Глава 7. Информационно-компьютерная технология обучения

1. Сущность и особенности информационно-компьютерной технологии обучения

1. Электронные средства обучения

1. Разработка электронного учебника

2. Дистанционное обучение

1. Сущность и особенности информационно-компьютерная технология обучения

В Концепции модернизации системы образования нашей страны указано на необходимость информатизации образовательного процесса. Перед учебными заведениями поставлены следующие задачи:

• внедрение новых информационных технологий в учебный процесс; его информационное обеспечение с использованием современных средств телекоммуникации;

• использование в учебном процессе электронных учебников, обучающих компьютерных программ, мировых образовательных ресурсов на базе сети Интернет;

• организация проектной деятельности учащихся и преподавателей с использованием компьютеров;

• внедрение компьютерной системы мониторинга качестве образования в каждом учебном заведении.

Перечисленные тенденции определяют одно из направлений развитии новой образовательной системы. Принципиальное отличи новой системы образования от традиционной заключается в ее технологической базе. Технологические элементы крайне не развиты традиционном образовании, которое опирается в основном: обучение «лицом к лицу» и печатные материалы. Новая образовательная система ориентирована на реализацию высоко потенциала компьютерных и телекоммуникационных технологий.

Именно технологический базис новых информационных технологий позволяет реализовать одно из главных преимуществ новой образовательной системы - обучение на расстоянии или, как е называют иначе, дистанционное обучение.

Педагогические основы разработки и внедрения информационно- компьютерной технологии обучения разработаны учеными В. Беспалько (8), Е.С. Полат(35), И.Г.Захаровой (17) и др.

Компьютерная образовательная технология по сравнению традиционной методикой обучения обладает рядом новых свойс'1 и особенностей. Сюда относятся:

• возможность оперативной передачи на любые расстояния информации любого вида (текстовой, графической, звуковой);

• хранение этой информации в памяти компьютера в течение необходимого времени;

• наличие электронного учебника, включающего совокупно информационных, методических и программных среде необходимых для реализации всех этапов процесса усвоение знаний, умений и навыков;

• индивидуализация обучения (каждый студент, самостоятельно работает за компьютером, изучает и усваивает учебный материал в индивидуальном темпе);

• пошаговое изучение учебного материала (предъявлен учебной информации по логически завершенным дозам);

• самостоятельное и обязательное выполнение учебных зада каждым студентом для закрепления знаний, формирование умений навыков;

• наличие обратной связи на основе контроля правильное выполнения каждого задания и исправления ошибок;

• машинная обработка передаваемой и получаемой информации (хранение, распечатка, воспроизведение, редактирование);

• возможность доступа к различным источникам информации: электронным библиотекам, базам данных, лабораторным практикумам и т.д.;

• организация коллективных форм общения преподавателей со студентами, студентами между собой посредством теле- и видеоконференций.

Обучение с использованием компьютерных технологий должно 11. направлено на достижение следующих целей:

• формирование у будущих специалистов системы знаний, умений и навыков, предусмотренных Государственным образовательным стандартом;

• обучение их практическим навыкам работы со стандартным программным обеспечением;

• освоение методов компьютерного моделирования изучаемых явлений, объектов, процессов, действий по решению учебных и исследовательских задач;

• обучение методам решения профессиональных задач с помощью компьютера;

• улучшение качества обучения за счет мотивации и интенсификации самостоятельной работы студентов, доступа их к большему массиву научной и учебной информации, реализации принципов обратной связи, учета индивидуально-психологических особенностей каждого обучаемого, наглядности обучения;

• облегчение труда преподавателей за счет автоматизации некоторых видов контроля и оценки знаний и умений студентов (вступительный, текущий тематический контроль), увеличение доли самостоятельной работы студентов;

• содействие культурному, эстетическому развитию студентов на основе их приобщения к самой широкой информации эстетического гуманистического содержания.

