Научно-методический журнал издается с 1994 года

Издание осуществляется с участием

Академии информатизации образования

Учредители: Московский государственный открытый

педагогический университет им.М.А.Шолохова, Институт информатизации образования (ИНИНФО),

Уральский государственный педагогический университет

Главный редактор Я.А.Ваграменко

Редакционный совет : Игнатьев М.Б. (С-Петербург),

Крамаров С.О. (Ростов-на-Дону), Лапчик М.П. (Омск), Каракозов С.Д. (Барнаул), Король А.М. (Хабаровск),

Куракин Д.В. (Москва), Лазарев В.Н. (Москва), Могилев А.В. (Воронеж), Олейник А.В. (Москва),

Плеханов С.П. (Москва), Румянцев И.А. (Санкт-Петербург), Сарьян В.К. (Москва), Хеннер Е.К. (Пермь)

Редакционная колле гия :

Зобов Б.И. (зам. главного редактора, Москва), Богданова С.В. (Москва), Жаворонков В.Д. (Екатеринбург),

Круглов Ю.Г. (Москва), Нижников А.И. (Москва), Подчиненов И.Е. (Екатеринбург)

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

2’2004

Решением ВАК Минобразования России от 17 октября 2001 года журнал «Педагогическая информатика» включен в «Перечень периодических научных и научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых рекомендуется публикация основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук». (Бюллетень ВАК №1, 2002 г.).

2

СОДЕРЖАНИЕ

КОМПЬЮТЕР В ШКОЛЕ А.А. Бельчусов Критерии перехода школ на обучение по технологическому профилю (специализация - Информационные технологии) ………………………. 3 Г.В. Ваныкина Изучение рекурсии как метод совершенствования информационной и математической культуры учащихся ………………………… 8 Н.Н. Диканская, С.А. Светлакова, Т.Г. Яшунина Использование средств новых информационных технологий в преподавании школьного курса биологии …………………………………………………………………………………………. 17 А.С. Звягина О некоторых проблемах подготовки к преподаванию информатики в профильных классах в Хабаровском крае ………………….. 21 В.Н. Пономарев Межпредметные связи информатики в условиях морского лицея …………………………………………………………………………… 25 С.А. Степанов Обучение информатике в системе дополнительного образования …………………………………………………………………………………….. 29

ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВУЗЕ В.В. Ильин Анализ возможностей использования Интернета для проектирования информационного ресурса …………………………………………… 36 М.С. Мирзоев Психолого-педагогические признаки для прогнозирования профессиональной успешности будущих учителей информатики ………………. 40 Е.Л. Носенко, С.В. Чернышенко Новые тенденции в развитии методологии дистанционного обучения ………………………………………………………………….. 44 В.В. Персианов, Н.В. Сорокина Образовательное пространство педагогического вуза для изучения дисциплин информационного цикла …… 47 С.В. Щербенко Принципы построения лабораторного практикума по средствам телекоммуникаций и дистанционного обучения ………………………. 60

РЕСУРСЫ ИНФОРМАТИЗАЦИИ В.И. Баран Проектирование логической структуры учебного курса с применением информационных технологий ……………………………………......... 68 М.Б.Игнатьев, В.В. Королев, А.А. Кроль Виртуальные образовательные среды ……………………………………………………………………………………………… 73 Н.М. Опарина Влияние психофизиологических характеристик обучаемых на эффективность их работы при автоматизированном обучении …………………. 81 А.Н. Якимов Обучающая функция процесса компьютерного проектирования ……………………………………………………………………………….. 88

КОНФЕРЕНЦИИ III Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные технологии в высшей и средней школе» ………………………………………………… 92 Рекомендации Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информатизации образования: региональный аспект» ................. 94 Решение Международной научно-методической конференции «Современные проблемы преподавания математики и информатики» ………... 95

3

КОМПЬЮТЕР В ШКОЛЕ

А.А. Бельчусов Чувашский республиканский институт образования

КРИТЕРИИ ПЕРЕХОДА ШКОЛ НА ОБУЧЕНИЕ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОФИЛЮ

(СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ - ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ) Согласно приказу Министерства образования Российской Федерации от

26.06.2003 №2757 «Об утверждении плана – графика мероприятий по подготовке и введению профильного обучения на старшей ступени общего образования и плана-графика повышения квалификации работников образования в условиях введения профильного обучения» в третьем квартале 2005 года планируется осуществить переход на предпрофильное обучение в 9-ых классах, в третьем квартале 2006 года планируется осуществить массовый переход на профильное обучение в 10-ых классах.

Для осуществления такого перехода в ряде территорий проводится эксперимент по введению профильного и предпрофильного обучения. Одна из важных задач, которая должна быть решена в ходе этого эксперимента, состоит в выработке критериев, которые помогут школе определиться с выбором профиля. Чувашским республиканским институтом образования было проведено обследование 12 школ республики: две городских школы и 10 сельских. Результаты исследования показали, что большинство школ (57%) выбирают естественно-математический и столько же гуманитарный профиль.

В Концепции профильного обучения на старшей ступени общего образования сказано: «В течение этого учебного года (2004/05) «переходные школы» определяют номенклатуру профилей, предлагаемых на будущий учебный год, готовят рабочие учебные планы, составляют внутришкольные программы перехода на профильное обучение».

Но как школе определить эту номенклатуру, есть ли в каждой школе объективные возможности для организации обучения по желаемым профилям? Не продиктован ли выбор выбор естественно-математического и гуманитарного профиля тем, что ученикам необходимо сдавать единый государственный экзамен? Там именно эти два предмета являются главными.

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

2’2004

4

Проведенные исследования обнаруживают лишь частичное соответствие имеющихся в школах профилей склонностям, потребностям и жизненным планам учащихся. Это обусловлено тем, что многие школы не готовы к организации качественного обучения по некоторым профилям. Прежде всего, выделяются технологический и социально-экономический профили. В сложившейся ситуации школы вынуждены открывать один-два профильных класса, что ограничивает их выбор учащимися и не позволяет им в полной мере реализовать свои склонности, потребности и жизненные планы.

Например, наши исследования показали, что часть учащихся 9 классов (20%), изъявляют желание продолжить обучение в среднеспециальных образовательных учреждениях. Они желают более глубоко изучить информатику и дизайн, чтобы овладеть соответствующими профессиями программиста, дизайнера, технолога.

Поэтому необходимо определить критерии, по которым мы могли бы четко судить о том, может и должна ли школа переходить на тот или иной профиль, что она должна сделать для эффективного осуществления такого перехода. Понятно, что охватить все профили не удастся. Более того. Исследование выявило у учащихся примерно одинаковый интерес к различным профилям и широкое разнообразие интересов к предметам. Наибольший интерес ученики проявляют к информатике – 47% и математике – 25%. Поэтому далее остановимся на технологическом профиле и соответствующие критерии будем определять именно для него.

Прежде всего, это обеспечение компьютерами. Конечно, в большинстве школ эта величина далека от показателя 7-8 человек на один компьютер. Но уже сейчас за счет многоканального финансирования в школы республики поставлено изрядное количество компьютерной техники. Особенно это видно на примере базовых школ. В этих школах имеются один-два компьютерных класса. Под предпрофильное и профильное обучение попадают ученики 9-11 классов. Следовательно, нужно сравнить численность учеников в 9-11 классах и число компьютеров в школе. Если получаем показатель 7-8 человек на один компьютер, то переход на технологический профиль возможен. Хочется отметить и тот факт, что школы сами проявляют активность в приобретении компьютерной техники. Они принимают участие в различных конкурсах, ведь сейчас приз победителю, как правило, компьютер, а также используют свои внебюджетные средства. Во многих школах компьютерный класс формировался так: один из компьютеров подарили спонсоры, другой получили в качестве приза, несколько по программе информатизации, пару приобрели за счет внебюджетных средств - так класс и получился. Конечно, хотелось бы, чтобы этот процесс шел быстрее и централизованно. С другой стороны то, что собрано самостоятельно, ценится намного дороже, не будет простаивать, а станет полностью использоваться в учебном процессе. Мы вложили в компьютерный класс силы и средства, теперь надо получить от него отдачу.

Таким образом, наличие компьютерного класса является одним из главных критериев, для перехода на технологический профиль. История же его получения и создания, его текущее состояние, режим и характер использования служат основанием для оценки успешности такого перехода.

