Принципы и технология разработки мультимедийной

Автоматизированной обучающей системы

Принципы разработки мультимедийной автоматизированной

Обучающей системы

 

Дополнение методического комплекса электронным сопровождением приводит к явлению, которое можно назвать синергетизмом  педагогического воздействия (термин Н.М. Таланчука). Оно проявляется в том, что каждый элемент комплекса в отдельности не обеспечивает того эффекта влияния на студента, который достигается синтезом воздействий всех элементов комплекса. Этот синергетизм педагогического воздействия вполне объясним, так как отражает интеграционные возможности сенсорики человека.

Интеграция возможностей компьютера, систем мультимедиа и печатного пособия позволяет объединить в одном месте и в одно время разные виды информации (слайды, движение, звук, текст, графику), чего никогда не было ни в истории развития науки, ни в истории развития образования. Эта стереоскопичность восприятия действительности (в частности учебного материала) обеспечивает колоссальную по силе интенсификацию развития интеллекта и творческих способностей.

Организация самостоятельной учебной деятельности и повышение мотивации обучения на фоне мощнейшего интеллектуального роста оказываются всего лишь побочными и очевидными продуктами внедрения новых информационных технологий (НИТ) в образование. Как показывает отечественный и зарубежный опыт применения НИТ, а также наш более чем десятилетний стаж работы в этой области, ЭУМК позволяет обеспечить:

развитие наглядно-образного, наглядно-действенного, интуитивного, творческого видов мышления;

расширение изучаемой предметной области за счет возможностей моделирования, виртуального эксперимента, сокращения времени на поисковые работы;

вооружение студента способами усвоения учебного материала и решения задач на уровне реализации возможностей систем искусственного интеллекта;

формирование информационной культуры на уровне современного развития социума за счет осуществления информационно-учебной деятельности и работы с программными средствами и системами.

Все выше перечисленное показывает, что происходит переструктурирование программ учебных предметов и выстраивание их по тому образцу, по которому организуется исследовательская деятельность ученых.

Напрашивается вывод о том, что изменения в методиках и технологиях преподавания, вызванные внедрением НИТ, могут существенно изменить парадигму педагогической науки в целом. Во всяком случае объект дидактики, которым традиционно считался процесс обучения как акт передачи социального опыта, знаний, умений и навыков, на сегодняшний день может быть охарактеризован как педагогическое взаимодействие, обеспечивающее развитие и реализацию интеллектуального потенциала студента, адекватного современному уровню информатизации общества.

Предмет дидактики также видоизменяется. Если в традиционном обучении содержание образования было сконцентрировано в учебных планах, программах и учебниках, выбор средств, форм и методов обучения был адекватен содержанию, то в условиях информатизации образования представление о содержании, методах, формах обучения и контроля должны быть изменены под сильным давлением интенсификации процесса обучения, должны зависеть от необходимости не просто "умственного развития обучаемого", а такого интеллектуального развития обучаемого, которое соответствует современному уровню информатизации общества.

Содержание образования, которому надлежит оперативно изменяться, содержится уже не в учебниках, а в мобильных и динамичных учебно-методических комплексах. В плане содержания обучения конкретных дисциплин представляется необходимым включить следующие элементы содержания:

задания по развитию навыков самостоятельной и самообразовательной работы;

задания на формирование знаний о структуре решения математических задач и вариантах их решения;

задания на формирование знаний, умений и навыков из области основных методов математических исследований;

отработку приобретенного практического опыта в профессиональной исследовательской деятельности.

Результатом педагогического воздействия ЭУМК является не приобретение знаний, умений и навыков, а раскрытие интеллектуального потенциала студента, формирование его готовности к творческой деятельности, воспитание в нем культуры познавательной деятельности, культуры самостоятельно добывать и применять знания.