Накопленный опыт применения компьютерной образовательной технологии в высшей школе показал, что она позволяет:

Организовать различного рода совместные исследовательские работы студентов, преподавателей, научных работников из различных вузов и научных центров одного или разных регионов;

• организовать оперативную консультационную помощь научно-методических центров широкому кругу обучаемых;

• организовать сеть дистанционного обучения и повышения квалификации педагогических кадров;

« оперативно обмениваться информацией, идеями, планами по интересующим участников совместным проектам;

• формировать у студентов умение добывать информацию из разнообразных источников, обрабатывать ее с помощью современных компьютеров, хранить и передавать на а угодно дальние расстояния;

• создавать подлинную языковую среду в уело совместных международных телекоммуникационных проектов, телеконференций, способствующих формированию у студентов потребности в общении на иностранном языке

2. Электронные средства обучения

В традиционном учебном процессе используются следую средства обучения: печатные издания учебников, учебно-методических пособий, справочников и словарей; записи на до плакаты, раздаточный материал; диа- и кинофильмы, телевидение видеофрагменты и видео фильмы; стенды, модели, лабораторное оборудование; а также слово преподавателя.

В информационно-компьютерной технологии кроме традиционных средств обучения, используется целый ряд новых средств, а именно: электронные издания учебников и учебно-методических пособий, средства Интернет (электронная почта, мультимедиа и обучающие программы и системы, виртуальные лаборатории и др. эти средства можно объединить под названием «компьютерные обучающие системы».

Электронные издания учебного назначения, обладая все особенностями бумажных изданий, имеют ряд положительных отличий и преимуществ. В частности:

• компактность хранения в памяти компьютера или на дискете (диске);

• гипертекстовые возможности, мобильность, тиражируемость

• возможность оперативного внесения изменений и дополнений

• удобство пересылки по электронной почте.

Автоматизированная обучающая система включает в себя пиитические, методические и информационно-справочные дидактические по учебной дисциплине, а также программное обеспечение, которое позволяет комплексно использовать их для самостоятельного получения и контроля знаний.

Компьютерные обучающие системы - программные средства учебного назначения, которые широко используются в образовательном процессе, позволяют:

• индивидуализировать подход и дифференцировать процесс обучения;

• контролировать обучаемого с диагностикой ошибок и обратной связью;

• обеспечить самоконтроль и самокоррекцию учебно-познавательной деятельности;

• сократить время обучения за счет трудоемких вычислений на компьютере;

• демонстрировать визуальную учебную информацию;

• моделировать и имитировать процессы и явления;

• проводить лабораторные работы, эксперименты и опыты в условиях виртуальной реальности;

• прививать умение в принятии оптимальных решений;

• повышать интерес к процессу обучения, используя игровые ситуации;

• передавать культуру познания и др.

Аудио и видео учебные материалы - записываются на магнитные носители, аудио- и видеокассеты, и могут быть представлены Качаемому с помощью магнитофона, видеомагнитофона или лазерных компакт-дисков CD-ROM. Компьютерные сети - средство обучения, включающее в себя различного рода информацию и совокупность компьютеров, соединенных каналами связи. Глобальная сеть INTERNET является интегральным средством широко используемым в ДО.

Остановимся более подробно в анализе средств компьютерных технологий и их дидактических функций.

Компьютерные телекоммуникации - это средства быстрой Передачи информации на расстояния. С их помощью информация В адресата (пользователю) передается за считанные секунды. В системе образования это свойство компьютерных телекоммуникаций может быть использовано для оперативной связи между участниками учебного процесса: преподавателем и учащимися, между учащимися, Это уже открывает возможность решения одной из наиболее актуальных задач педагогического процесса - установлен и интерактивности.

Под дидактическими функциями средств обучения понимают к назначение, роль и место в учебно-воспитательном процессе.

Главное, ради чего педагоги всего мира обратились телекоммуникациям, - это интерактивность, обеспечиваемая скоростью передачи информации в оба конца. Интерактивность учебном процессе необходима при работе с отдельной программой электронным пособием, базой данных и в процессе общения е участников.

