Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретико-методологические аспекты использования информационных технологий в образовании 18
1.1. Естественно-научное образование в современной высшей школе 18
1.2. Система информационных технологий как педагогическая проблема 31
1.3. Основные требования к разработке педагогических программных средств 59
1.4. Новые информационные технологии как средство активизации познавательной деятельности будущих учителей 76
Выводы по первой главе 88
ГЛАВА II. Методика применения новых информационных технологий в естественно-научной подготовке будущего учителя 91
2.1. Разработка педагогического программного средства по курсу «Концепции современного естествознания» методом компьютерного моделирования 91
2.2. Содержание и структура разработанного педагогического программного средства по курсу «Концепции современного естествознания» 103
2.3.Организация и результаты педагогического эксперимента... 122
Выводы по второй главе 142
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 144
БИБЛИОГРАФИЯ 149
ПРИЛОЖЕНИЯ
- Естественно-научное образование в современной высшей школе
- Система информационных технологий как педагогическая проблема
- Разработка педагогического программного средства по курсу «Концепции современного естествознания» методом компьютерного моделирования
Введение к работе
Современный этап реформирования социально-экономической жизни в стране непосредственно влияет на развитие образования. Успешное функционирование общества в решающей степени зависит от специалистов разных профессий и уровней квалификации, которые являются продуктом системы профессионального образования.
Изменения в экономической, социальной, политической и духовной жизни общества требуют формирования новых профессиональных сторон личности специалистов. Рыночные условия хозяйствования ориентируют студентов на получение более качественной, конкурентоспособной профессиональной подготовки, чему весьма активно способствует информатизация образования.
В настоящее время изменения, происходящие в нашей стране, реформы, различного рода инновации, в том числе процесс информатизации общества, оказывают существенное воздействие на развитие различных сфер деятельности в нашей стране, в том числе, на сферу образования.
Проблемы развития системы образования, задачи
совершенствования подготовки будущих специалистов в условиях высшей школы рассматриваются в работах СИ. Архангельского, Ю.К. Бабанского, А.М.Баскакова, Ю.С. Брановского, Б.С. Гершун-ского, М.Е. Дуранова, Р.А. Литвак, СЕ. Матушкина, СА. Репина, В.Л. Савиных, В.А. Сластенина, Н.Ф. Талызиной, А.В. Усовой, Ф.Р. Филиппова, П.И. Чернецова, Е.В. Яковлева и др.
Важное значение на современном этапе развития образования
приобретает профессиональная подготовка в области естественно
научных дисциплин. Для дальнейшего осознания развития
цивилизации необходимо понимание влияния человечества на природную среду в условиях обострения экологических проблем.
Естественно-научной подготовка представляет собой процесс усвоения студентами естественно-научных знаний, умений и навыков, предусмотренных государственным образовательным стандартом Российской Федерации в учебно-воспитательном процессе вуза, который включает в себя формирование знаний, умений и навыков по целому блоку дисциплин указанного цикла. В целях исследования проблемы, связанной с темой диссертации, нами был выбран курс « Концепции современного естествознания» как неотъемлемый компонент современного естественно-научного образования студентов на гуманитарных факультетах.
Естественно-научное образование в вузах нашей страны во П-ой половине XX в. претерпело ряд трудностей в связи с сокращением объема изучаемого материала по физике, математике и другим дисциплинам. «Вплоть до начала 90-х годов курсы биолого-экологической направленности в типовых учебных планах большинства специальностей отсутствовали» [Сенашенко, Сенаторова 2001: 3].
В 90-е годы тенденцию сокращения объема естественнонаучных дисциплин удалось преодолеть, чему содействовал ряд обсуждений этой проблемы на конференциях и совещаниях.
С 1994 г. в высшей школе естественно-научная подготовка объявлена обязательной для всех специальностей, а на гуманитарных и социально-экономических факультетах вузов была введена новая дисциплина - «Концепции современного естествознания».
За прошедшее десятилетие изданы учебники по этому курсу, программы, учебные пособия, но как показывает анализ,
педагогическая технология по обеспечению новой дисциплины недостаточна. Так, создание компьютерного обеспечения курса «Концепции современного естествознания» находится в начальной стадии, хотя по отдельным дисциплинам, например, по химии, физике, биологии, уже разработаны в различных вариантах пакеты прикладных программ.
