Технология разработки мультимедийной
Автоматизированной обучающей системы
Использование новых информационных технологий (НИТ), реализуемых с помощью современной компьютерной, телекоммуникационной техники, средств мультимедиа, влечет за собой изменения в системе образования, приводит к появлению новых педагогических технологий. Появление ЭУМК в математическом образовании, ориентированном на технологию модульного обучения, вполне объяснимо. Для математиков НИТ являются как предметом изучения, так и инструментом профессиональной деятельности.
С расширением спектра носителей информации и средств доступа к ней, развитием сетевых технологий, появляется возможность для организации постоянного общения между преподавателем и студентом по телекоммуникационным каналам. Первоначально информационно-образовательную систему удаленного доступа в учебный процесс включают обычно ее разработчики при реализации традиционного очного образования по естественнонаучным дисциплинам и только затем она внедряется в заочное или дистанционное образование. Это связано с тем, что при разработке таких программных продуктов имеются трудности не только технологического, но и организационного и методического характера.
Одной из главных проблем при разработке любой КОП является подбор коллектива исполнителей, потому что одному человеку редко удается совместить совокупность знаний, умений и навыков: знание учебного предмета; умения программиста, владеющего всеми необходимыми навыками для работы с НИТ; необходимую подготовку в области дизайна, работы со звуком и видео. В таком коллективе обязательно должен быть специалист, владеющий методологией структуризации и проектирования учебной информации, знакомый с основами педагогики и психологии, знающий особенности восприятия электронной информации. Таким образом, можно рекомендовать следующий состав группы разработчиков. Кроме автора курса и программиста (последних может быть и два на один курс, но не больше, так как будет заметна разница в подходе к проектированию) в группу должен входить дизайнер, владеющий навыками программирования, специалист в области педагогики и психологии (если автор не обладает необходимыми знаниями), оператор для работы с мультимедиа-вставками. Два последних специалиста могут одновременно работать с разными группами разработчиков.
|
|
|
По отношению к учебному материалу, предоставляемому автором, также нужно выработать унифицированные входные критерии, касающиеся структуры членения (модуль, учебный элемент, супер-фрейм, фрейм, слот), стилевой разметки, применяемых акцентов, способом описания медиаданных, приемов связывания.
|
|
|
Кроме переноса учебной информации на электронные носители и представления ее с помощью средств мультимедиа, нужно разработать компьютерные тренажеры и системы тестирования знаний, научиться использовать мировые информационные ресурсы, отладить систему удаленного доступа для общения студентов с преподавателями.
В ходе опытно-экспериментальной работы мы подготовили следующую схему разработки МАОС:
1. После того, как автор ознакомится с образцами уже работающих программ и ограничениями по организации и представлению информации, он определяет тематику и объем разрабатываемого курса, состав (набор компонентов) МАОС.
2. Параллельно коллектив технических специалистов формирует предложения по информационным технологиям и методам их реализации, стилю общего интерфейса и дизайна.
3. Во время коллективного обсуждения уточняется и принимается программа работ по конструированию каждой компоненты МАОС.
4. Автор (или специалист по знаниям) приводит учебный материал в соответствие с изложенными требованиями к формализованному описанию информации.
5. Технические специалисты обрабатывают поэтапно формализованный материал и представляют его автору для проверки.
|
|
|
Работа в режиме разделения процессов проектирования курсов и этапов кодирования позволяет значительно снизить сроки разработки программных продуктов, повышает их качество и надежность в эксплуатации, облегчает процесс сопровождения, актуализации и поддержки МАОС в течении длительного времени. Тем более в процессе такой деятельности создается коллектив разработчиков, способный к адаптации уже отработанной технологии для других учебных дисциплин по данной специальности.
В этом случае, во-первых, автоматически решается проблема учета междисциплинарных связей, так как внутренняя связь и поиск информации обеспечиваются уже самим единым форматом данных и возможностью иметь единую базу данных. Во-вторых, можно будет избежать повторения материала в различных учебных дисциплинах. В-третьих, установленные на сервере такие УЭМК под общим управлением (АСУ-кафедра, АСУ-специальность) будут доступны всем преподавателям и студентам, что позволит действительно осуществить междисциплинарные связи в реальном учебном процессе. В-четвертых, изготовление по единой технологии всех КОП позволит легко дополнять эту систему (принцип открытости построения) другими учебными материалами постепенно, не оказывая решающего влияния на сроки подготовки каждой КОП в отдельности.
|
|
|
Процесс разработки МАОС, являющейся по своей сути интеллектуальной системой, требует решения следующих основных задач:
выбор способа представления знаний;
реализация процесса логического вывода для выбранного способа представления знаний;
организация взаимодействия системы с пользователем в процессе эксплуатации;
создание средств для начального заполнения базы знаний и ее пополнения в процессе использования системы.
МАОС представляет собой сложный программно-информационный комплекс, информационной составляющей которого является база знаний системы, а программной – средства решения перечисленных выше задач.
Объектно-ориентированное программирование (ООП) успешно применяется для решения задач организации диалога с пользователем, а также в тех предметных областях, где набор программно реализуемых объектов ограничен и их свойства достаточно очевидны.
