Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические аспекты разработки и использования электронных образовательных ресурсов, предназначенных для реализации профессиональной направленности и межпредметных связей в процессе обучения математике 18
1.1. Анализ научно-методических исследований в области информатизации математического образования 18
1.2. Анализ учебно-методических исследований в области разработки и использования электронных образовательных ресурсов в контексте реализации профессиональной направленности и межпредметных связей при обучении математике в технических вузах 26
1.3. Предметные особенности математики, характеризующие профессионально направленные межпредметные связи 36
1.4. Обоснование комплексного использования электронных образовательных ресурсов как средств реализации профессионально направленных межпредметных связей 45
1.5. Педагогико-эргономические требования к электронным образовательным ресурсам, предназначенным для реализации профессионально направленных межпредметных связей 53
Выводы по главе 1 69
Глава 2. Методические подходы к разработке и использованию электронных образовательных ресурсов, способствующих реализации профессионально направленных межпредметных связей 72
2.1. Требования к содержательному наполнению электронных образовательных ресурсов, представляющих процесс и результаты выполнения студентом индивидуального задания, и их структура 72
2.2. Требования к содержательному наполнению учебно-методических электронных образовательных ресурсов, и их структура 86
2.3. Методические рекомендации к разработке ЭОР и к комплексному использованию учебно-методических ЭОР совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами в процессе обучения математике 95
2.4. Содержательные характеристики уровней обученности бакалавров в области разработки и комплексного использования ЭОР при выполнении межпредметного проекта в процессе обучения математике 108
2.5. Педагогический эксперимент по оценке уровней обученности студентов в области разработки ЭОР, представляющих процесс и результаты выполнения индивидуального задания, а также в области комплексного использования ЭОР в процессе обучения математике бакалавров направления «Электроэнергетика и электротехника» 123
2.5.1. Теоретические аспекты организации и проведения педагогического эксперимента 123
2.5.2. Констатирующий этап педагогического эксперимента 130
2.5.3. Формирующий этап педагогического эксперимента 131
2.5.4. Заключительный этап педагогического эксперимента 133
Выводы по главе 2 139
Заключение 142
Список литературы 147
Список введенных сокращений 171
Приложения 172
- Анализ научно-методических исследований в области информатизации математического образования
- Педагогико-эргономические требования к электронным образовательным ресурсам, предназначенным для реализации профессионально направленных межпредметных связей
- Методические рекомендации к разработке ЭОР и к комплексному использованию учебно-методических ЭОР совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами в процессе обучения математике
- Заключительный этап педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность исследования определяется необходимостью разработки теоретических оснований и методических подходов к созданию ЭОР и их комплексному использованию, совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами, для реализации профессионально направленных межпредметных связей математики и дисциплин из профессионального цикла в процессе обучения студентов в области электроэнергетики и электротехники.
Объектом исследования является разработка и использование ЭОР, предназначенных для реализации межпредметных связей.
Предмет исследования: теоретические и методические подходы к
разработке и комплексному использованию ЭОР, совместно со
специализированными программными продуктами и распределенными
информационными ресурсами, предназначенных для реализации
профессионально направленных межпредметных связей математики и дисциплин из профессионального цикла.
Цель исследования: обосновать и разработать теоретические и методические подходы к созданию ЭОР, предназначенных для реализации профессионально направленных межпредметных связей математики с дисциплинами профессионального цикла, и их комплексному использованию совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами в процессе подготовки студентов в области электроэнергетики и электротехники.
В соответствии с проблемой, целью, объектом и предметом исследования выдвинута следующая гипотеза: если разработка и комплексное использование ЭОР будут основаны на реализации:
- профессионально направленных межпредметных связей математики с дисциплинами профессионального цикла;
педагогико-эргономических требований к разработке и использованию электронных образовательных ресурсов;
методических рекомендаций к разработке электронных образовательных ресурсов и их комплексному использованию совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами,
то большинство студентов достигнет эвристического и творческого уровней обученности в областях: разработки электронных образовательных ресурсов, представляющих процесс и результаты выполнения студентом заданий; комплексного использования электронных образовательных ресурсов в процессе обучения математике.
В соответствии с целью, предметом и гипотезой исследования определены
следующие задачи:
-
Провести анализ научно-методических исследований в области разработки и использования ЭОР в процессе обучения математике в высших учебных заведениях.
-
Выявить предметные особенности математики, характеризующие, профессионально направленные межпредметные связи.
