Оптимизация «Экспресс-обучения» за счёт применения компьютера (на материале детского дома-школы №59)

Оптимизация «Экспресс-обучения» за счёт применения компьютера (на материале детского дома-школы № 59)

До появления компьютеров общество не обладало средствами, способными придать процессу обучения естественный, ненормализованный характер. Поэтому о кардинальном изменении концепции обучения речи быть не могло. В отличие от многих специалистов, пытающих превратить компьютер из «средства» в «цель» (именно этот процесс характеризует быстро растущее число используемых в учебных заведениях компьютеров). Для нас компьютер — это лишь инструмент, с помощью которого обучение (а точнее говоря, учение) В этой работе термины «учение» и «научение» различаются следующим образом: учение — процесс, осуществляемый самим индивидом, при освоении новых знаний, ли новых ситуаций; научение — специфический вид учения, связанный с закреплением из многих альтернативных реакций той, которая ведёт к более предпочтительным для индивида последствиям. По-английски термины «учение» и «научение» передаются одним словом «Learning». По-русски термин «научение» применятся преимущественно к психологии поведения, то в данной работе он более точно передаёт существо рассуждений. может быть интересным, более простым, а получаемые знания, навыки более глубокими и обобщенными. В основе предложенной работы лежит естественное любопытство детей и исследование средств для удовлетворения этого любопытства. Оно базируется на подходах, при которых на компьютер переносятся функции учителя, или учебника. Основа её в концепции микромиров, представляющих собой, по сути дела, некоторые модели реального мира, которые с той, или иной степенью детализации творит сам ребенок. Большая часть этой работы посвящена выработке представлений в роли компьютера. Трудно представить себе компьютеры будущего, не перенося на них достоинства и недостатки компьютеров наших дней. И это высказывание становится особенно верным, когда мы начинаем воображать, как компьютеры могут вторгнуться в систему образования. Развиваемое мной представление об отношениях между детьми и компьютерами опережают то, что обычно делается в школе. Объектом исследования является инновационный подход школьного образовательного процесса.

Предметом исследования выступают теоретические и практические аспекты решения вопросов инновационного подхода образовательного процесса в школе на основе информационных технологий (ИТ).

Цель работы — разработка общих теоретических подходов инновационных методов школьного образовательного процесса и определить роль новых ИТ в учебной деятельности.

Гипотеза исследования:

o При использовании компьютера оптимизируется эффективность и интенсивность учебных знаний.

o Повышение компьютерной грамотности и культуры учащихся детского дома.

o Усиление мотивации в обучении математике.

Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

o Изучить различные подходы использования ИТ в учебной деятельности.

o Проанализировать процессы получения и усвоения знаний, с помощью ИТ.

o Исследовать дидактические возможности оптимизации учебного процесса за счёт применения ИТ.

Во многих современных школах в фразу «обучение с помощью компьютера» вкладывается такой смысл: «компьютер обучает ребёнка». Можно сказать и так: «компьютер используется, что бы программировать ребёнка». На мой взгляд, ребёнок программирует компьютер и не только овладевает частичкой современной техники, но и приобщается к некоторым из самых глубоких идей естествознания, математики, а так же к искусству интеллектуального моделирования.

В моей работе компьютер — это технический Протей Протей, в греческой мифологии — морское божество, сын Посейдона, наделён способностью принимать облик различных существ и многознанием. Протей скрывает свой пророческий дар от всякого, кто не сумеет поймать его истинный облик сонливого старичка. Его сущность — в его универсальности и в способности к имитации. Поскольку он может принимать тысячи ликов и выполнять тысячи функций, он может удовлетворить тысячи вкусов.

Так же в данной работе проведён критический анализ некоторых программных средств по математике, с целью выявить недостатки предложенных и используемых методов работы с ними (§ 1.4).

В связи с поставленными проблемами я провел работу, представляющую собой попытку применения теоретического содержания моего исследования с использованием электронной программы «Advanced Grapher» (конструктор графиков функций), на базе экспресс-метода Детского дома-школы № 59 города Красноярска (гл. 4).

Технологии и подходы, описанные в (гл.2), действительно показали оптимизацию процесса обучения за счет организации индивидуальной работы, т. е. это позволило сделать гибкой саму классно-урочную форму образовательного процесса. Детям представился выбор оптимального порядка и способа изучения материала. В процессе учебы у них формировалось не механическое, а понятийное уяснение содержания математических тем. Так же следует отметить усиление учебной мотивации у детей и формирование опыта субъектного отношения к собственной учебной работе.

Данная форма учебной деятельности позволила выделить способы ускоренного обучения детей, что является необходимым условием экспресс обучения описанного в гл. 3.

Ценность и актуальность работы обусловлена следующими фактами:

o Дана строгая формулировка закономерности информационного обмена в дидактической системе «преподаватель — учащийся — компьютер» .

o Сформулированы условия эффективности ИТ в обучении, и необходимость их применения.

o Сформулированы специальные дидактические принципы, связанные с применением новых технологий в учебном процессе (информационной гуманности, мультимедийности и метапредметности ИТ).

o выявленные закономерности могут использоваться при разработке планов компьютеризации школ и правил применения компьютеров в школе.