Ученые, работающие над проблемами естественно-научной подготовки будущих учителей, например, А.И. Бочкарев, В. Витол, Т. Дубнищева, B.C. Елагина, С.Х. Карпенков, С. Матюхин, Н. Сена-торова, В. Сенашенко, СВ. Слинкин, А.В. Усова и другие, отмечают важную роль этой дисциплины в формировании мировоззрения, в приобщении к научному стилю мышления, в экологическом воспитании, в приобретении фундаментальных знаний и представлений о научной картине мира, преодолении междисциплинарной автономии. «Естественно-научная подготовка представляет собой неотъемлемую часть общей культуры человека и является одним из базовых компонентов в содержании профессионального образования» [Гапонцева и др. 2001: 3].
Информатизация естественно-научного образования является существенной составляющей требований к современной модели образования, в которой синтезируются процессы интеллектуализации и гуманизации обучения, актуализируется внедрение инноваций, идет интеграция знаний.
Важность информатизации как средней, так и высшей школы особо отмечена в трудах И.М. Бобко, ЯЛ. Ваграменко, А.П. Ершова, А.А. Кузнецова, В.В. Марусина, А.Г. Кушниренко, В.М. Монахова, И.В. Роберт и др.
В соответствии с «Концепцией информатизации образования» [1988: 3-31] требуется внедрение компьютеров в учебный процесс и поэтапное решение следующих задач:
- обеспечить компьютерную осведомленность учащихся учебных
заведений;
осуществить переход к изучению дисциплин на новой методической основе, предусматривающей естественное использование средств вычислительной техники;
завершить работу по обеспечению компьютерной грамотности выпускников учебных заведений.
Большой вклад в создание и внедрение компьютерных технологий в образование внесли Е.П. Велихов, Я.А. Ваграменко, А.П. Ершов, М.П. Лапчик, В.М. Монахов, О.В. Марусин, И.В. Роберт, А.Ю. Уваров и другие.
В отечественном образовании среди современных образовательных технологий все более значимую роль играют информационные технологии, на что указывают В.В. Александров, А.А. Андреев, Р. Вильяме, В.М. Глушков, A.M. Короткое, А.И. Ульман и другие.
На II Международном конгрессе ЮНЕСКО «Образование и информатика», состоявшемся в Москве в 1996 г., было отмечено что «одним из важнейших механизмов, затрагивающим все основные направления реформирования образовательной системы, является ее информатизация» [Политика в области образования и новые информационные технологии 1996: 7].
От проблем школьной информатики (А.Г. Гейн, В.Г. Житомирский, А.Г. Кушниренко, Г.В. Лебедев, В.М. Монахов, В.Г. Разумовский, Д.П. Федюхин и другие) осуществляется переход к
внедрению информационных технологий в учебный процесс вузов (В.П. Беспалько, И.М. Бобко, В.Н. Врагов, В.В. Марусин, Н.В. Петухова, И.В. Роберт, Г.У. Ходжаев и другие). Приоритет отдается психолого-педагогическим аспектам информатизации высшего образования, о чем свидетельствуют работы А.А.Кузнецова, А.Г.Кушниренко, Е.И.Машбиц, В.М.Монахова, И.В.Роберт и других, а также исследования по внедрению информационных технологий в систему профессионального образования вузов (СВ. Буцык, Т.Г. Везиров, Л.Н. Зеленова, В.А. Са-кулин, А.В. Слуднов, О.С. Степанова) и другие.
Так, например, СВ. Буцык [2001] разработал и реализовал систему формирования дифференцированных информационных умений в учебно-познавательной деятельности студентов. Т.Г. Везиров [2001] подготовил пакет учебно-методических рекомендаций по организации обучения в педагогических вузах с использованием информационных технологий. В.А. Сакулин [1999] исследовал проблемы профессиональной подготовки студентов педвузов в области применения компьютерных технологий при проведении психолого-педагогических исследований и экспериментов. О.С. Степанова [2000] выявила научно-педагогические основы применения новых информационных технологий в профессиональной подготовке студентов экономических факультетов. А.В. Слуднов [2001] провел анализ педагогической полезности систем обучения с помощью компьютеров.
В целом же, как показывает анализ, основная масса исследований по разработке и внедрению информационных технологий в образование ориентирована на среднюю школу.
В связи с этим актуализируются проблемы более широкого использования информационных технологий в системе высшей
школы и внедрения компьютерной техники в процесс преподавания отдельных дисциплин.
Специалисты в области информатизации высшего образования обосновывают необходимость внедрения компьютеров при обучении в вузе следующими обстоятельствами:
компьютер улучшает качество обучения студента;
знание компьютеров позволяет выпускникам быстрее адаптироваться к жизни в окружении техники;
владение компьютерными технологиями помогает специалисту получить работу в современном высокоразвитом технологическом обществе.