-
Обосновать и сформулировать педагогико-эргономические требования к ЭОР, предназначенных для реализации профессионально направленных межпредметных связей.
-
Обосновать структуру и содержательное наполнение ЭОР, представляющих процесс и результаты выполнения студентом задания, и учебно-методических ЭОР, предназначенных для реализации профессионально направленных межпредметных связей.
-
Разработать методические рекомендации к разработке и комплексному использованию ЭОР, предназначенных для реализации профессионально направленных межпредметных связей при изучении математики, и к обучению студентов в этой области.
-
Провести педагогический эксперимент по проверке уровней обученности студентов в областях: разработки электронных образовательных ресурсов, представляющих процесс и результаты выполнения студентом заданий; комплексного использования электронных образовательных ресурсов в процессе обучения математике.
Методологической основой исследования являются фундаментальные работы в области: педагогики и психологии (Бабанский Ю. К., Беспалько В. П., Давыдов В. В., Лернер И. Я., Лунев В. С, Харламов И. Ф. и др.); теории и методики информатизации образования (Бешенков С. А., Ваграменко Я. А., Зайнутдинова Л. Х., Козлов О. А., Роберт И. В., Сердюков В. И., Семенова Н. Г., Шихнабиева Т. Г. и др.); теории и методики обучения математике с использованием средств ИКТ, в том числе ЭОР (Везиров Т. Г., Ганеев С. М., Глейзер Г. Д., Грушевский С. П., Ежова Н. М., Кравцов С. С, Мартиросян Л. П., Майер В. Р., Оганесян В. А., Саннинский В. Я., и др.); профессионального образования (Батышев С. Я., Гурьев А. И., Усова А. В., Федорец Г. Ф. Головенко А. Г., Исаков Р. А., Федорова С. И. и др).
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: научно-теоретический анализ литературы по педагогике, информатизации образования, методике преподавания математики, психологии, теории педагогического эксперимента; изучение и анализ программ, методических разработок, учебных пособий по преподаванию курса математики в техническом вузе, в том числе с использованием ЭОР; анкетирование и тестирование студентов; беседы с преподавателями; педагогический эксперимент; анализ и обобщение материалов научно-педагогических исследований; обработка и анализ результатов эксперимента.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоят в том, что: выявлены и теоретически обоснованы предметные особенности математики, характеризующие профессиональную и межпредметную направленности; сформулированы педагогико-эргономические требования к разработке ЭОР, предназначенных для реализации профессионально направленных МПС, и их комплексному использованию совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами; обосновано и введено понятие «комплексное использование электронных образовательных ресурсов, предназначенных для реализации профессионально направленных межпредметных связей»; обоснованы структура и требования к содержательному наполнению электронных образовательных ресурсов, представляющих процесс и результаты выполнения студентом задания; обоснованы структура и требования к содержательному наполнению учебно-методических электронных образовательных ресурсов, предназначенных для реализации профессионально направленных МПС; обоснованы и описаны уровни обученности студентов в области разработки ЭОР, представляющих процесс и результаты выполнения студентом индивидуального задания, и их комплексного использования, совместно с учебно-методическими ЭОР, специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами, при обучении математике будущих бакалавров в области электроэнергетики и электротехники.
Практическая значимость исследования заключается в следующем: разработаны ЭОР по дисциплине «Математика» (справочно-энциклопедические, иллюстративные, тренировочные, контролирующие); определены содержательные связи основных разделов математики с профессиональными дисциплинами направления «Электроэнергетика и электротехника»; предложен метод межпредметного проекта, ориентированный на представление обучающимися процесса и результатов учебной, исследовательской деятельности; разработаны методические рекомендации к созданию ЭОР, представляющих процесс и результаты выполнения студентами индивидуального задания, и методические рекомендации по комплексному использованию ЭОР, предназначенных для реализации профессионально направленных МПС, совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами при обучении математике бакалавров в области электроэнергетики и электротехники.
Этапы исследования. Работа проводилась в три этапа.
Первый этап (2009-2011 г): анализ научно-методических исследований в области информатизации математического образования; изучение состояния проблемы в области разработки и использования ЭОР в процессе обучения математике в вузах; обоснование комплексного использования ЭОР для реализации профессионально направленных межпредметных связей; выявление
предметных особенностей математики, характеризующих профессиональную и межпредметную направленности; анализ научно-методической литературы в области педагогико-эргономической оценки ЭОР.
