Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Развитие компьютерных технологий обучения
1.1. История развития компьютерных технологий обучения 9
1.2. Компьютерное обучение сегодня 11
1.3. Дидактические возможности компьютера как средства обучения 21
1.4. Методы создания компьютерных средств обучения и оценка их
эффективности 30
Глава 2. Теоретические аспекты применения компьютерного учебника в учебном процессе
2.1. Классификация компьютерных средств обучения 37
2.2. Основные функции компьютерного учебника и его место в традиционном учебном процессе 42
2.3. Роль компьютерного учебника в процессе познания 51
2.4. Дидактические принципы проектирования диалогового режима обучения в компьютерном учебнике 57
Глава 3. Методические основы создания компьютерного учебника
3.1. Методические основы организации работы по созданию компьютерного учебника 66
3.2. Методические требования к содержанию и структуре компьютерного учебника 69
3.3. Методика разработки и реализации сценария компьютерного учебника 74
3.4. Экспериментальная проверка компьютерного учебника и методика его применения в учебном процессе 95
3.5. Компьютерный учебник как комплексное средство обучения 118
Заключение 122
Библиография 123
Приложения 133
- История развития компьютерных технологий обучения
- Классификация компьютерных средств обучения
- Методические основы организации работы по созданию компьютерного учебника
Введение к работе
Актуальность исследования. В настоящее время в нашей стране, как и во всем цивилизованном мире, происходит интенсивное проникновение компьютерной техники, современных информационных технологий во все
сферы человеческой деятельности, в том числе в образование.
Многочисленные дидактические исследования /Н.В. Апатова, М.М.Буняев, А.М.Дорошкевич, С.Е.Каменецкий, А.А.Кузнецов, В.С.Леднев, Е.И.Машбиц, В.Г.Разумовский, И.В.Роберт, А.В.Смирнов и др./ показали, что применение современных информационных технологий в образовании позволяет интенсифицировать учебный процесс, способствует его индивидуализации и повышению творческой активности учащихся.
В настоящее время происходит интенсивный процесс разработки методики применения современных информационных технологий в различных учебных предметах и в разнообразных видах учебной деятельности общеобразовательной и высшей профессиональной школы /А.Н.Богатырев, А.В.Коптелов, Г.Н.Некрасова, А.А.Павлова, Г.В.Рубина, В.Д.Симоненко, Н.П.Щипицын, Ю.Л.Хотунцев и др./. Однако многочисленные педагогические программные средства имеют, как правило, малый размер, так как предназначены для изучения ограниченного объема учебного материала.
Один из оптимальных путей эффективного использования компьютера в обучении состоит в разработке целостных компьютерных курсов, ориентированных на применение всех учебных сред, включая новейшие интерактивные технологии. Подобное направление в компьютеризации обучения является новым, перспективным и практически не разработанным. Достаточно сказать, что сам термин «компьютерный учебник» появился в отечественной литературе только в 1995 году.
Для перехода от разработки «локальных» обучающих программ к
комплексным педагогическим программным средствам имеются все предпосылки - общедидактические и частнодидактические исследования, современные программные и технические средства, потребность
образовательных учебных заведений. Однако до настоящего времени эти предпосылки не нашли должной теоретической разработки и практической реализации, что и обусловило актуальность настоящего исследования. При его проведении мы учитывали основные положения современной теории учебника, разработанной в трудах В.П.Беспалько, Д.Д.Зуева, А.И.Иванова, И.К.Журавлева и др..
Объект исследования - учебная деятельность студентов Вузов с использованием компьютерного учебника.
Предмет исследования — методика построения и использования компьютерного учебника для Вузов.
Цель исследования - обосновать целесообразность применения в учебном процессе компьютерного учебника, разработать методику его построения и использования.
Гипотеза исследования - компьютерный учебник может стать эффективным средством индивидуализации процесса обучения студентов, повышения их самостоятельности и познавательной активности при условии:
реализации интерактивного режима работы, обеспечивающего адаптацию процесса обучения к индивидуальным особенностям учащихся;
использования элементов программированного обучения с дифференцированной реакцией программы на ответы учащихся и регулярным тестовым контролем степени усвоения учебного материала;
применения методически обоснованного экранного дизайна и интерфейса.