Интерактивность при работе с любым электронным средство обучения, любой информацией открывает возможность решения таких дидактических задач, как:

• дифференциация обучения: создание и структурирование курса обучения, электронного учебника с учетом разны уровней облученности студентов;

• активизация деятельности студентов на уровне взаимодействия с электронным учебником (выполнение заданий, получение дополнительной информации, решение проблемных задач, контроль знаний и т.д.);

• использование в своей познавательной деятельности разнообразных информационных ресурсов сети, в том число графических и звуковых;

• самостоятельная работа с текстом: создание, редактирование, структурирование, оформление;

« закрепление и углубление ранее приобретенных знаний;

формирование и совершенствование необходимых умений и

навыков с помощью обучающей программы;

« формирование культуры умственного труда на основе доступа

к необходимым справочным материалам, словарям, тезаурусам

и т.д.

Массовое использование компьютерных технологий в общем и профессиональном образовании обусловлено наличием в учебных заведениях компьютеров в достаточном количестве, созданием и применением образовательных электронных изданий и ресурсов, включая ресурсы Интернет. Кроме того, в каждом учебном заведении

Необходимо иметь соответствующие учебно-методические пособия по применению этих средств обучения, как для преподавателей, так и для студентов. Возникает необходимость обучения преподавателей компьютерной образовательной технологии.

Для организации образовательного процесса на базе компьютерных It к пологий необходимы три основных компонента: аппаратно-программные средства, образовательно-электронные издания и ресурсы (ЭИР) и подготовленные преподаватели.

Необходимо подчеркнуть мысль о том, что учебник как одно из основных средств обучения, не замещается, а дополняется новыми Паническими средствами. Электронные издания и ресурсы, прежде всего, выполняют те функции, которые не могут выполняться книгой (например, управление учебно-познавательной деятельностью студентов, контроль их знаний и др.).

Под электронными изданиями и ресурсами обычно понимают информационные продукты, для воспроизведения которых нужен компьютер. Как правило, изданиями называют информационные Продукты, размещаемые на материальных носителях: дискетах и оптических компакт-дисках.

Термин «ресурсы», кроме географии и экономики, стали широко применять в телекоммуникациях, добавляя определение «•информационные». Информация хранится в памяти компьютера и Может быть направлена для воспроизведения, как на экран данного компьютера, так и на экран любого другого компьютера, подключенного к общей сети.

Множество образовательных электронных изданий и ресурсов достаточно обширно и многофункционально. Различают ЭИР для школы (начальной, основной и полной), для профессионального образования (начального, среднего и высшего), а также для дополнительного образования и повышения квалификации.

Образовательные электронные издания и ресурсы делятся на учебные, информационно-справочные и ЭИР общекультурного назначения.

Учебные ЭИР обеспечивают программируемый учебный процесс. Они представляют собой электронные учебные пособия (поучающие программы), содержащие систематизированный материал в рамках учебных программ соответствующих дисциплин. Учебные ЭИР включают все виды учебной деятельности студентов: получение информации, выполнение заданий для самостоятельной работы, практические или лабораторные занятия, выполнение контрольные заданий и т.д.

Информационно-справочные источники обеспечивают общую информационную поддержку. Это энциклопедии, справочник и словари, атласы, хрестоматии, нормативно-правовые сборники и др. Они не привязаны к определенной дисциплине и нацелены ни использование в качестве исходного материала при решении творческих учебных задач.

Издания и ресурсы общекультурного характера предназначены для расширения культурной среды. Это издания, посвященные классикам мировой культуры, шедеврам архитектуры, живописи, музыки, кино, а также виртуальные экскурсии по музеям мири, путешествия по городам, странам и континентам. С помощью этих средств всем студентам предоставляются равные возможности воспитания общей культуры, широты мировоззрения.