Второй этап (2011-2014 г.): обоснование требований к содержательному наполнению ЭОР, представляющих процесс и результаты выполнения студентом индивидуального задания, и их структура; обоснование требований к контенту учебно-методических ЭОР, ориентированных на реализацию профессионально направленных МПС математики с дисциплинами из профессионального цикла, и их структура; разработка ЭОР по дисциплине «Математика» в среде программирования Delphi; разработка методов обучения в условиях комплексного использования ЭОР, ориентированных на реализацию профессионально направленных МПС математики с дисциплинами из профессионального цикла и методических рекомендаций по их применению.
Третий этап (2014-2017 г): обоснование содержательных характеристик
уровней обученности студентов в областях: разработки ЭОР, представляющих
процесс и результаты выполнения индивидуального задания; комплексного
использования ЭОР, предназначенных для реализации профессионально
направленных МПС, в процессе обучения математике; опытно-
экспериментальное обучение студентов направления «Электроэнергетика и электротехника» разработке ЭОР и комплексному использованию учебно-методических ЭОР совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами при обучении математике; обобщение и обработка данных ееоретического и экспериментального исследований; определение уровней обученности студентов в областях: разработки ЭОР и комплексного использования ЭОР, предназначенных для реализации профессионально направленных МПС, совместно с специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами; формулирование основных выводов и оформление диссертации.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения и результаты проведенного исследования докладывались, обсуждались на международных и всероссийских конференциях и семинарах (гг. Астрахань 2009 г.; Екатеринбург, 2009 г.; Махачкала , 2009, 2011 гг.; Москва, 2009, 2011, 2012 гг.; Оренбург, 2007, 2009, 2010, 2012, 2014, 2016 гг.; Протвино, 2016 г.; Томск 2009 г.), а также на научных семинарах и заседаниях кафедры алгебры и дискретной математики ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет», на научных семинарах ФГБНУ «Институт управления образованием Российской академии образования».
Результаты диссертационного исследования внедрены и используются в учебном процессе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего обрззования «Оренбургский государственный университет», федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого».
Основные положения и результаты исследования реализованы в научно-исследовательских работах: «Новые технологии при модульном изучении курса теоретические основы электротехники», № госрегистрации 0194000413, инвентарный № 02201158226, от 03.06.2011; «Разработка и применение электронных образовательных ресурсов на основе новых вычислительных технологий», регистрационный номер НИОКТР - 01201157758, регистрационный номер ИКРБС-АААА-Б17- 217061340059-2, от 13.06.2017.
Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов проведенного исследования обеспечиваются: опорой на методологию информатизации образования; анализом процесса обучения в вузе математике с использованием ЭОР; применением инвариантных методов исследования, адекватных объекту, целям, задачам и логике исследования; репрезентативностью объема выборок и статистической значимостью экспериментальных данных.
Положения, выносимые на защиту:
-
Теоретические подходы к разработке студентами ЭОР, представляющих процесс и результаты учебного, исследовательского задания, и комплексному использованию профессионально направленных ЭОР совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами в процессе обучения математике студентов в области электроэнергетики и электротехники, включают: обоснование предметных особенностей, характеризующих профессионально направленные межпредметные связи; описание групп ЭОР, предназначенных для комплексного использования; педагогико-эргономические требования к разработке и комплексному использованию ЭОР.
-
Методические подходы к разработке и комплексному использованию ЭОР для реализации профессионально направленных межпредметных связей включают: требования к содержательному наполнению ЭОР; метод межпредметного проекта, ориентированный на представление обучающимися процесса выполнения и результатов учебного, исследовательского задания в виде самостоятельно разработанных ЭОР; содержательные характеристики уровней обученности студентов в области разработки и комплексного использования ЭОР в процессе обучения математике; методические рекомендации к разработке студентами ЭОР и комплексного использования учебно-методических ЭОР совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами.
Структура работы: диссертационное исследование состоит из введения (с. 5-17), двух глав (глава 1 - с. 18-71, глава 2-с. 72-141), заключения (c. 142-146), списка использованной литературы, включающего 206 наименований, в том числе
и
12 иностранных источников (с. 147-170), списка введенных сокращений (с. 171), четырех приложений (с. 172-203), 12 таблиц и 23 рисунков.
