интеллектуальные обучающие системы (ИОС);
• · средства автоматизации профессиональной деятельности (промышленные системы или их учебные аналоги).

Сервисные программные средства общего назначения применяются для автоматизации рутинных вычислений, оформления учебной документации, обработки данных экспериментальных исследований. Они могут быть использованы при проведении лабораторных, практических занятий, при организации самостоятельной и проектной работы дошкольников и школьников.

Программные средства для контроля и измерения уровня знаний обучающихся нашли наиболее широкое применение ввиду относительной легкости их создания. Существует целый ряд инструментальных систем-оболочек, с помощью которых преподаватель, даже не знакомый с основами программирования, в состоянии скомпоновать перечни вопросов и возможных ответов по той или иной учебной теме. Как правило, задачей обучаемого является выбор одного правильного ответа из ряда предлагаемых ответов. Такие программы позволяют разгрузить учителя от рутинной работы по выдаче индивидуальных контрольных заданий и проверке правильности их выполнения, что особенно актуально в условиях массового образования. Появляется возможность многократного и более частого контроля знаний, в том числе и самоконтроля, что стимулирует повторение и, соответственно, закрепление учебного материала.

Электронные тренажеры предназначены для отработки практических умений и навыков. Такие средства особенно эффективны для обучения действиям в условиях сложных и даже чрезвычайных ситуаций при отработке противоаварийных действий. Использование реальных установок для тренировок нежелательно по целому ряду причин (перерывы в электроснабжении, возможность создания аварийных ситуаций, повышенная опасность и т. п.). Кроме этого, электронные тренажеры используются для отработки умений и навыков решения задач. В этом случае они обеспечивают получение краткой информации по теории, тренировку на различных уровнях самостоятельности, контроль и самоконтроль.

Программные средства для математического и имитационного моделирования позволяют расширить границы экспериментальных и теоретических исследований, дополнить физический эксперимент вычислительным экспериментом. В одних случаях моделируются объекты исследования, в других — измерительные установки. Такие средства позволяют сократить затраты на приобретение дорогостоящего лабораторного оборудования, снижается уровень безопасности работ в учебных лабораториях. К моделирующим программным средствам можно также отнести предметно-ориентированные программные среды, обеспечивающие возможность оперирования моделями-объектами определенного класса.

Информационно-поисковые справочные программные системы предназначены для ввода, хранения и предъявления педагогам и обучаемым разнообразной информации. К числу подобных систем могут быть отнесены различные гипертекстовые и гипермедиа программы, обеспечивающие иерархическую организацию материала и быстрый поиск информации по тем или иным признакам. Большое распространение получили также всевозможные базы данных. Системы управления базами данных обеспечивают возможность поиска и сортировки информации. Базы данных могут использоваться в учебном процессе для организации предъявления содержания учебного материала и его анализа. Учебные базы данных рекомендуются для самостоятельной работы учащихся с целью поиска и анализа необходимой информации.

Автоматизированные обучающие системы (АОС), как правило, представляют собой обучающие программы сравнительно небольшого объема, обеспечивающие знакомство учащихся с теоретическим материалом, тренировку и контроль уровня знаний.

Электронные учебники (ЭУ) являются основными электронными средствами обучения. Такие учебники создаются на высоком научном и методическом уровне и должны полностью соответствовать составляющей дисциплины образовательного стандарта специальностей и направлений, определяемой дидактическими единицами стандарта и программой. Кроме этого, ЭУ должны обеспечивать непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения при условии осуществления интерактивной обратной связи. Одним из основных свойств ЭУ, является то, что его редукция к «бумажному» варианту (распечатка содержания ЭУ) всегда приводит к потере специфических дидактических свойств, присущих ЭУ.

Электронные средства обучения (ЭСО), используемые в образовательном процессе, должны соответствовать общедидактическим требованиям: научности, доступности, проблемности, наглядности, системности и последовательности предъявления материала, сознательности обучения, самостоятельности и активности деятельности, прочности усвоения знаний, единства образовательных, развивающих и воспитательных функций.