Отдельную группу в изданиях этого типа составляет ЭИР, направленные на здоровье нации: физическая культура, пропаганд» здорового образа жизни, борьба с наркоманией и алкоголизмом. Кроме того, в этих изданиях обсуждаются проблемы преступности, вопросим патриотического и нравственного воспитания молодежи.

Существенным моментом является разграничение понятий «Электронная библиотека» и «Медиатека».

Электронная библиотека - это хранилище электронной копии текстовых материалов: книг, журналов, газет, рукописей справочников и т.д.

Если хранилище объединяет аудио- и видео материалы, программные и информационные (например, база данных) продукты, я также комбинированные средства (например, мультимедиа), то соответствующим его названием является «Медиатека».

Комплект ЭИР может включать все необходимые учебные материалы для изучения и усвоения содержания отдельной дисциплины (лекционный материал, задачи, лабораторные работы, тесты и др.). Такой комплект называют электронным курсом ЭИР, предназначенные для лабораторных работ, проведения эксперимент, объединяют общим названием «виртуальная лаборатория».

Мультимедиа - это представление объектов и процессов не традиционным текстовым описанием, а с помощью фото, звуки, видео, графики, анимации и т.д. (мульти-много, медиа-средства). Использование таких средств в учебном процессе намного эффективнее, чем словесное объяснение. При этом возрастает скорость передачи информации за счет высокой информационной Плотности мультимедиасреды. Использование аудио- и видеоинформации в процессе обучения повышает уровень усвоения учебного материала на 20-30 %. С помощью этих средств появляется возможность моделировать реальные объекты, процессы и явления с целью их исследования. В последнее время на базе мультимедиа технологий все чаще реализуется воссоздание моделирования естественной окружающей среды, с тем, чтобы приблизить взаимодействие пользователя с компьютерным продуктом к его естественному поведению в реальном мире.

Таким образом, с помощью мультимедиа, моделирования и путем и взаимодействия студента со средствами обучения впервые мы получаем не описание реальности в символьных абстракциях (книга), И не только аудио / видео отражение объектов и процессов (кино, телевидение), а принципиально полную модель окружающего мира, которую можно характеризовать как адекватное представление реальности или «виртуальную реальность».

Необходимо отметить, что полиграфические и электронные издания сосуществуют в симбиозе, дополняя друг друга. Преимущества книги неоспоримы, она не требует никаких технических средств. Книга привычна и удобна всегда и везде.

Однако учебный процесс включает не только передачу теоретической информации, но еще практические и самостоятельные занятия по решению задач, проведение лабораторных работ, подготовку докладов и семинарским занятиям, проверку знаний студентов и т.д. В этих видах учебной деятельности книга дает достаточно мало. Ее главный недостаток - плохая передача аудиовизуальных образов и динамических процессов. Следующий за книгой уровень динамики - кино, телевидение также не дает достаточного образовательного результата. По существу, получается улучшенное представление процесса (отражение вместо описания). Нельзя влиять на сам процесс (или объект, явления), невозможно его исследовать. Говоря современным языком, кино, видео, книга не интерактивно, не позволяют развивать активно деятельностью формы обучения. Именно в зоне практических занятий, самостоятельной работы очевидны преимущества компьютера, электронных изданий и ресурсов.

3. Разработка электронного учебника

Проектирование информационно-компьютерной технологии обучения обязательно включает такие основополагающие действии как:

• определение целей образования;

» разработка содержания образования;

• выбор методов обучения;

• разработка электронного учебника, то есть обучающей программы для управления учебно-познавательной деятельности студента;

• разработка контролирующей программы для рубежного (тематического) и итогового контроля знаний и умений студентов.

Поскольку первые три этапа работы относятся к любой системе и являются более или менее выполненными (результаты этих работ отражены в Государственных образовательных стандартах, учебных планах и программах), то основное внимание посвятим вопросам! разработки электронного учебника.