Анализ научно-методических исследований в области информатизации математического образования
Современный период развития информационного общества характеризуется стремительным развитием средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), используемых во многих областях деятельности человека. При этом под средствами ИКТ будем понимать «...программные, программно-аппаратные и технические средства и устройства, функционирующие на базе микропроцессорной, вычислительной техники, а также современных средств и систем транслирования информации, информационного обмена, обеспечивающие: операции по сбору, накоплению, хранению, обработке, передаче, продуцированию информации; доступ к информационным ресурсам компьютерных сетей (в том числе и глобальной)» [144].
Одним из приоритетных направлений информатизации современного общества, которое занимается разработкой и реализацией средств ИКТ, является область педагогической науки - информатизация образования (ИО). В толковом словаре терминов понятийного аппарата ИО под информатизацией образования понимают «... целенаправленно организованный процесс обеспечения сферы образования теорией, технологией и практикой создания и оптимального использования научно-педагогических, учебно-методических, программно-технологических разработок, ориентированных на реализацию дидактических возможностей информационных и коммуникационных технологий, применяемых в комфортных и здоровьесберегающих условиях» [165]. Значительный вклад в разработку концепции информатизации образования Российской Федерации внесли ученые Бешенков С.А., Глейзер Г.Д., Димова А.Л., Касторнова В.А. Козлов О.А., Мартиросян Л.П., Миндзаева Э.В., Морозов А.В., Поляков В.П. Роберт И.В., Сердюков В.И., Шихнабиева Т.Ш. и др. [19; 20; 48; 66; 67; 73; 74; 75; 99; 105; 106; 112; 113; 140; 141; 142; 144; 154 155; 190 и др.]. В рамках концепции сформулированы основные направления, по которым ведется работа и в настоящее время:
- развитие теории и технологии образования на базе средств информатизации и коммуникации;
- совершенствование методологии и стратегии отбора содержания образования, методов и организационных форм обучения;
- создание электронных образовательных изданий, ресурсов и средств информационно-технологической поддержки для их разработки;
совершенствование подготовки специалистов на базе потенциала информатики и ИКТ в области инженерных знаний;
подготовка кадров информатизации образования;
реализация возможностей информационных ресурсов телекоммуникационных сетей как глобальной среды системы образования;
- педагогико-эргономическая оценка средств информатизации и коммуникации, используемых в образовании;
автоматизация процессов информационно-методического обеспечения образовательного процесса и организационного управления учебным заведением;
- развитие структуры и содержания образовательных программ подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров в области применения средств ИКТ в профессиональной деятельности.
Вопросы информатизации образования рассматриваются в работах многих современных исследователей (Бешенков С.А., ВаграменкоЯ.А, Вострокнутов И.Е., Герова Н.В., Зайнутдинова Л.Х., Кузнецов А.А., Козлов О.А., Кравцова А.Ю., Лавина Т.А., Латышев В.Л., Мартиросян Л.П., Неустроев С.С., Поляков В.П. Роберт И.В., Семенова Н.Г., Хеннер Е.К. и др.) [19; 20; 27; 28; 36; 39; 54; 55; 74; 75; 79; 89; 91; 99; 122, 123, 140; 141; 143; 149; 150 и др.]. В них отмечается необходимость использования средств ИКТ с целью совершенствования организационных форм и методов обучения, воспитания, обеспечивающих развитие обучающегося, формирования профессиональных умений, активизации учебно-познавательной деятельности, информационно-исследовательской деятельности, осуществления самостоятельной деятельности по сбору, обработке, передаче информации об изучаемых объектах, явлениях, процессах и пр. В исследованиях показано, что использование средств ИКТ в процессе обучения позволяет придать учебному процессу целенаправленный личностно-ориентированный характер за счет обеспечения интерактивного диалога; сформировать индивидуальную траекторию обучения для каждого учащегося, используя возможность автоматизированного подбора различных вариантов учебных заданий и оказания оперативной помощи в условиях незамедлительной обратной связи, использовать для контроля и оценки уровня знаний обучаемых компьютерные тестирующие и диагностирующие методики.
В настоящее время в области информатизации образования сформировалась группа исследований, посвященных информатизации математического образования. Под информатизацией математического образования, вслед за Мартиросян Л.П., будем понимать «...целенаправленно организованный процесс создания и использования научно-педагогических, учебно-методических, программно-технологических разработок, ориентированных на достижение целей обучения математике, в условиях реализации возможностей информационных и коммуникационных технологий, с учетом педагогико-эргономических условий безопасного их применения» [99]. Глейзер Г.Д., Мартиросян Л.П., Роберт И.В. и другие ученые внесли значительный вклад в развитие математического образования.