Однако компьютерного класса сейчас уже явно недостаточно. Компьютеры должны быть объединены в локальную сеть. Когда мы говорим: «компьютерный класс», то по умолчанию понимаем, что компьютеры уже соединены в сеть, имеется выделенный сервер или, по крайней мере, машина преподавателя, откуда он может

5

вести управление рабочими местами учеников. Требование объединения компьютеров в сеть также является необходимым для нового поколения электронных сетевых учебников, где преподаватель ведет занятие с полным контролем деятельности ученика. Примером таких учебников могут служить продукты, предлагаемые компанией «Просвещение-медиа»

Следующим критерием, несомненно, должно быть наличие выхода в Интернет, причем не с одного учительского места, а с любого рабочего места ученика - только так можно использовать всю мощь информационного пространства сети. Здесь стоит отметить ряд трудностей технического плана. Из-за плохих линий связи подключение к сети Интернет бывает невозможно или стоимость подключения и работы слишком велика и не позволяет проводить занятия продолжительное время. Последнее актуально тогда, когда ученики еще не освоили методику работы в сети. Большую часть времени они тратят не на сам поиск, а на изучение основ навигации в сети. Тут на помощь может прийти имитация работы в сети Интернет. Благо современные операционные системы позволяют с легкостью создавать и администрировать необходимые для имитации ресурсы. Такими образом процесс обучения на первой стадии будет проходить в локальной сети, а затем уже по заданию учителя ученики будут работать в сети Интернет вполне целенаправленно. Этот вариант имеет еще одно очевидное преимущество. На таком вот локальном сервере можно создать школьный сайт, личные сайты учеников, а затем переносить их в Интернет, выставлять на конкурсы, да и вообще использовать этот ресурс для обучения и распространения материалов к урокам в электронном виде.

Несмотря на то, что учить информационным технологиям можно с помощью них самих, без хорошего учебника и учебно-методического комплекта с заданиями и тестами не обойтись. Поэтому такой комплект должен быть в школе. Сейчас это учебник из перечня, рекомендованного Министерством образования Российской Федерации, да авторские наработки самого учителя. Уровень этих наработок и обеспеченность учебниками служит еще одним показателем. Школы, выбирающие технологический профиль, должны ориентироваться на следующие учебники:

1. Захарова Т.Б. «Основы информационного моделирования». 2. А.Г. Гейн, И.И.Данилина, В.Ф. Шолохович «Информатика». 3. Мясникова О.К. (ГМЦИТ) «Офисные технологии». 4. Н.Л.Беленькая, А.Г.Гейн, С.Л.Островский «Информатика и

программирование». 5. Еннер Р.А., Пустоваченко Н.Н. (ГМЦИТ) «Информатика и

программирование». Не секрет, что многие учителя информатики, работающие в школах –

совместители. Некоторых не устраивает заработная плата, или, добирая часы, человек вынужден работать в нескольких школах одновременно. В малокомплектных школах информатику ведут учителя, для которых основной предмет физика и математика. Хорошо еще, если они заканчивали вуз, получая специальность учитель физики и информатики. В некоторых местах информатику ведут люди, подготовка которых вообще не соответствует профилю дисциплины или они не имеют высшего образования. Главное, что «на кнопки нажимать умеет». Какие ученики выйдут из рук такого педагога, остается только догадываться. Поэтому наличие штатного учителя информатики должно быть обязательным критерием перехода на профильное обучение.

Для перехода на профильное обучение важны не только материальные и кадровые ресурсы, важен психологический настрой, психологическая готовность

6

учителей и учеников, а также понимание того, что для перехода нужно пройти переподготовку. По проведенным нами исследованиям, почти 90% процентов педагогов в обследованных школах считают необходимым повышение своей квалификации для работы в профильном классе. Придется и расширять, и углублять свои знания. Элективные курсы потребуют более широкого охвата предметной области, а профильные курсы более глубокого понимания предмета. На наш взгляд обучение должны пройти и управленцы, поскольку в профильной школе перед ними возникают новые задачи: составление расписания и отбор учеников в профильные классы.

Вот что говориться в концепции профильного обучения на старшей ступени общего образования:

«Учитель профильной школы обязан не просто быть специалистом высокого уровня, соответствующим профилю и специализации своей деятельности, но и должен обеспечивать:

- вариативность и личностную ориентацию образовательного процесса (проектирование индивидуальных образовательных траекторий);

- практическую ориентацию образовательного процесса с введением интерактивных, деятельностных компонентов (освоение проектно-исследовательских и коммуникативных методов);

- завершение профильного самоопределения старшеклассников и формирование способностей и компетентностей, необходимых для продолжения образования в соответствующей сфере профессионального образования.»

Поэтому для работы в профильной школе учителю нужно пройти переподготовку в среднем в объеме 500 часов. А в перспективе к преподаванию в старшей профильной школе должны привлекаться лишь учителя, получившие степень магистра.

Профильное обучение не может возникнуть в школе на пустом месте. Как по мановению волшебной палочки не появятся ученики, желающие выбрать предложенный профиль, и учителя, согласные работать по нему с полной отдачей. Нужно иметь определенный опыт, определенный задел в этом направлении. И таким опытом будет проведение факультативов, кружков, участие в олимпиадах по информатике. Эта работа сразу выполнит несколько задач. Во-первых, она выявит учеников, которым интересен предмет, которые готовы тратить на него дополнительное время, изучать его сверх общей программы, пытаться применить полученные знания в жизни. Во-вторых, она выявит творчески работающих учителей, которые готовы самосовершенствоваться, готовы каждый раз давать ученикам новый материал, давать его интересно с применением различных форм обучения. Переподготовить таких учителей для работы в профильной школе будет намного проще, а эффект будет намного выше, чем при работе с учителями не имеющими подобного опыта и практики и соответствующей мотивации. В-третьих, ученики и учителя многое узнают друг о друге. Олимпиады и другие мероприятия их объединяют и фактически служат рекламой профиля, который будет выбран в последствии.

Как бы не говорилось, но профиль так или иначе связывается с направлением, в котором человек будет в последствии работать или учиться в вузе. Поэтому важен и такой критерий, как наличие договора между школой, выбравшей технологический профиль, и соответствующим вузом, где ученики потом смогут продолжить обучение. Переход к профильному обучению будет оказывать влияние на расширение связей между школами и вузами, что с одной стороны, позволит

7

улучшить качество преподавания профильных предметов за счет привлечения преподавателей вузов, с другой стороны – даст возможность осуществлять целенаправленную подготовку старшеклассников, при которой выбираемый ими профиль будет полностью соответствовать профилю их дальнейшего обучения.

Многие школы, чтобы привлечь учеников, открывают специальность «Оператор ЭВМ» или дают возможность ученикам получить эту специальность, заключая договора со среднеспециальными учебными заведениями, которые такую подготовку осуществляют и имеют необходимые ресурсы.

Несомненно, важна поддержка со стороны директора школы, родителей, учащихся. Например, почти 87% педагогов поддерживают введение профильного обучения. Однако около 45% родителей учеников и примерно столько же самих учащихся выражают озабоченность по поводу качества образования.

Еще один, может быть, самый важный, критерий – это уровень подготовки учащихся по информатике. Его легко проверить и он свидетельствует не об отдельных одаренных детях, которые участвуют в олимпиадах, не о субъективном желании или не желании учеников или их педагогов, а о вполне объективном, реально существующем положении дел. Он дает интегрированную оценку, как бы вбирает в себя многие другие показатели.

В целом, для введения профильного обучения необходимо организовать подготовительную работу, по развитию учебно-методической и материальной базы образовательного учреждения – за это высказываются 98% опрошенных. Здесь широкое поле деятельности открывается для системы повышения квалификации. Это и элективные курсы для учителей в каждой предметной области, и научно-методическое сопровождение.

Таким образом, для того чтобы определить возможность введения технологического профиля, необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Соответствуют ли количественные и качественные показатели оснащенности компьютерной техникой числу учеников?

2. Имеется ли хорошо проработанный учебно-методический комплект, соответствующий стандарту?

3. Есть ли штатный преподаватель информатики, и прошел ли он соответствующую переподготовку?

4. Существует ли определенный задел в области углубленного изучения информатики?

5. Наблюдается ли единство при возможном переходе на технологический профиль среди учеников, учителей и родителей?

6. Существуют ли связи со среднеспециальными и с высшими учебными заведениями соответствующего направления?

7. Достаточна ли подготовка и уровень знания учеников по информатике? Объективный и всесторонний учет этих факторов позволит сделать выбор

технологического профиля адекватным ситуации, сложившейся в школе.

Литература

1. Н.В. Немова. Управление введением системы предпрофильного обучения девятиклассников. Учебно-методическое пособие. –М.:АПК и ПРО, 2003.

