Характеристика современных средств обучения

Выше мы показали классификацию средств обучения с общедидактических позиций, и только по одному, но самому существенному признаку — способу отображения предметов окружающей действительности, показали и их общедидактические функции. Теперь обратимся к характеристике выделенных нами групп средств обучения.

Натуральные объекты. К натуральным объектам относят обычно объекты живой и неживой природы, с которыми учащиеся знакомятся в виде демонстрационного или раздаточного материала.

Наглядность — одно из главных требований при отборе натуральных объектов или проектировании различных видов пособий, содержащих натуральные объекты в качестве их компонентов.

С этой целью отбирают объекты с ярко выраженными типичными признаками, необходимыми для раскрытия содержания изучаемых понятий. Для усиления наглядности натуральных объектов применяют различные способы кодирования: цветом, цифрами, буквами. При использовании в процессе обучения натуральных объектов основной метод работы с ними — наблюдения и эксперимент.

Натуральные объекты для использования в качестве наглядных пособий, прежде всего оборудование и его узлы, необходимо специально подготавливать или обрабатывать: сделать разрезы, произвести специальную окраску отдельных деталей, вырезать смотровые окна в кожухах, крышках, корпусах, подсветить внутренние полости, установить лампочки-сигнализаторы и т. п.

Учебные модели, муляжи, макеты. Модели являются учебно-наглядными изобразительными пособиями, искусственно воспроизводящими натуральные объекты и передающие их структуру, существенные свойства, связи и отношения. При этом допускается условность в передаче свойств оригинала (объектов макрои микромира): уменьшение или увеличение размера, схематизация в передаче строения объектов, условность окраски и т. д.

Наиболее типичной и распространенной разновидностью моделей являются материальные (предметные) модели. При этом материальные модели делят на объемные и плоскостные. Промежуточное положение между ними занимают рельефные таблицы.

Объемные модели могут быть разборными (резец, муфта, набор атомов со стержнями), неразборными, статичными (комплекты метчиков) и динамическими (модель двигателя внутреннего сгорания, насоса).

К объемным моделям относят муляжи и макеты, которые используют в преподавании различных как общеобразовательных, так и технических предметов.

Муляжами (макетами) называются пособия, в которых натуральные объекты воспроизводятся с высокой степенью сходства. При выполнении муляжей и макетов не допускаются условности изображения оригиналов: размеры, форма, цвет и строение поверхности должны передаваться с максимальной точностью.

Муляжи и макеты находят применение при изучении внешних свойств и признаков предметов и явлений окружающей действительности, модели дают возможность изучить внутреннее строение и принцип действия изучаемых объектов, кинематику машин и механизмов, другие связи и отношения, имеющие место в изучаемых явлениях.

По способу предъявления учащимся модели, муляжи (макеты), как и натуральные объекты, делятся на демонстрационные и раздаточные.

При проектировании различного рода моделей необходимо учитывать общие педагогико-эргономические требования, обусловленные дидактическими возможностями и функциями этого вида средств обучения: информативностью, адаптивностью к определенному способу деятельности, инструментальностью, комплементарностью — свойством дополнять недостающие признаки и «работать» в системе с другими средствами обучения и др., а также специфические требования, продиктованные особенностями содержания учебного предмета и отбором наиболее предпочтительных наглядных форм его предъявления учащимся.

Состав моделей, особенности их конструкции, наглядной формы представления зависят от специфики моделируемого объекта или отдельных его сторон. Например, структура строения веществ живых и неживых объектов, принцип действия изучаемых аппаратов, механизмов, электротехнических, установочных изделий, инструментов, приборов, технологические цепочки, особенности взаимосвязей компонентов в изучаемом объекте, средства информационного отображения и др. могут быть представлены в обучении различными видами моделей.