В области интеллектуальных систем набор объектов, образующих систему, гораздо менее очевиден. С большой долей уверенности можно утверждать, что в системе будут использованы:
1. объекты (одного или нескольких типов) для представления и организации знаний;
2. объекты (одного или нескольких типов), реализующие тот или иной способ логического вывода;
3. объекты, реализующие интерфейс с пользователем при решении той или иной задачи при конструировании МАОС;
4. объекты, обеспечивающие получение новых знаний, их систематизацию и контроль непротиворечивости с существующей базой.
Наиболее определенными в настоящее время можно считать интерфейсные объекты. Они осуществляют вывод информации на экран в процессе решения задачи и формы этого вывода достаточно ограничены:
текстовая информация (запрос, ответ);
графическая информация (схемы, графики, диаграммы, рисунки);
звуковой сигнал, которым может сопровождаться то или иное действие (в том числе и в виде речи).
Ввод данных пользователем также осуществляется ограниченным числом методов:
алфавитно-цифровой ввод с клавиатуры;
указание координат экранных объектов с помощью «мыши» или аналогичного устройства;
ввод речевой информации на ограниченном естественном языке.
Природа интерфейсных объектов в значительной мере определяется операционной средой, в которой будет функционировать интеллектуальная система. В настоящее время большая часть персональной вычислительной техники работает под управлением MS Windows NT, MS Windows 95/98 и выше, IBM OS/2 версии 2,0 и выше, Linux с эмулятором Windows. Все эти системы представляют разработчикам стандартные библиотеки для реализации тех или иных функций графического интерфейса пользователя.
Объекты, реализующие представление знаний, достаточно специфичны для каждого из известных способов организации знаний [9]. Например, широко распространенное в традиционных системах представление знаний в виде фреймов достаточно легко интерпретируется в рамках объектно-ориентированной технологии. В этом случае фрейму-прототипу соответствует класс, фрейму-экземпляру – объект этого класса, а слотам фрейма – данные-члены класса. Продукционные компоненты фрейма достаточно легко представляются функциями-членами класса, но при этом возникает традиционная дилемма между эффективностью и жесткостью компилируемых функций с одной стороны и гибкостью (возможностью модификации) и значительным временем исполнения интерпретируемых функций с другой. Эта проблема по-разному решается в различных языках, поддерживающих технологию ООП.
Объекты, реализующие прямой или обратный логический вывод, с одной стороны достаточно формализованы в смысле выполняемых действий, с другой стороны – зависят от выбранного способа представления знаний. Для фреймового представления, как одного из наиболее традиционных, эти объекты должны выполнять следующие действия:
формирование исходных данных, определяющих начальную ситуацию, в виде фреймов;
просмотр правил, составляющих базу знаний и выявление правил, применимых в данной ситуации;
выбор одного из применимых правил, его использование и изменение данных в слотах одного или нескольких фреймов;
проверку условия конца поиска, т.е. факта достижения заданной целевой ситуации.
Объекты, обеспечивающие получение и систематизацию новых знаний, т.е. наполнение базы знаний, в настоящее время наименее исследованы и формализованы. Отметим только возможность получения новых знаний на основе уже имеющихся в базе знаний, а также возможность извлечения знаний из текстовых документов и баз данных, которые представляют собой основные формы хранения информации в ЭВМ.
Рассмотренные типы объектов образуют ядро интеллектуальной системы, обладающей традиционной архитектурой и относящейся по современной классификации к системам первого поколения [10].
При создании МАОС учитывалось, что с позиций когнитивной эргономики словесные текстовые учебные материалы должны быть визуально оформлены. Текст на экране монитора усваивается иначе, чем написанный на бумаге. Текст в электронном учебнике является обучающей средой, готовящей к общению с упражнениями, но будучи создан в форме гипертекста, одновременно способен дать быстрый доступ к объемам информации, равноценным библиотекам учебников. Важно, что в оформлении гипертекста доступны все возможности, достижимые с помощью почти стандартизованных текстовых структур: рисунки-иллюстрации, математические формулы, различные способы форматированного оформления страниц и шрифтов. Использование элементов мультипликации, звуковое оформление при создании обучающего текста может придать дополнительную изобразительную ценность обучающей среде и оживить изложение учебного материала.
Поиски технологии, которая могла бы решить все перечисленные выше задачи, привели нас к Интернет-технологиям, которые используются в сети Internet и представляют собой широкий спектр деятельности человека в "виртуальном мире". Это и "on-line"-доступ к электронным учебникам и университетам, использование электронных переводчиков, баз данных и библиотек, теле- и видеоконференций, электронная почта, поисковые системы и многое другое. Возможности Internet помогают ориентироваться в море информации, предоставляемой WWW-сетью (World Wide Web), на основе каталогов Web-серверов и поисковых машин.
Так в WWW-сети информация представлена в основном в виде HTML-файлов (гипертекстов), то есть документов, связанных между собой взаимными ссылками. Таким образом, сама структура документа помогает организовать поиск необходимой информации. По второй, наиболее распространенной технологии проектирования, - Case-технологии - КОП реализуется как отдельная программа на одном из языков программирования. Но так как возможности подключения КОП, разработанной по Case-технологии, в программу, выполненную по Интернет-технологии, имеются, то мы остановились на первом варианте.