2. Теория и практика организации предпрофильной подготовки /Под ред. Т.Г. Новиковой. – М.:АПК и ПРО, 2003.

8

3. Предпрофильная подготовка учащихся основной школы: Учебные программы элективных курсов по естественно-математическим дисциплинам /Сост. А.Ю. Петин. –М.:АПК и ПРО, 2003.

4. Подготовка педагогических кадров к введению предпрофильного обучения. Методическое пособие. -М.: АПК и ПРО, 2003.

Г.В. Ваныкина Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

ИЗУЧЕНИЕ РЕКУРСИИ КАК МЕТОД СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ

И МАТЕМАТИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ УЧАЩИХСЯ

В настоящее время получила обоснование и является ведущей точка зрения, в соответствии с которой важнейшим направлением совершенствования структуры и содержания школьного курса информатики является усиление его общеобразовательной значимости.[3, с. 5-7] В общей структуре обучения информатике в школе, включающей три этапа (пропедевтический, базовый, профильный предпрофессиональный), основное общеобразовательное ядро должно быть сосредоточено в базовом курсе информатики. Это обуславливается необходи-мостью создания предпосылок для эффективного овладения учащимися различными средствами новых информационных технологий в процессе последующего профильного обучения информатике по какому-либо из направлений и подготовке их к практической деятельности, а также связями базового курса информатики с другими учебными предметами.

В методике преподавания информатики в школе отмечается большое значение обучения учащихся основам алгоритмизации. Однако в значительной части программ и учебных пособий цели обучения, уровень и сфера приложения конкретных методических рекомендаций по основам алгоритмизации не реализуют общеобразовательный потенциал алгоритмизации. Одним из предлагаемых к рассмотрению методов, способствующих реализации дидактического принципа развивающего обучения, является разработка алгоритмических моделей на основе базовых понятий рекурсии [1, с. 6 -19].

Рекурсивные алгоритмы — инструмент развития стиля мышления. Постоянные упражнения по установлению причинно-следственных связей в моделях способствуют раскрытию аналитических способностей учащихся. Понятие рекурсии просто для начального понимания и не связано с какими-либо специальными знаниями, поэтому рекурсивные методы рассматриваются уже в начальной школе на примере решения задачи о Ханойских башнях. Однако для дальнейшего изучения рекурсии в рамках базового и профильного курсов необходимо формирование понятийно-терминологического аппарата. Проблемы организации обучения алгоритмизации на основе рекурсии в вузе достаточно подробно рассмотрены в работах профессора А. Р. Есаяна, что явилось научной основой и позволило разработать понятийную базу рекурсии для одного из направлений профильного курса информатики средней школы

9

• Рекурсия. А. Введение в определение объекта ссылки на сам объект. B. Прием сведения решения некоторой задачи к решению серии задач, подобных исходной. С. Свойство алгоритмической системы на промежуточных этапах своего функционирования создавать другие системы, включая идентичные себе самой, и использовать результаты их функционирования в дальнейшей работе. При достаточно широкой трактовке понятия алгоритмической системы концепция рекурсивности отражает основные формы развития материи и является одним из важнейших методов познания. D. Результат отчуждения (отвлечения, абстрагирования) свойств рекурсивности от совокупности рекурсивных объектов.

• Рекурсивный алгоритм (процедура, функция). A. Алгоритм называется рекурсивным, если в его определении содержится прямой или косвенный вызов этого же алгоритма. B. Рекурсивная функция — одно из математических уточнений интуитивного понятия вычислимой функции.

• Рекурсивные вычисления. Вычисления, проводимые с помощью рекурсивных алгоритмов (процедур, функций).

• Прямая рекурсия. Непосредственный вызов алгоритма (функции, процедуры) F из текста самого алгоритма F.

• Косвенная (взаимная) рекурсия. Циклическая последовательность вызовов нескольких алгоритмов F1, F2, …, Fk (функций, процедур) друг друга: F1 вызывает F2, F2 вызывает F3, …, Fk вызывает F1 (k>1).

• Рекурсивные обращения. Рекурсивные вызовы в прямой или косвенной рекурсии.

• Рекурсивная база. Совокупность наборов значений параметров и соответствующих им решений задачи или простых правил для получения этих решений. Выделение базы − один из основных этапов решения задачи с помощью рекурсии. База может быть динамической, то есть меняться в процессе вычислений.

• Рекурсивный стек. Область памяти, в которую заносятся значения всех локальных переменных алгоритма (программы) в момент рекурсивного обращения. Каждое такое обращение формирует один слой данных стека. При завершении вычислений по конкретному обращению α из стека считывается соответствующий ему слой данных, и локальные переменные восстанавливаются, снова принимая значения, которые они имели в момент обращения α.

• Глубина рекурсивных вызовов. Максимальное количество слоев рекурсивного стека, заполняемых при конкретном вычислении значения рекурсивной функции (процедуры, алгоритма). Количество элементов полной рекурсивной траектории всегда не меньше глубины рекурсивных вызовов. Эта величина не должна превосходить максимального размера стека используемой вычислительной среды. В то же время объём рекурсии − это характеристика сложности рекурсивных вычислений для конкретного набора параметров.

• Декомпозиция. Процесс последовательного разложения задачи на серию подзадач двух типов: тех, которые мы решать умеем и тех, которые в чем-то аналогичны исходной задаче. В последнем случае каждая из полученных подзадач должна быть упрощенным вариантом предыдущей задачи. При этом декомпозицию следует осуществлять так, чтобы можно было доказать, что при любом допустимом наборе значений параметров рано или поздно она приведет

10

нас к одному из выделенных тривиальных случаев, то есть к задаче с набором параметров, являющимся индикатором завершения рекурсивных вызовов.

• Параметризация задачи. Выявление совокупности исходных величин, определяющих постановку и решение задачи. Значения этих параметров или некоторых из них влияют на трудоемкость решения задачи.

• Вспомогательные параметры рекурсии. Искусственно вводимые параметры, напрямую с постановкой задачи не связанные, но помогающие изменить тип рекурсии или перейти к обобщенной задаче, где рекурсия проглядывается явно.

• Рекурсивная триада. Три основных этапа решения задач с помощью рекурсии: параметризация, выделение базы (или выделение начальной базы и правил её изменения), декомпозиция.

• Предвычисления (предварительные вычисления). Декомпозиция предполагает наличие некоторых вычислений, предшествующих и способствующих переходам к более простым подзадачам. Их называют предварительными вычислениями или предвычислениями. Именно предвычисления и подготавливают переходы к следующим уровням рекурсивных обращений.

• Отложенные вычисления. Вычисления, проводимые после того, как рекурсивная траектория попала в базу, то есть стала полной. Возможно, что отложенные вычисления состоят лишь из серии передач значений и управления в порядке, обратном рекурсивным вызовам. В этом случае говорят об отсутствии отложенных вычислений.

• Управляющие параметры рекурсии. Один или несколько параметров задачи, с помощью которых организуется её декомпозиция и обеспечиваются правила выполнения рекурсивных вызовов. Значения управляющих параметров рекурсии могут участвовать в предварительных и отложенных вычислениях.

• Прямой и обратный ход вычислений. Рекурсивные вычисления состоят из двух стадий, называемых прямым ходом и обратным ходом. Первая из них соответствует совокупности всех предвычислений, реализуемых до входа рекурсивной траектории в базу, а вторая − совокупности отложенных вычислений, производимых после встречи с индикатором завершения рекурсивных вызовов.

• Возвратная рекурсия. Рекурсивная реализация метода перебора с возвратом. • Динамическая рекурсивная база. Рекурсивная база, меняющаяся в процессе

вычислений. Как правило, она расширяется за счет получения решений промежуточных задач и облегчает выполнение процесса отложенных вычислений. Возможно и сужение рекурсивной базы. Альтернативой динамической базы могут быть организуемые и поддерживаемые в процессе вычислений специальные списки решений промежуточных задач (динамическое программирование).

• Рекуррентное соотношение (рекуррентная формула). Формула вида an+p = F(an, an+1, …, an+p-1) (p≥1, n=1, 2, …), позволяющая вычислять любой член бесконечной последовательности a1, a2, …, если заданы её первые p членов. Определяемая рекуррентной формулой последовательность называется возвратной. Прямая реализация рекурсивных вычислений по рекуррентным формулам неизбежно приводит к каскадной рекурсии. Однако во многих важных случаях от каскадной рекурсии удается избавиться. Рекуррентные соотношения часто используются для оценки рекурсивных алгоритмов.

