«Информационно-дидактическое обеспечение реализации обучающей системы «навигатор»»

В условиях информатизации на основе базовых информационных технологий разрабатываются прикладные информационные технологии по областям применения, позволяющие получать конкретные продукты соответствующего назначения в виде средств, систем и сред. В рамках указанных технологий практика распространения учебных пособий, обучающих систем в электронном виде становится обычной для многих учебных заведений. Как показывают эксперименты, обучение с помощью компьютеров дает наибольший эффект, когда учащиеся вовлекаются в активную когнитивную деятельность по осмыслению и закреплению учебного материала, применению знаний в ходе решения задач. Обучающие системы - такого типа предъявляют учащемуся задания тренирующих упражнений, оценивают их выполнение, оказывают оперативную помощь в виде подсказок, разъяснения типовых ошибок, предъявления соответствующего теоретического материала. Наряду с основным материалом они содержат средства интерактивного доступа, средства анимации и мультипликации, а также видеоизображения, в динамике демонстрирующие принципы и способы реализации отдельных процессов и явлений.

Новизна задачи заключается в том, что разрабатываются, прежде всего, не методы обучения, а «правила игры», определяющие эти методы обучения. Методики обучения получают конструктивное воплощение в программных оболочках. «Правила игры» для обучаемого, имеющего дело с содержательной компонентой обучающей программы - представляются в форме средств общения с компьютером (которые носят название интерфейса) и в форме целевых предметных установок. Использование обучающих систем в образовании усиливает педагогические возможности представления содержательной учебной информации, делает процесс обучения более наглядным и доступным, создает дополнительные стимулы активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся, формирует различные виды памяти, мышления. Поэтому актуальна задача создания обучающих систем в педагогических вузах по различным дисциплинам, использование которых заметно облегчит и ускорит процесс обучения и проверки знаний учащихся

В рамках психолого-педагогических исследований на основе работ Л.С.Выготского, Дж.Г.Мида, Ж.Пиаже были изучены вопросы влияния совместной деятельности на развитие мышления и формирования учебной деятельности (В.Я. Ляудис, Т.А.Матис, А.М.Матюшкин, В.В.Рубцов и др.). Решение психолого-педагогических проблем применения технических средств и компьютеров в процессе обучения с целью его интенсификации отражено в работах Н.В.Апатовой, В.П.Беспалько, В.Г.Житомирского, И.И.Мархель, Е.И.Машбиц, Л.П.Прессмана, В.М.Монахова, И.В.Роберт и др.

Методология проектирования электронных образовательных ресурсов, обучающих систем изложена в работах В.Н.Агеева, И.Г.Захаровой, А.А.Золотарева, З.Ф.Мазур, М.В.Моисеевой, А.В.Осина, Е.С.Полат, В.И.Солдаткина, А.В.Соловова, Ю.А. Уварова, С.А.Христочевского и др. В работах этих авторов отмечается, что педагогической ценностью обладают комплексы электронных учебных материалов, обучающих систем, удовлетворяющих системе требований (психологических, дидактических, информационных, эргономических, технологических и др.) и разрабатываемых в совместной деятельности авторов, специализирующихся в различных областях знаний (психологии, педагогики, методики преподавания конкретной дисциплины, эргономики, информационных систем, программирования и т.д.). Кроме того, создание любого информационного продукта, особенно информационного продукта образовательного назначения, является трудоемким процессом, вследствие чего неосуществимым одним педагогом.

Доктор педагогических наук, профессор А.С.Гаязов исследовал проблемы современного образования, эти проблемы он описал в своей работе «Семь проблем современного образования». На наш взгляд сегодняшние компьютерные технологии и обучающие системы созданные на базе этих компьютеров могут с легкостью решить одну из описанных проблем, а именно “предоставление обучающимся индивидуальных траекторий образования”.

Цель исследования - выявление информационно - дидактических требований создания и использования обучающей системы «Навигатор» по дисциплине «Теоретическая педагогика».

Объект исследования – процесс обучения по дисциплине «Теоретическая педагогика».

Предмет исследования – создание и использование обучающей системы «Навигатор» по дисциплине «Теоретическая педагогика».