Сравнительная характеристика парадигмы традиционного образования и образования, построенного на основе НИТ, должна послужить предметом самостоятельного научного исследования. Наша задача заключается в выяснении психолого-педагогического и обучающего потенциала воздействия ЭУМК в условиях интенсификации процесса развития личности студента. Опираясь на более чем десятилетний опыт применения НИТ в учебном процессе, а также на психодиагностику личностных качеств студентов отметим, что синергетический характер ЭУМК обеспечивает развитие всех форм мышления от наглядно-образного до теоретического, проявление скрытых способностей индивида к творческой инициативе и экспериментально-исследовательской деятельности, способность к саморазвитию, самоконтролю и самокоррекции; способствует интеллектуализации учебной деятельности, что позволяет расширить возможности познания экологической, социальной, эстетической и других сред; формирует умение самостоятельного приобретения знаний, что служит хорошей базой для последующего саморазвития.

Исходя из такого понимания роли и места ЭУМК в информатизации образования, мы считаем, что кроме основных принципов модульности, вариативности, проблемности и паритетности, на которых базируется технология модульного обучения, при построении электронной составляющей комплекса - МАОС - должны лежать следующие частные принципы - стереоскопичности, открытости.

Принципы модульности, вариативности, паритетности под влиянием МАОС претерпевают определенные изменения. Охарактеризуем все эти принципы.

Принцип стереоскопичности. Анализ литературы и результаты собственных наблюдений показывают, что эффективность познавательной деятельности обучаемого в большой степени зависит от того, насколько стиль обучения соответствует стилям учения (познавательной деятельности студентов).

Проблема стилей мышления сама по себе не нова. Как показывают исследования психологов и педагогов, можно выделить пять основных типов математического мышления: топологическое, проективное, порядковое, метрическое и алгебраическое. Э.А. Голубева, Г. Клаус, И.Ю. Соколова, М.А. Холодная указывают также на разницу когнитивных стилей, на аналитичность-синтетичность стилей обучения. Пренебрежение учетом познавательных особенностей студентов существенно снижает развитие их интеллектуальных способностей.

Таким образом, при обучении математике в вузе следует заботиться не только о содержании математического знания, но и о его персонализации, то есть учитывать структуру математического мышления студента. В этом случае очень важен поиск соответствующих дидактических методов и средств, в целом адекватных технологий. Обучая математике с опорой на тип мышления, мы реализуем гуманистический потенциал математики. При конструировании учебного процесса следует учитывать профессиональную направленность студентов; при конструировании учебной дисциплины должно решать теоретические, практические, творческие задачи, раскрывая логические связи между подразделами преподаваемой дисциплины и учитывая практическую направленность любого знания (задачный подход). При конструировании учебной информации необходимо учитывать различия студентов в восприятии и переработке ими учебной информации: ведущие каналы восприятия (зрительный, слуховой, кинестический), когнитивные стили, функциональную асимметрию полушарий головного мозга.

Удовлетворить интересы студентов с разными типами мышления, как показывает наш многолетний опыт, можно при модульной подаче учебной информации (то есть на основе структурно-логических схем (СЛС)), сопровождаемой электронной мультимедийной версией. Только в этом случае обеспечивается эффективность познавательной деятельности студентов за счет полисенсорного восприятия ими учебной информации. В этом случае конструирование учебной информации на основе СЛС и полисенсорный дедуктивный принцип подачи информации обеспечивает особенности индивидуальной познавательной деятельности, базируется на комбинаторных составляющих интеллектуальных способностей студентов. Предлагаемое представление учебной информации с учетом полисенсорного восприятия ее мы называем принципом стереоскопичности.

Иллюстративно-графическое представление фрагментов знаний с использованием звука, движения, цвета позволяет задействовать все резервы мыслительной деятельности человека. Студенты-синтетики могут увидеть информацию во всем объеме и затем анализировать ее элементы; студенты-аналитики по представленным элементам и связям между ними - увидеть целое, развивать образную память и мышление. Считаем, что принцип стереоскопичности является методологическим принципом компьютерных технологий обучения, поскольку такой подход позволяет добиться у студентов ощущения "дидактического интерьера", среды, в которой они осуществляют свою деятельность. Американский психолог М. Чиксентмихайи считает, что такое состояние слитности со своими действиями, состояние полной управляемости ситуацией приводит к "феномену наслаждения процессом деятельности". Эти условия М. Чиксентмихайи называет "внешними ключами", которые позволяют сформировать устойчивое концентрированное внимание на объекте деятельности и тем самым создают условия для полного глубокого включения в нее: ограниченное стимульное поле, четкость целей и понимание того, как они могут быть достигнуты, ясная и мгновенная обратная связь, баланс навыков и вызовов [8].