Учебная таблица (плакат, схема, диаграмма, график и др.) — плоскостное материальное средство обучения, содержащее в наглядной и лаконичной форме адаптированную научную информацию об изучаемых объектах и явлениях, их строении, свойствах, приемах и способах выполнения различных действий и операций, необходимых при формировании определенных понятий, навыков, умений.

Учебная таблица традиционно отнесена к демонстрационным средствам обучения, однако в последнее время все чаще появляются серии таблиц (особенно справочных) в виде раздаточного материала.

По способам (средствам) отображения информации таблицы обычно различают следующим образом: объектно-композиционные, содержащие изображения (рисунки, фотографии) натуральных объектов и явлений и их сочетания (плакаты); графические (чертежи, графики, диаграммы, схемы и др.), знаковые (символические), выражаемые знаками, формулами, буквами, словами естественных и искусственных языков, комбинированные, включающие различные средства отображения.

По комплектности учебные таблицы разделяют на единичные и серийные. Последние могут содержать серии таблиц по отдельным темам, разделам, курсу, классам (уровням обучения).

В последнее время в практике обучения различным предметам все чаще используют электрифицированные таблицы (стенды). К ним, в первую очередь, относятся справочные и инструктивные таблицы, особенно по технике безопасности.

В практике профессионального обучения наиболее распространенным видом таблиц — плоскостных наглядных пособий — являются плакаты. Частично (главным образом для обучения по массовым профессиям) плакаты издаются централизованно. Однако зачастую плакаты разрабатываются и изготовляются преподавателями и мастерами или под их руководством непосредственно в учебном заведении. При этом при разработке содержания и изготовлении учебных плакатов руководствуются следующими требованиями:

содержание плаката должно соответствовать его тематике, определенной заголовком и, по возможности, быть простым, доступным, наглядным;

изображения на плакате должны быть достаточно крупными, позволяющими четко их видеть с любого места в учебном кабинете, классе;

объекты иллюстраций на плакате должны изображаться в их естественных положениях;

изображения на плакате должны выполняться с соблюдением масштабных соотношений их частей, особенно если это относится к существенным деталям;

наиболее существенные детали изображений следует выделять окрашиванием. При этом не следует применять слишком яркие и контрастные краски;

элементы, детали изображений, раскрывающие принцип действия или конструкцию объектов и иллюстраций, рекомендуется выделять более яркими тонами окрашивания, второстепенные — менее яркими;

надписи на плакатах должны выполняться достаточно крупным, четким шрифтом: не следует перегружать плакат текстом, тем более мелким;

при компоновке содержания плаката не следует помещать на нем большого (более 3—4) количества изображений;

в тех случаях, когда мелкие детали изображения имеют существенное значение, их следует сопровождать дополнительными изображениями в увеличенном виде;

при необходимости помещения на плакате значительного количества изображений, их следует располагать в последовательности изучения.

Экранные и экранно-звуковые средства обучения. Наиболее распространенным в практике обучения после учебных таблиц являются различные виды экранных и экранно-звуковых средств.

Систему экранных и экранно-звуковых средств обучения разрабатывают традиционно в рамках учебных предметов и межпредметных курсов. Исходные требования на их проектирование определяет прежде всего тематический состав этой группы пособий, обусловленный, с одной стороны, спецификой данного предмета, а с другой, своеобразием природных качеств аудиовизуального пособия, проявляющихся в определенных учебных ситуациях.

Диапозитивы (слайды) — это статичные экранные пособия. Они охватывают широкий круг вопросов в зависимости от своеобразия изучаемого предмета. Изображения на диапозитиве воспринимаются обычно лучше, чем на плакатах, поскольку этому способствует яркое освещение и большие размеры экрана.

Диапозитивы достаточно гибки в использовании, дают возможность изменять последовательность демонстрации кадров и проводить неполный показ серии, так как каждый кадр является информативно целостным. Это дает возможность педагогу использовать серии диапозитивов сообразно своей методике и в различных учебных ситуациях.