Последние спецификации HTML позволяют реализовать все возможности мультимедиа (графика, звук, анимация, видео), подключение новых средств представления информации (например, VRML - язык описания виртуальной реальности). При этом учебный курс (даже отдельная подпрограмма) может пополняться по мере разработки новых дополнительных возможностей (вставок) уже после сдачи программы, которая находится уже в режиме эксплуатации.
Эта технология позволяет использовать ссылки не только на документы, но и на исполняемые файлы на стороне сервера, благодаря чему можно включать в информационную систему как уже работающие готовые программы, так и вновь создаваемые.
Таким образом подготовленные КОП могут быть использованы на отдельных персональных компьютерах (ПК), в локальных и глобальных сетях, что очень важно для решения проблемы информационного и методического обеспечения удаленного доступа (например, при дистанционном обучении). При этом на основе электронного издания можно получить копии (CD, бумажную, на дискетах, сетевые) как всего курса, так и его отдельных частей.
Основными достоинствами Интернет-технологии являются платформенная независимость полученного программного продукта и весьма простой способ внесения исправлений. Действительно, переписать на сервере несколько файлов гораздо проще, чем посылать пользователю новую версию программы, разработанной, например, по Case-технологии. При этом, поскольку документы HTML фактически являются текстовыми файлами и для них не требуются компиляторы, то для этой технологии не нужно дополнительно покупать лицензионное программное обеспечение.
В качестве среды программирования мы предлагаем взять современную систему программирования Delphi версии 3,0 и выше, разработанную американской корпорацией Borland International Inc. и работающую под управлением 32-разрядных операционных систем Windows NT или Windows 95/98 и выше.
Наиболее распространенными алгоритмическими языками являются Паскаль и Си, которые в настоящее время используются практически на всех вычислительных системах от персональных компьютеров до суперЭВМ. Язык Турбо Паскаль версии 7,0 и выше, разработанный фирмой Borland, позволяет объединить в рамках единой системы мощный алгоритмический потенциал языка, методы объектно-ориентированного программирования, современную графику, удобные средства тестирования и отладки программ, а также обеспечить дружественный интерфейс с пользователями.
Этот язык, основанный на принципах структурного программирования и пошаговом методе проектирования программ, очень удобен для разработчиков при решении задач вычислительного и логического характера, символьной обработки, системного программирования. К несомненным достоинствам среды программирования Турбо Паскаль нужно отнести многооконную систему программирования и модульный принцип организации программирования, когда в процессе работы вся программа разбивается на модули (программы, блоки), а те, в свою очередь, состоят из подпрограмм.
На наш взгляд, использование Интернет-технологии вместе со средами программирования Delphi и Турбо Паскаль является оптимальным при разработке всех типов КОП, входящих в МАОС в настоящее время, позволяет решить все стоящие перед разработчиками задачи и имеет перспективу для движения в сторону построения интеллектуальных систем.
ЭУМК представляет собой компонентную составляющую системы средств обучения (ССО), опирающуюся на НИТ и ТСО. В нашей концепции ЭУМК книга остается первым этапом в общении человека с новым знанием. Отсюда МАОС – электронная составляющая комплекса – должна быть дополнением печатной книги, не заменой ее и она не должна вторгаться в общение человека с печатной книгой. Почти все элементы МАОС в общей структуре ЭУМК являются аналогами соответствующих учебно-методических материалов, присутствующих в системе обучения, основанной на ТМО, и образующих основу комплекса в кейсовой технологии (см. табл. 8).
В то же время МАОС нужно рассматривать как обучающую информационную среду, которая является органическим продолжением традиционных методов обучения, построенных на книге, и которая на базе все возрастающих возможностей НИТ обеспечивает:
быстрый и полный доступ к любой информации в гипертекстовом режиме;
организацию изучения предмета на практических занятиях под руководством преподавателя;
помощь обучаемым в организации самостоятельной работы;
возможность выполнения упражнений и лабораторных работ, которые, в основном, могут быть реализованы за счет применения НИТ;
аудиовизуальные условия (графика, звук) для порождения нового знания через сходство по аналогии, сводя мотивационную и информационную составляющие поведения из разных полушарий в единую деятельность [2].
Приведем основные положения, которые должны быть приняты во внимание при проектировании и конструировании компонентов (подпрограмм) МАОС.
Электронный учебник. На основе многолетнего опыта преподавания курса «Уравнения математической физики» по модульной технологии обучения на математическом факультете АГУ были разработаны и изданы модульные пакеты для всех пяти модулей курса с 1996 по 1999 годы в издательстве АГУ. Все эти учебные пособия рекомендованы Научно-методическим советом по математике и механике Учебно-методического объединения университетов России в качестве учебных пособий для студентов математических специальностей и направлений подготовки университетов.
Каждое из пяти учебных пособий модульного типа по курсу «Уравнения математической физики» представлено в двух вариантах:
на бумажном носителе – учебное пособие состоит из методической, информационной, операционной и контролирующей частей;
в электронном варианте - представляет собой часть электронного учебника (ЭУ) в его предъявляющей функции.