11

Оценка трудоемкости и эффективности рекурсивных алгоритмов средствами информатики позволяет ставить и решать задачу о поиске рациональных способов решения (следует отметить, что данное понятие зависит от требований к реализации алгоритма). Традиционным примером неэффективного использования рекурсии является задача о вычислении элементов последовательности Фибоначчи, однако, при использовании динамической базы рекурсии трудоемкость алгоритма значительно снижается.

Высокая эффективность учебных занятий в рамках профильного обучения немыслима без организации самостоятельной познавательной деятельности учеников в течение всего урока и при подготовке домашних заданий. Творческий подход к решению задач рекурсивными способами, установление причинно-следственной связи между подзадачами, исторический или мифологический характер отдельных задач (задача Иосифа Флавия, задача о Ханойских башнях при n = 64), построение рекурсивных объектов графическими средствами (рекурсивное дерево, снежинки Коха и Мандельброта, кривые Серпинского) — все это может развивать интерес к обучению и стремление к самообразованию.

Более эффективному обучению информатике во многом способствует математическая подготовка учащихся. Углубленное обучение математике формирует логическое и алгоритмическое мышление учеников, математические методы успешно применяются в моделировании. С другой стороны, информатика предоставляет комплекс компьютерных технологий, предназначенных для решения целых классов математических задач. Рекурсивные определения и алгоритмы представляют собой мощный аппарат и в математике. Мощность рекурсивного определения заключается в том, что оно позволяет с помощью конечного высказывания определить бесконечное множество объектов. • Натуральные числа: а) 1 есть натуральное число, б) число, следующее за натуральным, есть натуральное число. • Факториал неотрицательного целого числа: а) 0!=1, б) n>0; n! = n·(n-1)! • Моделирование арифметических операций (сумма первых n натуральных

чисел): а) S1 = 1, б) n>1; Sn = Sn-1 + n.

В следующих математических задачах разбиение задачи на подзадачи позволяет выявить рекурсивную зависимость и достаточно компактно оформить ее. На предлагаемых моделях можно наглядно продемонстрировать изучение и закрепление основных понятий рекурсии.

• Вычисление биномиальных коэффициентов mnC , n ≥m.

При нахождении биномиальных коэффициентов за основу принимается

определение: )!(!

!mnm

nСmn −= , n ≥ m или рассматриваются элементы треугольника

Паскаля. Очевидно, что при больших n и m применение формулы непосредственно требует значительных вычислительных затрат (не говоря уже о построении

12

треугольника Паскаля). Например, !2!898

!900)!898900(!898

!900898900 ⋅

=−

=С . И если учащиеся

затрудняются преобразовать дробь посредством сокращения (или неверно сокращают), то правильный конечный ответ не достигается. В реализации данного алгоритма средствами TurboPascal 7.0 при вычислении факториалов чисел происходит выход за разрядную сетку типа Longint уже при n = 20. Если же предложить к рассмотрению зависимость между m

nС и 11−−mnC через отношение

mn

nmnmmnmn

mnmn

mnmn

ССmn

mn =

−−−−

=+−−−

−−

=−− )!1()!(!

)!()!1(!)!11()!1(

)!1(:)!(!

!1

1

, то может быть

оформлена следующая рекурсивная зависимость: а) 10 =nС ,

б) 1-m1-nC

mn ⋅=m

nС .

Следует обратить внимание учащихся на проведение параметризации задачи, выделение базы рекурсии и декомпозиции общего случая. Кроме того, предложенная модель является примером прямой рекурсии. Рекурсивная функция, разработанная в среде TurboPascal 7.0, вычисляет =898

900С 404550. Function Binom (n,m : integer): Longint; Begin if m = 0 then Binom := 1 else Binom := n * Binom (n-1, m-1) div m; End; • Нахождение наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел

с помощью алгоритма Евклида Профильный курс математики предполагает изучение алгоритма Евклида в 8 классе, тогда как в обязательный минимум по математике данная тема не входит. Прикладное же значение алгоритм Евклида получает при решении целых классов задач по информатике. Пусть для определенности n ≥ m и, по теореме о делении с остатком, n = mq + r. Тогда имеет место рекурсивная зависимость: а) если r = 0, то НОД (n, m) = m, б) НОД (n, m) = НОД (m, r). На примере рекурсивной функции Evklid_2 могут быть изучены или закреплены следующие понятия: отложенные вычисления, рекурсивный стек, глубина рекурсивных вызовов, предвычисления, прямой и обратный ход вычислений. Особенно выгодной является демонстрация работы программы в пошаговом режиме с отслеживанием значений переменных. Function Evklid_2 (n,m : integer): integer; Var k: integer; Begin if m > n then

13

begin k := m;

m := n: n := k; end; k := n mod m; if k = 0 then Evklid_2 := m else Evklid_2 := Evklid_2 (m, k); End; • Нахождение наибольшего общего делителя (НОД) n натуральных чисел При проведении параметризации задачи учащимся целесообразно предложить провести исследование с целью нахождения НОД для 3, 4,.., n чисел и математически доказать полученный результат, а также обосновать выделение базы рекурсии и декомпозиции: а) НОД (а1, а2) б) НОД (а1, а2,…, аn) = НОД (НОД (а1, а2,…, аn-1), аn) Пусть для определенности объявлен массивовый тип и глобальная переменная этого типа: Const min = 1; max = 20; Type dim = array [min..max] of integer; Var t: dim; Разработанная функция Evklid_n является наглядным примером косвенной рекурсии, так как содержит в своем теле обращение к функции Evklid_2. Полезной также будет отработка следующих понятий: глубина рекурсивных вызовов, предвычисления, прямой и обратный ход вычислений, рекурсивные обращения в прямой и косвенной рекурсии. Function Evklid_n (tab: dim; mi, ma: integer): integer; Begin if ma – mi = 1 then Evklid_n := Evklid_2 (tab[mi], tab[ma]) else Evklid_n := Evklid_n (tab, mi, ma - 1); End; • Перевод целых чисел из десятичной системы в систему счисления с

основанием р Профильный курс математики 9 класса предполагает знакомство учащихся с системами счисления и решение задач о переводе целых чисел между системами счисления с различными основаниями. Пусть требуется перевести целое число m из десятичной в р-ичную систему счисления (для определенности 162 ≤≤ р ), то есть найти такое k, чтобы выполнялось равенство m10 = kр. Результат математического моделирования задачи можно оформить в виде рекурсивной зависимости: а) если целая часть частного m и р равна нулю, то k = m,

14

б) k формируется из цифр целой части частного m и р, представленной в системе счисления с основанием р, и остатка от деления m на p. Пусть в теле основной программы объявлена и определена глобальная строковая переменная alf := ‘0123456789ABCDEF’. Рекурсивная функция System_p формирует строковую величину, являющуюся представлением десятичного числа m в р-ичной системе счисления для оговоренных ранее значений р. Function System_p (m, p: integer): string; Var mod_m, div_m: integer; Begin div_m := m div p; if div_m = 0 then System_p := alf [m+1] else begin mod_m := m mod p; System_p := System_p (div_m, p) + alf [mod_m+1]; end; End; • Перевод целых чисел из десятичной в Фибоначчиеву систему счисления Стандартными в курсе информатики являются задачи о переводе чисел между системами счисления с постоянными основаниями. Однако ряд прикладных задач оперирует системами счисления с переменным основанием, которое меняется по закономерности. Пусть требуется перевести целое число из десятичной системы счисления в такую, основание которой при переходе к старшему разряду изменяется в соответствии с рядом Фибоначчи: 1, 2, 3, 5, 8,… Алфавитом такой системы счисления являются два символа: 0 и 1, причем в записи числа символ 1 не может стоять в соседних разрядах, поскольку заполнение (k - 1)-го и k-го разрядов равносильно заполнению разряда (k + 1). На подготовительном этапе полезно рассмотреть с учащимися задачи о переводе целых чисел между системами счисления с постоянным основанием и о вычислении n-го члена последовательности Фибоначчи через формирование динамической базы рекурсии и сокращение числа отложенных вычислений (данный пример к тому же наглядно иллюстрирует снижение трудоемкости рекурсивного алгоритма). Пусть для определенности объявлен массивовый тип и необходимые глобальные переменные. Const min = 1; max = 20; Type dim_fib = array [min-1..max] of longint; Var f: dim_fib; ind: min-1..max; Dig : longint; {десятичная запись переводимого числа} Function Fib (n: integer): longint; Begin if ind < n then begin