Интеллектуальные обучающие системы (ИОС) относятся к системам наиболее высокого уровня и также реализуются на базе идей искусственного интеллекта. ИОС могут осуществлять управление на всех этапах решения учебной задачи, начиная от ее постановки и поиска принципа решения и кончая оценкой оптимальности решения, с учетом особенностей деятельности обучаемых. Такие системы обеспечивают диалоговое взаимодействие, как правило, на языке, близком к естественному. При этом в ходе диалога могут обсуждаться не только правильность тех или иных действий, но и стратегия поиска решения, планирования действий, приемы контроля и т. д. В ИОС на основе модели обучаемого (уточняемой в ходе учебного процесса) осуществляется рефлексивное управление обучением. Многие ИОС могут совершенствовать стратегию обучения по мере накопления данных. Отличительным признаком ИОС является то, что они не содержат основных и вспомогательных обучающих воздействий в готовом виде, а генерирует их. Средства автоматизации профессиональной деятельности (пакеты прикладных программ, CALS-системы и т. п.) рассматриваются в составе электронных средств обучения не только как предмет изучения, но и как средство обучения при решении профессионально-ориентированных задач. Из приведенного списка и последующего описания видно, что указанные средства информатизации образования являются не более чем примером электронных средств обучения или их компонент.

Можно выделить наиболее распространенные типы компьютерных средств, используемых в обучении.

Презентации — наиболее распространенный вид представления демонстрационных материалов. Для презентаций используются такие программные средства как PowerPoint или Open Impress, Flash, SVG. Фактически презентации являются электронными диафильмами, но, в отличие от обычных диафильмов, могут включать в себя анимацию, аудиои видеофрагменты, элементы интерактивности. Эти компьютерные средства обучения особенно интересны тем, что создать их может любой учитель, имеющий доступ к персональному компьютеру, причем с минимальными затратами времени на освоение средств создания презентаций. Кроме того, презентации активно используются и для представления ученических проектов.

Электронные энциклопедии объединяют функции демонстрационных и справочных материалов и, в соответствии со своим названием, являются электронным аналогом обычных справочно-информационных изданий, таких, как энциклопедии, словари, справочники. Для создания таких энциклопедий обычно используются гипертекстовые системы и языки гипертекстовой разметки, например HTML, XML, SGML. В отличие от своих бумажных аналогов, гипертекстовые энциклопедии обладают рядом дополнительных свойств и возможностей:

• · обычно поддерживают удобную систему поиска по ключевым словам и понятиям;
• · имеют удобную систему навигации на основе гиперссылок;
• · могут включать в себя аудиои видеофрагменты.

Дидактические материалы (сборники задач, диктантов, упражнений, примеров, рефератов и сочинений), представленные в электронном виде (обычно в виде простого набора текстовых файлов, в форматах rtf, doc, txt) и объединенные в некую логическую структуру средствами гипертекста. Также к дидактическим материалам можно отнести программы-тренажеры, например, для решения математических задач или для заучивания иностранных слов.

Программы системы контроля знаний, такие, как опросники и тесты. Позволяют быстро, удобно, беспристрастно и автоматизировано обработать полученные результаты. Опросники и тесты могут легко создать учителя или методисты с помощью специальных программ — конструкторов тестов.

Электронные учебники и электронные учебные курсы объединяют в единый программный комплекс все или несколько вышеописанных типов обучающих программ. Например, обучаемому сначала предлагается просмотреть обучающий курс (презентация); на следующем этапе он может поставить виртуальный эксперимент на основе знаний, полученных при просмотре обучающего курса (система виртуального эксперимента), часто на этом этапе обучаемому доступен также электронный справочник и/или энциклопедия по изучаемому курсу; а в завершение он должен ответить на набор вопросов и, возможно, решить несколько задач (программные системы контроля знаний). После удачного прохождения всех этапов обучаемому предлагается следующая тема из этого курса.

Обучающие игры и развивающие программы в основном ориентированы на дошкольников и младших школьников. К этому типу относятся интерактивные программы с игровым сценарием. Выполняя разнообразные задания во время игры, дети развивают тонкие двигательные навыки, пространственное воображение, память и другие умения.