Принцип стереоскопичности обеспечивается соблюдением следующих правил:

во-первых, наглядное представление информации должно помимо текстовой информации, организованной специальным образом, сопровождаться графическими иллюстрациями, звуковым и голосовым сопровождением (по желанию обучаемого);

во-вторых, осуществление контроля с обратной связью, с диагностикой ошибок (объяснение причин ошибочных действий студента и предъявление на экране соответствующих комментариев и образцов решения);

в-третьих, применение программных средств с разным методическим назначением: тренажеры, информационно-поисковые и информационно-справочные подсистемы, моделирующие и имитационные, демонстрационные (визуально-слуховые), учебно-игровые.

 Принцип модульности. Модульность (блочность) является главным свойством, реализуемым как при построении кейсовой технологии, основанной на ТМО, так и при создании МАОС. Важно отметить, что преимущества ЭУМК начинают быть все более значимыми по мере насыщения электронной составляющей комплекса различными компьютерными обучающими программами.

Как правило, первым элементом МАОС является электронный учебник (ЭУ) и учебная база данных, образующая справочник (УБД). На следующем этапе обычно ведется разработка электронного задачника и контролирующей программы (КП), предназначенных для организации практической работы в классе, самостоятельной работы студентов, контроля знаний обучаемых на различных стадиях работы (входной, промежуточный и итоговый контроль). В эти же сроки разрабатывается электронная рабочая тетрадь (ТР), которая используется одновременно как преподавателем, так и студентом. Разработка лабораторного практикума (ЛП) может вестись независимо, если она ориентируется на уже работающие компьютерные программы и прикладные математические пакеты типа Derive, MathCad, MathLab, Mathematica и т.п. МАОС, кроме обучающей, операционной и диагностической функций, выполняет роль рабочей тетради преподавателя, альбома примеров и иллюстраций, накопителя статистических данных об учебном процессе.

Большая скорость развития на аппаратном уровне компьютерной, телекоммуникационной техники, средств мультимедиа приводит к необходимости при создании МАОС ориентироваться на необходимость замены ее элементов на более современные даже в процессе разработки комплекса. При этом "бумажная" составляющая комплекса может и не меняться. Таким образом, блочная (модульная) структура комплекса является необходимым условием его существования.

Мы считаем, что принцип модульности построения ЭУМК обеспечивается соблюдением следующих правил:

во-первых, учебный материал курса, разработанного на основе ТМО, выстроен с учетом принципа модульности;

во-вторых, МАОС должна иметь такую блочную структуру, чтобы в процессе эксплуатации ЭУМК имелась возможность дополнения, исправления, замены (даже полной) как отдельных частей каждой подпрограммы, так и ее полной замены;

в-третьих, материал внутри каждой подпрограммы МАОС должен быть структурирован по блокам (УЭ, слотам, ячейкам и т.п.) так, чтобы существовала возможность конструировать единое содержание обучения из этих блоков, так и легко их расширять, заменять и вводить новые блоки в интегрированной базе данных ЭУМК. 

Принцип вариативности. Вариативность является принципиальным требованием любой современной системы обучения. В зависимости от уровня образования (бакалавр - специалист - магистр), от степени подготовленности и уровня обученности реализация вариативности предполагает различное содержание, определяющее уровень вариативности. В литературе выделяют следующие возможные уровни реализации вариативности:

методов и форм организации познавательной деятельности;

содержания и структуры изучаемого учебного материала;

структуры организации познавательной деятельности;

структуры целей и основных задач учебных дисциплин.