15

if n = 1 then f[n] := 1 else f[n] := Fib(n - 2) + Fib(n - 1); ind := n; end; Fib := f[n]; End; Пусть в теле основной программы объявлена и определена глобальная строковая переменная Raz := ‘10000000000000000000’, соответствующая двадцатизнаковой разрядной единице системы Фибоначчи и найдено фактическое значение параметра index, равное порядковому номеру ближайшего элемента последовательности, не превосходящего данного числа Dig. Рекурсивная функция System_fib обобщает понятия прямой и косвенной рекурсии, так как содержит обращения к самой себе, а также к ранее рассмотренной функции Fib. Function System_fib (n, index: integer): string; Begin if Fib (index) = n then System_fib := Copy (Raz, 1, index)

if Fib (index) > n then System_fib := ‘0’ + System_fib (n, index-1) else System_fib := ‘1’ + System_fib (n - Fib (index), index-1) End; • Построение центра тяжести выпуклого многоугольника Моделирование задачи о нахождении центра тяжести выпуклого многоугольника требует от учащихся достаточно высокой математической подготовки. Привлечение геометрического материала подчеркивает многообразие моделей и методов работы с ними. В процессе параметризации задачи целесообразно опираться на знания учащихся о центре тяжести отрезка (точка деления отрезка в отношении 1:1), треугольника (точка деления медиан в отношении 2:1, считая от вершины), а также на формулу вычисления координат точки, делящей отрезок в данном отношении. Для выпуклого n-угольника следует свести задачу к подзадаче о треугольнике, которую, в свою очередь, к подзадаче об отрезке. При этом формулируется база рекурсии: а) центром тяжести отрезка является его середина. Декомпозиция описывает построение центра тяжести выпуклого многоугольника с числом вершин не меньшим трех (пусть для определенности вершины последовательно пронумерованы 1, 2,…, n): б) центр тяжести выпуклого n-угольника – это точка, делящая в отношении (n-1) : 1, считая от вершины, отрезок, соединяющий центр тяжести выпуклого (n-1)-угольника и вершину с номером n. Такой подход, во-первых, предоставляет учащимся план решения непростой геометрической задачи на построение и, во-вторых, позволяет разработать рекурсивную процедуру. Пусть многоугольник задан координатами своих вершин, которые образуют два одномерных массива: Const min = 1; max = 10; Type dim = array [min..max] of real;

16

Var xx,yy: dim; Генерация массивов здесь не рассматривается. Procedure Сenter_n (x,y: dim; mi, ma: integer; var cx,cy : real); Begin if ma – mi = 1 then begin cx := (x[mi]+x[ma])/2; cy := (y[mi]+y[ma])/2; end else begin Center_n (x,y, mi, ma – 1, cx, cy); cx := (x[ma] + (ma-1)*cx)/ma; cy := (y[ma] + (ma-1)*cy)/ma; end; End; Рекурсивные методы позволяют разрабатывать алгоритмы и решать такие задачи, как вычисление сложного процента, реализация схемы Горнера, алгоритмов интегрирования, быстрой сортировки массивов, обхода графа, расстановки фигур на шахматной доске и т.д. Высокий уровень математической культуры учащихся позволяет провести анализ, моделирование и формализацию задачи математическими методами, что способствует нахождению рационального алгоритма решения, в частности, разработке рекурсивной триады. Эффективность обучения школьников рекурсивным способам решения задач во многом определяется углубленным преподаванием математики, что в свою очередь опирается на совершенствование алгоритмической и информационной культуры учеников в процессе изучения информатики.

Литература 1. Есаян, А. Р. Обучение алгоритмизации на основе рекурсии: Учеб. пособие для

студентов пед. вузов. - Тула: Изд-во ТГПУ им. Л. Н. Толстого, 2001. – 216 с. 2. Есаян, А. Р. Рекурсия информатике: Учеб. пособие для студентов пед. вузов: Ч.

1: Корзина разнообразных задач. - Тула: Изд-во ТГПУ им. Л. Н. Толстого, 2000. – 90 с.

3. Информатика в уроках и задачах: приложение к журналу «Информатика и образование». № 3 – 1999. – М.: Информатика и образование, 1999. – 96 с.

4. Суханова, Н. Т. Методика профильного обучения информатике в рамках математического цикла. – Дис. … канд. пед. наук / Н.Т. Суханова – М., 2001. – 145 с.

5. Шестаков, А. П. Профильное обучение информатике в старших классах средней школы на примере курса «Компьютерное математическое моделирование»: Автореф. дис. … канд. пед наук / А.П. Шестаков – М., 1999. – 15 с.

17

Н.Н. Диканская Ставропольский государственный университет С.А. Светлакова, Т.Г. Яшунина Средняя школа № 6 г. Ессентуки

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ

НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРЕПОДАВАНИИ ШКОЛЬНОГО КУРСА БИОЛОГИИ

Отличительной особенностью современного этапа развития образования

является то, что оно «выступает с одной стороны в качестве потребителя, пользователя, а с другой – создателя информационных технологий, что по сути дела обеспечивает практическую реализацию концепции перехода от информатизации образования к информатизации общества» [4 с.22]. Причем, информационные технологии (ИТ) являются всего лишь вспомогательным средством повышения эффективности образовательного процесса. Такой подход был положен в основу экспериментальной работы по использованию ИТ в преподавании школьного курса биологии.

Приобретая готовые учебные компьютерные программы по биологии (например «Анатомия») мы столкнулись с тем, что их очень сложно адаптировать к традиционному уроку, поскольку они не всегда соответствуют школьной программе, методическим целям и дидактическим принципам в обучении, т.е. их очень сложно гармонично вписать в учебный процесс. Наиболее характерными недостатками доступных программных средств является злоупотребление компьютерными эффектами, избыточность красок, неэргономичность пользовательского интерфейса и др. Это способствует быстрому эмоциональному утомлению учащихся и не решает педагогические задачи, а лишь демонстрирует возможности техники и «искусство» программиста. Качественные учебные программы, отвечающие дидактическим принципам в обучении и учитывающие закономерности восстановления интеллектуальной и эмоциональной работоспособности обучаемых, пока очень дороги и их приобретение для общеобразовательных школ весьма затруднительно. Поэтому мы стали работать над созданием учебных программных средств, привлекая возможности вузов нашего региона, спонсорских организаций, родителей. Целью этой работы стало повышение эффективности образовательного процесса на основе использования средств современных информационных технологий в соответствии с методическими и дидактическими требованиями к уроку. Для реализации поставленной цели необходимо было внести некоторые изменения в учебно-воспитательный процесс, что предполагало решение ряда задач. Наиболее значимыми из них стали следующие: • создание банка компьютерных программ, предназначенных для

образовательного процесса; • анализ на педагогическую целесообразность применения компьютерных

программных средств в условиях общеобразовательной школы; • овладение методикой и методологий создания компьютерных программ учебного

назначения; • сотрудничество с кафедрами и специалистами в области информационных

технологий высших учебных заведений региона;

18

• использование средств ИТ в практике проведения оценочных процедур результатов образовательного процесса. Поделимся опытом разработки и создания компьютерных программ для

поддержки уроков биологии. Методика работы заключалась в следующем: учителя биологии разрабатывали педагогический сценарий компьютерной программы, а программисты по этому сценарию писали программу. Проблема создания сценария заключается в том, что он должен отражать четкую последовательность предъявления учебной информации, соответствовать определенной форме урока, учебнику, которым пользуются учащиеся, а также содержать полные указания о форме представления информации на экране, оптимальной цветовой гамме, способах трансформации объектов и кадров, средствах управления программой и многое другое. Учитывая то, что программист далек от педагогики и биологии, понятно, что создание сценария будущей программы - это трудоемкая и длительная работа. Овладеть ей учителя смогли на семинарских занятиях, проводимых специалистами кафедры информационных технологий Ставропольского государственного университета.

Далее со сценарием работали программисты: это и родители - специалисты в области программирования, и студенты высших учебных заведений, и учащиеся старшеклассники нашей школы. Реализованная педагогическая идея в виде компьютерной программы анализировалась педагогами. Недочеты и неточности – устранялись и лишь после этого, программа проходила апробацию в условиях образовательного процесса.

Остановимся на рассмотрении структуры наиболее типичной учебной компьютерной программы. Как правило, большинство учебных программ состоит из следующих частей: первая часть программы предусматривает тестирование - выявляется уровень базовых знаний учащихся, необходимый для осознанного восприятия нового материала. В зависимости от результатов тестирования выбирается тот или иной путь освоения нового материала. Вторая часть программы содержит новые сведения о понятиях, терминах, приемах учебных действий. В обучающей части программы целесообразно использовать средства моделирования – имитационное представление реального объекта или процесса, ситуации или среды в динамике. Как правило, это компьютерный мультфильм, динамические анимационные вставки, наглядно демонстрирующие определенные моменты изучаемой темы. Следующая, третья часть программы должна предоставлять обучаемому возможность самостоятельно выполнять учебные действия по освоению новых понятий, явлений или процессов. Если действие выполнено неверно программа возвращает учащегося к объяснительной части учебного материала. В случае верного результата - программа переходит к контролирующей части. Это позволяет проверить, как учащийся усвоил предлагаемый материал и оценить итог его работы.