Глава 1. Проблемы эффективного использования ИТ в образовательном процессе

§ 1.1 Актуальность проблемы исследования

Осознание людьми роли и значения информации и информационных процессов в социальном прогрессе, появление новых технологий обработки информации и телекоммуникации на основе компьютерной техники привело к изменению заказа в системе образования со стороны общества. Образованность в ее современном понимании предполагает методологически гибкий, проектно-ориентированный интеллект, способность к коммуникации позитивного типа, сформированной установки на социальную ответственность. Образование должно развивать самостоятельность и критичность ума нового гражданина, готовность и умение преодолевать трудности, способность и желание к самообразованию в течение всей жизни. Данный социальный заказ требует отхода от существующей парадигмы образования, ориентированной на усвоение некоторой суммы научных, однозначно интерпретируемых знаний и стереотипов поведения, которые считаются главной задачей развития личности человека и использование индивидуальных качеств человека обеспечит процветание общества в целом.

Образование является информационной системой, от которой в значительной мере зависит прогресс человечества, а также отдельных государств и сообществ. В то же время, применение новых ИТ в образовании катастрофически отстают от их использования в иных сферах деятельности современного общества — производстве, бизнесе, науке. Во многом это связано с непониманием педагогическими кадрами тех преимуществ, которые может обеспечить применение новых ИТ в учебном процессе. Противоречие между необходимостью совершенствования деятельности школы и отсутствие научно-обоснованных подходов, устанавливающих причины, границы педагогической целесообразности и условия применения новых ИТ в учебном процессе, обуславливает актуальность научной проблемы настоящего исследования.

Анализ процесса компьютеризации отечественной системы образования выявляет следующие его особенности:

несмотря на отсутствие федеральных планов по насыщению школ компьютерной техникой, ее относительная дешевизна и доступность, с одной стороны, и усилия местных органов образования и администрации учебных заведений, с другой стороны, привели к тому, что многие школы располагают техникой, достаточной по уровню для разворачивания различных аспектов образовательных ИТ;

использование компьютеров в работе с учащимися в основном ориентировано на курс «Основы информатики и вычислительной техники» или сопутствующие ему курсы. Происходит непрерывное совершенствование методологических подходов и содержания курса ОИВТ, приведение его в соответствие с современным пониманием информационной картины мира и уровнем развития ИТ;

до сих пор отсутствуют общепринятые дидактические принципы, которые могли бы составить фундамент педагогической теории компьютеризированного обучения. Помимо этого, в большинстве исследований показываются те или иные преимущества новых ИТ, которые только могли бы состояться; механизмы же их внедрения в практику, как правило, остаются вне рамок обсуждения. Без должного теоретического основания практика использования современных ИТ обучения в массовой школе имеет бессистемный, спорадический характер и реализуется в силу понимания проблемы отдельными энтузиастами-педагогами и администраторами. Подавляющее большинство школьных учителей не готовы к использованию компьютерных технологий в своей деятельности;

таким образом, усматривается ряд противоречий процесса компьютеризации школ, приводящих, в конечном счете, к невозможности школы соответствовать современному социальному заказу. К ним следует отнести противоречия между:

необходимостью радикального улучшения школьного учебного процесса по многим направлениям и отсутствием методологических подходов к решению задачи многокритериальной оптимизации деятельности школы;

технической готовностью многих школ к использованию новых ИТ и отсутствием понимания педагогами-практиками их дидактических основ, необходимости и неизбежности широкого и комплексного применения новых технологий в школе;

необходимостью перехода обучения и управления в школе на новые технологии и отсутствием механизма подобного перехода от существующих методов;

неподготовленностью школьных педагогических кадров к применению новых ИТ в своей профессиональной деятельности и отсутствием системы такой подготовки в вузах с педагогическими специальностями.

Необходимость разрешения перечисленных противоречий обусловило актуальность темы моего исследования.

§ 1.2 Концепция и логика исследования

Разработка мер, призванных улучшить функционирование какой-либо системы, в том числе образовательной, должна начинаться с выявления факторов оказывающих доминантное негативное влияния, приводящее к несовершенству системы. Поскольку процессы преподавания и учения являются информационными по своей основе, было сочтено целесообразным провести анализ с целью выявления общих информационных закономерностей, не связанных с аспектами обучения. Следствием стал вывод о том, что принятое в общеобразовательной школе организационная схема обучения не в состоянии обеспечить гарантированного массового достижения продуктивных образовательных целей. Причина кроется в ограниченных и недостаточных для работы с большой группой обучаемых информационных возможностях учителя, выступающего в роли единственного субъекта учебного процесса, обеспечивающего как процесс передачи данных, так и управление ходом их усвоения во взаимодействии с учащимися. Эта причина приводит к низкой продуктивности традиционного учебного процесса.

Естественно, встаёт вопрос о выявлении возможностей уменьшения их негативного влияния. Строгий подход к решению проблемы совершенствования учебного процесса требует точного указания диагностируемых целей функционирования образовательной системы, обоснование критериев достижимости поставленных целей, а так же выявления имеющихся ограничений на возможные варианты решения. В такой постановке просматривается типичная оптимизационная задача, для решения которой разработаны соответствующие подходы и методы. Однако, изучение применимости этих методов для оптимизации учебного процесса школы обнаружило ряд проблем:

o Отсутствие чётко сформулированных целей общего информационного образования.

o Отсутствие единых и объективных критериев результативности и эффективности данного процесса.

o Необходимость обоснованных подходов к их решению.

Для выявления факторов, определяющих практическую результативность применения ИТ в обучении, потребовалось рассмотреть их дидактические основы и особенности использования, выяснить роль и место новых технологий в организации и ведении учебного процесса, установить их достоинства (с точки зрения учащегося и педагога), значимость этих достоинств и условия их появления. И обосновать характер отношения компьютеризированных и традиционных форм обучения с целью выработки их оптимального сочетания. Важным моментом считается построение модели перехода школы от традиционных к новым ИТ обучения, которая обеспечивает практическое воплощение теоретических принципов и закономерностей.

