Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основания компьютеризации общепрофессиональной подготовки студентов технического вуза 17
1.1. Особенности общепрофессиональной подготовки студентов балавриата в техническом ВУЗе 17
1.2. Современное состояние компьютеризации образовательных процессов высшей школы 41
Выводы по I главе 66
Глава 2. Компьютерно-информационная обучающая система в общепрофессиональной подготовке студентов технического вуза 69
2.1. Модель общепрофессиональной подготовки студентов бакалавриата с использованием компьютерно-информационной обучающей системы 69
2.2 Проектирование компьютерно-информационной обучающей системы (на примере курса «Теоретическая механика») 99
2.3. Опытно-экспериментальная работа по применению компьютерно информационной обучающей системы в образовательном процессе технического ВУЗа 116
Выводы по II главе 138
Заключение 141
Литература
- Современное состояние компьютеризации образовательных процессов высшей школы
- Модель общепрофессиональной подготовки студентов бакалавриата с использованием компьютерно-информационной обучающей системы
- Проектирование компьютерно-информационной обучающей системы (на примере курса «Теоретическая механика»)
- Опытно-экспериментальная работа по применению компьютерно информационной обучающей системы в образовательном процессе технического ВУЗа
Современное состояние компьютеризации образовательных процессов высшей школы
Известно, что система образования – один из важнейших социальных институтов. Она не только обеспечивает приобщение человека к знаниям oб окружающем его мире, но и формирует его отношение к этому миру, определяет его мировоззренческую и нравственную позицию. Именно в XXI в. мировоззренческая и воспитательная функции системы образования приобретают определяющее значение.
Современное общество все больше осознает необходимость формирования у людей нового целостного миропонимания и научного мировоззрения, которые были бы адекватны последним достижениям науки. Без этого человек не сможет ориентироваться во все более усложняющемся мире, не сможет понять причины и возможные последствия многих глобальных процессов современности, верно осознать свое место и роль в дальнейшей эволюции природы и общества.
Именно поэтому в последние годы начинает все более ясно осознаваться возрастание роли образования в процессе дальнейшего развития общества.
Состояние и запросы реального сектора экономики и социальной сферы во многом определяют характер развития высшей школы, формируют требования к модели специалиста. «В областях, где работают и развиваются отрасли экономики, там и ВУЗы функционируют в штатном режиме» [5, с.77]. Основу их учебной деятельности составляют 4-6-летние основные образовательные программы. Приоритетными для этих ВУЗов являются вопросы обновления содержания образовательных программ с учетом новейших достижений науки и техники, а также применения в учебном процессе новых образовательных технологий с целью повышения его эффективности.
Однако имеется значительное число ВУЗов, традиционные образовательные программы которых оказались невостребованными нынешними работодателями. Произошло это вовсе не по причине низкого академического качества образовательных программ высшей школы, а вследствие значительных изменений структуры рынка труда в связи с увеличением масштабов сферы обслуживания и ускоряющимися темпами научно-технического прогресса, которые влекут за собой требования развития инновационной экономики.
Поэтому, при современных темпах обновления техники и технологии, форм организации труда и требований рынка труда, требуется подготовка специалистов нового типа, способных не только воспроизводить уже известное, и быть функционально подготовленными, но и обладать творческим, созидательным мышлением.
В наше время, каждые 3-4 года удваивается объем знаний, устаревают технологии, а на смену им приходят принципиально новые, поэтому процесс обучения новых поколений специалистов усложняется, что требует новых подходов к вопросам подготовки кадров.
Глобализация экономических процессов, т.е. изменение не только продукции, услуг, работ, знаний, но и технических новшеств, а также специалистов, готовых участвовать в производственных процессах разных стран, предполагает развитие единого подхода к образовательному процессу высшей школы России.
Ускорение научно-технического прогресса, открытие новых рынков труда и производства заставляет интенсифицировать информационные потоки и ужесточить требования к профессиональным навыкам при подготовке специалистов с высшим образованием.
Мы рассмотрели основные факторы, под влиянием которых научное сообщество пришло к выводу, что реформирование высшего профессионального образования необходимо. Основой реформирования явились положения Болонской декларации, которая предполагает интеграцию в мировую систему высшего образования системы высшего образования РФ при сохранении и развитии достижений и традиций российской высшей школы, что является одним из основных принципов государственной политики в сфере российского образования [4, с.5]. Основная цель вхождения России в Болонский процесс состоит в следующем: расширение доступа ведущих экономически развитых стран к российскому образованию; возможность получения диплома о высшем образовании единого европейского образца, что подтверждает квалификацию выпускников российских ВУЗов и предоставляет возможность трудоустройства за пределами нашей страны [4, с.6]; ускорение внедрения инновационных решений в области промышленного производства в России на базе обмена инженерным опытом с другими странами [4, с.6];
Модель общепрофессиональной подготовки студентов бакалавриата с использованием компьютерно-информационной обучающей системы
Термин «обучающая программа» является одним из основных понятий программированного обучения. Согласно исследователю Е. В. Ширшову под обучающей программой понимается педагогическое программное средство, предназначенное для первоначального ознакомления с новым учебным материалом и снабженное средствами контроля над его усвоением [177, с. 100].