Поскольку технология модульного обучения предполагает строгую структурную организацию информации, то при создании ЭУ мы выделили в качестве минимального фрагмента - слот (абзац, ячейка), который представляет собой минимальный неделимый объем информации порядка 200-300 символов. Совокупность нескольких (4-8) слотов составляет фрейм (кадр), который помещается на экране и объединен общим смыслом. Заметим, что к качестве фрейма может выступать схема, рисунок, таблица, опорный конспект и т.п. Совокупность нескольких (4-9) фреймов, имеющих общую смысловую нагрузку, образует супер-фрейм. Таким образом, содержание каждого учебного элемента представляется в виде объединения супер-фреймов, а модуль состоит из определенного набора учебных элементов.
Каждый фрагмент снабжен указанием своего типа или (и) идентификатором. Кроме того, наиболее востребованные фрагменты (исходя из анализа структурно логической схемы курса по числу связей) снабжены ключевыми словами и могут иметь перечень ссылок на смежные и семантически близкие фрагменты.
Каждый супер-фрейм может быть реализован двумя способами. Первый способ - открытый - дает возможность просмотреть все фреймы последовательно один за другим. При втором способе - закрытом - в первом фрейме размещается только основная, обязательная для усвоения информация. Те части информации, которые можно "раскрыть", помещаются как ссылки. При выборе пользователем ссылки информация открывается, обнажая новый информационный уровень. При этом таких вложенных уровней может быть достаточно много, но рекомендуется использовать не более трех-четырех. Таким образом, обучаемый строит самостоятельно стратегию своего обучения.
Обратим внимание на сохранение единого стиля при оформлении ЭУ. Стиль помимо декоративных функций несет на себе возможность к организации полисенсорной подсознательной навигации по содержимому и акцентированию внимания на наиболее важных и значимых моментах восприятия информации в выбранном студентом режиме обучения. При этом от восприятия отсекается "ненужная" информация и обучаемый не допускает информационной перегруженности сознания. Для семантической организации материала должно быть выделено не более 5-7 основных семантических структур (см. табл. 12).
Таблица 12.
Основные семантические структуры при выборе стилей
| Наименование | Специфика | Значимость |
| Обычный текст | Основное содержание | Полезно к прочтению |
| Определение, теорема, лемма | Четкие формализованные описания | Обязательно к изучению |
| Доказательства | Основное содержание | Полезно к прочтению при углубленном изучении |
| Примеры | Образец, практическое применение | Обязательно к изучению |
| Важно | Основное содержание | Обязательно к изучению |
| Замечание | Дополнительная информация | Имеет значение при углубленном изучении |
| Совет | Рекомендация | Прочитать, если возникнут затруднения |
При оформлении фрейма (кадра) можно в соответствие с ТМО порекомендовать оставить слева от учебного текста столбец (колонку) для размещения в нем знаков, повышающих внимательность обучаемых наряду со стилями представления текстовой информации. В качестве таких образцов можно предложить, например, следующие знаки [5]:
| - указывается цель, например, учения; | ||
| - обрати внимание, суть, важно; | |||
| - контрольные вопросы; | ||
| - ответы на вопросы; | ||
|
| - практическое задание; | ||
| - обдумай это; | ||
|
| - трудное место; | ||
| NB | - обрати внимание, заучи, запомни; | ||
| Ф | - факультативная информация. |
Контролирующая программа (КП), электронный задачник (ЭЗ). Наш опыт преподавания этой дисциплины с использованием ТМО показал, что самой трудоемкой для педагога частью, требующей времени и методических знаний, является разработка операционного блока модуля. Выделение операционной части из каждого модуля, входящего в модульную программу, в отдельный операционный модуль имеет значительные преимущества.
Во-первых, операционный модуль является эквивалентом задачника в традиционной системе обучения, что положительно воспринимается преподавателями и студентами при смешанной системе обучения, в которой не все дисциплины используют ТМО.
Во-вторых, операционный модуль вместе с рабочей тетрадью значительно улучшает качество организации и проведения лабораторных занятий, а также самостоятельной работы студентов.
В-третьих, с точки зрения внедрения новых информационных технологий в учебный процесс электронная версия операционного модуля является по своей сути базой данных при конструировании контролирующей части каждого модуля в МАОС.
В данный операционный модуль содержание операционных частей каждого из пяти модулей вошло в виде подмодулей с теми же наименованиями. Содержание операционного модуля отбиралось нами в соответствии с конкретной целью - сформировать умения применять теоретические знания для решения конкретных практических задач.
Поскольку целью вузовского образования является обучение видам профессиональной деятельности, то учебные задания классифицированы по признаку "степень сложности учебной деятельности студента" на три класса: типовые, комплексные и проблемные задачи. Типовые задачи формируют простые умения в соответствии с дидактическими целями модуля. Комплект комплексных задач позволяет освоить комплексное умение на основе сформированных простых умений в типичных ситуациях путем применения уже известных алгоритмов. Для того чтобы сформировать самостоятельность действий в нетипичных ситуациях, а также творческую самостоятельность, используются проблемные (ситуационные) задачи.