§ 1.3 Практическая проблема использования ИТ

Данная форма проблемы, есть отсутствие понимания влияния компьютера на способы мышления и учения детей. Необходимо чётко осознать различия между двумя путями использования компьютеров:

o Обогащение с помощью компьютера мышления детей.

o Изменение стереотипов в освоении знаний.

Существование компьютера обогащает умственную деятельность не только технически, но и более существенным образом, концептуально влияя на мышление детей. Компьютеры порождают плодотворные идеи и начинают изменять культуру, помогая детям выработать новое отношение к знанию и преодолеть границы, разделяющие гуманитарные и естественные науки. Использование компьютеров может изменить современные представления о возрасте, поставить под сомнение общепринятые постулаты возрастной и дифференциальной психологии, а так же наше представление о формировании установок.

Вопрос, ставящий перед собой С. Пейперт гласит: «Будут ли персональные компьютеры, в которых они используются, разрабатываться только „технической“ интеллигенцией, или же мы сумеем создать интеллектуальную среду, в которой дети, пока еще ощущающие себя гуманитариями, будут вовлечены в процесс создания культуры компьютеризации, а не отчуждены от него» .

В данном случае я отмечаю две основополагающие идеи, которые часто остаются за кадром при любой генерации ИТ во многих работах:

Первая, состоит в утверждении, что любое общение ребёнка с компьютером есть естественный процесс научения.

Вторая, состоит в утверждении, что научение общению с компьютером позволит изменить и другие формы учения.

Я позаимствую у Жана Пиаже образ ребёнка, как зодчего, возводящего структуры собственного интеллекта. Дети, по-видимому, от рождения одарены способностью к учению и задолго до школы осваивают огромный объём знаний, благодаря процессу, который я называю «учением по Пиаже» или «научение без обучения». Например, дети учатся говорить, интуитивно осваивая геометрию, что позволяет им ориентироваться в окружающем пространстве, и настолько овладевают логикой и риторикой, что могут общаться с родителями и всё это они проделывают, не будучи обучаемыми. Нам следует спросить себя: почему учение происходит столь легко и стихийно в одних случаях, а в других оно занимает много лет и при этом оказывается невозможным без специально организованного обучения?

Если мы пристальнее взглянем на ребёнка, как на зодчего, то путь к ответу будет найден. Любой зодчий нуждается в материалах, из которых он будет строить. И здесь я отклоняюсь от учения Пиаже, в понимании той роли, которую играет окружающая культура, как источник этих материалов. В одних случаях культура представляет их в изобилии, облегчая конструктивное учение по Пиаже. Например, сам факт, что многие из предметов обихода (ножи и вилки, ботинки и носки, и т. п.) соотносятся друг с другом, становятся «материалом», для построения интуитивного понятия о числе. Но в большинстве случаев, когда Пиаже объясняет более медленное формирование отдельного понятия его большей сложностью, или абстрактностью, я усматриваю решающие факторы в относительно плохой представленности в культуре тех материалов, которые могли бы превратить данное понятие в простое и доступное. Культура может так же поставлять материалы, но препятствовать их использованию. В случае с математикой на лицо как недостаточность материалов, так и культурные преграды. Распространённая в современной культуре боязнь математики мешает многим людям научиться чему-то, что они считают математикой, хотя математические знания, если они не воспринимаются таковыми не вызывают у них неприятных ощущений.

Мы еще раз убедимся, что последствия боязни математики гораздо серьёзнее, чем затруднения в изучении её и других естественных наук. Эти последствия взаимодействия с другими распространёнными культурными предубеждениями пагубно отражаются на представлении детей о своём умении учиться. Трудности в овладении школьным курсом математики часто становятся первым шагов в двояком интеллектуальном процессе, приводящем к тому, что дети начинают считать себя «способными» или «мало способными», «математиками» или «не математиками», «умными» или «глупыми», «музыкантами» или «не музыкантами». Таким образом, отсутствие каких-либо качеств начинает отождествляться с личностью. И учение и свободное исследование мира, в раннем детстве, превращается в работу, отягощенную сомнениями с добровольно принимаемыми ограничениями.

В данном случае моего исследования компьютеров и проблем образования, доминируют две ведущие темы:

o дети могут научиться пользоваться компьютером вполне профессионально.

o само научение пользоваться компьютером может изменить способ, каким дети изучают другие предметы.

У педагогов, обычно, слово «образование» ассоциируется с обучением происходящем в классе. Следовательно, целью педагогического поиска должно стать то, как улучшить обучение в классе, но если за модель успешного учения брать способ, то это происходит вне продуманного и организованного обучения и поставленная цель заметно меняется. Я считаю класс искусственной и неэффективной учебной средой, которая была создана обществом, поскольку естественное окружение плохо соответствовало столь важным процессам учения, какими являются школьное правописание, грамматика, или математика. Я верю в то, что появление компьютера позволит нам так преобразовать учебную среду вне школьного класса, что многие школьные предметы, которым в настоящее время обучают с трудом и незначительным успехом, будут осваиваться так же, как дети учатся говорить, — легко, успешно и вне формально организованной сферы обучения.