Программированное обучение предполагает управление учебно-познавательной деятельностью обучающегося с помощью обучающей программы и базируется на совокупности принципов его построения и применения в учебном процессе, среди которых В. П. Беспалько [17, с. 251-256] выделяет: иерархию управления; обратную связь; деление материала на малые части; индивидуальный темп в обучении и адаптации.
Особо ценно для нашего исследования то, что программированное обучение по ряду признаков выгодно отличается от других методов обучения в высшей школе [73, с. 10-13]: индивидуализацией процесса обучения, при котором студент принимает на себя больше ответственности за ход обучения в посильном темпе и сам контролирует его; возможностью для всех студентов пользоваться учебно-методическими материалами обучающей системы, составленными наиболее квалифицированными специалистами; активным участием студентов в процессе обучения и немедленным оцениванием преподавателем правильности результатов промежуточного и итогового контроля, что способствует эффективному формированию самостоятельности как личностного качества.
Из вышеприведенного следует, что программированию подвергается не только материал, который должен быть усвоен обучаемыми, но и процесс его усвоения, т. е. деятельность самих обучаемых. Таким образом, очевидно, что программированное обучение создало базу для разработки более современных обучающих программ. Использование компьютерной техники позволяет создавать обучающие комплексы, при использовании которых возможно не только обучение и контроль, но и статистическая обработка результатов обучения.
Анализ литературы [13; 73; 143 и т.д.] по проблеме компьютеризации обучения свидетельствует о возросшем интересе педагогов к созданию и внедрению КИОС в учебный процесс высшей школы. Изучение состояния проблемы позволяет утверждать, что за последние годы компьютеризации системы образования создано большое количество обучающих программ различного назначения и качества. Чаще всего такие программы создавались специалистами, которые непосредственно не связаны с педагогическим процессом, т.е. без участия педагогов-практиков, что негативно отразилось на эффективности обучения и организации самостоятельной работы студентов при помощи АОС.
Рассмотрим основные блоки компьютерно-информационной обучающей системы (рис. 5).
Учебно-методическое обеспечение КИОС представляет собой совокупность учебного материала, методических указаний для студентов, библиотеки курсов, статистических данных о выполняемой каждым студентом работе, а также методических указаний для преподавателей, проводящих занятия в аудитории с КИОС [143,с.17].
Программное обеспечение КИОС – совокупность программ, реализующих те или иные функции, возложенные на КИОС, и обеспечивающих ее бесперебойную работу. В состав программного обеспечения входят специальные программы (SunRav, Adobe Acrobat, Mozilla Firefox, tMaker, Adobe Flash Player).
Организационное обеспечение КИОС представляет собой комплекс документов, регламентирующих её работу. Рассмотренное обеспечение КИОС определяет ее функционирование. Опираясь на труды В. А. Мижерикова [153, с. 338], мы выделяем следующие функции КИОС: 1)диагностика уровня обученности студентов, их индивидуальных особенностей; 2)накопление учебных материалов (дидактических текстов и иллюстраций, учебных и контрольных заданий); 3)предъявление учебного материала в соответствии с требуемым уровнем сложности и темпом; 4)регистрация статистических данных усвоения учебного материала каждым обучающимся и группой в целом (характер и время выполнения отдельных заданий, общее время работы, число ошибок и др.).
На наш взгляд, следует рассматривать еще одну функцию КИОС – предоставление возможности пользоваться теоретическими и практическими материалами и корректировать тестовые задания. В современных обучающих программах (системах) эта функция отсутствует. Разрабатываемая нами КИОС позволяет проводить математико-статистическую обработку результатов контроля знаний студентов и производить корректировку информационной наполняемости тестовых заданий.
Д. Я. Савельев считает, что КСО ориентированы именно на самостоятельную работу студента, что ценно для нашего исследования. Автор полагает [143, с. 31], что «прямой контроль за работой студентов, особенно внеаудиторный, практически невозможен, основная форма контроля – домашние задания и коллоквиумы – имеют отсроченный характер и позволяют делать лишь рекомендательные выводы».