Из цели были поставлены следующие задачи:

− теоретический анализ психолого-педагогической, методической литературы по проблеме исследования;

− выявление информационно – технологических и дидактических требований к созданию обучающей системы;

− выявление особенностей использования обучающей системы «Навигатор» в обучении теоретической педагогике;

− проектирование обучающей системы на основе выявленных требований;

− разработка и экспериментальная реализация созданной обучающей системы в учебном процессе;

Теоретическая значимость исследования заключается в следующем:

− уточнено определение обучающей системы;

− выявлены дидактические, информационно – технологические требования к созданию обучающей системы;

− определены особенности использования;

Практическая значимость исследования заключается в том, что разработанная обучающая система «Навигатор» используется преподавателями БГПУ им.М.Акмуллы как основное средство в учебном процессе по дисциплине «Теоретическая педагогика» .

Методологической основой исследования явились фундаментальные работы в педагогики и психологии. (Бабанский Ю.К., Беспалько В.П., Выготский Л.С., Гальперин П.Я., Давыдов В.В., Зимняя И.А., Краевский В.В., Лернер И.Я., Немов Р.С., Скаткин М.Н., Талызина Н.Ф., Тихомиров О.К., Чебыкин А.Я. и др.), в области теории и практики информатизации образования (Апатова Н.В., Бешенков С.А., Захарова И.Г., Козлов О.А., Колин К.К., Лапчик М.П., Машбиц Е.А., Панюкова С.В., Полат Е.С., Роберт И.В. и др.), в области использования технологий Мультимедиа в учебном процессе (Анисимова Н.С., Осипов А.В., Смолянинова О.Г., Шлыкова О.В. и др.).

В процессе исследования были использованы следующие методы: теоретические (анализ педагогической, психологической, информационной, методической, специальной технической литературы); эмпирические (наблюдение, мониторинг, тестирование).

База исследования: Башкирский государственный педагогический университет им. М.Акмуллы, физико – математический. факультет.

Структура работы. Дипломная работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и приложений.

Как уже отмечалось, одним из исследователей программированного обучения является Беспалько В.П. По его мнению программированное обучение — это обучение с преимущественным использованием программированных учебных материалов. Говорим «с преимущественным», так как весь процесс обучения в настоящее время запрограммировать невозможно. Программа как регулятор действия обучаемого может быть составлена только на ту часть учебного процесса, которая связана с изучением по заранее известным и проверенным правилам четко очерченного круга знаний и умений. Остается еще большая часть учебной работы, которая пока не может быть запрограммирована: необходимость в ней возникает незакономерно, поэтому она целиком находится в компетенции преподавателя, представляющего собой (в идеале) наилучший регулятор такого сложного процесса, каким является обучение.

Та часть учебного процесса, которая состоит из закономерных этапов, может быть записана в виде программы, сообщающей учащемуся (регулируемому объекту), что и как нужно делать после каждого шага обучения.

Программирование учебной деятельности учащегося, то есть создание обучающей программы, требует учета как объективных связей, существующих в самом учебном предмете, так и психолого-педагогических особенностей процесса обучения. Отсюда возникают две взаимосвязанные проблемы: программирование содержания обучения и программирование усвоения этого содержания.

Разработка обучающей программы (программирование) состоит в создании обоснованной последовательности подачи учебного материала и выделении необходимых умственных или физических действий для его усвоения, а также в четком письменном изложении соответствующей информации. Следовательно, программы, используемые для программированного обучения, характеризуются своей общепонятностью, определенностью и результативностью.

Общепонятность программы достигается подробным изложением в ней всех необходимых для обучения понятий и фактов учебного предмета (УЭ), дроблением учебного материала на взаимосвязанные и посильные для непосредственного усвоения учащимися порции информации и детальным раскрытием содержания по объему и глубине внутри каждой порции. Для перехода от изучения одной порции информации и выполнения необходимых действий к другой надо сделать шаг программы настолько элементарным, чтобы он был посилен каждому ученику. Подчеркнем, что посильность определяется на основе точного определения исходного уровня познавательных возможностей учащегося (по а и б).

Определенность программы объясняется ее алгоритмической структурой, когда каждое действие учащегося регулируется конечной системой простых правил перехода, безусловно ведущих к достижению цели обучения. Определенность программы вытекает из логически обоснованной последовательности подачи отдельных порций учебного материала и методически целесообразного отбора и расположения в программе упражнений, иллюстраций, мыслительных и практических задач, а также из системы указаний, необходимых и достаточных для правильного и определенного усвоения учебного материала (АУ). Результативность программы достигается безусловной реализацией научно обоснованных закономерностей формирования ума человека, точным учетом при этом индивидуальных познавательных особенностей учащихся и возможностью регулирования процесса обучении по отношению к каждому учащемуся в отдельности. Результативность обучающих программ предполагает полную успеваемость всех учащихся (полное усвоение учебного материала на любом заранее заданном уровне — «массовость») [8,257].