Хотя техника играет существенную роль в реализации моего видения информационного образования, для меня более важны не механизмы сами по себе, а мышление, особенно тот способ, каким осваиваются и развиваются интеллектуальные и культурные достижения. Компьютер я предлагаю воспринимать лишь как носителя начала культуры, интеллектуальные продукты которой не нуждаются в техническом обеспечении, поскольку уходят своими корнями в активно развивающееся мышление. Многие дети, полюбившие математику, или склонные заниматься ею, хотя бы от части обязаны этому тем, что освоили в зачаточной форме математическую культуру взрослых. Дети же не желающие учиться математике и естественным наукам, в большинстве своём выросли в окружении, в котором взрослых, говорящих на языке математики оказалось совсем мало. Такие дети поступают в школу, не овладев элементами, необходимыми для более лёгкого освоения школьного курса математики. Школа, будучи не в состоянии восполнить эти отсутствующие элементы и обрекая детей на ситуацию вынужденного учения, порождает у них ярко выраженное негативное отношение к математике.

Этот круг достаточно разорвать в одном месте. Я постараюсь показать, как компьютер может помочь в этом, не сформировав при этом порочного круга — зависимости от машины.

§ 1.4 Критический анализ некоторых программных электронных обучающих средств (ПЭОС) по математике

Цель анализа — выявление недостатков наиболее распространенных компьютерных учебных программ и используемых методов работы с ними. Исследуемые нами продукты можно разбить на три вида:

Программные средства для контроля и тестирования Тренажёры Электронные (компьютерные) учебники Мультимедийный учебный курс «Алгебра не для отличников»

Проанализируем программное средство для контроля и тестирования, и входящими в него тренажерами под названием «Математика не для отличников». В данном продукте предлагался мультимедийный учебный курс для учащихся средней школы 6−11 класса, в котором были рассмотрены основные разделы алгебры, геометрии и тригонометрии. Так же сюда входили примеры, задачи и контрольные работы по каждой пройденной теме, и самое интересное — видео-уроки.

Начнём анализ с теоретического материала в данной компьютерной учебной программе (КУП). В начале каждой темы учащимся предлагаются задачи. Следует отметить, что учебная информация, содержащаяся в том продукте достаточно скудна и представлена в идее списка определений и теорем, структурированных иерархически. В геометрической теории не прописаны доказательства основных теорем. После теорем появляется фраза: «Если вас интересует доказательство этих теорем, то его легко учебнике геометрии для седьмого класса». На мой взгляд это не очень удобно, особенно, если курс изучается самостоятельно. Учащиеся должны сами находить решение задач, а без демонстрации образцов это мало вероятно. В изложении теоретического материала нет ссылок на изученный ранее материал, что помогало бы выстраивать логические взаимосвязи и формировать более целостное представление учебной информации. Стоит отметить, что в данной КУП разработчики придерживаются модульной структуры содержания материала. В каждой новой теме нет постановки цели и задач, которые должны достигнуть учащиеся. В начале каждого раздела есть видео-введение, в котором говорится о том, что будет в этом модуле, но конкретного определения целей нет.

Рассмотрим задания, предлагаемые в данной КУП, и способы организации тренировки и контроля знаний. Задания, предлагаемые в данном учебном пакете довольно разнообразны. С каждой новой задачей уровень сложности увеличивается. Задания представлены в виде тестов, каждое задание предусматривает один тип решения, то есть, задания не отображают логическую взаимосвязь, усваиваемых понятий в данной теме. Так же не предусмотрены задания для отображения логических разных тем и разделов. В контрольных работах так же предлагаются не обобщающие задания. Тренировка знаний и умений организована по принципу контроля конечного результата. Шаг обучения соответствует выполнению полного учебного практического задания. Недостатком такой формы является отсутствии анализа хода учебной деятельности учащегося по выполнению задания. При полном отсутствии подготовки, и при незначительных промахах оценка результатов показывается одинаковой. В таком виде исключается возможность формирования дифференцированных корректировочных воздействий, а в данном продукте они вообще отсутствуют. Педагогическая эффективность интерактивного учебного диалога оказывается невысокой, объяснительная компонента практически отсутствует. Предлагаемые задания по геометрии на доказательство утверждения выглядят следующим образом: предлагается чертёж, формулировка условий задачи, вопрос «можно ли доказать, что…», например «треугольники равны» и варианты ответов ДА или НЕТ. Мне кажется что при такой организации заданий усвоение и формирование элементов доказательство невозможно, так как интереса и мотивации к учению такими заданиями не спровоцируешь. При всём этом, в каждой главе рассматривается всего один пример среднего уровня сложности. Контроль заданий происходит по той же схеме, что и тренировка, но с той лишь разницей, что нельзя пользоваться теоретической информацией и примерами.

В данном продукте есть и сопроводительная информация, разбитая на разделы:

1. как работать с учебным диском

2. структура учебника и его глав

3. основные определения, теоремы, формулы.

В первом разделе описывается, что нужно нажать, что бы выполнить то, или иное учебное действие. В разделе «структура учебника и его глав» говориться о том, как устроены главы данного учебника и рекомендации по изучению каждого раздела (последние заключаются в том, что бы учащиеся соблюдали последовательность разделов темы). И, наконец, в третьем разделе приводится список всех теорем, определений и формул, которые находятся в данной разработке. Недостатком сопроводительной документации, да и всего учебника в целом, является отсутствие поиска по всем разделам учебника, что существенно бы облегчило организацию нелинейного освоения учебного материала.