Использование КИОС позволяет оперативно контролировать самостоятельную работу студентов, управлять ею, а так же оценивать качество учебно-методических материалов, предлагаемых студенту для самостоятельной работы. Это становится возможным благодаря
Проектирование компьютерно-информационной обучающей системы (на примере курса «Теоретическая механика»)
Эффект использования компьютерно-информационной обучающей системы для формирования общепрофессиональных умений бакалавров определяем экспериментально. При этом необходимо практически проверить педагогические условия совершенствуемого процесса изучения бакалаврами цикла общепрофессиональных дисциплин в техническом вузе, определить критерии оценки результатов этого процесса и провести количественный и качественный анализ данных эксперимента. Мы согласны с позицией О.А. Граничиной [55, с.5], утверждающей, что проектируемый научный эксперимент является естественным, если одно из основных условий его применения – проведение без нарушения нормального хода учебного процесса. Только в этом случае есть основания полагать, что проверяемое нововведение не ухудшает учебные результаты испытуемых, а способствует повышению уровня знаний и понимания изучаемой дисциплины.
Цель эксперимента – проверить эффективность применения компьютерно-информационной обучающей системы для повышения уровня общепрофессиональных знаний и умений студентов бакалавриата применительно к условиям и особенностям работы технического вуза.
В ходе эксперимента решалась следующая проблема: каким образом ослабить противоречие между возрастающими требованиями к эффективности технологий обучения и недостаточной оснащённостью преподавателя и студента обучающими средствами. Ослабить это противоречие мы предлагаем с помощью компьютерно 117 информационной обучающей системы (на примере курса «Теоретическая механика»).
Предмет эксперимента – учебная деятельность студентов-бакалавров, в том числе подготовительная, по освоению изучаемой дисциплины и применению в практике получаемой информации. Она занимает, как правило, 30-40 % от общего времени подготовки и выполняется в свободное от аудиторных занятий время.
Гипотеза эксперимента состоит в том, что использование компьютерно-информационной обучающей системы, разработанной на основе web-структур (на примере курса «Теоретическая механика»), будет способствовать повышению уровня общепрофессиональной подготовки бакалавров (подготовительной, обучающей, творческой) и их познавательной активности.
Планируемые результаты эксперимента заключаются в возможности: освоить новый – многомерный – способ представления знаний во внешнем и внутреннем планах с помощью web-структур (на примере теоретической механики), представленных в дидактическом комплексе; усовершенствовать основные виды педагогической деятельности преподавателя и формирования общепрофессиональных знаний и умений студентов на основе визуальных аналитико моделирующих средств; обновить содержание и технологии обучения в техническом вузе путем обобщения опыта создания компьютерно информационной обучающей системы по одной из общепрофессиональных дисциплин – «Теоретическая механика».
Неотъемлемой частью планирования эксперимента мы считаем выбор и оценку общих условий его проведения, а именно средства и места его осуществления студентами и преподавателями. Особое внимание мы уделяли оценке и правильному отбору уравниваемых и варьируемых условий эксперимента. Уравниваемыми называются условия, обеспечивающие сходство и неизменность его протекания в контрольных и экспериментальных группах. Обычно к ним относятся: состав обучаемых, преподаватель, учебный материал, тождественность обстоятельств учебной ситуации (одна смена, примерно одинаковый порядок следования занятий по расписанию и т.д.).
На первом этапе эксперимента (констатирующем) изучалась общая реакция студентов на нововведение, а также выявлялось их отношение к исследованию. Используемые методы диагностики — это контент-анализ, опрос, анкетирование, наблюдение, метод коллективной экспертной оценки. В ходе этого процесса выявлялся также уровень овладения обучаемыми теми разделами программы, на которые преподаватель будет опираться в дальнейшей экспериментальной работе. Данный этап ограничивался работой преподавателя по традиционной методике в течение 3-х лет (2009, 2010, 2011 гг.) (см. табл. 9 и 11).
Формирующий этап, характеризует работу преподавателя уже по инновационной технологии за хронологически одинаковое время (2009, 2010, 2011 гг.) и при неизменных остальных условиях. Эксперимент был проведен в Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) по двум направлениям бакалавриата – 140400 «Электроэнергетика и электротехника» и 220400 «Управление в технических системах».
Опытно-экспериментальная работа по применению компьютерно информационной обучающей системы в образовательном процессе технического ВУЗа
Таким образом, использование КИОС в учебном процессе предполагало: системное структурирование учебного материала; упростить преподавателю процесс объяснения наиболее трудных для восприятия учебной аудиторией разделов дисциплины, а студентам получать углубленные знания по решению типовых задач дисциплины «Теоретическая механика» в более наглядной и доступной форме, чем при традиционной технологии обучения было затруднительно.