В программированном обучении Беспалько В.П. выделяет пять принципов - создание иерархии управляющих устройств, обратная связь, шаговая учебная процедура, индивидуальный темп, использования специальных технических средств. На основе этих принципов были выявлены следующие принципы обучающей системы.

Первым принципом обучающей системы является необходимость создания для его реализации определенной иерархии управляющих устройств.

Термин «иерархия» означает ступенчатую соподчиненность частей в каком-то целостном организме (системе) при относительной самостоятельности этих частей. Поэтому говорят, что управление таким организмом или системой построено по иерархическому принципу.

В иерархии выступает в первую очередь педагог, управляющий системой в наиболее ответственных ситуациях: создание предварительной общей ориентировки в предмете и отношения к нему, индивидуальная помощь и коррекция в сложных нестандартных ситуациях обучения.

При организации управления по иерархическому принципу осуществляется ступенчатое управление воздействием на элементы системы. Поэтому наиболее общие и значимые для системы в целом управляющие функции удается передать в компетенцию высших ступеней иерархической лестницы, частичные управляющие связи — в компетенцию ее низших ступеней, специальных управляющих устройств.

В учебном процессе можно достаточно четко выделить обобщенные и детальные (частные) управляющие воздействия, если вспомнить общую структуру формируемой деятельности: Д=Од+Ид+Кд. Примером детальных управляющих воздействий могут служить многочисленные методики преподавания учебных предметов, излагающие систему управляющих воздействий в типичных учебных ситуациях, то есть в частных случаях. Другой пример мы находим в практике обучения, в которой педагог всегда дает предварительное, обобщенное изложение (объяснение) предстоящей учащемуся деятельности.

Произведя соответствующее «разделение труда» и поручив педагогу обобщенное управление процессом обучения, а детальное управление работой ученика передав какому-то управляющему устройству, можно существенно сократить потоки информации, обрабатываемые непосредственно педагогом, и тем самым поднять уровень управления учебным процессом.

Второй принцип обучающей системы вытекает из кибернетической теории построения преобразователей информации (управляющих систем) и требует цикличной организации системы управления учебным процессом по каждой операции учебной деятельности.

Когда мы говорим о цикличности в управлении, то имеем в виду не только передачу информации о необходимом образе действия от управляющего объекта к управляемому объекту (прямая связь), но и передачу информации о состоянии управляемого объекта управляющему объекту (обратная связь). Из кибернетики известно, что для нормального функционирования любой управляющей системы между ее объектами должна быть надежная прямая и обратная связь.

Обратная связь необходима не только педагогу, но и учащемуся: одному — для понимания учебного материала, другому — для коррекции в соответствии с допускаемыми ошибками. Поэтому говорят об оперативной обратной связи. Обратная связь, которая служит для самостоятельной коррекции учащимся результатов и характера его умственной деятельности, называется внутренней. Если же это воздействие осуществляется посредством тех же управляющих устройств, которые ведут основной процесс обучения, или педагогом, то такая обратная связь называется внешней. Таким образом, при внутренней обратной связи учащиеся сами анализируют итоги своей учебной работы, а при внешней — это делают педагоги или искусственно созданные управляющие устройства.

Благодаря внутренней обратной связи ученик получает возможность сознательного усвоения знаний и умений. Эта связь осуществляется с помощью всякого рода ответов, разъяснений, консультаций, выдаваемых учащимся немедленно в самом ходе выполнения им каждой операции учебной деятельности.

Очевидно, что с помощью лишь внешней обратной связи можно построить цикличную систему управления учебным процессом, но она станет очень громоздкой. Поэтому внешнюю обратную связь делают эпизодической (при опросах и контроле), а внутреннюю — оперативной (в самом ходе обучения).

Некоторые педагоги и психологи отрицают необходимость оперативной обратной связи: они ратуют за отсроченную из-за дробности процедур, возникающих при оперативной связи. Дробность — дело технического построения программ, оперативность же — принцип. Проблема состоит в обосновании этого принципа в специально поставленных экспериментах.