Диафильмы. Это также статичные экранные СО. Изобразительный материал этих пособий имеет структуру, предусматривающую определенную последовательность кадров согласно заложенной автором методической идеи.

Изменение последовательности кадров в диафильме ведет к нарушению логической структуры его содержания, целостности восприятия информации. Дидактические свойства этого вида пособий реализуются при создании различных вариантов диафильмов: с доминантной иллюстративной, проблемной, инструктивной функцией; путем фрагментарного построения, либо целостно.

Большие затруднения в использовании диафильмов вызывает подчас их большая информативная насыщенность, иногда часто превышающая учебную программу и требующая дополнительного времени на уроке. Этот недостаток частично преодолевается при фрагментарном построении диафильма.

Транспаранты — также статичное экранное пособие. Возможность проецирования транспарантов с помощью графопроектора без затемнения является огромным преимуществом этого вида пособий.

Транспаранты изначально использовались как заменитель классной доски. Поэтому ленточные фолии до сих пор весьма популярны и широко используются в учебном процессе. Преподаватель может, сидя лицом к учащимся, вести необходимые записи, поясняющие его объяснение, которые проецируются на экран. В этом случае он может по ходу объяснения наносить нужные изображения, руководить наблюдением учащихся, привлекать их к решению той или иной познавательной задачи (проводить сравнения, сопоставления, анализ, синтез, дополнять информацию в схемах или таблицах и т. д.).

Одним из вариантов предъявления информации с помощью транспарантов является наложение одного кадра на другой. Это позволяет не сразу, а постепенно передавать учащимся информацию, логическое завершение которой происходит с наложением последнего кадра. Таким образом, транспарантам присуща некоторая динамичность, которая особенно важна при формировании модельных представлений: строении вещества, устройства машин и аппаратов, показе строения живых объектов; демонстрации действия электрического тока, циклов работы ДВС, взаимодействия атомов и молекул, построении графических изображений и т. п.

Транспаранты выпускают обычно сериями, содержащими 6—8 кадров. Транспаранты могут быть изготовлены самим преподавателем и использованы согласно принятым им методическим приемам.

Учебное кино еще совсем недавно принято было считать самым наглядным средством обучения. Эта наглядность обусловлена богатыми дидактическими возможностями учебного кино: информативной плотностью, позволяющей сообщить больше информации в более экономной форме, чем словесное изложение; совершить экскурсию в историю науки и техники; показывать объекты, процессы, явления, недоступные для непосредственного наблюдения; ускорить или замедлить процесс, наконец, зафиксировать его; показывать с помощью модельных изображений и мультипликации внутреннюю структуру объектов и явлений; «раскрыть» для наблюдения заводские аппараты и установки, знакомить с новой инструментальной техникой управления, «проникать» в лабораторию ученого, исследователя, давать необходимый инструктаж по выполнению приемов и технике работы, наглядно сравнивать, сопоставлять, обобщать, ставить и разрешать проблемы.

В последние годы учебные кинофильмы не выпускаются. Им на смену пришла учебная видеозапись.

Учебная видеозапись позволяет интегрировать воедино средства отображения информации, ранее присущие отдельным экранно-зву-кивым средствам: кино, радио, телевидению, диафильмам, диапозитивам.

Видеозапись может быть повторена сколько угодно раз, может быть осуществлено фиксирование изображения на экране (стоп-кадр), изменен масштаб кадра и его отдельных деталей, использована световая «указка» и предусмотрены необходимые надписи в кадре.

Кроме этого, может быть осуществлена запись любой телевизионной передачи в автоматическом режиме с таймером в отсутствие пользователя.

Видеозаписи представляют учителю и учащимся возможности содержательного отбора материала и его показа с учетом информационно-содержательных, временных параметров, организационных форм и методических приемов обучения. Немалые возможности представляют натурные съемки видеокамерой: региональные объекты, видеорассказы ученых и интересных людей, выполнения трудовых приемов и способов работы высококвалифицированных специалистов; видеоматериалы, полученные в процессе экспериментальных уроков: ответы учащихся, дискуссии, видеодоклады. Видеозапись, выполненная с телеэкрана в любое удобное для пользователя время, освободила преподавателя от жесткой привязанности к временным, содержательным и методическим параметрам телевидения.

