Основные компьютерные средства обучения

Говорить же о новой информационной технологии обучения можно в том случае, если:

• — она удовлетворяет основным принципам педагогической технологии;
• — она решает задачи, которые ранее в дидактике не были теоретически или практически решены;
• — средством подготовки и передачи информации обучаемому выступает компьютерная и информационная техника.

Информационный подход позволяет:

• — согласовать цели обучения, поставленные педагогами, с собственными целями студентов;
• — облегчить труд учителя за счет постепенного повышения самостоятельности и ответственности студентов в учении;
• — разгрузить студентов не за счет механического сокращения содержания, а за счет повышения доли индивидуального самообразования;
• — не в теории, а на практике обеспечить единство учебного и воспитательного процессов;
• — подготовить студентов к сознательному и ответственному обучению.

Долгое время в процессе преподавания использовались 3 основных инструмента: книга (источник информации), тетрадь — место для самостоятельной работы ученика и доска — которая служит средством представления информации ученикам. Современные технологии помогают значительно упростить эту схему. В дополнение книгам, как средству получения информации приходит интернет, а на смену обычным доскам приходят интерактивные. Достоинство интерактивных досок заключается в том, что эти доски более наглядно представляют информацию и позволяют проводить презентации, показывать опыты (которые не всегда можно провести в аудитории).

Давайте поподробнее познакомимся с информационной составляющей обучения и попробуем сформулировать основные цели информатизации школьного физического образования.

Современные информационные технологии, позволяющие создавать, хранить, перерабатывать информацию и обеспечивать эффективные способы ее представления ученику, являются мощным инструментом ускорения образовательного процесса. Специфика системы образования состоит в том, что она является с одной стороны потребителем, а с другой — активным производителем информационных технологий. При этом технологии, рожденные в системе образования, используются далеко за ее пределами.

Сформулируем основные цели информатизации школьного физического образования:

• — развитие личности ученика, подготовка к самостоятельной и продуктивной деятельности в условиях информационного общества, то есть развитие за счет уменьшения доли репродуктивной деятельности конструктивного, алгоритмического творческого мышления;
• — развитие коммуникативных способностей посредством выполнения совместных проектов;
• — формирование умений принимать оптимальные решения в сложной ситуации (в работе с программами-тренажерами);
• — навыков исследовательской деятельности (при работе с моделирующими программами);
• — реализация социального заказа, обусловленного информатизацией современного общества, то есть подготовка вузами педагогов-физиков, владеющих информационными технологиями;
• — интенсификация процесса обучения физике за счет активизации познавательной деятельности.

Суть информатизации образования состоит в создании как для педагогов, так и для учащихся благоприятных условий для свободного доступа к учебной и научной информации. Понятие «информационная технология обучения» предметам, включая физику, основано на широких возможностях вычислительных средств и компьютерных сетей, и позволяет вести речь о компьютерных средствах обучения, компьютерных обучающих программах. Укажем основные компьютерные средства обучения, применяемые в настоящее время в средних школах.

1) Автоматизированные обучающие системы (АОС).

АОС включает в себя комплекс учебно-методических материалов (демонстрационных, теоретических, практических, контролирующих) и компьютерные программы, которые управляют процессом обучения. Комплекс программных продуктов, поддерживающих обучение информатике, дает возможность систематического использования информационных технологий при обучении физике. Программные продукты по физике представляют собой электронные варианты следующих учебно-методических материалов:

• — электронные словари-справочники и учебники физики;
• — лабораторные практикумы с возможностью моделирования реальных физических процессов;
• — программы-тренажеры решения задач по физике;
• — тестовые системы.

Применение АОС в обучении физике предоставляет возможность организации учебных занятий в соответствии со следующими этапами:

• — учитель физики вводит разностороннюю информацию (теоретический и демонстрационный материал, практические задания, задачи, вопросы для тестового контроля) в базу данных и формирует сценарий для проведения урока;
• — ученик в соответствии со сценарием (выбранным назначенным педагогом) работает с учебным материалом, предлагаемым программой;
• — выполняется автоматизированный контроль усвоения знаний обеспечивает необходимую обратную связь, позволяя выбрать самому ученику (по результату самоконтроля) или назначать автоматически последовательность и темп изучения материала по физике;
• — работа ученика протоколируется, информация по итогам тестирования, изучения темы и т. п., заносится в базу данных;
• — учитель и ученик имеют возможность получать информацию о результатах изучения отдельных вопросов и тем физики в динамике.
• 2) Интеллектуальные обучающие системы (ИОС).

Возрастание возможностей компьютеров стимулировало развитие нового направления в информационных технологиях обучения — создание интеллектуальных обучающих систем. Этот подход базируется на работах в области искусственного интеллекта, в частности теории экспертных систем — сложных программ, манипулирующих специальными, экспертными знаниями в узких областях предмета. Как и настоящий человек — эксперт, эти системы решают задачи, используя логику и эмпирические правила, умеют пополнять свои знания. Экспертные системы соединили в себе возможности компьютера с богатством человеческого опыта. ИОС представляет качественно новую технологию обучения физике. В основе метода можно выделить: моделирование процесса обучения, использование динамически развивающейся базы знаний ИОС, автоматический подбор рациональной стратегии обучения для каждого обучающегося, автоматический учет в работе ИОС новой информации по физике, поступающей в базу знаний, то есть саморегулирование системы. Работы в области ИОС пока носят единичный характер и на уровень массовой технологии еще не вышли.

3) Электронный учебник физики.