Дополнением к этой классификации становятся программные средства разработки компьютерных обучающих средств. Наиболее известны из таких средств конструкторы уроков и учебных курсов, а также специализированные оболочки для разработки учебных курсов.

Требования, подходы к созданию электронных средств обучения Для создания электронных средств обучения не существует универсальной технологии. Каждый разработчик применяет собственную технологию. Ее разбиение на этапы может учитывать как компонентный состав ЭСО, так и общие подходы к проектированию и разработке. Так, в частности, очень часто при разработке средств обучения выделяют два основных технологических этапа — предварительный этап и этап непосредственной разработки ЭСО. В ходе предварительного этапа, в основном вручную, осуществляется подготовка учебных и методических материалов, необходимых, для создания электронных средств обучения. В рамках этапа непосредственной разработки ЭСО осуществляется представление подготовленных учебных материалов в электронном виде. Во многих случаях такое представление осуществляется с учетом возможности последующей публикации в сети Интернет. Оба этапа равноценны и взаимосвязаны. Вместе с тем первый этап подготовки содержательной части более трудоемок и менее поддается автоматизации. Содержательная часть электронных средств обучения разрабатывается на основе требований. Разработчики электронных средств обучения на предварительном этапе подготовки учебных материалов должны быть ознакомлены с:

• · требованиями к составу ЭСО: требованиями к учебному тексту (объем содержания, структурированность, стиль изложения, доступность, эргономичность текста и т. д.);
• · методикой (рекомендациями) для разработки блока практических заданий;
• · методикой (рекомендациями) для разработки контролирующего блока в виде тестовых и тренинговых заданий;
• · методикой (рекомендациями) для разработки аудиои видеофрагментов (иллюстративного материала);
• · методикой (рекомендациями) для формирования гипертекстовой структуры текста.

Электронные средства обучения должны отвечать стандартным дидактическим требованиям научности, доступности, проблемности, наглядности, систематичности и последовательности обучения, сознательности, самостоятельности и активизации деятельности обучаемого, прочности усвоения учебного материала, единства образовательных, развивающих и воспитательных функций обучения. Дидактические требования соответствуют специфическим закономерностям обучения и, соответственно, дидактическим принципам обучения.

Кроме традиционных дидактических требований к ЭСО предъявляются специфические дидактические требования, обусловленные использованием преимуществ современных информационных и телекоммуникационных технологий:

• · требование адаптивности подразумевает приспособляемость ЭСО к индивидуальным возможностям обучаемого. Оно означает приспособление, адаптацию процесса обучения к уровню знаний и умений, психологическим особенностям обучаемого;
• · требование интерактивности обучения означает, что в процессе обучения должно иметь место взаимодействие учащегося с ЭСО. Важной составной частью организации диалога является реакция ЭСО на действие пользователя;
• · требование развития интеллектуального потенциала обучаемого при работе с ЭСО предполагает формирование стилей мышления (алгоритмического, наглядно-образного, теоретического), умения принимать оптимальное решение или вариативные решения в сложной ситуации;
• · ЭСО должно предоставлять обучаемому возможность разнообразных контролируемых тренировочных действий с целью поэтапного повышения внутри дисциплинарного уровня абстракции знаний учащихся на уровне усвоения, достаточном для осуществления алгоритмической и эвристической деятельности.

Наряду с учетом дидактических требований к разработке и использованию ЭСО, создаваемых в процессе информационного интегрирования, выделяют психологические требования, влияющих на успешность и качество создания ЭСО.

ЭСО должно строиться с учетом особенностей таких познавательных психических процессов, как восприятие (преимущественно зрительное, а также слуховое, осязательное), внимание (его устойчивость, концентрация, переключаемость, распределение и объем внимания), мышление (теоретическое понятийное, теоретическое образное, практическое наглядно-образное, практическое наглядно-действенное), воображение, память (мгновенная, кратковременная, оперативная, долговременная, явление замещения информации в кратковременной памяти).

По мере увеличения времени рассматривания изображения человеком с нарушениями зрения, оно (изображение) постепенно обогащается отдельными признаками и деталями. Вначале внимание сосредотачивается на величине предмета, в ходе анализа выделяется форма предмета, возникают разные замены, уподобления. Замедленность и фрагментарность восприятия слабовидящих детей обусловлена главным образом недостатками фиксации и сохранения в памяти признаков предмета, что затрудняет воссоздание образа, сформированного на обедненной зрительной основе и его соотнесение с образом восприятия.