Отдельного внимания в анализе заслуживают видео-уроки, которые направлены, по утверждениям разработчиков, на проверку своих знаний. В видео входит формулировка заданием учителем, после которого предлагается решить задание самостоятельно. За тем, учитель демонстрирует верное решение с указанием на экране хода рассуждения.

Обобщим выше сказанное о КУП «Алгебра не для отличников» :

1. для изучения теоретического материала не подходит в связи с неструктурированностью материала, и плохой проработкой содержания.

2. данный продукт целесообразно использовать для отработки знаний и умений, а так же проведений контрольных работ.

3. поведение учителей в видео-уроках не адекватно традиционному поведению.

4. нет примеров не логическую взаимосвязь понятий и утверждений.

Тестирующая программа «Репетитор Кирилла и Мефодия» .

Следующим программным средством в нашем анализе будет «Репетитор Кирилла и Мефодия». Само название говорит о его направлении на отработку практических действий. В данной КУП, как и в предыдущей, разнообразно представлены учебные практические задачи в виде тестов. Все тесты разбиты на три раздела:

1. геометрия

2. тригонометрия

3. алгебра и начала анализа Существенным недостатком данной структуры является её обобщенность. Например, если учащиеся восьмого класса хотят отработать практические умения по теме «квадратные уравнения», то нужные им задания приходится искать в большом разнообразии задач. Как и в предыдущей куп, тренировка знаний и умении организованная по принципу контроля конечного результата. Шаг обучения соответствует выполнению полного объёма учебного практического задания. Стоит отметить, что в предлагаемых тестовых заданиях вариантов ответов может быть несколько, в отличие от предыдущей разработки. Контроль осуществляется в тестовом виде за фиксированное количество времени. Теоретический материал представлен в виде списка теорем, правил, определений и формул, логическая связь между ними отсутствует. Данный пакет полезно использовать при подготовке к тестированию, например, в ВУЗ.

Internet школа «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» .

" Виртуальная школа Кирилла и Мефодия" находящаяся в Internet по адресу http://vschool.ru предлагает своим посетителям учебники по алгебре и геометрии. Здесь я впервые столкнулся с попыткой структурирования и содержательной проработки учебной информации. Весь учебный материал имеет иерархическую структуру. Сначала идут главы, которые в свою очередь делятся на темы, а темы — на уроки. Каждый урок — это небольшая относительно замкнутая часть учебного материала. В этом учебнике в большей степени представлены текстовые модули.

Рассмотрим их подробнее. Вся учебная информация представлена в вербализованной форме, мало уделено внимания внетекстовым компонентам. Это затрудняет концентрацию на существенных признаках и выделение их. Цели обучения и изучения содержания материала чётко поставлены, что является существенной помощью в процессе обучения. В изучении нового учебного материала используются знаки и понятия ранее не изученные учащимися. Так же в новом материале не хватает ссылок на опорный материал (для организации логического структурирования учебной информации) не смотря на то, что учебник написан в гипертексте, а это позволяет организовывать такие ссылки.

Контроль имеет такую же схему, как и в предыдущих описанных КУП. Но здесь он имеет большую направленность на закрепление и применение изученных правил, отношений и формул. После каждого пройденного урока и части учебного материала стоит помещать контрольные вопросы для закрепления и осмысления полученной информации, в этой школе контролю уделено мало внимания. Контроль здесь происходит после изучения нескольких уроков, а в такой предмете, как математика контроль должен проводиться как можно чаще.

Вывод: Так как вид рассмотренных КУП является основным ресурсом любой ИТ в образовательном процессе, следовательно, совокупность их недостатков формирует целостное критическое отношение у педагогов и детей к информационным технологиям.

Глава 2. Технологии и подходы практического применения информационных технологий

§ 2.1 Информационные аспекты теории образовательных систем

Система образования в целом представляет собой совокупность многочисленных элементов, сторон и отношений, взаимодействие которых определяется внутренними и внешними факторами. В связи с этим следует использовать системный подход в качестве общего принципа при анализе учебного процесса в целом и при построении каких-либо концепций, или моделей.

Структура образования может быть представлена в виде совокупности образовательных систем разного уровня. В работе предлагается модель с тремя структурными уровням — система образования, педагогическая система и дидактическая система. Принимается следующая последовательность определений:

Дидактическая система (система обучения) — объединение учащихся и педагога, взаимодействий между ними, а так же используемых методов и средств обучения. Эта система является начальным уровнем при организации образовательного процесса, в ней можно выделить две составляющие информационного взаимодействия: передача — получение знаний (учебной информации) и управление ходом усвоения знаний. Большинство дидактических систем не обладают свойством организационной достаточности, и поэтому функционирует в рамках следующей более высокой системы — педагогической, являясь её подсистемой. В качестве целей функционирования системы выступают цели освоения учебных программ, они же определяют содержательную сторону информационных процессов в системе.

Педагогическая системасовокупность всех систем в составе любого учебного заведения.

Система образования — совокупность всех педагогических систем в масштабах комплекса образовательных задач в интересах общества. Система образования, в целом, представляет собой высший уровень системности в образовании.