На современном этапе образования выделяется два основных направления применения компьютеров.
1. Компьютер используется для обучения и повышения
качества знаний по отдельным учебным предметам, то есть
предусматривает обеспечение подхода, ориентированного на
результат.
Применение компьютеров в данном случае призвано облегчить, ускорить и сделать более совершенным процесс обучения.
2. Компьютер используется для развития общих
когнитивных способностей: умений самостоятельно мыслить,
решать различные учебные задачи, для формирования навыков
сбора, анализа и синтеза информации и т.п.
Первый аспект использования компьютеров в учебном процессе исследован достаточно полно, педагогическая технология его изложена во многих работах.
Второе направление применения компьютеров находится в стадии разработки, исследования ведутся, главным образом, не в практическом, а в теоретическом аспекте.
При многообразии примеров и направлений использования ЭВМ для развития общих и когнитивных способностей студентов на современном этапе отсутствует единая теоретическая позиция, которая определила бы общую линию, выражала бы целостную теорию компьютеризации вузовского образования.
Однако анализ имеющегося опыта по использованию
электронно-вычислительной техники в этой области в нашей
стране и за рубежом позволяет сделать выводы о том, что
необходимо рассмотреть некоторые направления применения
новых информационных технологий для разработки
педагогических программных средств, предназначенных для
качественной профессиональной подготовки будущих специалистов.
Использование компьютеров, Internet-сетей позволяет по-
новому подойти к преподаванию дисциплин естественно-научного
цикла, в том числе курса «Концепции современного
естествознания», как одной из важнейших дисциплин названного цикла, так как Internet-сети обеспечивают:
- необходимую системность и эффективность педагогического
процесса:
организацию перехода от получения знаний к саморазвитию и самосовершенствованию как основной цели обучения;
получение навыков самоорганизации труда и самооценки;
более полную реализацию индивидуальных способностей студентов в педагогическом процессе;
стимулируют активность студентов и содействуют повышению качества естественнонаучной подготовки;
развивают информационную культуру будущих учителей.
В настоящее время все большую актуальность приобретает задача создания программной среды, в рамках которой
осуществлялось бы эффективное сотрудничество между
участниками учебного процесса с использованием новейших информационных технологий.
Особую роль в Internet-технологиях играют Web-технологии (информационные и коммуникационные), которые являются динамичным сервисом сети Internet.
Действенность новых компьютерных технологий обусловлена тем, что они ориентируют на создание системы, реализующей активную среду обучения, в которой студент рассматривается как творческая личность, которой принадлежит решающая роль в собственном интеллектуальном развитии.
С помощью педагогических программных средств моделируется учебная среда, включающая в себя объекты, процессы и явления, которые студент должен познать и осмыслить естественным путем - посредством практики и общения с компьютером, преподавателем, другими студентами или специалистами, работающими в сети Internet или Intranet. Усвоение новых знаний в таком случае происходит способом, который отвечает лучшим традициям экспериментальной науки.
Как показывает анализ исследований в области компьютеризации образования, при всем достоинстве педагогических программных средств, разработанных на основе Web-технологий, они имеют следующие недостатки:
-ориентированы лишь на конкретные проблемные области; -весьма трудоемки в разработке;
-не используются технологии создания виртуальных миров на основе языка моделирования виртуальной реальности (VRML); - как правило, эксплуатируются на компьютерах с довольно большой оперативной и внешней памятью.
В связи с недостаточной разработанностью проблема использования новых информационных технологий на базе Internet в профессиональной подготовке будущих учителей является весьма актуальной.
Анализ современной психолого-педагогической литературы показывает, что к настоящему времени в педагогической науке создан определенный теоретический базис по исследуемой проблеме.
В работах, отражающих практику применения новых информационных технологий в профессиональной подготовке студентов педвуза, отмечено, что существуют некоторые противоречия. К их числу относятся следующие:
между уровнем знаний и умений, получаемых в процессе профессиональной подготовки будущих учителей, и теми требованиями, которые предъявляются к специалистам в их будущей профессиональной деятельности;
между традиционными методами обучения студентов педвуза на репродуктивном уровне и условиями рыночной экономики, требующей креативного мышления;
между имеющимся арсеналом средств обучения, в том числе и новых информационных технологий, и степенью их использования в организации учебного процесса в вузе.
Данные противоречия определили актуальность темы нашей диссертационной работы.
Цель исследования: повышение эффективности естественнонаучной подготовки будущих учителей на гуманитарных факультетах педагогических вузов с применением педагогического программного средства.