Следует подчеркнуть, что реализация более высоких уровней вариативности несомненно приведет к изменению и предыдущих уровней. Так, например, изменение целей и задач курса при подготовке математика-исследователя (магистра) и математика-преподавателя (специалиста) не позволит сохранить неизменным содержание и комплекс методов и приемов обучения.

Так, реализация принципа вариативности в ТМО требует построения модульных программ (МП) и модулей таким образом, чтобы легко обеспечивалась возможность их приспособления к индивидуальным способностям студентов и особенностям их профессиональной специализации. Следовательно, принцип вариативности осуществляется как по горизонтали (неполный вариант модуля рекомендуется для слабых студентов, сокращенный вариант - для средних и углубленный - для сильных, причем выбор варианта делает сам студент после прохождения входного контроля), так и по вертикали (глубина и объем учебного материала зависят от потребностей профессиональной подготовки студентов, например, модуль для магистров-математиков, с другой стороны, для студентов-физиков).

Данный принцип в ТМО имеет еще одну грань - разнообразие методов и форм усвоения содержания модуля. Это могут быть как традиционные формы и методы обучения, так и творческие. В соответствии с этим принцип вариативности в ТМО реализуется в следующих правилах:

во-первых, для индивидуализации обучения необходимо проводить тщательную входную диагностику знаний, чтобы по ее результатам можно было построить горизонтальные модули; 

во-вторых, для индивидуализации обучения необходимо провести анализ "потребности" в обучении со стороны студента, чтобы обеспечить индивидуальную технику учения;   

в-третьих, необходимо обеспечить индивидуальный контроль и самоконтроль после достижения цели обучения.

Принцип вариативности построения ЭУМК состоит в том, что комплекс создан из отдельных подпрограмм, они могут быть легко заменены, переструктурированы, дополнены. Это позволяет получить мобильную, динамичную, открытую для изменений и дополнений обучающую систему. Причем в этой системе можно легко изменять как базу знаний (содержание учебной дисциплины), так и осуществлять выбор необходимых средств для достижения целей, и усвоения содержания.

Следует подчеркнуть, что принцип вариативности при построении ЭУМК позволяет обеспечить качественную реализацию другого частного принципа ТМО - принципа паритетности. В соответствии с этим принципом, который еще иногда называют педагогикой сотрудничества, студент и преподаватель находятся не в субъект-объектном, а в субъект-субъектном взаимодействии. Психологами доказано, что обучение протекает эффективно тогда, когда студент сам максимально активен, а педагог выполняет роль консультанта-координатора.

Принцип паритетности при построении учебного процесса на основе ЭУМК претерпевает существенные изменения. Программно-методическое обеспечение комплекса настолько увеличивает потенциал организационной и исполнительской самостоятельности студента, что в конце обучения он может полностью перейти на самообучение.

Принцип паритетности обучения на основе ЭУМК требует соблюдения следующих правил:

МАОС должна не только обеспечивать возможность самостоятельного усвоения знаний студентами до определенного уровня, но и вооружить его необходимой стратегией усвоения учебного материала; 

в процессе обучения преподаватель делегирует целый ряд своих функций - информационную, визуализацию, проведение эксперимента, контроля - модульной программе, что позволяет ему осуществить оптимально функции консультанта и научного руководителя;

МАОС позволяет формировать культуру учебной деятельности и информационную культуру (за счет интегрированной пользовательской среды). 

Принцип открытости. Принцип открытости при построении ЭУМК означает прежде всего, что сам комплекс является открытой системой по всем направлениям:

сами модульные программы допускают включение новых модулей, а модули - новые учебные элементы;

комплекс должен допускать изменения в своей структуре как по объему, так и по составу его составляющих блоков (подпрограмм) в МАОС;

информация, имеющаяся в ЭУМК, должна быть доступной для ее использования в локальных и глобальных сетях, то есть может быть реализован удаленный доступ, используемый в дистанционном обучении, для самообучения или для обучения студентов, которые по объективным причинам не могут присутствовать на занятиях (болезнь, командировка, соревнования и т.п.).