Задачи исследования:
определить функции компьютерного учебника и его место в традиционном учебном процессе;
определить методические требования к содержанию, структуре и экранному дизайну компьютерного учебника;
разработать дидактические принципы проектирования интерактивного диалогового режима обучения;
разработать методику применения компьютерного учебника в учебном процессе;
провести опытно-экспериментальную проверку эффективности применения компьютерного учебника в учебном процессе.
Теоретике - методологической основой данного исследования явились
концепция информатизации образования,
концепция личностно - деятельностного подхода к проблемам обучения,
дидактические закономерности и принципы обучения,
педагогические основы совершенствования содержания образования.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
изучение и анализ психолого - педагогической, научной, научно - методической и специальной литературы по рассматриваемой проблеме;
экспериментальная работа с компьютерным учебником;
теоретический анализ результатов работы учащихся с компьютерным учебником;
обобщение суждений преподавателей, использующих компьютерный учебник в учебном процессе.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования:
дано научно-методическое обоснование необходимости
использования в учебном процессе компьютерного учебника как специфического педагогического программного средства;
выявлены основные дидактические функции компьютерного учебника и методические средства их реализации;
разработана методика построения и применения компьютерного
учебника;
показано влияние систематической работы с компьютерным
учебником на повышение самостоятельности и познавательной активности учебной деятельности студентов. Практическая значимость исследования заключается в следующем:
выделены этапы проектирования компьютерного учебника;
даны рекомендации по использованию инструментальных
авторских средств типа Адаптивной диалоговой информационной системе АДОНИС;
предложены рекомендации по использованию компьютерного учебника в учебном процессе;
даны рекомендации по разработке графического дизайна,
позволяющие снизить утомляемость студентов, монотонность обучения, и удобного интерфейса, рассчитанного на пользователя, не имеющего специальной подготовки по работе на компьютере. На защиту выносится:
дидактические принципы осуществления интерактивного диалога в
компьютерном учебнике;
методика построения содержания, структуры, экранного дизайна,
интерфейса компьютерного учебника, а также методы реализации его управляющих функций;
методика использования компьютерного учебника в учебном
процессе. Достоверность и обоснованность полученных результатов
исследования обеспечены целесообразным выбором методов
исследования, адекватных поставленным задачам, результатом опытно-экспериментальной проверки предлагаемой методики в течение пяти лет, в которой принимало участие почти 1400 студентов и более 50 преподавателей высших учебных заведений, а также объективным анализом этих результатов.
Апробация и внедрение результатов исследования.
Основные положения диссертационного исследования докладывались
и обсуждались:
1. На X Международных Плехановских чтениях, г. Москва,
апрель 1997 г.
На Международной конференции «Экономическое образовании в России и Америке», г. Москва, ноябрь 1997 года.
На Всероссийской конференции по инновациям в профессиональном и профессионально - педагогическом образовании «Повышение академического уровня учебных заведений на основе новых информационных технологий», г. Екатеринбург, 24-28 ноября 1997 года.
В процессе работы созданы и внедрены в учебный процесс компьютерный учебник по основам рыночной экономики для Вузов, рассчитанный на 52 учебных часа, (эксплуатируется в Российской экономической академии им. Г.В.Плеханова, Ростовской государственной экономической академии, Донском государственном техническом университете, Сургутском университете и других Вузах) и компьютерный учебник для лицейских классов, рассчитанный на 10 учебных часов, (используется в лицейских классах РЭА им. Г.В.Плеханова), а также фрагмент компьютерного учебника «О работе конструктора».
История развития компьютерных технологий обучения
История систематических исследований в области компьютерной поддержки образования насчитывает более 30 лет [73]. Идея применения компьютера в учебном процессе возникла в рамках концепции программированного обучения, причем сначала компьютер рассматривался лишь как более совершенное по сравнению с простейшими обучающими машинами техническое средство. Его главным преимуществом казалась возможность индивидуализации процесса обучения. И лишь значительно позже пришло осознание огромных качественных изменений, которые вносит компьютер в методы, формы и в содержание обучения.