В операционный модуль включен и комплект контрольных заданий, позволяющих установить уровень сформированности самостоятельных действий обучаемых. Задания подбираются для проведения входного, текущего и итогового контроля как в устной, так и письменной форме.
Контрольные и экзаменационные материалы, входящие в контролирующие части каждого модуля (подмодуля) или разработанные дополнительно, осуществляют следующие виды контроля: входной, текущий, итоговый. Все эти материалы составляют базу данных как часть общей базы данных для контролирующей программы (КП), частью которой является электронный задачник (ЭЗ). В КП входят также программные средства, предназначенные для оценки качества знаний обучаемых, а также для их учета в течение заданного периода обучения.
Входной контроль осуществляется без привлечения преподавателя для определения базового уровня знаний студентов и может служить поводом для них по повторению необходимого материала, а для преподавателя – внесения изменений в учебный процесс.
Текущий контроль позволяет определить качество изучения обучаемыми отдельных учебных элементов или модулей. Примером текущего контроля могут служить коллоквиумы, контрольные работы, письменные опросы, тестирование. Результаты текущего контроля фиксируются и входят в рейтинг по предмету, формируемый в течение всего периода обучения.
Итоговый контроль проводится после изучения студентами всей модульной программы по курсу с учетом результатов промежуточного контроля. Это может быть итоговая контрольная работа или экзамен.
Для всех этих видов контроля может быть использовано тестирование как один из новых элементов образовательных технологий, нашедший широкое распространение в последнее время. На математическом факультете (МФ) была разработана и успешно функционирует в течение четырех лет компьютерная программа для организации сетевого тестирования. С помощью этой программы тестирование может быть организовано как на отдельном ПК, так и в локальных и глобальных сетях, включая Internet. Уже в течение четырех лет по этой технологии проходят вступительные экзамены по математике (устно) в Алтайский государственный университет, осуществляется входной и промежуточный контроль знаний студентов по ряду математических дисциплин. Данная программа допускает сопряжение с базой данных электронного задачника, а, следовательно, на ее основе можно осуществлять контролирующие функции в ЭУМК.
Лабораторный практикум (ЛП). Упражнения в электронном учебнике могут иметь ту особенность, что их исполнение без ПК просто невозможно. Так НИТ позволяют внедрить в учебный процесс лабораторные работы с использованием компьютерных программ и прикладных математических пакетов (Derive, MathCad, MatLab и т.п.). Эти программные средства избавляют студентов от рутинных вычислений, открывают суть изучаемой темы, помогая ее лучше усваивать, повышают эффективность самостоятельной работы. В обучении математиков изучение пакетов прикладных программ (в том числе и математических) является обязательным элементом Государственных образовательных стандартов (ГОС). Возможность неформального включения, получаемых в этом курсе знаний, при изучении других учебных дисциплин резко повышает интерес студентов, формирует прочные знания, умения и навыки в работе с математическими пакетами.
Учебная база данных (УБД). Справочная книга по курсу построена по принципу энциклопедии. В ней приводятся все определения, формулы, теоремы необходимые при изучении курса.
Электронный аналог справочника (УБД) представляет собой информационно-справочную систему (ИСС) учебного назначения, построенную для математической дисциплины, имеющей аксиоматический принцип построения учебной информации.
Современные ИСС строятся на основе гипертекста, дополненного средствами тематической навигации и контекстного поиска. Поскольку мы ориентируемся на работу в семействе операционных систем MS Windows, то наибольшее распространение получило здесь программное обеспечение на базе WinHelp. В глобальных компьютерных сетях основой ИСС является язык HTML (язык разметки гипертекста), на базе которого построена работа сети Интернет.
Вся эта база представляет собой совокупность связанных информационных объектов разделенных на два класса. Первый - класс понятий. Он содержит описания неопределяемых понятий и определения. Второй - класс утверждений - содержит формулировки аксиом, теорем, следствий из них, лемм, утверждений, основных формул.
Все информационные объекты находятся во взаимосвязи. Структуру этих связей можно представить в виде ориентированного графа, узлами которого являются информационные объекты, а ребрами - связи между ними.
Класс понятий образует основу графа. Ребра этой части графа направлены от базового понятия к определяемому. Вершинами графа являются описания неопределяемых понятий. Второй класс утверждений дополняет граф, образованный первым классом. Узел, отвечающий утверждению, соединен ребрами с узлами, содержащими входящие в него понятия. Направление ребра принимается от понятия к утверждению. Таким образом, этот класс не дает новых вершин графа.
В теории ИСС предусмотрено введение ребер третьего типа, которые формируются на основе принципа построения ссылок справочной системы. В данном случае ориентированные ребра третьего типа вводятся при упоминании термина, имеющего расшифровку, описание или пояснение от информационного объекта к упомянутому узлу. При этом ребра третьего типа могут совпадать с ребрами первых двух типов.