Проведенная опытно-экспериментальная работа носила активно-преобразующий характер и решала ряд задач. Каждая частная задача предусматривала прослеживание влияния изменений, внесенных в обучающую систему, на другие компоненты обучающей системы. Поэтому появилась необходимость разработки методов контроля состояния и регистрации изменений в различных компонентах образовательного процесса, направленных на развитие студентов как субъектов учебной деятельности. Воспроизводимость результатов эксперимента проверялась в течение двух лет на разных группах студентов, изучающих дисциплину «Теоретическая механика», и подтвердила диагностируемые тенденции развития общепрофессиональных умений студентов бакалавриата. Из анализа работы следует, что у студентов экспериментальных групп диагностируются: повышение значения уровня сформированности общепрофессиональных знаний по дисциплине «Теоретическая механика»; более высокий уровень усвоения материала учебной дисциплины по умению решать типовые задачи; повышенная мотивация к познавательной деятельности (около 72% студентов на формирующем этапе эксперимента посещали консультации во время самоподготовки, тогда как на констатирующем – не более 24%);
Экспериментальная проверка разработанных технологических средств на основе предложенных критериев оценки уровней сформированности общепрофессиональных знаний и умений студентов бакалавриата показала, что использование компьютерно-информационной обучающей системы (на примере дисциплины «Теоретическая механика») позволяет эффективно управлять учебной деятельностью студентов.
Результаты эксперимента подтвердили эффективность педагогических условий, способствующих повышению уровня знаний и умений студентов- бакалавров на примере дисциплины «Теоретическая механика».
Приведем разработанные для преподавателей технических дисциплин вуза рекомендации на примере использования в учебном процессе вышеназванного дидактического комплекса, состоящего из следующих частей: педагогический паспорт КИОС; компьютерно-информационная обучающая система. Мы предлагаем три этапа проектирования компьютерно-информационной обучающей системы (на примере дисциплины «Теоретическая механика»), учитывая сложность преподаваемой дисциплины: включение категориального аппарата дисциплины в практику преподавания, позволяющие связывать между собой содержание учебных дисциплин общепрофессионального цикла на основе единой методики с общими принципами построения и развития научного знания, что, в свою очередь, содействует преемственности усваиваемых студентами знаний и усилению мировоззренческой направленности их обучения; межпредметные связи дисциплин разных циклов, например, физики и математики, физики и дисциплинами профессионального цикла, дисциплинами базовой (общепрофессиональной) части и общими дисциплинами направления, что обусловлено вышеназванными принципами интеграции и преемственности, которые реализуются в процессе изучения дисциплины «Теоретическая механика»; рекомендуем проанализировать различные виды наглядного дидактического материала, при этом использование различных вариантов классификаций информации и содержательного компонента информации должно соответствовать целям и задачам рассматриваемой дисциплины, с учетом ее специфики и сложности.
Таким образом, опытно-экспериментальная работа доказала эффективность обоснованных в работе педагогических условий, которые предопределяют содержательную организацию материала преподаваемой дисциплины и логику учебной деятельности студентов в целом. Нами обосновано и экспериментально доказано, что с помощью проектируемых средств с более совершенными дидактическими функциями, процесс формирования общепрофессиональных знаний и умений у студентов более эффективен чем с помощью традиционных методов и средств преподавания. В основе сформулированных нами научно-практических рекомендаций для преподавателей и студентов по совершенствованию общепрофессиональной подготовки студентов бакалавриата лежит структурно-логический, дидактический, педагогический и психологический анализ изучаемой дисциплины.
Во второй главе, нами была реализована модель процесса формирования знаний и умений студентов бакалавриата с помощью КИОС и практическое изучение эффективности определенного нами комплекса педагогических условий формирования исследуемых качеств. Как уже отмечалось, общепрофессиональные знания и умения – сложное, интегративное качество личности, поэтому их исследование, как целостного психолого-педагогического феномена, было затруднительно.
В данной главе описаны применяемые нами методы диагностики (контент-анализ, опрос, анкетирование, наблюдение, метод коллективной экспертной оценки, методы математической статистики).
Использованные методы исследования позволили выявить те изменения уровня сформированности знаний и умений у обучаемых, которые были вызваны целенаправленным внедрением выделенных нами ранее педагогических условий, обеспечивающих эффективность исследуемого процесса. Мы установили, что произошло повышение уровня сформированности всех структурных компонентов (когнитивного, мотивационно-ценностного и деятельностного компонентов) исследуемого качества.