Основным эргономическим требованием к ЭСО для детей с нарушениями зрения является требование обеспечения гуманного отношения к обучаемому, организации в ЭСО дружественного интерфейса, обеспечения возможности использования обучаемыми необходимых подсказок и методических указаний, свободной последовательности и темпа работы, что позволит избежать отрицательного воздействия на его психику, создаст благожелательную атмосферу на занятиях.

Требования здоровье сберегающего и эргономического характера, предъявляемые к разработке и использованию ЭСО, соответствуют гигиеническим требованиям и санитарным нормам работы с вычислительной техникой: ЭСО должны быть разработаны таким образом, чтобы время функционирования ЭСО не превышало санитарные нормы работы с вычислительной техникой. Соответствие ЭСО возрастным особенностям учащихся и санитарным нормам работы с вычислительной техникой являются одним из основных условий эффективности.

Использование компьютерных технологий в обучении дошкольников с нарушениями зрения предполагает реализацию коррекционного аспекта, заключающегося в возможности обеспечения каждому ребенку адекватных лично для него темпа и способа усвоения знаний, установления мгновенной обратной связи, предоставления возможности самостоятельной продуктивной деятельности, обеспечения системной педагогической помощи.

Компьютерные технологии обладают рядом преимуществ, многие из которых особенно актуальны для детей с нарушениями зрения — обеспечение поли сенсорной основы восприятия, развитие зрительно-моторной координации, системы «глаз — рука», возможность подбора цветовых контрастов и сочетаний цветов, подбор необходимых размеров изображений в зависимости от зрительных возможностей ребенка и др. А также информационные компьютерные технологии позволяют разнообразить и индивидуализировать процесс развития и обучения детей, их применение способствует повышению мотивации, интереса, активности и эмоционального состояния младших школьников, тем самым способствуя увеличению результативности коррекционно-образовательного процесса.

К преимуществам использования ЭСО в обучении детей с нарушениями зрения относятся: полнота покрытия предметной области; системность и структурированность представления информации; единство применяемой терминологии; открытость для расширения и модификации учебных материалов на основе результатов педагогического применения; интерактивность в работе с учебными заданиями; наличие инструментов для организации совместной работы и коллективного обсуждения в классе (журнал, форум); градирование степеней трудности и сложности материала; использование значков и других специальных символов, обеспечивающих четкое различение различных структурных компонентов ЭСО; сопровождение теоретических описаний практическими примерами и гиперссылками на соответствующие ресурсы; наличие специальных средств для мотивации учащихся и поддержания их внимания и интереса; простота навигации по учебному материалу; отсутствие перегрузки визуальной информации деталями, яркими и контрастными цветами и т. д.

В заключение данной главы следует отметить, что использование ЭСО в специальном образовательном процессе позволяет достичь важных результатов:

• 1. Совершенствование методов и технологий отбора и формирования содержания образования, введение и развитие новых специализированных учебных дисциплин и направлений обучения, связанных с информатикой и информационными технологиями.
• 2. Увеличение эффективности обучения за счет повышения уровня его индивидуализации и дифференциации, использования дополнительных мотивационных рычагов. Организация новых форм взаимодействия в процессе обучения.
• 3. Многообразие информационных технологий позволяет не только включить воспитанников и учащихся в процесс обучения и воспитания, но и реализовывать индивидуально-дифференцированный подход.
• 4. Изменение содержания и характера деятельности обучающего и обучаемого. Совершенствование механизмов управления системой образования.
• 5. Снижение затрат на организацию и проведение учебных мероприятий за счет переноса части повседневных рутинных функций с педагогов на средства компьютерной поддержки процесса обучения.
• 6. Повышение мотивации учащихся, расширение сферы их самостоятельной деятельности. Создание положительного эмоционального фона, обеспечение доступности в восприятии учебного материала и т. д.

Вместе с тем ЭСО не заменяют традиционные подходы к обучению, а значительно повышают их эффективность.