Все эти три типа ребер имеют самостоятельное дидактическое значение. Первый тип формирует систему понятий, второй - логическую взаимосвязь утверждений, третий - возможность оперативного использования информации для справки. Таким образом, для создания ИСС, построенной на аксиоматической основе, необходимо использовать программное обеспечение (WinHelp, HTML), способное дифференцировать ссылки (визуализацию, способ отработки), в зависимости от типа соответствующего ссылке ребра графа.
Электронная рабочая тетрадь (ТР). Рабочая тетрадь необходима при подготовке к практическим занятиям и для организации работы на них. Она содержит краткие аннотации по решению типовых и комплексных задач; руководство для студентов по изучению предмета; задачи, предлагаемые для решения на практических занятиях и дома.
Электронная рабочая тетрадь по своей сути является навигатором (диспетчером, координатором, управляющей программой) МАОС. Задачей ТР является помощь преподавателю в организации учебного процесса и помощь студентам при подготовке к лекциям, практическим и лабораторным занятиям, во время самостоятельного изучения курса. После регистрации (необходимо по запросу программы для преподавателей сообщить Ф.И.О., личный пароль, а студенту - Ф.И.О., группу, № зачетной книжки, пароль) каждый пользователь получает с любого ПК в сети, где размещена МАОС, доступ ко всем КОП. Преподаватель может кроме этого выполнять следующие операции:
анализировать результаты автоматической (ручной) проверки правильности всех видов контроля знаний студентов;
формировать автоматически (вручную) задания для контроля знаний студентов, для проведения практических и лабораторных занятий, для организации самостоятельной (индивидуальной) работы как в классе, так и дома;
выставлять итоговую оценку с учетом всех форм контроля (внося результаты, полученные другими способами);
вносить изменения, добавления (после согласования с автором) в программу.
МАОС обеспечивает индивидуальность тестирования студента через его личный пароль. Введя его, каждый студент получает доступ ко всей открытой для него информации: результатам тестирования и других форм контроля, содержанию индивидуальных и групповых заданий, письменным сообщениям преподавателя.
К достоинствам предлагаемого ЭУМК можно также отнести: повышение качества преподавания на основе быстрого оценивания знаний, умений и навыков студентов; мониторинг учебной аудитории; оперативное управление ходом учебного процесса; эффективную и удобную работу преподавателя в аудитории; оказание методической поддержки при организации самостоятельной работы студентов.
Применение ЭУМК, построенного на основе ТМО, в обучении студентов математических направлений и специальностей показало, что использование НИТ в учебном процессе дает наибольший эффект как раз в преподавании математики и информатики – областях знаний, органически связанных с этими технологиями. Средством обучения выступают в данном случае сами НИТ. Динамика развития программного обеспечения, аппаратной части активно инициирует процессы внедрения и использования НИТ в образовании.
Так уже сейчас можно рекомендовать для организации интерактивного общения преподавателя со студентами "оборудование для голосования", как его называют в России. Оно состоит из принимающего устройства для преподавателя (пульт управления); индивидуальных пультов дистанционного управления для студентов. При наличии такого оборудования (достаточно дорогого) можно проводить одновременно опрос аудитории до 250 человек в процессе деловых игр, тестирования, чтения лекции.
В заключение можно отметить следующее. Современное обучение математика в вузе востребует НИТ, поскольку резко возрос объем информации в обществе, а компьютер вошел во все сферы общественной жизни, превратив интеллектуальный труд в основу других видов и типов человеческой деятельности. Появление компьютера превращает образование в сферу воспитания, развития и саморазвития интеллектуально-нравственной культуры личности. Вопрос о том, получит ли общество взамен хищного и агрессивного "человека с ружьем" созидательного и совестливого "человека с компьютером", прямо зависит от образовательных технологий и от осознания преподавателем своей ответственности, своей учительской миссии.
Правильно построенный на основе ЭУМК учебный процесс, достигает не только цели профессионального математического образования, но и формирует профессиональные мотивы, дает системное представление о профессиональной деятельности математика, научает процедуре самообразования в рамках виртуально дидактической среды, создающей оптимальную психологическую и социальную ситуацию познания. За пультом компьютера студент становится более собранным, внимательным к своим действиям и операциям. У него развиваются самостоятельность мышления, уверенность в своих способностях и силах, личная ответственность.
Организация учебного процесса на основе комплекса режимов работы (поисковая, обучающая, контролирующая) учит его отдавать себе постоянный отчет в совершаемых действиях.
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. Изменения в методиках и технологиях преподавания, вызванные внедрением НИТ, существенно изменяют парадигму педагогической науки в целом, влияя на объект и предмет дидактики, перестраивая содержание образования.
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.
Отметим, что этот совокупный обучающий эффект воздействия ЭУМК достижим при условии соблюдения принципов модульности, вариативности, проблемности, паритетности, стереоскопичности, открытости, на которых базируется совмещение ТМО с НИТ. Именно соблюдение всех технологических принципов является наиболее сложным в работе педагога-технолога. Пренебрежение к дидактическим принципам приводит к созданию низкокачественных компьютерных программ, которые наносят прямой вред самой идее информатизации образования и отвращают от нее многих преподавателей и студентов.