Объектом исследования является профессиональная
подготовка будущих учителей.
Предмет исследования - процесс естественно-научной подготовки будущих учителей с применением педагогического программного средства.
Гипотеза исследования состоит в том, что уровень естественно-педагогической подготовки будущих учителей повысится, если:
педагогическое программное средство рассматривать как необходимый элемент обучения, содействующий повышению эффективности образовательного процесса;
- если разработка и внедрение педагогического программного
средства в процесс естественно-научной подготовки
осуществляется с учетом научно обоснованных требований;
- если разработана технология использования педагогического
программного средства в обучении студентов педвуза.
Цель и гипотеза определили решение следующих задач:
1. Выявить значимость введения курса «Концепции
современного естествознания» в систему естественно-научной
подготовки будущих учителей.
Проанализировать роль и место системы информационных технологий в современном образовании и естественно-научной подготовке будущих учителей.
Выявить основные психолого-педагогические требования к разработке педагогических программных средств, приемлемых для обучения в вузе.
Определить воздействие информационных технологий на развитие познавательной деятельности будущих учителей.
5. Проанализировать тенденции и направления использова
ния средств компьютерного моделирования при разработке
педагогического программного средства проблемной области.
Разработать структуру и содержание педагогического программного средства для курса «Концепции современного естествознания» на основе новых информационных технологий.
Провести эксперимент по использованию педагогического программного средства в процессе преподавания курса «Концепции современного естествознания» на гуманитарных факультетах педвузов и на основе материалов диссертационного исследования разработать методические рекомендации.
Теоретике - методологическую основу исследования
составили философские, психологические, педагогические идеи о роли образования в становлении человека, о взаимосвязи и социологизации личности (Б.С. Гершунский, А.В. Петровский, Р.А. Литвак и другие); теории активных методов обучения (Ю.К. Бабан-ский, М.Е. Дуранов, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин, Н.А. Томин и другие); теории педагогического управления и анализа педагогических проблем (A.M. Баскаков, Ю.А. Конаржевский, М.М. Поташник, С.А. Репин и другие); работы педагогов в области комплексного подхода к исследованиям (Ю.К. Бабанский, И.П. Под-ласый, В.Г. Разумовский, М.Н. Скаткин и др.); исследования по развитию когнитивных способностей обучаемых (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, В.Г. Житомирский, А.А. Зенкин, В.В. Карпов, Б.С. Гершунский, С. Пейперт, Г.И. Щукина и другие); труды ученых по проблемам естественно-научной подготовки будущих специалистов (А.И.Бочкарев, В.С.Елагина, С.Х.Карпенков, С.В.Слинкин, А.В.Усова и другие); работы в области компьютер-
ного моделирования (А.Г. Гейн, А.П. Ершов, Е.А. Каган, А.Г. Куш-ниренко, В.М. Монахов, Ю.А. Первин, В.А. Щеголев и другие).
В решении поставленных задач использовался комплекс
методов исследования: теоретический анализ психолого-
педагогической литературы по теме диссертации, анкетирование,
наблюдение, беседа, опрос, педагогический эксперимент,
моделирование, методы качественной и количественной обработки эмпирических данных.
База исследования
Экспериментальной базой исследования явились Шадринский го
сударственный педагогический институт и Региональный институт
педагогического образования и дистанционного обучения
Челябинского государственного педагогического университета. В эксперименте участвовало 297 студентов и 12 преподавателей. Организация и этапы исследования Исследование проводилось в течение четырех лет и состояло из трех этапов.
На первом этапе (1999-2000 гг.) велось изучение научно-
методической литературы по теме исследования, проводился
теоретический анализ научных знаний по проблеме
диссертационной работы, накапливался эмпирический материал, на основе обобщения педагогического опыта проводился анализ полученных данных, формулировалась гипотеза исследования, выявлялась структура программных педагогических средств и методика использования новых информационных технологий.
На втором этапе (2000-2001 гг.) разрабатывалась система
средств и методов обучения с использованием информационных
технологий, уточнялись научно-педагогические аспекты
применения новых информационных технологий в учебном
процессе, определялись пути совершенствования системы подготовки специалистов.
На третьем этапе (2001-2003 гг.) была проведена
эмпирическая проверка эффективности обучения с
использованием информационных технологий в учебном процессе,
выявлялись функции содержания курса «Концепции современного
естествознания» при использовании новых компьютерных
технологий, разрабатывались практические рекомендации по
совершенствованию применения новых компьютерных программ в
профессиональной подготовке будущих учителей, было
произведено обобщение результатов опытно-экспериментальной работы, оформлялись результаты исследования.