Анализ существующих научно-методических исследований в области использования средств ИКТ, в частности электронных образовательных ресурсов (ЭОР3) в процессе преподавания математики, позволил условно выделить две группы научных работ: исследования, рассматривающие применение средств ИКТ в средних общеобразовательных школах и в высших учебных заведениях.
В исследованиях, посвященных применению ЭОР в процессе обучения математике в средних общеобразовательных учреждениях, теоретически обосновано и экспериментально подтверждено повышение у обучающихся уровня обученности математике при: использовании одного типа ЭОР, реализованного на базе дидактических возможностей ИКТ (Глейзер Г.Д., Гужженко Е.И., Кравцов С.С., Майер В.Р., Якобсон Л.Л. и др.) [43; 79; 97]; - использовании различных ЭОР во взаимосвязи (комплексное использование ЭОР4 (Мартиросян Л.П., Никонова Н.В. и др.)) [99; 125]; использовании распределенного информационного ресурса Интернет (Везиров Т.Т., Ганеев СМ., Тихонов А.Н. и др.) [34; 38; 166]; - использовании специализированного программного продукта (СПП) Mathematica (Дибирова З.Г., Исханова Ф.А., Мартиросян Л.П., Никонова Н.В. и др.) [47; 64; 99; 125].
Необходимо отметить, что концептуальные положения информатизации математического образования, разработанные Мартиросян Л.П., Роберт И.В., а именно: принципы комплексного использования электронных средств учебного назначения (ЭСУН) в процессе обучения математике; методические подходы к использованию ЭСУН на занятиях по математике; основные направления подготовки учителей математики в области использования информационных и коммуникационных технологий в профессиональной деятельности могут быть применены не только для средних общеобразовательных учреждений, но и для высших учебных заведений.
Следует заметить, что исследования, посвященные использованию ЭОР в процессе преподавания математики в ВУЗе, встречаются гораздо реже, чем аналогичные работы для средних общеобразовательных учреждений. На наш взгляд, это обусловлено тем, что количество средних образовательных учреждений, соответственно, количество учителей (исследователей) по математике, намного выше, чем количество ВУЗ-ов, в которых преподается математика, соответственно, и работающих в них преподавателей по этой дисциплине.
Рассмотрим некоторые работы, посвященные применению ЭОР в процессе обучения математике в технических вузах.
В исследованиях (Абдулгалимов Г.Л., Далингер В.А., Майер В.Р., и др.) рассматриваются методики обучения по отдельным темам, разделам математики с применением ЭСУН [2; 46; 96]. Как отмечено в Толковом словаре терминов понятийного аппарата информатизации образования под электронными средствами учебного назначения (ЭСУН) понимают «..учебное средство, реализующее возможности средств ИКТ и ориентированное на достижение следующих целей: предоставление учебной информации с привлечением средств технологии мультимедиа; осуществление обратной связи с пользователем при интерактивном взаимодействии; контроль результатов обучения и продвижения в учении; автоматизация процессов информационно-методического обеспечения учебно-воспитательного процесса и организационного управления учебным заведением» [167].
Педагогико-эргономические требования к электронным образовательным ресурсам, предназначенным для реализации профессионально направленных межпредметных связей
Опираясь на работы Димовой А.Л., А., Козлова О.А., Лапенок М.В., Мартиросян Л.П., Мухаметзянова И.Ш., Роберт И.В. [48; 74; 90; 99; 117; 119; 120; 141; 142; 144] и других ученых, а также на основании учета предметных особенностей математики [173; 174], в работе обоснованы и сформулированы педагогико-эргономические требования к разработке и комплексному использованию электронных образовательных ресурсов, предназначенных для реализации профессионально направленных межпредметных связей.
Педагогико-эргономические требования к разработке ЭОР.
В контексте нашего исследования педагогико-эргономические требования к разработке ЭОР мы подразделяем на группы: педагогические, технико-технологические; эргономические требования. Кратко охарактеризуем каждую группу требований к ЭОР.