Перспективной является разработка системы видеозаписи для профессиональной подготовки и повышения квалификации педагогов.

Однако учебная видеозапись кинофильмов и телепередач остается, как правило, лишь их копией, в которых не всегда учитываются дидактические возможности и специфика видеозаписи как особого вида аудиовизуальных средств. Не всегда видеозапись может стать равноценным заменителем учебного кино, особенно если процесс обучения осуществляется в больших аудиториях, где размеры телеэкрана оказываются явно недостаточными.

Тем не менее, сегодня можно констатировать, что видеозапись успешно вытесняет традиционные экранные средства. Небольшие размеры телеэкрана компенсируются новыми организационными формами использования видеозаписи в малых группах и при самостоятельном изучении материала, а также при наличии не одного, а нескольких телевизионных приемников в классах и аудиториях.

Для воспроизведения экранно-звуковых технических средств обучения необходима проекционная аппаратура: кинопроекторы, диапроекторы, графопроекторы, эпипроекторы, видеомагнитофоны, телевизоры. В настоящее время на смену известным техническим средствам приходит техника нового поколения, имеющая более широкий спектр дидактических возможностей. Среди них: компактные эпидиаскопы, проекторы с жидкокристаллическими панелями (ЖК-панели), обеспечивающие высокую разрешающую способность, естественные цвета, быструю смену изображений, а также различная оргтехника (лазерные указки, маркеры, доски, цифровые фотокамеры и др.). Так, например, с помощью ЖК-панели, размещенной на планшете графопроектора, подключенной к компьютеру или видеомагнитофону, можно получить изображение на большом экране. В зависимости от целей демонстрации могут быть использованы разные модели для статического или динамического изображения, цветного или монохромного.

Учебные приборы, установки, инструменты, лабораторные принадлежности для эксперимента и практических работ составляют существенную часть систем учебного оборудования.

Целесообразность отбора учебного оборудования предусматривает, прежде всего, выявление особенностей (способа) деятельности преподавателя и учащихся с этим видом средств и определение условий успешного ее протекания.

Компонентный состав этой группы учебного оборудования обусловлен прежде всего требованиями, предъявляемыми к организации различных видов (форм) учебного эксперимента, который с эргономических позиций может быть рассмотрен как экспериментально-практическая деятельность преподавателя и учащихся.

В дидактике учебного оборудования принята определенная классификация этой группы средств обучения.

В основу классификации положены такие признаки, которые наиболее важны для грамотного использования учебных приборов, инструментов, лабораторных принадлежностей.

Прежде всего, важно определиться, для кого предназначены те или иные приборы, инструменты: для преподавателя или для учащихся, т. е. определить их дидактическое назначение. По этому признаку данную группу учебного оборудования подразделяют на демонстрационное оборудование и лабораторное (раздаточный материал для учащихся). Однако важно знать, для выполнения каких именно специальных содержательных функций предназначено данное учебное оборудование, т. е. определить далее их функциональное назначение. Этот фактор обусловил выделение ряда приборов, установок, принадлежностей в группе специализированных приборов, которые, в свою очередь, могут быть подразделены по доминирующим признакам (измерение, использование электрического тока, нагревание, воспроизведение специфических явлений и др.) на измерительные, электрические, нагревательные узкоспециальные, оптические, прочие.

Важным является также и учет условий эксплуатации (режимов работы) этой группы оборудования, поскольку несоблюдение правил и норм эксплуатации приборов, инструментария может привести не только к дидактически неверному использованию этого оборудования, но к нарушению техники безопасности работы, режима или условий использования прибора.