Мы считаем, что воспитание информационной культуры личности студента и преподавателя настолько тесно переплетены с воспитанием нравственной культуры, что вопрос о том, каким будет "человек с компьютером", определяется самим компьютером, то есть языком его программ и оболочек, базами данных и формами развития инфосферы. Принесет компьютер обществу прогресс и процветание или станет страшным орудием разрушения природы и культуры, зависит от проектировщиков информационного пространства и педагогов-наставников.
Литература к главе 5
1. Кривошеев А.О. Программное обеспечение учебного назначения и компьютерная технология обучения. Труды IV Международной конференции «Математика, компьютер, образование». М., 1997.- С. 132-139.
2. Симонов П.В. Эмоциональный мозг.- М., 1981.- 215 с.
3. Бессонов Б.Н. Гуманизм и технократизм как типы духовной ориентации //Филос. науки.- 1988.- № 1.- С. 25-36.
4. Батышев С.Я. Блочно-модульное обучение.- М., 1997.- 255 с.
5. Лаврентьев Г.В., Лаврентьева Н.Б. Слагаемые технологии модульного обучения. Издание 2-е, испр. и доп.- Барнаул: Изд-во АГУ, 1998.- 154 с.
6. Уман А.И. Учебные задания и процесс обучения.- М.: Педагогика, 1989.- 55 с.
7. Океанов В.П. Комплексный подход – методологический анализ //Ежегодник Философского общества СССР 1985 г.- М.: Наука, 1986.- С. 89-104.
8. Буякас Т.М. О феномене наслаждения процессом деятельности и условиях его возникновения (по работам М. Чиксентмихайи) //Вестн. Моск. ун-та. Сер. 14. Психология.- 1995.- №2.- С. 53-61.
9. Искусственный интеллект.- В 3-х кн. Кн. 2. Модели и методы: Справочник /Под ред. Д.А. Поспелова.- М.: Радио и связь, 1990.- С. 304.
10. Городецкий В.И. Многоагентные системы: современное состояние исследований и перспективы применения /Труды КИИ-96, Том 1, С. 36-45.
Заключение
В данном учебном пособии авторы сделали попытку описать и обобщить современные технологические процессы обучения, которые направлены на модернизацию системы высшего профессионального образования.
Основной концептуальной установкой в педагогике становится субъект-субъектная парадигма образования, которая рассматривает дидактические отношения как взаимодействие и сотрудничество личностей, участвующих в учебном процессе. Это переориентация системы профессионального образования предполагает поиск новых подходов к организации учебного процесса, в частности, оснащение его современными технологиями обучения.
Основной задачей технологизации образования является оптимизация, прежде всего, управление познавательной деятельностью студента. Критериями эффективности обучения студентов становятся содержание и уровень сформированности у них творческого отношения к учебному процессу. Овладение современными педагогическими технологиями позволит преподавателям вузов усовершенствовать индивидуальный стиль своей педагогической деятельности. Причем основой мастерства педагога становится не только ориентация на обучающие технологии, но и инновационное профессиональное мышление.
Значимость данного учебного пособия обусловлена необходимостью познакомить будущих вузовских преподавателей с новыми разработками в области педагогических технологий.
Рекомендуемая литература
1. Архангельский С.И. Учебный процесс в высшей школе, его закономерные основы и методы.- М., 1980.
2. Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии.- М., 1989.
3. Беспалько В.П. Педагогика и прогрессивные технологии обучения. – М.: ИПРО, 1995.
4. Боголюбов В.И. Педагогическая технология: эволюция понятия //Сов. Педагогика.- 1991.- № 9.
5. Бургин М.С. Инновации и новизна в педагогике //Советская педагогика.- 1989.- № 12.
6. Вербицкий А.А. Активное обучение в высшей школе: Контекстный подход.- М., 1991.
7. Годник С.М. О сущности профессионально-педагогической деятельности //Приобщение к педагогической профессии.- Воронеж, 1992.
8. Гузеев В.В. Образовательная технология: от приема до философии.- М.: Сентябрь, 1996.
9. Инновации в школе: характер и результаты //Народное образование.- 1993.- № 6.
10. Инновационные технологии развивающего обучения: исследования, разработки, внедрения.- Красноярск: КГПУ, 1996.- С. 188.
11. Кларин В.М. Педагогические технологии.– М.: Знание, 1988.
12. Косарин В.М. Педагогические технологии.– М.: Знание, 1988.
13. Колеченко А.К. Развивающаяся личность и педагогические технологии: Метод. рекомендации.- СПБ.: СПб ГУПМ, 1992.
14. Коростылева Л.А., Советова О.С. Психологические барьеры и готовность к нововведениям.- СПб, 1995.
15. Кулюткин Ю.Н. Психология обучения взрослых. – М., 1985.
16. Ляудис В.Я. Инновационное обучение: стратегия и практика.- М., 1994.
17. Маркова А.К. Психология профессионализма.- М., 1996.
18. Назарова Т.С. Педагогические технологии – миф или реальность? //Педагогика.- 1997.- № 5.
19. Орлов А.Б. Проблемы перестройки психолого-педагогической подготовки учителя //Вопросы психологии.- 1988.- № 1.