Первоначально разработка обучающих систем осуществлялась в крупных научных и учебных центрах [53]. В США, например, такими центрами были Дартмундский колледж, Иллинойский и Станфордский университеты и фирма "International Business Machines" (IBM). В Великобритании основные проекты по компьютеризации обучения осуществлялись в университетах Глазго и Лидса, а также в Эдинбургском колледже. В нашей стране первые обучающие системы были разработаны в Рижском политехническом институте, Белорусском университете, в ВЦ АН СССР в Москве и т.д.
Изначально большинство таких систем было ориентировано на обучение программированию. К настоящему времени почти все созданные в 60-е годы обучающие системы потеряли свое практическое значение. Они предполагали жесткую, практически исключающую диалог организацию деятельности учащихся и по своим дидактическим возможностям мало чем отличались от систем, использовавших простейшие технические средства обучения. Но именно эти первые разработки стимулировали интерес к компьютерному обучению, активизировали работу по созданию обучающих систем.
Начало 60-х годов ознаменовалось шквалом оптимистических заявлений, что в ближайшие 10 - 15 лет компьютер займет ведущее положение в учебном процессе вузов, техникумов и даже школ. Но уже к концу 60-х годов стало ясно, насколько необоснованными и преждевременными были эти предположения. Разработка эффективных обучающих систем оказалась весьма непростым делом и требовала решения довольно сложных психолого-педагогических проблем. Внедрению компьютерных технологий в образование препятствовали и такие факторы, как довольно высокая стоимость эксплуатации компьютерных систем обучения, а также предубежденность преподавателей. Преподаватели могли использовать компьютеры в обучении только с помощью программистов, а те, как правило, не имели достаточных знаний в области психологии и педагогики. К сожалению, ни преподаватели, ни программисты не могли найти общий язык.
Так продолжалось до начала 70-х годов, когда резко возросло количество выпускаемых компьютеров, и стала снижаться их стоимость. Но и тогда не был сделан прорыв в развитии компьютерной поддержки образования, т.к. все это сопровождалось неразберихой в совместимости программного обеспечения компьютеров различных систем, что также укрепило настороженное отношение педагогической общественности к развитию компьютерного обучения.
В только начале 80-х годов, по мнению специалистов [11, 51], наступил новый этап применения компьютера в обучении. Отличительной особенностью этого этапа является появление относительно недорогих, удобных в эксплуатации персональных компьютеров, изменивших представление о компьютере как о сложном и недоступном устройстве, работать с которым могут лишь избранные. Началось бурное развитие технического и программного обеспечения персональных компьютеров, что и привело, в конечном счете, к расширению возможностей их использования в обучении.
Классификация компьютерных средств обучения
В литературе по компьютерным средствам обучения можно встретить различные классификации компьютерных программ учебного назначения. Мы будем придерживаться следующей классификации этих программ [14, 23]:
1. Обучающие программы.
2. Предметно - ориентированные среды.
3. Тренажеры.
4. Тестирующие и контролирующие программы.
5. Справочники, базы данных учебного назначения.
6. Лабораторные практикумы.
7. Компьютерные учебники.
Обучающие программы - программы, осуществляющие процесс передачи обучаемому определенных знаний. Обучение в них ведется в диалоговом режиме, обучаемому предъявляется некоторая информация (текстовая, графическая, видео и т.д.), осуществляется контроль за
процессом обучения. Такие программы основаны на идее программированного обучения [14].
Предметно - ориентированная среда - это учебный пакет программ, позволяющий работать с объектами определенного класса. В них реализованы возможности оперировать с изучаемыми объектами на языке предметной области. Выполняя вспомогательные (в контексте изучаемого раздела) операции и представляя результаты действий в содержательной и наглядной форме, допуская пошаговое решение задач, общаясь с учащимся на общепринятом языке, такие пакеты позволяют ему сосредоточиться на существе изучаемого понятия, метода, алгоритма.