На защиту выносятся следующие положения
1. На современном этапе развития отечественного образования
естественно-научная подготовка будущих учителей на
гуманитарных факультетах весьма значима и требует разработки
компьютерного обеспечения курса «Концепции современного
естествознания».
2. Педагогическое программное средство, разработанное с учетом
научно обоснованных требований к ним, является важным
средством естественно-научной подготовки будущих учителей.
3. Эффективность естественно-научной подготовки будущих
учителей на гуманитарных факультетах может быть улучшена при
внедрении педагогического программного средства,
разработанного на базе новых информационных технологий.
Научная новизна исследования 1. Выделены и обоснованы педагогические аспекты применения информационных технологий в профессиональной и естественно-научной подготовке студентов педагогического вуза.
2. Предложены дидактические принципы создания
педагогического программного средства.
Разработаны и обоснованы принципы и методы построения структуры педагогического программного средства на основе новых информационных технологий.
На базе предлагаемых принципов и методов разработано педагогическое программное средство по курсу «Концепции современного естествознания», проведена оценка его эффективности.
Теоретическая значимость исследования
Разработана и экспериментально проверена модель
педагогического программного средства; теоретически обоснована технология его использования в естественно-научной подготовке студентов, которая расширяет представления о возможностях применения информационных технологий; уточнены понятия: «педагогические технологии», «новые информационные технологии», «педагогические программные средства».
Практическая значимость заключается в разработке и
апробировании педагогического программного средства, созданного
на базе Web-технологий по курсу «Концепции современного
естествознания», для естественно-научной подготовки будущих
учителей на гуманитарных факультетах. Разработаны
методические рекомендации по его использованию. Экспериментальные материалы и рекомендации, опубликованные по результатам исследования, внедрены в практику подготовки будущих специалистов Шадринского филиала Московского государственного открытого педагогического университета им. М.А.Шолохова и Шадринского государственного педагогического института.
Достоверность и обоснованность полученных результатов
исследования подтверждается методологической обоснованностью
исходных позиций, комплексной методикой исследования,
использованием научно обоснованных методов, построением
эксперимента, включающего системную проверку полученных
результатов, внедрение информационных технологий в процесс
обучения, положительными результатами эксперимента,
апробацией результатов диссертационной работы, использованием математических и статистических методов обработки результатов эксперимента.
Апробация и внедрение
Результаты исследования были представлены в докладах на следующих научно-практических конференциях: «Информатизация образования — 99» (Шадринск: ШПТИ, 1999), «Гуманизация образования: Практика обучения и воспитания» (Шадринск: ШГПИ, 2001), «Воспитание гражданина и патриота» (Шадринск:ШГПИ, 2001), «Индивидуализация и технологизация образовательного процесса» (Курган: ИПК, 2001), «Народное образование в XXI в.» (Москва: МГОУ, 2001), «Вторые Лазаревские чтения» (Челябинск: ЧГАКИ, 2003).
По результатам диссертационного исследования опубликовано одиннадцать печатных работ.
Материалы диссертационной работы использованы на практике, что подтверждается актами внедрения.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии и приложений.
Естественно-научное образование в современной высшей школе
В конце XX в. в нашей стране произошли коренные политические и социально-экономические изменения. Россия встала на путь рыночных преобразований, требующих повышения конкурентоспособности ее экономики. Закономерно встал вопрос о необходимости модернизации образования и прежде всего профессионального.
К выпускнику современного вуза предъявляются особые требования. «Молодые специалисты должны быть высококвалифицированными, профессионально подготовленными, имеющими широкое образование, ...умеющими работать быстро и творчески; обладающими навыками самообразования, способными быстро и эффективно ориентироваться в разнообразных информационных потоках» [Дубенский, Зырянова, Тодер 2002:48].
Новым этапом развития профессионального образования в России стало введение в 2000 г. государственных образовательных стандартов (ГОС) второго поколения и соответствующего им нового перечня направлений подготовки и специальностей высшего профессионального образования. В процессе совершенствования подготовки будущих специалистов особую роль призвана сыграть разработанная Министерством образования Российской Федерации и утвержденная его Приказом N 393 от 11 февраля 2002 г. «Концепция модернизации российского образования на период до 2010 г.».
Термин «модернизация» близок понятиям «инновация», «реформа». Инновация (лат. in - V, novus - новый ) - это обновление, ввод чего-то нового. Инновационный процесс в образовании, как показывают исследования А.Я.Найн, М.М.Поташника, А.И.Пригожина, А.М.Саранова, В.А.Сластенина и других, - это процесс создания, распространения и использования педагогических новшеств в теории и практике обучения.