Качество компьютерного обучения, определяемое уровнем усвоения студентом системы знаний, умений и навыков, в решающей степени зависит от содержания и структуры электронного учебника, от методов и приемов учебно-познавательных действий, предусмотренных обучающей программой.

Электронный учебник - это автоматизированная обучающая система, включающая в себя дидактическое, методическое и программное обеспечение, а также информационно-справочные материалы для использования их в процессе самостоятельного изучения учебного материала по соответствующей дисциплине.

Электронный учебник должен содержать весь комплекс учебно-методических, информационно - обучающих и контролирующих программ, необходимых для самостоятельного усвоения знаний, предусмотренных Государственным образовательным стандартом специальности (в части требований к знаниям и умениям по соответствующей учебной дисциплине). В его структуру необходимо выключить следующие взаимосвязанные блоки: 1) информационно-инструктивный блок; 2) блок входного контроля знаний студентов; 3) информационно - обучающий блок; 4) блок выходного контроля и оценки знаний и умений студентов.

Информационно-инструктивный блок содержит:

наименование дисциплины; цели обучения данной дисциплине; наименование и содержание изучаемых тем (учебную программу); методические указания по изучению дисциплины, в том числе Порядок работы по электронному учебнику; порядок проведения консультаций по электронной почте (для студентов - заочников); темагику рефератов, контрольных и курсовых работ; методические указания к их выполнению; вопросы к зачетам и экзаменам; общий список литературы с разбивкой на основную и дополнительную.

Второй блок включает тесты для проверки исходного уровня обученное студента.

Информационно-обучающий блок представляет собой поучающую программу, построенную по модульной структуре. Объем одного модуля соответствует содержанию одной темы по учебной программе. Структура обучающего модуля включает: наименование модуля; цели его изучения (что должен знать и уметь студент в результате обучения); структурно-логическую схему модуля (содержание модуля в словесно-графическом представлении); учебную информацию по каждому узловому вопросу (дозу информации) в виде текста с соответствующими средствами наглядности; задания, направленные на усвоение материала каждой дозы в виде вопросов или задач; рекомендации по их выполнению, эталонные ответы; тесты для контроля знаний по каждому модулю; список литературы к модулю.

Кроме основного информационного материала и соответствующих заданий, в обучающую программу рекомендуется включать творческие задания, предполагающие самостоятельное применение усвоенных знаний в решении проблемных задач.

Блок выходного контроля представляет собой тест для итоговой проверки и оценки результатов обучения.

Разумеется, электронный учебник может иметь и другие структурные варианты. Рассмотрим структуру обучающей программы, составленной по методике проблемного обучения.

Как известно, проблемное обучение включает следующие этапы:

• постановка проблемы (источниками проблемных вопросов и задач является: изучаемые соответствующей науке концепции, закон принципы, процессы, объекты и т.д.; теоретические проблемы, возникающие в ходе исторического развития науки; различные подходы к решению одной и той проблемы; практические задачи, решаемые специалиста на производстве);

• актуализация знаний, необходимых для решения проблемы, путем постановки вопросов, решение задач, повторения теории по пройденному матери

• организация учебно-познавательной деятельности студентов по решению проблемы путем использовано различных методов и приемов, в том числе дискуссии, «мозгового штурма», мысленного или реального эксперимента, анализа, аналогии, моделирования и т.д.;

• проверка результатов, т.е. правильности решения проблемы, Если проблема очень сложная, то целесообразно ее разделить на подпроблемы и организовать поисковую деятельность студентов по каждой подпроблеме.

Таким образом, при проблемном обучении учебный матери дается не в готовом виде, а как система проблемных вопросов и задач. Степень самостоятельности студентов в решении проблемы зависит от исходного уровня их знаний, познавательных способностей, мотивации, от сложности проблемы.