Учителя биологии знают, что некоторые темы и разделы усваиваются с большим трудом. Это связано с освоением большого количества терминов, имеющих латинские, греческие и английские корни, а также со сложностью для понимания процессов деления клетки, оплодотворения, фотосинтеза, принципов работы органов и систем органов животных, закономерностей эволюции и экологических процессов. Эти сложности легче преодолеваются, если в обучении используются компьютерные программы различных типов. Так программы тренажеры помогают освоить понятийный аппарат и терминологию биологии; эффективность контролирующих программ определяется тем, что они укрепляют

19

обратную связь в системе учитель- ученик, практически разрушенную в связи с отнесением биологии к разряду «устных предметов»; моделирующие программы помогают глубже понять сложные биологические процессы за счет визуализации и анимации событий и явлений.

Экспериментальная работа с использованием средств ИТ в преподавании биологии показала, что освоение нового материала протекает с положительной эмоциональной окраской, в темпе, удобном для учащегося, за более короткие сроки и дает более высокие результаты.

В ходе эксперимента были разработаны учебные программы для поддержки уроков биологии «Двойное оплодотворение цветковых растений», «Кровь», «Скелет человека», «Пищеварение», «Индивидуальное развитие организма», «Основы генетики», «Природные зоны». Презентации «Размножение и развитие организма», «Клетки крови» выполнены в виде последовательных слайдов с использованием цветных изображений, схем, таблиц. Контрольные промежуточные вопросы - это скомпилированные программы.

Работа учителей - биологов в эксперименте была направлена также на проверку эффективности разработанных программных средств и методики преподавания биологии с использованием компьютерных программ. Для оценки качества компьютерных программ и методики их применения мы осуществляли контроль качества усвоения темы в экспериментальном и контрольном классах (где обучение проводилось по традиционной методике). Показатель качества освоения учебного материала в классах с компьютерной поддержкой был выше на 8-22%. Это позволило сделать выводы о педагогической целесообразности применения компьютерных средств на уроках биологии.

В зависимости от дидактических целей компьютерные программы на уроках биологии можно использовать в разных вариантах: как самостоятельно, так и в сочетании с другими традиционными средствами обучения на различных этапах урока. При такой методике легко соблюдаются санитарно-гигиенические нормы и правила за счет чередования различных видов деятельности. Повышение эффективности образовательного процесса в целом высвобождает время и у учителя, и у ученика. Это позволяет сосредоточиться на наиболее сложных моментах учебной и профессиональной деятельности: ассоциативных и интуитивных рассуждениях (что недоступно компьютеру).

Одним из важных направлений применения средств ИТ в профессиональной деятельности учителя является диагностика результатов учебно-воспитательного процесса. Последнее десятилетие и в России активно развивается новое направление в педагогике – квалиметрия человека и образования. Квалиметрия – наука об измерении и оценке качества любых объектов и процессов, т.е. она способны прикладывать свой инструмент к различным объектам. Квалиметрия образования имеет своим предметом образование и несет на себе всю специфику многообразия и сложности объектов образовательной деятельности и оценки в системе образования. Весной, 2002 года в Москве прошел Х – юбилейный симпозиум «Квалиметрия в образовании: методология и практика», на котором обсуждались многие проблемы оценки качества образования. Материалы работы симпозиума были изданы исследовательским центром проблем качества подготовки специалистов. Методической основой оценочной деятельности результатов обучения учащихся стали работы специалистов в области квалиметрии человека и образования [1,2,3,5]. Используя методику [1], средствами стандартного программного обеспечения мы определяли средний статистический уровень

20

достижений учащихся, меру общего отклонения от средней величины, абсолютный результат, относительный результат, уровень затруднений класса по той или иной теме. Анализ результативности учебно-воспитательного процесса на основе средств ИТ, в комплексе с традиционными методами оценки, дает более полную информацию о результатах образовательного процесса в целом, что создает основу информационного обеспечения процесса управления качеством образования.

В настоящее время можно констатировать, что в ходе экспериментальной работы учителя биологии овладели навыками разработки сценариев компьютерных программ учебного назначения, методикой проведения уроков с использованием средств современных ИТ, созданием презентаций с помощью различных средств визуализации учебной информации, статистической обработкой и анализом результатов образовательного процесса, научились общаться с коллегами посредством сети Интернет, находить необходимую учебно-методическую информацию на профессионально ориентированных сайтах.

Подводя итоги результатов опытно-экспериментальной работы по использованию средств ИТ в преподавании биологии в общеобразовательном учреждении, можно сделать следующие выводы: в условиях педагогически грамотного учебного процесса это путь рационализации образования в целом, средство индивидуализации обучения, совершенствование форм и методов контроля, достижение уровня компетентности в области компьютерных технологий, необходимого для успешной социальной и профессиональной адаптации учащихся и учителей.

Если наш опыт представляет интерес для дальнейшей работы в этом направлении, мы могли бы поделиться им с педагогами, аспирантами, учеными, студентами, родителями.

Литература

1. Брановский Ю.С., Диканский Е.Ю. Новые информационные технологии в

организации мониторинга педагогических систем // Педагогическая информатика. – 2002. – №2. – С. 31-36

2. Вишнякова В.Ф., Диканский Е.Ю., Диканская Н.Н.. Обучение работников образования оценочной деятельности на основе использования средств новых информационных технологий. Развитие квалиметрии человека и образования: теоретические постановки и практика // Материалы Х симпозиума «Квалиметрия в образовании: методология и практика». Книга 2. – М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 2002. – с. 189-194.

3. Диканская Н.Н, Герасименко Е.В. Оценочная деятельность как основа управления качеством образования // Стандарты и мониторинг в образовании, № 3. 2003 г. С. 38-42

4. Захарова И.Г. Информационные технологии в образовании: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 192 с.

5. Челышкова М.Б., Ковалева Г.С. Основные подходы к оценке качества обучаемых в России и за рубежом. Обзорный доклад // Восьмой симпозиум «Квалиметрия человека и образования: методология и практика». – М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 1999. – 22 с.

21

А.С. Звягина Хабаровский государственный педагогический университет О НЕКОТОРЫХ ПРОБЛЕМАХ ПОДГОТОВКИ К ПРЕПОДАВАНИЮ

ИНФОРМАТИКИ В ПРОФИЛЬНЫХ КЛАССАХ В ХАБАРОВСКОМ КРАЕ

В соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от

23.03.2001 №224 «О проведении эксперимента по совершенствованию структуры и содержания общего образования» с 2001/2002 учебного года проводится широкомасштабный эксперимент по проверке содержания обучения, ориентированного на 12-летнюю школу (Приказ Министерства образования РФ №834 от 06.03.2001). В ходе эксперимента осуществляется апробация содержания профильного обучения в старших классах по основным предметам школьного цикла, включая информатику. Весной 2003 г. получены некоторые результаты мониторинга образовательных достижений по информатике выпускников школ, включившихся в эксперимент. На основе полученных данных сделаны некоторые выводы и намечены возможные пути дальнейшей работы по совершенствованию профильного обучения информатике.

Одной из основных задач проводимого мониторинга являлось получение информации о состоянии подготовки по информатике учащихся при профильном обучении в 10-11 классах общеобразовательной школы.

Заметим, что для старшей ступени школы Министерством образования РФ рекомендованы 5 профилей (Приказ №834 от 06.03.2001): гуманитарно-филологический, социально-экономический, естественно-научный, технико-технологический и физико-математический. С целью обеспечения эксперимента по обучению информатике на старшей ступени общеобразовательных учреждений Министерством образования РФ и Институтом общего среднего образования Российской академии образования был разработан комплект нормативных документов и материалов рекомендательного характера:

• Информационно-методическое письмо Министерства общего и профессионального образования РФ по учебным предметам от 22 мая 1998 г. №811/14-12;

• Об утверждении обязательного минимума содержания среднего (полного) общего образования по информатике (Приказ МО от 30.06.99 №56);

• О преподавании курса информатики в общеобразовательной школе в 2000/2001 учебном году (Письмо Министерства образования РФ от 11 апреля 2000 г. №571/11-13);

• Об оценке качества подготовки выпускников основной школы. Информатика. Письмо Департамента общего среднего образования Министерства образования РФ от 31 мая 2000 г. №795/11-13;

• Из Министерства образования РФ. Об экспериментальном преподавании курса информатики и информационных технологий в 2001/2002 учебном году «Информатика и образование», №6, 2001, с.2-15;

• Оценка качества подготовки выпускников основной школы по информатике. - М.: «Дрофа», 2000;

• Об экспериментальном преподавании курса информатики /Сост.Цветкова М.С. - М.: «Информатика и образование», 2002;

22

• Из Министерства образования РФ. Об экспериментальном преподавании курса информатики и информационных технологий в 2002/2003 учебном году «Информатика и образование», №6, 2002;

• Государственные образовательные стандарты в системе общего образования (теория и практика). – М.: Российская академия образования, 2002.