Третий принцип обучающей системы требует осуществления шаговой учебной процедуры при раскрытии и подаче учебного материала в процессе обучения. Выполнение данного требования позволяет достичь общепонятности обучающей системы.

Шаговая учебная процедура — этот методическое понятие, означающее, что учебный материал в программе состоит из отдельных, самостоятельных, но взаимосвязанных, оптимальных по величине порций информации и учебных заданий (правил перехода), отражающих определенную теорию усвоения знаний учащимися и способствующих эффективному усвоению знаний и умений. Совокупность информации для прямой и обратной связи и правил выполнения познавательных действий образует шаг обучающей программы. Учащийся совершает шаг в обучении при усвоении определенного объема информации на заданном уровне и шаг за шагом продвигается к общей цели обучения.

Последовательность шаговых учебных процедур образует обучающую систему — основу системы.

Исходя из того что работа учащихся по программе является строго индивидуальной, возникает естественное требование ведения направленного информационного процесса и предоставления каждому учащемуся возможности продвигаться в учении со скоростью, которая для его познавательных сил наиболее благоприятна, а в соответствии с этим, возможности приспособления и подачи управляющей информации. Это четвертый принцип обучающей системы. Следование принципу индивидуального темпа и управления в обучении создает условия для успешного изучения учебного материала всеми учащимися, хотя и за разное время.

Возникает необходимость поиска и задания учащемуся оптимального темпа в учебной деятельности, развивающего такие психические качества человека, как восприятие, внимание, ориентировка (мышление), а также задача оптимизации «траектории продвижения» отдельного учащегося в обучении. Под оптимизацией «траектории продвижения» учащегося мы понимаем изменение АФ в зависимости от познавательных возможностей учащегося и проявляющихся в ходе обучения его затруднений и ошибок. Это — проблема темпа.

Адаптивность в темпе учебной работы и оптимальность обучения достигаются только путем использования специальных технических средств, работающих по программе поиска наивыгоднейшего режима обучения и автоматически поддерживающих найденные условия.

Пятый принцип обучающей системы - использования специальных технических средств для подачи программированных учебных материалов при изучении ряда дисциплин, связанных с развитием определенных черт личности и качеств учащихся, например, хорошей реакции, ориентировки. Эти средства можно назвать обучающими, так как ими моделируется с любой полнотой деятельность педагога в процессе обучения.

Под специальными техническими средствами обучающих систем понимаются только такие, которыми осуществляется шаговая учебная процедура в ее полном объеме: информация, операция, обратная связь и контроль. Технические средства, выполняющие лишь одну какую-либо функцию, относятся к условным.

Проблема состоит в определении сущности специальных технических средств и их классификации по определенным признакам.

Итак, обучающая система характеризуется пятью принципами: иерархией управляющих устройств (управления), циклическим характером информационных связей, шаговой подачей учебного материала, индивидуализацией темпа и управления в обучении, применением специальных технических средств.

Структура обучающей системы. Каждый шаг в обучающей системе не равноценен параграфу или абзацу текста обычного учебника. Он состоит из одного или нескольких кадров собственно информации, содержащей новые знания; кадров операции, в которых предлагаются соответствующие действия, способствующие усвоению информации на заданном уровне; кадров внутренней обратной связи, корректирующих ход выполнении каждой учебной операции, и контрольных кадров, позволяющих установить внешнюю обратную связь.

В кадре «информация» учащемуся сообщаются основные сведения о том или ином явлении, правиле или закономерности. Информирование — необходимое условие для введения в опыт ученика принципиально новых знаний и умений. Этап информации может быть реализован рассказом учителя или предъявлением учебного материала с помощью необходимых технических средств, воздействующих на различные органы чувств человека, в данном случае необходимым техническим средством выступает наша создаваемая обучающая система «Навигатор». Итогом этапа «информация» является накопление некоторых сведений в непосредственной (оперативной) памяти человека и создание соответствующей ориентировочной основы для дальнейшей познавательной деятельности.

В кадре «операция» создается возможность организовать целеустремленную обработку информации учащимся для выявления ее основных свойств и приобретения необходимых интеллектуальных или физических навыков. Включение речевых и практических действий на этапе «операция» является необходимым переходным моментом к полному усвоению учебного материала. Этап «операция» в обучающей системе обеспечивает активное взаимодействие (письменное или практическое) учащегося с учебным материалом представленные в различных формах (текст, схема, аудио и видео), позволяющее прочно и сознательно закрепить информацию в памяти. Операционные кадры программы создаются, исходя из принятой теории усвоения — АФ, дидактических принципов и правил управления обучением.