Общим для всех уровней системности выступает то, что образовательные цели и задачи должны формироваться вне систем или быть для них фактором внешнего воздействия. [10]

Информационный анализ начат с обсуждения информационных аспектов учения. С точки зрения когнитивной психологии человеческий мозг можно рассматривать в качестве сложной информационной системы, которая непрерывно занята приёмом, переработкой, хранением, извлечением и воспроизведением информации, а так же управлением различными процессами в организме. Сущность обучения человека состоит в усвоении им методов:

o получения информации, соответствующей заданному уровню обучения;

o обработки этой информации по определённым правилам и включение в тезаурус (особые правила);

o достаточно долгого хранения освоенной информации;

o точного и эффективного воспроизведения и своевременного применения знаний;

Понимание особенности данных процессов позволяет выделить те элементы учебного процесса, для оптимизации которых требуется учёт индивидуальных информационных характеристик учащегося. К ним отнесены: форма представления информации, объём и темпы её передачи, мотивация обучения, объём тренажа и количество повторений, непосредственный объём памяти. Степень учёта перечисленных факторов может служить мерой результата учебного процесса. [13]

Главный фактор, приводящий к низкий результативности обучения в большой группе (§ 1.3), есть несоответствие между объёмом суммарных информационных запросов учащихся и информационной пропускной способностью учителя. Единственным возможным для массовой школы вариантом преодоления этого несоответствия оказывается использование компьютерной техники в качестве средства обучения, что переводит применение новых ИТ в учебном процессе из категории желательных, или модных в категорию необходимых и неизбежных.

Рассмотрение возможных вариантов управления данной дидактической системой позволяет выделить для «безмашинного» обучения четыре базовых системы: «репетиторская», «малая группа», «большая группа» и «разомкнутая группа» (приложение 1). Системы образуют непрерывный спектр; основным критерием принадлежности к той, или иной системе оказывается количество учащихся, приходящихся на одного преподавателя. Рассмотрение особенностей информационного обмена в выделенных дидактических системах позволит сформулировать возможность достижения поставленных целей обучения. Данный принцип носит прогностический и измерительный характер, поскольку при его нарушении, улучшение качественных показателей учебного процесса не может быть достигнуто ни какими оптимизационными мерами. Таким образом, в исследовании показано, что трудности, и недостатки школьного обучения являются следствием объективных законов информатики; преодоление недостатков и радикальное повышение результативности функционирования системы возможно только при изменении технологических основ обучения. [3]

Это послужило основанием для следующей формулировки общей задачи оптимизации учебного процесса: предложить меры содержательного, функционального и организационного характера, сочетание которых на всех уровнях образовательной системы привели бы к достижению максимальной результативности и эффективности.

В исследовании обосновывается общая методология решения данной задачи, которая представлена рядом положений:

o вводятся единые глобальные критерии оптимизации — результативность и эффективность учебного процесса, определяющиеся долей усвоенных знаний, по отношению к требуемым, согласно поставленной цели или уровнем остаточных знаний.

o из общей задачи выделяются те частные, которые могут решаться, не зависимо от других, причём их решение заведомо не ухудшает никаких иных показателей (например, условия воспитательной работы, развитие личности и пр.). К ним, в первую очередь, могут быть отнесены меры по повышению информатизации учебного процесса.

o типовые инновационные задачи классифицируются: содержательные, функциональные и организационные. Это позволяет конкретизировать возможный круг задач и соответствующих мер, относящихся к компетенции учителя.

o Отбор оптимального содержания школьной подготовки должен производиться вне рамок школьного образования и, следовательно, не должен включаться в общую задачу. [18]

§ 2.2 Компьютеризация, как средство оптимизации образовательного процесса

Обоснованы следующие определения:

Информационные технологии образования — совокупность организационных форм, педагогических технологий и технологий управления образовательных процессов, основанных на использовании современных компьютерных и телекоммуникационных систем и обеспечивающих достижение принятых образовательных целей массой учащихся.

Информационные технологии обучения — это совокупность педагогической техники преподавателя, методов обучения, базирующихся на использовании компьютерных средств и технологии педагогических измерений, обеспечивающих воспроизводимое и эффективное достижение поставленных целей обучения в данной предметной области и однозначное отслеживание результативности на всех этапах обучения.

Программно-методический комплекс — совокупность программ учебного назначения, индивидуальных материалов для учащихся и методических указаний для преподавателя, обеспечивающих систематическое использование элементов компьютерных технологий при освоении всей учебной дисциплины или больших ее блоков.

Рассмотрение тенденции развития компьютерных образовательных технологий позволяет отнести к важнейшим из них широкое использование учебных мультимедиа-продуктов, а также доступ к информации посредством глобальных компьютерных сетей, и в первую очередь сетей Интернет. Представляется важной нацеленность компьютерных технологий на решение главной задачи современного образования — обеспечение развития личности учащегося и удовлетворение его индивидуальных познавательных интересов. Наиболее перспективным следует считать комплексный подход к компьютеризации, предполагающий создание единой школьной программационной сети, обеспечивающей. Как потребности учебного процесса, так и решение задач управления.

2.2.1 Дидактические системы взаимодействия «преподаватель — учащийся — компьютер»

Рассмотрение дидактических систем, реализуемых при взаимодействии «преподаватель — учащийся — компьютер» выявляет три возможные схемы управления: объектно-ориентированную (b-1), проблемно-ориентированную (b-2) и предметно-ориентированную (b-3) (приложение 2), что соответствует классификации педагогических программных средств, предложенным Фёдоровым Б. И. Представленные ДС реализуются в учебном процессе не вместо рассмотренных ранее «классических базовых"(Приложение 1), а наряду с ними, частично их замещая. Это подводит к важному для понимания места компьютера в обучении принципу, названному в работе «принципом встраиваемых компьютерных технологий»: компьютерные технологии в учебном процессе общеобразовательной школы могут использоваться только наряду и параллельно с традиционными схемами взаимодействия между преподавателем и учащимися. Его действие не касается содержательной стороны обучения и из него не следует обязательного доминирования традиционного содержания обучения, также как и отсутствия возможности вывода обучения на технологический уровень. Действие принципа проявляется в том, что организация любой, в том числе компьютерной, технологии обучения обязательно будет содержать и традиционные формы взаимодействия между преподавателем и учащимися, а также между самими учащимися. Другим практическим следствием данного принципа являются возможные варианты организации уроков, на которых учитель предусматривает применение компьютерной техники.