1. Педагогическич требования к разработке ЭОР, предназначенных для реализации профессионально направленных МПС, нами условно, как и предметные особенности математики, разделены на две группы. К первой группе отнесены педагогические требования к разработке ЭОР, основанные на учете основных предметных особенностей математики, которые способствуют компенсаторности обучения математике:
- визуализации;
- динамически развивающегося теоретического образа;
- непрерывности и полноты дидактического цикла обучения; избыточности предъявления учебной информации (избыточность кодированием, тривиальная и синкретичная избыточность).
Ко второй группе отнесены педагогические требования к разработке ЭОР, основанные на учете дополнительных предметных особенностей математики, характеризующих профессионально направленные межпредметные связи:
- обеспечение профессиональной направленности учебного материала в контенте ЭОР по математике;
- обеспечение корреляции;
- обеспечение индивидуализации;
- обеспечение реализации дидактических возможностей ИКТ в процессе формирования профессионально направленных МПС;
- обеспечение интегративности ЭОР. Кратко охарактеризуем каждое требование. Требование визуализации позволяет:
- осуществить наглядно-образное представление абстрактных понятий, являющихся содержанием изучения математики и недоступных непосредственному зрительному восприятию;
- создавать у обучающихся корректное наглядно-образное представление изучаемого учебного материала;
- повысить уровень восприятия наглядно-образной информации, которая становится ярче, динамичнее.
Требование динамически развивающегося теоретического образа позволяет осуществлять доступное изложение учебного материала повышенной сложности, включающего в себя предъявление абстрактных понятий и отношений с ними с помощью дискретной подачи визуализированной информации. Как отмечено в работах [54; 99; 150], каждая порция информации должна обеспечивать изучение какого-либо одного существенного признака с обязательным комментарием (пояснением). При самостоятельной работе комментарий осуществляет виртуальный преподаватель, на аудиторных занятиях - лектор.
При самостоятельной работе обучающегося с ЭОР скорость подачи каждой новой порции информации регулируется самим обучающимся в удобном для него индивидуальном темпе, на аудиторных - скорость подачи учебной информации регулируется преподавателем.
Требование непрерывности и полноты дидактического цикла обучения обеспечивает отражение системы научных математических понятий с учетом как внутрипредметных, так и межпредметных взаимосвязей, реализованное в виде: теоретического материала (информационные, справочно-энциклопедические ЭСУН); практического материала (разнообразные тренировочные и контролирующие ЭСУН) в пределах изучения каждой дидактической единицы, которые позволяют обучающемуся осуществлять алгоритмическую и эвристическую учебную деятельности.
Требование избыточности предъявления учебной информации. Избыточность информации - это одна из основных характеристик информации наряду с ее количеством, ценностью и достоверностью. Избыточность информации специально вводится для повышения достоверности и надежности передачи и хранения информации [49, С. 55]. Примером избыточности в информационных структурах мозга является парность некоторых анализаторов (зрительного и слухового), что повышает надежность их работы. Как отмечено в работе [49, С. 56], существует три основных способа введения избыточности информации:
- многократное повторение одной и той же информации;
- введение дополнительных элементов;
- метод избыточных переменных.
Адаптируя перечисленные основные способы избыточности в настоящем исследовании, вслед за Н.Г. Семеновой [150], предложены следующие способы повышения избыточности учебной информации, реализуемые в ЭОР:
- тривиальная избыточность - многократное повторение одной и той же порции учебной информации: повтор, повтор, повтор (повторение -мать учения - об этом давно свидетельствует человеческий опыт). Реализация тривиальной избыточности способствует нивелированию второй предметной особенности обучения математике (параграф 1.3), связанной с высокой степенью сложности изучаемого материала. Данный вид избыточности легко реализуется в ЭОР, путем возврата к сложному (непонятому) фрагменту учебной информации;
- избыточность кодированием - предъявление учебной информации в ЭОР в виде различных категорий кодирования (категориями кодирования являются разные способы предъявления информации: условные знаки, буквы, цифры и т. п. [193, С. 155]. Как отмечено в [59, С. 452], буквы (текст) используются для передачи содержания; цифры - для передачи количественных характеристик; цвет - для определения значимости; схемы, графики, диаграммы - для наглядности.
Реализация избыточности кодированием способствует нивелированию первой предметной особенности обучения математике (параграф 1.3), связанной с высоким уровнем абстракции научных знаний и созданием обучающимся собственного корректного (правильного) наглядно-образного представления.
- синкретичная избыточность - предъявление одной и той же учебной информации в ЭОР в разных модальностях, например визуальной и слуховой.