В последние годы получили распространение лазерные компакт-диски по физике. На этих носителях информации размещаются различные виды экранно-звуковых средств, приспособленных для использования с помощью компьютера.

В них предлагаются демонстрации заданий для фронтальной и индивидуальной работы учеников на уроке, для домашней самостоятельной работы. Компакт диски по физике помогают обеспечить интерактивность взаимодействия ученика с учебным материалом, индивидуальную траекторию его усвоения, интенсифицировать обратную связь «учитель-ученик». Новые возможности информатизации физического образования открыла в 90-е годы гипертекстовая технология. Основная её черта — это возможность переходов по гиперссылкам, которые представлены либо в виде специально оформленного текста, либо определенного графического изображения. Одновременно на экране компьютера может быть несколько гиперссылок, и каждая из них определяет свой маршрут «путешествия». В этой огромной среде легко находить нужную информацию, возвращаться к уже пройденному материалу и т. п.

При проектировании гипертекстовой системы можно заложить гиперссылки, опираясь на способности человеческого мышления к интеграции информации и ассоциативному доступу к ней.

Использование динамического гипертекста позволяет провести диагностику знаний, а затем автоматически выбрать один из возможных уровней изучения одной и той же темы курса физики. Эти системы представляют информацию так, что сам обучаемый, следуя графическим и текстовым ссылкам, может использовать различные схемы работы с материалом. Все это создает условия для реализации дифференцированного подхода к обучению физике.

Внедрение новых технологий не только благотворно влияет на учеников, но и значительно сокращает время для подготовки учителя физики. Задача современного педагога при подготовке к уроку — создание анимированной презентации учебному плану. Выполнение презентаций осуществляется с помощью пакета офисных приложений, к примеру: Microsoft Office или аналогичный пакет программ, содержит приложения, предназначенные для обработки и предоставления в наглядном виде различной информации.

4) Интернет технологии в физическом образовании.

Новый импульс информатизации физического образования дает развитие информационных телекоммуникационных сетей. Интернет обеспечивает доступ к гигантским объемам информации, хранящимся в различных уголках нашей планеты. Многие эксперты рассматривают интернет технологии как революционный прорыв, превосходящий по своей значимости появление персонального компьютера. Средства телекоммуникации, включающие электронную почту, глобальную, региональные и локальные сети связи и обмена данными, представляют для обучения физике широчайшие возможности: оперативную передачу на разные расстояния информацию любого объема и вида, интерактивность и оперативную обратную связь, организацию совместных телекоммуникационных проектов, запрос информации по любому интересующему вопросу через систему электронных конференций.

Образовательный web-сайт учебного заведения в сети Интернет — новое средство обучения. В связи с бурным развитием информационных технологий количество и роль образовательных сайтов в деятельности учебных заведений возрастает. От содержания, организационной структуры и функционирования образовательного сайта зависит не только успех взаимодействия учебного заведения с внешним миром, но и образовательные процессы внутри учебного заведения.

Из выше изложенного следует вывод, что для повышения эффективности применения информатики и новых информационных технологий (НИТ) в обучении физике необходимо: совершенствование базовой подготовки учащихся школ и студентов вузов по информатике, переподготовка учителей физики в области НИТ, информатизация процесса обучения физике, оснащение школ и кабинетов физики техническими средствами информатизации, создание современной национальной информационной среды, формирование банка учебно-методической информации (БУМИ), создание на базе НИТ единой системы дистанционного обучения в регионе. В качестве примера современной информационной технологии можно назвать.

Информационно вычислительная сеть (ИВС) — локальная компьютерная сеть, имеющая весьма развитую инфраструктуру.

В её состав, как правило, входят информационные системы (Интернет сайты, системы информационного оповещения и связи), системы электронного документооборота, файловые хранилища, и т. д.

Сутью ИВС является централизация всех информационных процессов предприятия. Так, например, для доступа в сеть и работы с её ресурсами, как правило, используется единая система идентификации пользователей: при входе в сеть пользователь представляется системе и может использовать любые её службы без повторной аутентификации.

Такая система не только облегчает работу пользователя, но и позволяет более эффективно организовывать работу других служб ИВС, например отправку пользователю электронных сообщений, хранение служебной информации пользователя и распределение прав доступа к ней, предоставлению пользователю определенных полномочий и т. д.

Ещё одним примером централизации является организация единого адресного пространства для всех служб ИВС.

Системы искусственного интеллекта.

Этот класс пакетов включает:

• — информационные системы, поддерживающие диалог на естественном языке (естественно-языковый интерфейс);
• — экспертные системы, позволяющие давать рекомендации пользователю в различных ситуациях;
• — интеллектуальные пакеты прикладных программ, позволяющие решать прикладные задачи без программирования.

Естественно-языковый интерфейс был наиболее привлекателен для общения с ЭВМ с момента ее появления. Это позволило бы исключить необходимость обучения конечного пользователя языку команд или другим приемам формулировки своих заданий для решения на компьютере, поскольку естественный язык является наиболее приемлемым средством общения для человека. Поэтому работы по созданию такого рода интерфейса начались с середины 20-го века.

Однако, несмотря на весь энтузиазм исследователей и проектировщиков, эта задача не решена и по сей день из-за огромных сложностей, связанных с пониманием предложений естественного языка и связного текста в целом. Некоторые программные продукты, которые появлялись на рынке, носили скорее экспериментальный характер, имели множество ограничений и не решали задачу кардинально. Тем не менее, несмотря на кажущийся застой в этой сфере, данная проблема остается актуальной и по сей день и вошла в состав проблематики, связанной с проектом ЭВМ пятого поколения.