Изложение нового материала и общее управление ходом обучения должен осуществлять преподаватель, ибо именно на нем лежит ответственность за результат. Другими словами, в информационном контуре «преподаватель — учащийся» должна реализовываться групповая составляющая обучения. Напротив, индивидуальная составляющая на начальных этапах усвоения информации связана с многократным повторением уже знакомых теоретических положений и выполнением большого числа практических заданий, а для выхода на творческий уровень требуется возможность проведения самостоятельного исследования. Обе эти задачи весьма успешно могут решаться с использованием компьютера. Таким образом, индивидуальная составляющая обучения должна реализовываться в контуре «учащийся — компьютер». При этом компьютер может выступать и в качестве бесконечно терпеливого репетитора (компьютерный тренаж), и в качестве средства объективной оценки знаний учащегося (компьютерный контроль), и в качестве моделирующей среды (компьютерные исследовательские модели), и в качестве источника новой для учащегося информации. Другими словами, персональный компьютер оказывается для учащегося персональным учителем. Предложенная схема разделения дидактических функций между преподавателем и компьютером наилучшим образом использует возможности того и другого при безусловном главенстве человека и устанавливает тем самым границы педагогической целесообразности применения компьютеров в работе с учащимися.

2.2.2 Принципы компьютерного обучения как необходимое условие системы взаимодействия

Использование новых информационных технологий не только не противоречит принципам классической дидактики, а напротив, именно они позволяют дидактическим принципам воплотиться в практике не в виде тенденций и пожеланий, а на уровне конкретных элементов учебного процесса. Наряду с классическими принципами компьютерные технологии привносят в обучение и некие новые элементы и закономерности, не проявлявшиеся или не имевшие возможности проявиться ранее. Эти закономерности сформулированы в виде дидактических принципов компьютерного обучения.

Принцип информационной гуманности: все элементы процесса обучения должны быть ориентированы на индивидуальные информационные возможности и особенности учащегося. Элементы учебного процесса должны обладать адаптивностью к индивидуальным особенностям учащегося по форме, объему и темпу представления информации. Способы применения новых информационных технологий в обучении должны определяться возрастными, физиологическими и умственными возможностями учащихся. Это можно назвать также дружественностью среды обучения по отношению к обучаемому.

Принцип мультимедийности: обучение должно быть мультимедийно. При этом мультимедийность понимается в двух аспектах: в «узком» — как комплексность по форме представления информации и в «широком» — как комплексность содержания информации. Объединение в учебных программах визуальной и звуковой форм представления информации в значительной мере повышает наглядность и выразительность учебной информации и тем самым расширяет канал связи, по которому информация поступает к учащемуся, что ведет к увеличению его общей пропускной способности. Мультимедийность содержания отражает одно из наиболее заметных явлений современной жизни — взаимопроникновение и слияние различных ветвей человеческой деятельности, синтез самых различных знаний и практик.

Принцип метапредметности информационных технологий: приоритетным в содержании обучения должно быть акцентирование внимания учащихся на способах представления и обработки информации в данной учебной дисциплине; при этом предпочтение должно отдаваться универсальным способам и формам. Современные компьютерные технологии — это не частные навыки применения каких-то программ. Они являются практическим выражением, используя термин А. П. Ершова, общих «правил целеустремленной деятельности» человека, т. е. универсальных способов и приемов представления, поиска и обработки информации. Эти способы проявляются и используются не только при работе с компьютерными системами и документами, а в любых задачах, связанных с обработкой информации, и в частности в задачах обучения. При этом в разных учебных дисциплинах можно усмотреть единые методы представления и обработки информации, что и дает основание вести речь о метапредметности информационных технологий, включающей, как показано в исследовании, два аспекта: понятийно-операционный и инструментальный.

Применение компьютера в качестве индивидуального средства обучения устраняет главный источник несовершенства процесса обучения в массовой школе, обусловленный, как было показано выше, несоответствием информационных возможностей учителя объему информационных запросов учащихся. Показано, что оптимизация усвоения информации в учебном процессе основывается на преимуществах компьютерных технологий решения проблем обучения по сравнению с традиционными методами. К ним отнесены:

o практическая реализация требований информационной гуманности по отношению к учащемуся, что проявляется в возможной адаптации элементов новых технологий к индивидуальным информационным особенностям учащегося по объему и скорости передачи учебной информации, характеру ее представления, количеству повторений;

o положительная мотивация обучения, которая достигается за счет роста заинтересованности учащегося в ходе и результатах учебного процесса, психологического комфорта при обучении вследствие его индивидуализации; внешняя мотивация создается регулярным контролем за ходом обучения, объективностью его результатов, возможностью улучшить показатели; компьютеризированное обучение ориентировано на создание для учащегося ситуации успеха;

o высокая познавательная активность учащегося в процессе учебной работы с компьютером, развитие исследовательских и аналитических навыков; рост возможности самореализации учащегося в учении;