Для апробации экспериментального содержания курса информатики Министерством образования РФ рекомендованы следующие учебники по информатике и информационным технологиям для 10-11 классов:

1. Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Информатика 10-11. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.

2. Гейн А.Г. и др. Информатика. 10-11 классы. - М.:Просвещение, 2000. 3. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. - М.:

Лаборатория базовых знаний, 2001. 4. Шафрин Ю.А. Информационные технологии - М.: Лаборатория базовых

знаний, 2001. 5. Семакин И.Е., Хеннер Е.К. Информатика 10-11. - М.: Лаборатория базовых

знаний, 2001. 6. Информатика 10-11 / Под ред.Н.В.Макаровой. - СПб.: Питер, 1999. В школах Хабаровского края широкомасштабный эксперимент по

профильному обучению не проводился. В предстоящем учебном году вводится предпрофильная подготовка учеников 9-х классов, а, следовательно, уже через год прошедшие предпрофильную подготовку ученики вступят в профильный этап обучения.

В настоящее время Министерством образования Хабаровского края на базе ХК ИППК ПК ведется интенсивная подготовка работающих учителей к осуществлению этих этапов обучения. В частности, в феврале текущего года обучение на курсах повышения квалификации проходили учителя информатики из разных школ Хабаровского края. В проведении этих курсов приняли активное участие ведущие преподаватели Хабаровского государственного педагогического университета кафедры математического анализа и информатики.

В рамках проведения этих курсов учителям информатики было предложено, в частности, изучение темы «Преподавание информатики в профильных классах», а также проведено анкетирование, результаты которого удивительным образом перекликаются (а по некоторым вопросам – полностью совпадают) с результатами мониторинга образовательных достижений, проведенного в 2002/2003 учебном году в рамках эксперимента по модернизации структуры и содержания общего образования. При проведении анкетирования мы рассчитывали получить ответы на давно волнующие нас вопросы: • по каким направлениям в первую очередь необходимо объединить усилия

органов образования Хабаровского края и преподавателей кафедры математического анализа и информатики ХГПУ в ходе подготовки и переподготовки учителей информатики для работы на предпрофильном и профильном уровне обучения;

• насколько на сегодняшний день подготовлены учителя к введению этих этапов обучения;

• изучение каких дополнительных курсов позволит наиболее эффективно осуществлять подготовку в вузе будущих учителей информатики к работе в профильных классах.

23

Приведем некоторые результаты анкетирования учителей Хабаровского края и сопоставим их с результатами проведенного мониторинга образовательных достижений, проведенного в 2002/2003 учебном году в рамках эксперимента по модернизации структуры и содержания общего образования.

По результатам проведенного мониторинга был сделан вывод, что оснащенность школ современной вычислительной техникой остается пока на достаточно низком уровне, нет выхода в Интернет. Такой же вывод можно сделать и по результатам нашего опроса. Особенно остро стоит эта проблема в сельских школах. В 11% школ количество ПК не превышает 2. По-прежнему многие школы вынуждены осуществлять обучение информатике на устаревшей технике, не имеют доступа к ресурсам региональных и глобальных сетей. Хотя в этом вопросе наметились позитивные перемены – в рамках президентской программы компьютеризации сельских школ 7% из числа опрошенных получили в школы от 2 до 5 компьютеров.

Из результатов проведенного мониторинга особое внимание вызывает тот факт, что содержание обучения информатике в старших классах в значительной степени определяется субъективными представлениями отдельных учителей о целях, задачах и содержании обучения (следует заметить, что только 36,2% учителей информатики имеют высшее образование по этому профилю, 23,9% имеют техническое образование, около 5% не имеют высшего образования) и различными условиями обучения (наличие или отсутствие необходимого количества компьютеров, уровень вычислительной техники). Это определяет заведомую разноуровневую и часто разную по содержанию подготовку выпускников школы, во многом не отвечающую требованиям сегодняшнего дня. Есть все основания предполагать, что и в нашем регионе эта проблема будет иметь место, т.к. по результатам нашей анкеты выяснилось, что высшее педагогическое образование, по крайней мере, с дополнительной специальностью «Информатика» имеют лишь 22% учителей, 7% из числа опрошенных не имеют высшего образования. Учителями информатики в сельских школах работают учителя начальных классов, географии и биологии, русского языка и литературы и т.д. Среди опрошенных не оказалось ни одного «чистого» учителя информатики.

Во многих случаях, как утверждается в материалах Министерства образования РФ по результатам проведенного мониторинга, учителя не понимают специфики профильного обучения, возможных путей «направленной специализации образования в области устойчивых интересов, склонностей и способностей обучаемых с целью максимального их развития в избранном направлении».

В Хабаровском крае информатика в большинстве школ преподается на базовом уровне лишь в 10-11 классах. В частности, 52% опрошенных подтвердили этот факт, еще в 3% школ, кроме курса в 10-11 классах, факультативно элементы информатики преподаются в начальной школе. Большинство учителей не имеет опыта преподавания информатики в базовой школе, начиная с 7-го класса, лишь теоретически знакомы с программами и учебниками для базового курса в 7-9 классах. На сегодняшний день 74% учителей, из числа опрошенных, работают по учебнику Гейна А.Г. для 10-11 классов. На вопрос анкеты, в какой степени Вы считаете себя готовым преподавать информатику в профильных классах, 11% учителей ответили – «совершенно не готов»; 67% признались, что им потребуется серьезная дополнительная подготовка.

Большинство учителей обращается с просьбой о разработке новых учебников по информатике отдельно для каждого профиля (с выделенным

24

инвариантным ядром и хорошо проработанным содержанием вариативной части в соответствии с конкретным профилем), а также учебно-методических материалов, которых катастрофически не хватает сегодня школе. Учителя Хабаровского края, в силу удаленности нашего региона от центра, испытывают нехватку учебной и учебно-методической литературы очень остро. 78% опрошенных нами учителей отметили недостаточное количество учебно-методической литературы.

Для того чтобы хоть отчасти снять остроту в вопросе обеспечения учителей материалами о преподавании информатики в профильных классах, нами были подготовлены сборники, в которых изложены нормативные документы, методические письма Минобразования РФ, проекты стандартов и учебных планов, методические рекомендации, а также множество программ по информатике для различных профилей. Учителям были предложены сборники материалов следующего содержания:

• Профильное обучение. Информатика в профильных классах; • Курсы информатики для физико-математического профиля обучения; • Курсы информатики для естественнонаучного профиля обучения; • Курсы информатики для социально-экономического профиля обучения; • Курсы информатики для гуманитарного профиля.

Материалы, представленные в этих сборниках, позволят учителю информатики сформировать достаточно полное представление о содержании курса информатики в различных профилях, о специфике преподавания в профильных классах, о роли элективных курсов по информатике и возможной их тематике. Не смотря на то, что подготовленные сборники не претендуют на полноту в освещении данного вопроса, учителя дали положительную оценку нашей работе. В настоящее время Хабаровским государственным университетом совместно с ХК ИППК ПК планируется выпуск этих сборников для обеспечения учителей информатики необходимыми им материалами. В этот же комплект войдет сборник «Курсы информатики для информационно-технологического профиля».

Кроме того, на базе ХГПУ планируется создание образовательного портала в рамках совместного проекта ведущих вузов города и края, где в полной мере будут представлены учебно-методические материалы. Все подготовленные материалы по обучению информатике в профильных классах планируется разместить на этом портале, что сделает их доступными каждому учителю.