И последнее: важно учесть также способ размещения приборов, установок, инструментов на рабочих местах преподавателя и учащихся. Поэтому различают оборудование стационарное и переносное.

Все эти признаки важны не только при педагогико-эргономическом проектировании и конструировании приборов, установок, инструментов, но и для определения оптимальных дидактических условий их использования в практике обучения, а также для создания правил техники безопасности.

Тренажеры составляют особую группу технических средств.

Тренажер — это техническое средство обучения, позволяющее имитировать трудовые (производственные) условия в учебно-производственном процессе.

Тренажеры позволяют повысить эффективность формирования у учащихся производственных навыков управления технологическими процессами, определения причин неисправностей в технических объектах, выполнения и отработки сложных движений и т. д. В настоящее время самые разнообразные тренажеры используются при подготовке водителей автомобилей, операторов энергетических и химико-технологических установок, сварщиков и рабочих многих других профессий.

Тренажеры незаменимы в тех случаях, когда не представляется возможным целостное рассмотрение изучаемого объекта или явления (процесса) в реальных условиях.

Так, например, обучение на производственном оборудовании зачастую не позволяет расчленить деятельность учащихся на составляющие компоненты, чтобы они могли на определенных этапах осваивать их по отдельности. В ряде случаев ограничены возможности повторить приемы и операции, а иногда вообще невозможно обучение на реальном оборудовании из-за опасности его поломок, аварий и т. д.

Применение тренажеров обладает следующими преимуществами:

• — способствует лучшей ориентировке учащихся при переходе от изучения теории на занятиях по спецтехнологии к овладению практическими действиями, активизирует процесс обучения;
• —создает возможность приблизить учащихся к производственной обстановке, в то же время, исключая опасность аварий, поломок оборудования;
• — позволяет задавать учащимся, повторять и варьировать нужные режимы работы и производственные ситуации в любой момент, что зачастую в производственных условиях невозможно;
• — создавать (имитировать) сложные условия работы, в том числе аварийные ситуации, с которыми учащиеся при работе на действующем оборудовании познакомиться не могут;
• — моделировать и прогнозировать помехи и неисправности до полного их устранения;
• — помогает развивать у учащихся приемы самоконтроля — решающего фактора при обучении многим навыкам, особенно при оснащении тренажеров специальными средствами и устройствами обратной связи.

Тренажеры как средство, позволяющее моделировать технические объекты, производственную среду и соответственно деятельность учащихся, должны отвечать педагогико-эргономическим требованиям, предусматривающим оптимальное сочетание технических, психолого-физиологических, дидактических параметров. В классификационной системе они могут быть отнесены к моделям управляемых технических объектов, воспроизводящих или имитирующих с различной степенью точности их характеристики.

Важным фактором при создании тренажера является упрощение и расчленение осваиваемой учащимися трудовой деятельности с тем, чтобы обучение было продолжено в реальных производственных условиях. Поэтому в учебных целях должна моделироваться не вся производственная среда, не вся осваиваемая учащимися трудовая деятельность и не все операции, а только наиболее трудные в обучении и наиболее значимые, от которых зависит успех будущей самостоятельной работы учащихся. Однако чем больше модель приближена к реальным условиям выполнения операций, тем выше ее эффективность как средства обучения.

По конструкции и назначению применяемые тренажеры можно подразделить на три группы:

1. Тренажеры, моделирующие устройство и функции технических объектов, предназначенные для отработки приемов обслуживания и управления реальными объектами. К ним относятся, например, автомобильные тренажеры, тренажеры, моделирующие технологические установки химического производства, и т. д. Эти тренажеры, в свою очередь, подразделяются на тренажеры, воспроизводящие моделируемые объекты в тех же размерах, что и реальные устройства, и тренажеры, на которых обучение осуществляется путем выполнения упражнений в управлении действующими моделями технических объектов (уменьшенных размеров).