Таким образом, принцип открытости построения ЭУМК предполагает, что комплекс представляет необходимые по объему и качеству информационные учебные ресурсы не только любому пользователю-студенту, но и неограниченные возможности для преподавателей в процессе разработки и совершенствования ЭУМК.

Поясним на примерах эти положения. Междисциплинарные связи при изучении математики существуют практически между всеми учебными дисциплинами. Так, например, КОП для проведения лабораторной работы в курсе "Методы вычислений" по теме "Первая начально-краевая задача для уравнения теплопроводности", в которой решение строится методом конечных разностей или методом конечных элементов, может быть использована при изучении этой задачи методом разделения переменных Фурье в курсе "Уравнения математической физики".

Так в последние годы появилась новая компьютерная технология - VRML (Virtual Reality Modeling Language). Согласно официальному определению, VRML - "это формат файлов для описания интерактивных трехмерных объектов и миров". Он может быть использован в Интернете, в интранет-сетях и в локальных приложениях. VRML представляет собой универсальный формат обмена для интеграции трехмерной графики и мультимедиа. Он способен представлять статические и динамические трехмерные объекты, обладающие гиперсвязями с другими средами, такими, как текст, звуки, видео и картинки (слайды). Интерактивные возможности языка VRML являются также очень перспективными при создании ЭУМК. Поскольку язык VRML допускает оцифрованное речевое сопровождение, техническую возможность вставки VRML-фрагмента в обучающую программу, то использование такой технологии виртуальной реальности (и не только VRML) будет в скором времени при создании обучающих программ обычным явлением.

Отметим также, что стремительное развитие технических средств обучения и НИТ дает новые возможности для изменения формы представления материала на лекциях в связи с использованием электронной доски, для проведения лабораторных работ с одновременным контролем и самоконтролем процесса усвоения знаний и коррекцией этого процесса в ходе самого занятия и т.п.

Соблюдение всех методических принципов построения ЭУМК является наиболее сложным в процессе работы по созданию МАОС. Анализ методической литературы показывает, что на практике часто используются низкокачественные с дидактической точки зрения компьютерные программы. Это обусловлено пренебрежением к дидактическим принципам и грубым, прямым переносам традиционных методов в НИТ. А между тем информатизация образования приводит как к смене содержания, так и к трансформации методов обучения. От студента требуется овладение всем репертуаром средств и методов приобретения знаний (см. рис. 19).

Выполнение принципов модульности, вариативности и открытости построения ЭУМК обеспечит устойчивость комплекса к эффектам морального и физического старения аппаратной базы за счет его независимости от типа компьютера, операционной системы и пакетов прикладных программ.

При этом нужно все время помнить, что наряду с огромными возможностями, предоставляемыми НИТ, существуют ограничения, которые определяют специфические требования к разработчикам компьютерных обучающих программ (КОП):

реализация платформенной и системной независимости;

использование для представления информации единого стандартизированного формата;

обеспечение возможности использования широко распространенных программных продуктов для работы с КОП, например, браузеров Internet Explorer и Netscape Communicator;

реализация средств защиты с целью обеспечения безопасности и соблюдения прав на интеллектуальную собственность.

 

Личностно ориентированные технологии обучения

ТМО

ЭУМК

НИТ

Модульность

Вариативность

Проблемность

Паритетность

Открытость

Стереоскопичность

Специалист-профессионал

 

Рис. 19. Целевая ориентация ЭУМК, построенного на основе ТМО в личностно ориентированном математическом образовании

Обсуждение этих узко специальных "программистских" вопросов мы позволим себе оставить за рамками данного пособия.

Таким образом, к частным принципам модульного обучения - модульности, проблемности, вариативности, паритетности - добавляются принципы стереоскопичности, открытости, а также видоизмененный принцип паритетности. При этом принципы модульности и вариативности получают новое развитие. Эти принципы отражают специфику и своеобразие математики как науки и соответствующих ей учебных дисциплин. Помимо этого принципы учитывают индивидуальные познавательные особенности студентов и отвечают уровню информационной культуры общества.

 

---

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 250; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!