o возможность осуществления тренажа, достаточного по количеству повторений и разнообразию заданий для выработки умений и даже навыков; важнейшим положительным моментом является немедленная (не отложенная во времени) реакция компьютерной системы на действия учащегося, возможность их анализа и выдача рекомендаций относительно последующих шагов;

o возможность организации педагогических измерений на всех этапах обучения с регулярным и массовым характером контроля и объективной и немедленной оценкой деятельности учащегося; возможность использования рейтинговых и иных шкал, методов прогнозирования, презентативных методов оценки знаний учащихся, требующих объемной статистической обработки;

o возможность коррекции хода обучения на основании объективных результатов текущего контроля; рекомендации по осуществлению корректирующих действий может выдавать преподаватель, компьютерная система или сам учащийся; время для коррекции выделяется за счет более рационального использования учебного времени, отводимого на изучение темы;

o возможность целенаправленного развития определенных качеств мозга (объема памяти, внимания, аналитических способностей и др.) посредством соответствующих тренажеров и игр;

o возможность практической организации регулярного мониторинга индивидуальных психофизиологических особенностей учащихся с целью отслеживания динамики изменений и осуществления адекватного управления обучением и воспитанием индивида;

o доступ к дополнительным (помимо учебника) информационным ресурсам; информационная демократия, состоящая в уменьшении зависимости учащегося от преподавателя как источника информации и в возможности получения одинаково хорошего образования, независимо от места расположения школы.

Использование любого из перечисленных элементов или их комбинации, как показывают научные исследования и опыт практической компьютеризации учебного процесса, ведет к повышению результативности обучения, и, следовательно, они могут применяться как локальные оптимизационные меры без опасения ухудшения каких-либо иных факторов (показателей), например условий формирования и развития личности учащегося.

Перечисленные оптимизационные меры могут быть практически реализованы при выполнении определённых условий:

o Наличие компьютерной техники современного уровня

o Доступность техники во время учебных занятий

o Наличие методического и программного обеспечения

o Готовность учителей-предметников к применению новых технологий Анализ практического опыта использования ИТ в обучении изучение подходов отечественных и зарубежных исследователей привели к построению модели перехода от традиционных методов обучения к компьютеризированным. ([3, 6, 7, 12])

§ 2.3 Особенности организации учебной деятельности с использованием ПЭОС

Среди требований, предъявляемых ПЭОС ведущим требованием можно считать интерактивность обучения. Интерактивность в переводе с английского означает взаимодействие, воздействие, влияние друг на друга. Интерактивность ПЭОС означает, что пользователю — учащемуся предоставляется возможность активного взаимодействия с программным средством. [8]

В работе Федорова Б. И. показано, что обучающий диалог — это не просто обмен информацией; целью обучающего диалога является выработка у обучаемого наиболее полного и адекватного знания объекта обсуждаемого диалога. Воронина Т. П. анализирует другой аспект организации учебного диалога: рассмотрены различные уровни взаимодействия обучающего и обучаемого в процессе диалога. Диалог учителя с учениками — это вопрошающе-отвечающий акт. В этом случае вопрос формируется учителем, ученик отвечает, учитель оценивает ответ в присутствии других учеников. Недостатком такого диалога является то, что ученик, опасаясь неправильного ответа, как правило, старается уклониться от обсуждения.

Диалог учителя с одним обучающимся — это взаимодействие, в котором обучающий признаёт нехватку своих знаний, воспринимает учителя, как обладающего большим знанием, высказывает намерение преодолеть различие в знаниях. Оптимальным при работе с ПЭОС я считаю второй уровень взаимодействия, соответствующий диалогу учителя с одним обучающимся.

Глубинным аспектом, сущностью интерактивного учебного диалога является то, что через него реализуется автоматизирование управления процессом обучения. Использование данного средства даёт возможность более гибкого и более эффективного и более гибкого управления процессом обучения. ПЭОС моделирует обучающую деятельность педагога, создаёт условия для учебной деятельности учащегося, осуществляет контроль и управления данной деятельностью (рис.1).

Рис. 1

На рис. 1 выделены следующие структурные компоненты интерактивного процесса обучения: содержание учебной дисциплины (теоретический материал), формирование обучающего воздействия, учебная деятельность учащихся, контроль учебной деятельности учащихся, оценка результатов учащихся, обратная связь.

Формирование обучающих воздействий осуществляется в соответствии с теоретическим материалом данной учебной дисциплины. Обучающие воздействия могут представлять собой изложение нового учебного материала, иметь вид учебных и практических заданий и задач, примеров, упражнений, а так же методических указаний, подсказок и т. п. учебная деятельность учащегося заключается в восприятии, осмыслении, запоминании учебного материала, применении знаний на практике выполнения заданий, в повторении учебного материала. Отличительной особенностью данного процесса является то, что в нём не реализуется автоматический контроль над учебной деятельностью. Результаты контроля учитываются при оценивании уровня знаний учащихся и, кроме того, являются предпосылкой для формирования последующих обучающих воздействий. Таким образом, следующей отличительной особенностью интерактивного процесса обучения является возможность оперативной корректировки обучающих воздействий на основе обратной связи, в зависимости от уровня знаний конкретного учащегося, от количества допущенных ошибок, от его запросов и т. п. При традиционной технологии обучения у преподавателей нет возможности для оперативного контроля знаний и корректировки учебной деятельности каждого конкретного учащегося. Иными словами, интерактивный процесс обучения повышает оперативность и качество управления учебной деятельностью учащихся.