Синкретизм - в переводе с греческого Synkretismos - соединение, объединение, слияние нескольких качеств, характеризующее объект или явление [130]. Многими классиками педагогики Коменским: Я., Ушинским К. Д., Каптеревым П. Ф., Бабанским Ю. К.и др. отмечалась эффективность восприятия учебной информации комбинированно, комплексно. «Чем более разнообразны чувственные восприятия учебного материала, тем более прочно он усваивается» [12, С. 9].
«Все должно быть представляемо внешним чувствам, насколько это возможно, именно: видимое - зрению, слышимое - слуху, обоняемое - обонянию, вкушаемое - вкусу и осязаемое - осязанию; если же что-нибудь может быть одновременно воспринято несколькими чувствами, то и представляй этот предмет одновременно несколькими чувствами» [76, гл. XX «Метод наук ... »]. Психолог Ананьев Б. Г. подчеркивает [7], что информация, поступающая через зрительную систему, проходит три уровня: ощущение, восприятие и представление, а через слуховую систему - только уровень представления.
Методические рекомендации к разработке ЭОР и к комплексному использованию учебно-методических ЭОР совместно со специализированными программными продуктами и распределенными информационными ресурсами в процессе обучения математике
Обучение студентов разработке ЭОР, представляющих процесс и результаты выполнения индивидуального задания, и комплексному использованию ЭОР в процессе обучения математике студентов в области электроэнергетики и электротехники, предложено осуществлять с помощью метода межпредметного проекта (ММПП). В основу метода проектов положена идея, составляющая суть понятия «проект». Проект - это самостоятельное исследование обучающегося по решению поставленной перед ним практически или теоретически значимой задачи, которое проходит при поддержки преподавателя. Проект имеет направленность на результат, который можно увидеть, осмыслить, применить в реальной практической деятельности. Характеристика проекта, разработанного в исследовании
Опираясь на классификацию типов проектов, представленную Полат Е.С. [139], охарактеризуем разработанный нами проект [172]:
1. По доминирующему виду деятельности обучающихся в процессе выполнения проекта: исследовательский.
Исследовательские проекты требуют хорошо продуманной структуры, обозначенных целей, актуальности предмета исследования для всех участников. Они полностью подчинены логике исследования и имеют структуру, приближенную или полностью совпадающую с научным исследованием.
2. По комплексности предметных областей научного знания: межпредметный проект. Межпредметные проекты (МПП) представляют собой сложное и комплексное исследование с элементами содержательной интеграции нескольких предметных областей научного знания. Они выполняются под руководством нескольких преподавателей (координаторов) в этих областях. Такие проекты требуют квалифицированной координации со стороны преподавателей сопряженных дисциплин, имеют четко определенные исследовательские смежные задания и требования к оформлению промежуточных и итоговых презентаций. Использование в учебном процессе межпредметного проекта способствует формированию у студентов понимания взаимосвязи изучаемых дисциплин, которое является основой для реализации межпредметных связей.
В нашей работе межпредметный проект представляет собой исследование, состоящее из индивидуальных заданий по смежным дисциплинам «Математика» и «Теоретические основы электротехники», объединенных единой целью исследования, осуществляемое обучающимся в условиях комплексного использования ЭОР с представлением процесса и результатов исследования в виде самостоятельно разработанных ЭОР.
3. По характеру координации проекта: открытая, явная координация (непосредственная).
В проектах с открытой, явной координацией преподаватель (координатор) организует, консультирует участников (студентов), контролируя выполнение этапов проекта не только при контактной работе, но и дистанционно, с использованием сетевых технологий.
4. По количеству участников проекта: личностный.
В нашем исследовании все студенты работают по каждому заданию проекта индивидуально.
5. По продолжительности проекта.
В нашем исследовании МПП относится к проектам средней продолжительности, т.к. проводится в течение одного семестра.
6. По характеру контактов: внутренний. Внутренние проекты организуются внутри одного учебного заведения, одного факультета.
Таким образом, разработанный в нашем исследовании проект, в соответствии с представленной классификацией является: исследовательским, межпредметным, с открытой координацией, личностным, внутренним.
Метод межпредметного проекта
Рассмотрим кратко историю возникновения и развития в педагогике метода проектов.