На этапе «операция» — учащийся получает возможность корректировать каждый шаг своего учебного труда и достигать только правильного усвоения знаний и умений. Эту особенность этапу «операция» в обучающей системе придает его неразрывное единство с приемом установления немедленной внутренней обратной связи.

Неразрывное единство на этапе «операция» действия и проверки его правильности, подтверждения истинного значения информации создает положительную стимуляцию в обучении и ускорение процесса сознательного приобретения учащимся навыков.

Контрольный кадр дает возможность педагогу проверить результативность программы и успешность работы ученика (внешняя обратная связь).

Несколько шагов обучающей программы образуют группы, которые содержат обобщающие операционные кадры, необходимые для варьирования учебного материала и создания целостных представлений и обобщенных понятий. Группы образуют темы, а темы — учебный предмет.

Указанные кадры обучающей системы не всегда содержатся в чистом виде в каждом пункте реальной программы. Обычно один и тот же пункт программы может быть в одной своей части информационным, в другой — операционным, или сочетать обратную связь и операцию. Такими комплексными пунктами в приведенном фрагменте являются многие, например, информационно-операционный кадр, содержится обратная связь и задание-операция. Такое комплексирование различных воздействий в одном пункте создает впечатление разговорности и легкости чтения программы, связывает воедино, по существу, раздробленный текст. Чем лучше автор программы владеет приемом комплексирования различных кадров, тем живее становится текст программы.

Однако комплексированию не подлежат кадры «операция» и «обратная связь», но возможно сочетание в последовательности «обратная связь» и «операция». Это понятно, так как в первом случае в одном пункте находилось бы задание на деятельность и эталон его выполнения, что резко ослабило бы обучающий эффект шаговой учебной процедуры, а во втором — эталон предшествующего действия и задание на следующее, что вполне оправдано с целью создания взаимосвязи в изложении.

При анализе приведенного фрагмента обучающей программы может показаться, что «действие» развивается очень медленно, то есть шаг программы содержит слишком много кадров, а сами шаги измельчены. Такое мнение возникает по двум причинам: во-первых, из-за хорошего знания педагогом материала, изложенного в программе, а во-вторых, из-за трудностей нахождения оптимальной величины шага. Последнее пока в огромной мере зависит от интуиции программиста. Следует отметить, что структура шага определяется требованием обеспечить учащемуся безусловную возможность продвижения и притом с той скоростью, которая является оптимальной для его подготовки. Определение оптимальной величины шага — проблема, уже названная выше.

Умение охватить материал в целом, вычленить стержневую идей рассуждения, доказательства или вывода; сопоставить изучаемое явление с другими по сходству или контрасту — эти и другие качества умственного развития учащегося также формируются в процессе работы по правильно составленной программе. В этом смысле каждому завершенному фрагменту обучающего текста должна предшествовать вводная беседа, задача которой состоит в организации ориентировочной деятельности учащегося, ведущей к некоторому предвидению путей и целей последующей учебной работы. Такая обобщающая информация создает ориентировочную основу, на которой легче и уверенней строится весь процесс усвоения. Вводная беседа раскрывает содержание обучения на уровне знания—знакомства и реализуется либо деятельностью педагога (рассказ, беседа, лекция), либо специальным текстом (вводная беседа), предшествующим программе. Очевидно, что вводной беседой реализуется третий этап АФ — усвоение общего плана учебной деятельности.

Завершение ее происходит в процессе итоговой беседы. Итоговая беседа строится, по возможности, экономично и очень четко.

Ее содержание — это сущность и смысл усвоенного в программе, определенность трактовок и устранение возможных ошибок. Реализация итоговой беседы, так же, как и вводной, может быть двоякой: либо педагогом (тогда анализируются типичные ошибки, допущенные на данном занятии), либо в виде текста.

Кроме основных кадров обучающей программы (информация, операция, контроль, обратная связь) в состав отдельного шага могут входить и другие элементы и кадры. Так, некоторые разъяснения к программе могут сообщаться не преподавателем, а прилагаться в виде отдельных текстов или, записей на пленке [8, 266].