20. Педагогические технологии: что это такое и как их использовать в школе /под ред. Т.И. Шамовой.- Тюмень: ТГУ, 1994.
21. Петровский В.А. Психология неадаптивной активности.- М., 1992.
22. Поляков С.Д. В поисках педагогической инноватики.- М., 1993.
23. Пригожин А.И. Нововведения: стимулы и препятствия. Социальные проблемы инноватики.- М., 1989.
24. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии.- М.: Народное образование, 1998.
25. Суртаева Н.Н. Нетрадиционные образовательные технологии.- Новокузнецк: ИПК, 2000.
26. Суртаева Н.Н. Педагогические технологии в основе реализации гуманистической концепции обучения //Химия в школе.- 1999.- № 7.
27. Суслов С. Педагогические основы гуманитаризации образовательного процесса в техническом вузе. – Омск: ОмГПУ, 1998.
28. Симоненко В.Д., Воронин А.М. Педагогические теории, системы, технологии. Учеб. пособ. для пед. работников и студентов педвузов.- Брянск, 1998.
29. Учитель крупным планом. Социально-педагогические проблемы учительской деятельности /Под ред. С.Г. Вершловского.- Л., 1991.
30. Хомерики О.Г. Инновации в практике обучения //Педагогика.- 19993.- № 2.
31. Хьелл Л., Зипер Д. Основные положения, исследования и применение теории личности: Учеб. пособие.- СПб., 1997.
32. Чернилевский Д.В., Филатов О.К. Технологии обучения в высшей школе. Учеб. издание , Под ред. Д.В. Чернилевского.- М.: Экспедитор, 1996.
33. Чуприкова Н.И. Психология Умственного развития: принцип дифференциации.- М., 1997.
34. Чошанов М.А. Гибкая технология проблемно-модульного обучения.- М.: Народное образование, 1996.
35. Шамова Т.И., Малинин А.Н., Тюло Г.М. Инновационные процессы в школе как содержательно-организационная основа механизма ее развития.- М., 1993.
36. Шапкин В.В. , Худяков В.Л. Преподавание спецтехнологий в профессиональных училищах и лицеях.- СПб, 1997.
37. Шукшунов В.Е. Инновационное образование: парадигма, принципы реализации, структура научного обеспечения //Высшее образование в России.- 1994.- №2.
38. Юсуфбекова Н.Р. Общие основы педагогической инноватики. Опыт разработки теории инновационных процессов в образовании.- М., 1991.
39. Юцявичене П.А. Теория и практика модульного обучения.- Каунас: Швиеса, 1989.
40. Якунин В.А. Обучение как процесс управления: Психологический аспект.- Л., 1988.
41. Якунин В.А. Современные методы обучения в высшей школе.- Л., 1991.
42. Янушкевич Ф. Технологии обучения в системе высшего образования.- М., 1984.
43. Ярулов А. Через самостоятельность и самоконтроль: опыт внедрения индивидуально-ориентированной системы обучения //Директор школы.- 1997.- №1.
44. Якиманская И.С. Личностно-ориентированное обучение в современной школе.- М.: Сентябрь, 1996.
45. Ямбург Е.А. Школа для всех: Адаптивная модель. (Теоретические основы и практическая реализация) - М.: Новая школа, 1997.
Оглавление
| Введение | 3 |
| Глава 1. Педагогические инновационные процессы | 4 |
| 1.1. Общая характеристика инновационных процессов | 4 |
| 1.2. Обоснование педагогических инноваций | 16 |
| 1.3. Качественное различие инновационного и традиционного обучения | 23 |
| 1.4. Инновационность как один из принципов педагогики | 29 |
| Глава 2. Проблемы технологий в учебном процессе | 48 |
| 2.1. Дидактические основы технологизации обучения | 48 |
| 2.2. Психолого-педагогические основы технологического обучения | 64 |
| Глава 3. Общая характеристика научной технологии | 77 |
| 3.1. Технология как общенаучная категория. Принципы технологии | 77 |
| 3.2. Основные направления информатизации современных технологий обучения | 86 |
| Глава 4. От педагогической технологии к технологии предметного обучения | 91 |
| 4.1. Теоретико-методологические основы технологизации процесса обучения | 91 |
| 4.2. Образовательные и обучающие технологии | 95 |
| 4.3. Технологизация предметного обучения | 103 |
| Глава 5. Разработка электронного учебно-методического комплекса | 114 |
| 5.1. Предпосылки и условия возникновения электронных учебно-методических комплексов | 114 |
| 5.1.1. Технология модульного обучения – основа построения электронного учебно-методического комплекса | 119 |
| 5.2. Разработка содержания учебных модулей | 123 |
| 5.2.1. Конструирование содержания информационного модуля | 123 |
| 5.2.2. Конструирование содержания операционного модуля | 126 |
| 5.3. Принципы и технология разработки мультимедийной автоматизированной обучающей системы | 130 |
| 5.3.1. Принципы разработки мультимедийной автоматизированной обучающей системы | 130 |
| 5.3.2. Технология разработки мультимедийной автоматизированной обучающей системы | 139 |
| Заключение | 153 |
| Список рекомендуемой литературы | 154 |
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 152; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!