К числу педагогических закономерностей образовательной инноватики относятся:
- закономерность возрастания инновационного компонента в содержании и методах обучения в соответствии с процессами развития связи (интеграции образования с наукой и передовой практикой, а также усиления конкуренции на рынке образовательных услуг);
- закономерность ускорения процессов старения знаний и связанное с этим возрастание фундаментализации образования, темпов и масштабов его обновления;
- закономерность временной дестабилизации педагогического процесса в условиях педагогических новаций (нарушение прежней логики изложения учебного материала, трудности подачи нового материала, снижение уровня его усвояемости и ДРО;
- закономерность появления и возрастания роли междисциплинарных педагогических новаций по мере развития данных процессов в науке и роста потребностей практики в специалистах на стыке различных видов профессиональной деятельности, специалистов-системщиков и полипрофессионалов;
- закономерность появления педагогических псевдонововведений в консервативно и авторитарно ориентированных образовательных системах, а также в связи с объективной неопределенностью нового в педагогике. Между понятиями «модернизация» и «реформа» есть различия. Если реформировать - значит преобразовывать, следовательно, реформа означает процесс изменения, переустройства, то модернизировать - делать современным, изменять соответственно требованиям современности.
Модернизация представляет собой процесс эволюционного, упорядоченного, закономерного развития, в то время как реформа -это чаще всего революционный, скачкообразный процесс. Таким образом, модернизация учебного процесса предполагает изменения в его структуре в соответствии с современными требованиями, учетом уровня развития общества.
В концепции модернизации отечественного образования предлагаются следующие меры по его развитию: 1) адаптация системы образования к изменившимся социально-экономическим условиям развития России; 2) освоение опыта модернизации образования в других странах.
Основными направлениями модернизации современного профессионального образования ученые называют содержательное и инструментально-технологическое.
Содержательное направление включает в себя задачи обновления содержания процесса образования в соответствии с такими актуальными для сегодняшнего дня задачами, как демократизация, гуманизация и гуманитаризация, стандартизация, экологизация.
Демократизация - это реорганизация образования на демократических началах, активным участием в этом процессе всех специалистов в области педагогики.
Гуманизация образования предполагает ориентацию на уважение к личности обучаемого.
Гуманитаризация - это наращивание в содержании изучаемых предметов знаний о человеке, человечестве в целом; обогащение духовной культуры студентов.
Стандартизация - разработка и внедрение системы основ, параметров, принимаемых в качестве государственной нормы образованности.
Экологизация - обеспечение комфортности учебного процесса.
Инструментально-технологическое направление модернизации современного образования заключается в использовании новых возможностей информационных технологий для повышения эффективности профессиональной подготовки будущих специалистов. «Технологизация - это 1) введение в процесс обучения технологий; 2) универсальная основа образования, неуклонно повышающая культуру педагогического труда, унифицирующая рутинные операции, ассимилирующая полезные достижения в вопросах самоанализа и оптимизации развития. Информатизация - это 1) совокупность взаимосвязанных политических, социально-экономических и технологических факторов, которые обеспечивают свободный доступ всем членам общества к любой социально значимой информации; 2) процесс внедрения в образование информационных знаний, методов и технологий» [Монахов, Щербаков и др. 2003: 50]. В современном обществе наиболее важными считаются знания об окружающем мире.
На протяжении всей истории развития гносеологии, особенно в XX столетии, наблюдалось противостояние двух сфер познания: естественно-научной и гуманитарной. Чарльз Сноу, английский ученый, выступая в 1959 г. в Кембриджском университете с лекцией "Две культуры и научная революция", подчеркнул, что между традиционной гуманитарной культурой Запада и культурой, выросшей на основе развития естествознания и техники, углубляется разрыв.
Система информационных технологий как педагогическая проблема
Формирование единого глобального экономического, социального и культурного пространства - это объективный процесс конца XX - начала XXI века. Сегодня компьютеры, объединенные в сети, выполняют функции всемирного банка информации и самого мобильного средства коммуникации. Человечество вступило в новый этап своего развития, призванного создать новое общество, обладающее информационной культурой.
Эта проблема актуальна и для системы педагогического образования. Будущим учителям и подрастающему поколению необходимо научиться жить в качественно новой информационной среде.
Повсеместное использование информационных ресурсов, являющихся продуктом интеллектуальной деятельности наиболее квалифицированной части общества, определяет необходимость развития творчески активных личностей.
По этой причине становится актуальной разработка определенных методических подходов к использованию новых информационных технологий для реализации идей развивающего обучения, развития личности будущего учителя.