Учебный пакет, с одной стороны, с одной стороны, является инструментом, помогающим учащемуся решать задачи изучаемого курса. С другой стороны, будучи снабженным методическими разработками,
пакет позволяет наблюдать, учиться исследовать и описывать свойства изучаемых объектов, учиться решать задачи. Кроме того, учебные пакеты являются удобным средством адаптации к использованию научных 111111. К классу учебных пакетов относятся пакеты КОПІЙ, ПОНТРЯГИН, ТАЙМЕР, разработанные на кафедре оптимального управления ВМК МГУ, пакет МНК, разработанный на кафедре вычислительной математики МФТИ, пакеты "Кинетические процессы в идеальном газе", "Исследование минимизирующих последовательностей, порождаемых алгоритмами оптимизации одномерных многоэкстремальных функций", разработанные в Нижегородском государственном университете, и другие.
Тренажеры служат для отработки и закрепления технических навыков решения задач. Они обеспечивают получение информации по приемам решения задач, тренировку на различных уровнях самостоятельности, контроль и самоконтроль. Предоставляют вспомогательные средства (калькуляторы, таблицы, "записные книжки", автоматическое решение подзадач и т.д.). Как правило, включают режимы: теория, демонстрация примеров, работа с "тренером", самостоятельная работа, самоконтроль.
Тестирующие и контролирующие программы - это программные средства, предназначенные для контроля и оценки качества знаний и для самоконтроля. Контроль усвоения является органической составной частью процесса обучения. Его применяют для того, чтобы определить фактические результаты обучения;
установить характер педагогических воздействии, которые нужно произвести для устранения недочетов в работе учащихся;
выявить изменения, которые надо внести в организацию процесса обучения для повышения эффективности последнего;
развить чувство индивидуальной ответственности учащегося за качество его работы;
стимулировать учащихся к трудовой деятельности, укрепить их дисциплину и выработать у них критическое отношение к результатам собственного труда.
Методические основы организации работы по созданию компьютерного учебника
Исходя из [12, 84] и собственного опыта, перечислим практические действия, которые целесообразно выполнить при организации работы над проектом по созданию КУ, чтобы достигнуть определенной учебной цели:
1. Подбор творческого коллектива в составе: руководителя проекта создания КУ; специалистов - предметников; методистов, являющихся специалистами по информационным технологиям, разрабатывающих сценарий КУ;
дизайнера проекта, обеспечивающего единство средств оформления и общей структуры КУ;
компьютерного художника, выполняющего подготовку графических иллюстраций и анимационных фрагментов;
специалистов по монтажу продукта, владеющих приемами работы с инструментальными средствами разработки КУ;
консультантов в предметной области, независимых от разработчиков предметного сценария.
2. Конкретизация задач обучения, решаемых в процессе преподавания данного учебного предмета.
3. Определение характера и объема знаний, которые должны усвоить учащиеся при изучении
каждого вопроса темы;
каждой темы;
программы по учебному предмету в целом.
4. Учет предшествующего познавательного опыта учащихся по данному и другим учебным предметам (межпредметные связи) и использование результатов этого учета при определении характера и объема знаний
по каждому вопросу темы;
по каждой теме;
по программе учебного предмета в целом.
5. Определение логической и дидактической последовательности передачи знаний, формирования умений и навыков, воспроизведения и использования предшествующего опыта при изучении
каждого вопроса темы;
каждой темы;
программы учебного предмета в целом.
6. Разработка сценария КУ, методически оправданное разделение КУ на разделы.
7. Разработка разделов по содержанию:
разделение содержания раздела на небольшие смысловые части (кадры); подбор для каждого кадра соответствующей формы выражения и предъявления учащимся текстов, рисунков, таблиц, графиков, звукового и видеоряда и т.п. (согласно содержанию);
моделирование познавательной деятельности учащихся при изучении раздела и использование результатов при его составлении;
проектирование способов закрепления знаний и навыков и осуществления обратной связи (подбор задач, контрольных вопросов, заданий для моделирования и т.д., разработка способов анализа ответов, реплик на типичные неправильные ответы, составление кадров помощи);