Структура обучающего блока электронного учебника или его фрагмента, построенного на основе методики проблемного обучения, должна включать следующие элементы:

• постановка проблемы, раскрытие ее актуальности, теоретической или практической значимости;

• вопросы и задачи по пройденному материалу (знание которого необходимо для решения проблемы);

» эталонные ответы к ним для самоконтроля и исправления ошибок;

• последовательность вопросов, соответствующих ходу решения проблемы; при необходимости усматривается возможное и, обращения студента к той или иной информации, выбора разных способов решения проблемы, электронного моделирования явлений, процессов и объектов, связанных с проблемой;

• эталонные ответы к каждому вопросу (подпроблеме), а также в целом подпроблеме.

При разработке электронного учебника с применением методов проблемного обучения преподаватель должен выполнить следующие действия:

• формулирование главной проблемы (познавательной задачи) раскрытие ее актуальности и практической значимости;

• логический анализ и структурирование содержания учебного материала; выделение узловых вопросов (подпроблем) и логически взаимосвязанных учебных элементов;

о построение структурно-логической схемы содержания темы (проблемы); определение опорных (базовых) знаний, необходимых для вовлечения студентов в поисковую умственную деятельность по решению поставленной проблемы; составление вопросов и эталонных ответов для выявления исходного уровня подготовленности обучающихся;

• разработка системы проблемных заданий, вопросов, задач и определение способов их предъявления студентам;

• планирование хода решения учебных проблем; выбор методов и средств их решения;

• составление эталонных ответов к каждому заданию для самоконтроля и исправления ошибок;

• составление текста обучающей программы; включение в программу необходимых схем, графиков, моделей, фрагментов кино- или видеофильмов и т.д.

Таким образом, использование компьютерной обучающей системы позволяет гибко управлять познавательной деятельностью каждого студента. Следует отметить, что электронный учебник должен быть построен таким образом, чтобы студент мог бы самостоятельно варьировать количество и последовательность выполнения учебных заданий в зависимости от его способностей, потребностей, интересов, исходного уровня знаний. Однако объем усвоенных им знаний, умений и навыков должен быть не ниже минимума программного материала, предусмотренного и Государственным образовательным стандартом по соответствующей специальности.

Электронный учебник по существу должен моделировать совместную деятельность преподавателя или с одним студентом (индивидуальное обучение), или с группой студентов (групповое обучение) на разных этапах процесса обучения, начиная с постановки целей и познавательных задач, заканчивая контролем и оценкой знаний, умений и навыков каждого студента. Применение электронного учебника не означает вытеснение преподавателя из учебного процесса. Электронный учебник рассматривается нами как одно из эффективных средств обучения (инструмент), позволяющий гибко управлять учебно-познавательной; деятельностью студентов. При этом меняются функции преподавателя; его информационная и контролирующая функция сокращается. Ни него возлагаются задачи разработки и совершенствования программных средств, организации самостоятельной или групповой работы студентов, их консультации, руководства учебно-исследовательской работой, самообразования и т.д.

Степень участия преподавателя в учебном процессе (взаимодействия со студентами) зависит от форм обучения. Например, при очной системе он присутствует на каждом занятии, причем первичное ознакомление студентов с учебным материалом лучше осуществлять на лекционных занятиях. Электронный учебник должен использоваться на этапах закрепления знаний, решения задач, лабораторных работ и т.д.

Если же речь идет о заочной форме обучения, то доля аудиторных занятий под руководством преподавателя заметно сокращается, Студент - заочник преимущественно будет учиться с помощью компьютерной обучающей системы.

Электронный учебник позволяет поставить вопрос о соотношении традиционного и дистанционного обучения. Часто дистанционное обучение рассматривается как автономный вид обучения, противопоставляемый традиционному. Оптимальный путь внедрения компьютерной технологии в сферу образования, по нашему мнению, состоит в сочетании их с традиционными методами и формами обучения. Главной особенностью учебно-познавательной среды, создаваемой компьютерной образовательной технологией является ее пригодность, как для массового, так и для сугубо индивидуального обучения и самообразования.