В настоящее время в системе образования получили широкое распространение термины: «педагогические технологии», «информационные технологии обучения», «новые информационные технологии», которые имеют различную трактовку, о чем свидетельствуют работы В.И.Боголюбова, Б.С.Гершунского, В.Далингера, Т.А.Ильиной, М.В.Кларина, ИЛ.Лернера, В.М.Монахова, И.В.Роберт и др. Как отмечает В.И.Боголюбов [1991: 123-128], введение в учебный процесс программ аудиовизуального обучения положило начало развитию новой дисциплины — педагогической технологии.
Технологизация образования прошла несколько этапов:
1. Период внедрения технических средств обучения (ТСО): проигрывателей, проекторов, магнитофонов. Термин технология в образовании означал применение достижений инженерной мысли в процессе обучения.
2. Возникновение и развитие идеи программированного обучения. В этот период пополняется состав аудиовизуальных средств, появляются лингафонные кабинеты, тренажеры, обучающие машины. Под технологией стали подразумевать совокупность средств и методов педагогического процесса.
3. Фундаментом педагогической технологии, кроме аудиовизуальных средств и программированного обучения, в третий период становятся теория телекоммуникаций, системный анализ и новые педагогические науки: психология обучения, теория управления познавательной деятельностью, научная организация педагогического труда. Педагогическая технология в этот период понимается как изучение, разработка и применение принципов оптимизации учебного процесса на основе новых достижений науки и техники.
4. С 80-ых годов XX в. начинается создание компьютерных лабораторий, дисплейных классов, разработка педагогических программных средств. На рубеже XX-XXI вв. в образование включаются интерактивные технологии. По мнению Ф.Персиваля и Г.Эллингтона [ 1984: 12], термин технология в образовании в этот период подразумевает любые возможные средства предоставления информации. В России под технологией обучения, как было отмечено на II Международном конгрессе ЮНЕСКО «Образование и информатика», понимается «способ реализации содержания обучения, предусмотренного учебными программами, представляющий собой систему форм, методов и средств обучения, обеспечивающую достижение поставленных дидактических целей» [Политика в области образования и новые информационные технологии 1996: 8].
Г.К.Селевко, приводя определения Б.Т.Лихачева, В.П.Беспалько, В.М.Монахова и др., отмечает большое «разночтение» в понимании и употреблении термина педагогические технологии.
«Педагогическая технология, - по определению Б.Т.Лихачева, -это совокупность психолого-педагогических установок определяющих специальный набор и компоновку форм, методов, способов, приемов обучения, воспитательных средств; она есть организационно-методический инструментарий педагогического процесса» [Российская педагогическая энциклопедия 1993: с. 14-15]. По определению В.М.Монахова [2001: 5], педагогической технологией называется «упорядоченная система технологических процедур проектирования учебного процесса» .
По мнению В.Н.Худякова [2001], сущность педагогической технологии состоит в том, что необходимо достаточное число элементов, связанных между собой, имеющих внутреннюю логику, которая раскрывается с помощью функционально-операционного подхода. Важным способом повышения эффективности обучения и воспитания является его интенсификация. Понятие «интенсивная технология обучения» определяется как система факторов, интенсифицирующих процесс обучения: идеальных (действий преподавателя, направленных на повышение степени активности обучаемых, познавательную, эмоциональную, поведенческую сторону его личности) и материальных (технических, специальных), обеспечивающих заданный уровень (госу дарственный, региональный стандарты) в кратчайшие сроки. Интенсивная технология профессионального обучения определяется как «мобильная система целенаправленных процессов преподавания и учения, каждый из которых представляет собой логически взаимосвязанную совокупность компонентов идеального и материального характера» [Худяков 2001: 7].
Термин «информационные технологии» трактуется тоже неоднозначно, имеется широкий и узкий подход.
Широкий подход представлен в Педагогическом энциклопедическом словаре [1966]. В нем под информационными технологиями понимаются различные методы и приемы использования любой информации.
С таким пониманием можно согласиться, если учесть тот факт, что средствами накопления, переработки и передачи информации в истории общества и образования были также письменность, возникновение книгопечатания, издание и распространение, благодаря печатного станку, учебной и научной литературы.
Качественный скачок в развитии информационной технологии произошел с появлением электронно-вычислительных машин.
Не случайно появляется и другая трактовка вышеназванного понятия: «Информационные технологии - это систематические методы и приемы использования ЭВМ в различных сферах человеческой деятельности» [Математический энциклопедический словарь 1988: 244].