Тренажеры, моделирующие устройства и функции технических объектов, могут быть построены на принципах физического и математического моделирования на базе электронно-вычислительной техники.

В большинстве случаев используются тренажеры, представляющие собой физические модели. Под физической моделью подразумевается предмет, процесс, ситуация и др., обладающие рядом физических свойств, сходных с оригиналом, но отличающиеся размерами, массой и отсутствием второстепенных явлений и деталей. Например, автомобильный тренажер имитирует рабочее место водителя и «движение» по дороге (движущуюся дорогу).

2. Тренажеры, предназначенные для формирования умений учащихся, связанных с определенной интеллектуальной деятельностью.

К ним относятся, например, тренажеры-имитаторы, фиксирующие неисправность работы оборудования, аппаратуры и предназначенные для обучения поиску неисправностей; тренажеры для обучения наладчиков станков-автоматов и автоматических линий, поиску причин брака и т. д. При создании таких тренажеров не ставится задача моделирования, копирования устройства и функций технических объектов. Их назначение — обучить учащихся алгоритмам, правилам выполнения определенных умственных действий (например, правилам анализа причин брака) и т. п.

3. Особая разновидность тренажеров — тренировочные устройства, которые предназначены для облегчения формирования какого-либо одного двигательного навыка. Тренировочные устройства не моделируют, как правило, устройство и функции технических объектов. Формирование выделенных навыков осуществляется с применением несложных приборов и приспособлений. Например, тренировочные установки для отработки координации движений рук при отпиливании металла напильником, резания слесарной ножовкой, координации движений рук при фигурном обтачивании деталей и т. п.

Организуя упражнения на тренажере, важно ознакомить учащихся со специальным визуальным языком, способами кодирования информации: формой, размером, пространственной ориентацией, буквами, цифрами, цветом, яркостью, частотой мельканий, логограммами, знаками изображения, используемыми в дисплеях, различного рода индикаторах, экранах, табло. Это важно для специалистов самых разных профилей, например, для подготовки аппаратчиков (операторов) химических и нефтехимического производства. На тренажере, предназначенном для подготовки такого специалиста, имитируется нормальный технологический режим и характерные отклонения, в том числе аварийные ситуации. При выходе параметров процесса за допустимые пределы срабатывает звуковая и световая сигнализация. Учащиеся, получая по показаниям контрольно-измерительных приборов информацию о нарушении того или иного параметра, должны принять решение и возвратить процесс к нормальному режиму, что осуществляется при помощи вентилей ручного или ключей дистанционного управления. Тренажер позволяет также демонстрировать работу установки в автоматическом режиме. За правильностью действий учащегося можно следить по показаниям контрольно-измерительных приборов, а также по звуковой и световой сигнализации. Кроме того, действия учащегося фиксируются на диаграммах самопишущих приборов, что позволяет осуществлять контроль и самоконтроль.

Существенным достоинством тренажера является применение ускоренного масштаба времени. Дело в том, что изменения параметров реальных технологических процессов химического и нефтехимического производств происходят сравнительно медленно, и для того чтобы выполнить все упражнения в обычном масштабе протекания процессов, требуется в несколько раз больше учебного времени. Ускоренное же протекание модели технологического процесса делает более наглядными изменения его параметров.

Как показали исследования и передовой педагогический опыт, рациональным является следующее построение обучения на тренажерах: задание мастером (преподавателем) на тренажере определенной ситуации, режима тренировки; анализ учащимися содержания задания; определение состояния моделируемой на тренажере системы, выявление отклонений от нормы, их величины и характера; принятие учащимися решения и определения алгоритма приведения системы в норму; работа учащихся с органами управления тренажером по приведению системы в норму, отработка способов деятельности, текущий контроль состояния системы на основе данных информационной части тренажера; анализ мастером (преподавателем) и учащимися успешности упражнений по показателям контрольного пульта управления тренажером; обоснование учащимися действий, выполненных на тренажере, и полученных результатов.