Разработанный еще в первой половине XX века американским педагогом Дьюи Дж. метод проектов становится особенно актуальным в современном информационном обществе. В XX веке в России продолжателем идей Дьюи Дж. являлся Шацкий СТ., начавший эту работу в 1905 году. В дальнейшем, в течении нескольких десятилетий, метод проектов в практике отечественной школы не применялся, хотя преподаватели-новаторы использовали в своей работе опыт проектного обучения. С середины 80-х годов XX века российские педагоги вновь стали внедрять в обучение метод проектов, считая его одним из основных современных активных инновационных методов обучения. Ряд современных авторов (Матяш Н.В., Пахомова Н.Ю, Полат Е.С., Чечель И.Д.) рассматривают его как одно из перспективных направлений педагогики. Сущность метода проектов заключается в стимулировании интереса участников (обучающихся, преподавателей) к их самостоятельной деятельности, постановке перед ними практических заданий-проектов, решение которых ведет к появлению новых знаний и умений. Метод проектов применяется при изучении дисциплин разных циклов, часто в сочетании с другими методами обучения и формами организации учебного процесса.
Ряд авторов (Голунова Л.В., Курова Н.Н., Лебедев Н.И., Пузикова И.Г., Шафрин Ю.А. и др.) считают продуктивным использование метода проектов в условиях применения ЭОР. Ими отмечено, что метод проектов применим как в средних общеобразовательных учреждениях, так и в высших учебных заведениях.
В дидактике существует несколько определений метода проектов. В нашем исследовании мы будем придерживаться определения, сформулированного Е.С. Полат, так как оно концептуально отражает цель и задачи нашей работы: «...метод, предполагающий определенную совокупность учебно-познавательных приемов обучаемых, которые позволяют решить ту или иную проблему в результате самостоятельных действий учащихся с обязательной презентацией этих результатов в виде конкретного продукта деятельности». [139].
Опираясь на вышеизложенное, а также на определение Полат Е.С, в контексте нашего исследования под методом межпредметного проекта (ММПП) понимаем способ организации обучения, при котором студенты приобретают знания, умения в области разработки и комплексного использования ЭОР во взаимосвязи с усвоением математических знаний и умением их применять в профессиональных дисциплинах при выполнении межпредметного проекта.
Большинство ученых - дидактов отмечают, что метод проектов состоит из трех основных модулей, названия этих модулей различны, но сущность одинакова: первый модуль - это подготовка, второй - само исследование, третий - защита проекта и подведение итогов. Эти три модуля четко просматриваются в деятельности преподавателя и обучающегося также при выполнении МПП.
Заключительный этап педагогического эксперимента
На заключительном этапе проводилась обработка результатов педагогических измерений, полученных на предыдущем этапе.
Сначала была выдвинута первая (по счету) нулевая статистическая гипотеза И0(1) о том, что выборки с результатами выполнения входной диагностической работы студентами 1-го, 2-го и 3-го потоков, соответственно, являются однородными.
Проверка первой нулевой статистической гипотезы проводилась с доверительной вероятностью 0,95 по критерию согласия %2 Пирсона, статистика которого рассчитывалась по данным таблицы 6 (построенной по результатам наблюдений, представленным в таблице 3).
Учитывая, что квантиль распределения /2 уровня 0,95 при восьми степенях свободы, равный 15,51 [22], больше, чем статистика критерия /2, нулевая гипотеза Я0(1) была принята за правдоподобную.
Основываясь на результатах статистической проверки гипотезы Я0(1), была выдвинута вторая нулевая статистическая гипотеза Я0(2) о том, что выборки с результатами измерений показателя а в 1-м, 2-м и 3-м потоках являются однородными.
Проверка второй нулевой статистической гипотезы проводилась с доверительной вероятностью 0,95 по критерию согласия %2 Пирсона, статистика которого рассчитывалась по данным таблицы 7 (построенной по результатам наблюдений, представленным в таблице 4).
Основываясь на результатах статистических проверок гипотез H0(1), была выдвинута третья нулевая статистическая гипотеза H0(3) о том, что выборки с результатами измерений показателя в в 1-м, 2-м и 3-м потоках являются однородными.
Проверка третьей нулевой статистической гипотезы проводилась с доверительной вероятностью 0,95 по критерию согласия %2 Пирсона, статистика которого рассчитывалась по данным таблицы 8 (построенной по результатам наблюдений, представленным в таблице 5).
Учитывая, что квантиль распределения /2 уровня 0,95 при четырех степенях свободы, равный 9,49 [183], больше, чем статистика критерия /2, нулевая гипотеза H0(3) была принята за правдоподобную.
Таким образом, гипотеза исследования является правдоподобной.