На наш взгляд, в системе образования в последнее время наибольшее распространение получила вторая трактовка. Аналогичное определение, например, представлено в пособии «Информатика в понятиях и терминах» [1991], где «информационной технологией называется технология машинной (с помощью ЭВМ) обработки, передачи, распространения информации, создания вычислительных и программных средств информатики».
«Новые информационные технологии — это технологии на базе персональных компьютеров, компьютерных сетей и средств связи, для которых характерно наличие благоприятной среды работы пользователя» [Макарова 1992: .4].
Таким образом, вместе с расширением сферы применения информационных технологий претерпевает изменения и профессиональная терминология: термин «новый информационные технологии обучения» (НИТО) входит в настоящее время в широкое употребление. Мы под новыми информационными технологиями понимаем технологии обучения, основанные на использовании ЭВМ и новейшего программного обеспечения, решающие дидактические задачи, которые без них не реализуемы.
Разработка педагогического программного средства по курсу «Концепции современного естествознания» методом компьютерного моделирования
На протяжении тысячелетий человечество стремилось постичь тайны мироздания, составляя его модели, выделяя общие закономерности, пытаясь увидеть некоторое единство в разнообразии материальных объектов.
Под моделированием понимается изучение объекта
(оригинала), включающее в себя построение модели, базирующееся на соответствии части свойств оригинала.
Выделяется несколько видов моделирования:
1. Мысленное (идеальное) моделирование. К нему относятся различные мысленные представления в форме тех или иных воображаемых моделей. Например, модель атома, представленная Э.Резерфордом, напоминала Солнечную систему. Вокруг ядра (солнца) располагались электроны (планеты).
2. Физическое моделирование. Оно характеризуется физическим подобием между моделью и оригиналом. Цель воспроизведение процессов, свойственных оригиналу. В настоящее время физическое моделирование используется при проектировании различных сооружений, машин и т.д. Например, при разработке самолетов проводится экспериментальное исследование аэродинамических качеств на их моделях, обдуваемых воздушным потоком в трубе.
3. Символическое (знаковое) моделирование. К нему относятся топологические и графовые представления (в виде схем, графиков и т.п.) объектов. Например, модель, представленная в виде химической символики, отражающая соотношение элементов во время химической реакции.
4. Разновидностью символического моделирования является математическое моделирование. Символический язык математики дает возможность выражения взаимосвязей между различными величинами, числами в виде, например, уравнений.
5. В настоящее время большое распространение получило моделирование на электронно-вычислительных машинах и электронных моделирующих установках. Основное достоинство компьютерных моделей - в их универсальности, а также быстроте, удобстве и относительной дешевизне исследования.
Вопросы компьютерного моделирования являются в настоящее время весьма актуальными, о чем свидетельствуют работы А.Лесневского, В.Белошапки, Н.Пака, Х.Гулд, Я.Тобочника, А.В.Могилева, Е.К.Хеннера и др.
Существуют различные подходы к понятию "компьютерное моделирование». Мы, вслед за А.В.Могилевым и Е.К.Хеннером [1997: 25-28], компьютерное моделирование рассматриваем как создание информационной компьютерной модели по схеме "объект - информационная модель - алгоритм - программа - результат", то есть модель - это обобщенное представление, выступающее в виде знаковой системы.
Различают вербальные (текстовые) модели, математические и информационные. Вербальные модели используют условный формализованный язык для описания той или иной области. Примером вербальной модели являются, например, правила дорожного движения.
Математические модели хорошо известны по курсам алгебры, геометрии.
Информационные - "класс знаковых моделей, описывающих информационные процессы... в системах самой разнообразной природы" [Могилев, Хеннер 1997:27].
Информационная модель какой-либо реальной системы состоит из объектов. Каждый объект в модели должен быть обеспечен уникальным и значимым именем. Таким образом, обозначение, наименование объекта - это элементарная процедура, лежащая в основе информационного моделирования.
Объект представляет собой один типичный, но неопределенный экземпляр чего-либо в реальном мире и является простейшей информационной моделью. Объекты представляют некие "сущности" предметов реального мира, связанных с решаемой задачей. Большинство объектов относятся к одной из следующих категорий: реальные объекты; роли; события; взаимодействия; спецификации.
Предметы реального мира имеют характеристики, например, имя (название), регистрационный номер, дата изготовления, вес и т.п. Каждая отдельная характеристика, общая для всех возможных экземпляров объекта, называется атрибутом.
У каждого объекта должен быть идентификатор — множество из одного и более атрибутов, значения которых определяют каждый экземпляр объекта.