Совместная работа ведущих преподавателей кафедры математического анализа и информатики ХГПУ с органами образования Хабаровского края убедительно продемонстрировала нашу готовность оказывать всестороннюю помощь в переподготовке уже работающих учителей информатики. Общение с учителями дало также новый импульс к обсуждению проблем подготовки будущих учителей информатики, которым предстоит работать уже в новых условиях. В проведенном нами анкетировании мы постарались выяснить, преподавание каких разделов школьного курса информатики вызывает наибольшие затруднения. Полученные ответы позволят нам в процессе обучения студентов некоторым образом сместить акценты, пересмотреть содержание преподаваемых курсов, уделить особое внимание практической и методической подготовке будущих учителей при изучении следующих разделов информатики: формализация и моделирование (затруднения испытывают 67% учителей из числа опрошенных), работа с базами данных (44%), алгоритмизация и программирование (30%), компьютерные коммуникации (30%). В рамках курса «Теория и методика обучения

25

информатике» со следующего учебного года в 9-м семестре планируется проведение курса «Методика преподавания информатики в профильных классах».

В заключение заметим, что здесь затронуты только некоторые аспекты проблемы, связанной с предстоящим введением профильного обучения на старшей ступени школы и, в частности, с преподаванием информатики в профильных классах, а в действительности их намного больше. Работа по решению этих проблем в Хабаровском крае ведется сразу по нескольким направлениям. Результаты проведенного мониторинга, наше общение с учителями и ежедневная работа со студентами убеждают нас в том, что методика обучения информатике совершенствуется, растет уровень подготовки будущих учителей информатики за счет совершенствования содержания, форм и методов обучения, внедрения НИТ, вовлечения студентов в проектную и исследовательскую деятельность. Все это дает нам основания надеяться, что «со временем постоянно растущая роль информатики в образовании будет осознана в полной мере, и ее место в учебном плане школы будет адекватно этой роли», а учителя информатики будут специалистами высокого уровня.

В.Н. Пономарев Московский государственный открытый педуниверситет им.М.А.Шолохова

МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ ИНФОРМАТИКИ В УСЛОВИЯХ МОРСКОГО ЛИЦЕЯ

Комплексное применение знаний из разных предметных областей – это

закономерность современного производства, решающего сложные технические и технологические задачи. Умение комплексного применения знаний, их синтеза, переноса идей и методов из одной науки в другую лежит в основе творческого подхода к научной, инженерной, художественной деятельности человека в современных условиях глобальной информатизации современного общества. Перенацеливание процесса обучения на осуществление межпредметных связей сказывается на его результативности: знания приобретают качества системности, умения становятся обобщенными, комплексными, усиливается мировоззренческая направленность познавательных процессов учащихся. При реализации межпредметных связей как принципа обучения обогащается содержание каждого из видов деятельности ученика, усложняются способы его действий. Взаимосвязь всех видов деятельности, включенных в учебный процесс, должна содействовать не только приобретению знаний, но и воспитанию, развитию многих необходимых качеств учащихся. Каждый ученик может проявить свою индивидуальность, творческие силы.

В дидактической теории межпредметных связей как принципа обучения выделены 3 основные группы:

1) содержательно-информационные – по видам знаний (научные: фактические, понятийные, теоретические, - философские, идеологические);

2) операционно-деятельностные – по видам умений (познавательные, практические, ценностно-ориентационные);

26

3) организационно-методические – по способам реализации межпредметных связей в учебном процессе.

Анализ названных работ позволяет все умения и навыки, которыми учащиеся должны овладеть в процессе обучения, свести к следующим:

1) специальные умения; 2) умения рационального учебного труда; 3) интеллектуальные умения. Специальные предметные умения – это наиболее распространенные в

процессе обучения виды учебной деятельности, вне сознательного овладения которыми невозможно полноценное усвоение конкретного учебного материала.

В реальном процессе обучения межпредметные связи (МПС) способствуют осуществлению всех дидактических принципов, усиливая их взаимодействие. Новые информационные технологии позволяют рассматривать информатику как учебный школьный предмет в качестве интегрирующего элемента в цепи общего образования.

Использование новых информационных технологий целесообразно на этапе моделирования (если техническая база лаборатории не позволяет собрать установку или компьютерное моделирование способно выделить существенные признаки, свойства исследуемого объекта, явления), записи данных и обработки результатов (с использование табличных (Excel) , математических (Mathcad) редакторов) и отчета ( создание HTML – протоколов лабораторного практикума).Увлечение виртуальным компьютерным экспериментом пагубно отражается на формирование практических умений и навыков интегрируемого учебного предмета. С позиций дидактики научить рисовать, мастерить, конструировать можно только, если сам обучаемый будет вовлечен в эту практическую деятельность. Здесь важна и отработка моторики движений (подключение приборов, присоединение проводов) (развивающая цель обучения), и аккуратности действий ( воспитательная цель) и технические навыки (снятие показаний, вычисления, определение погрешностей) (образовательная цель).

В регионах, чья промышленность связана с морем, сельским хозяйством, школьный компонент образования чаще всего включает предметы, связанные именно с эти видом деятельности. В Астраханской области такими направлениями развития стали рыболовство, сельское хозяйство, судостроение, газовая промышленность. В области имеются десятки средних специальных учебных заведений, связанных с морской подготовкой. Имеются высшие учебные заведения, готовящие специалистов морского профиля. Поэтому и возникли идея создания классов морской подготовки.

Общая тематика начальной морской подготовки включает 3 раздела: Раздел 1. Военно-морская история, история флота. 1) Флоты Древнего мира. 2) Судостроение средних веков. 3) Век пароходства. 4) Кораблестроение ХХ века. 5) Славные имена и вехи морской истории. Раздел 2. Морская практика и основы морской жизни. 1) Устройство, вооружение и снабжение. 2) Управление судном под парусом. 3) Морская терминология. Раздел 3. Основы связи на море.

27

1) Зрительная связь. 2) Флажной семафор. 3) Азбука Морзе. Раздел 4. Основы навигации. 1) Географические координаты. 2) Навигация по звездам. 3) Скорость судна, определение расстояний. Данная тематика направлена на аккумулирование знаний из различных

предметных областей: истории, литературы, географии, физики, астрономии, математики, технологии трудового обучения. Каждый предмет вносит свою лепту. Информатика своим техническим и программным арсеналом способна стать связующим звеном, объединяющим школьные предметы в единую цепь начальной профессиональной подготовки. Так как профессиональное самоопределение ребенка, как бы мы ни старались, дело сугубо личное, связанное с его психическим, физиологическим развитием, внешними факторами, то содержательная часть предлагаемого спецкурса информатики и построение педагогической, дидактический системы обучения должна дать возможность любому ребенку проявить себя в обучении, развить свои умения, навыки использования НИТ в возможной (говорить о твердом профессиональном выборе 12-14 летнего подростка можно только в очень редких случаях) профессиональной деятельности.

В предлагаемом профессионально-ориентированном спецкурсе информатики выделены те направления информатики, которые послужат развитию интеллектуального и творческого потенциала учащихся, позволят им сформировать уровень профессиональной культуры, профессионального мышления, позволяющей говорить с компьютером «на ты», вести диалог «делай как я хочу».

Разработанная нами система учебно-познавательных задач адекватно выражает цели обучения профильному курсу информатики и используется с целью формирования творческой направленности личности, его профессиональной ориентации, формированию культуры труда и программирования.

Опираясь на цели развития мышления учащихся, содержание предлагаемого профессионально-ориентированного факультативного курса включает: инвариантное ядро – наличие любой версии языка программирования Бейсик, вариативное ядро, определяемое уровнем оснащения программным обеспечением с включением в него офисного продукта Word, Excel, PowerPoint.

Инвариантная часть включает основы алгоритмизации и азы программирования: переменные, идентификаторы, операторы, математические функции, конструкции (условия, циклы), массивы, работа с текстом, графикой.

Вариативная составляющая курса включает отработку начальных навыков и умений работы с программами офиса Word, Excel. Обучение (продолжение обучения) программированию на более высоком уровне (Visual Basic). Объектно-ориентированное программирование, исполь-зование технологии VB для создание приложений для Windows и офисных продуктов, решение профессионально-ориентированных задач. Вариативная часть для слабых и средних учеников является наиболее приемлемой с точки зрения посильности, понятности, наглядности.

28

Дидактической основой курса обучения учащихся профессиональному

применению НИТ с силу малочисленности групп обучающихся целесообразно применить метод проектов. Работая, к примеру, над созданием электронного исторического альманаха «Славные имена Российского Флота» каждый ученик должен овладеть учебными умениями, навыками работы с офисными программами, программами работы с изображением, получить знания и навыки монтажа различной информации (звуковой, графической, символьной) в единый программный продукт. Учителю удобно при этом контролировать, корректировать умения и знания учащихся, т.к. обучение будет проходить практически индивидуально. Работа со звуковым оформлением, графическим (фотографии, слайды, карты) будет прививать им художественный вкус. Подготовка, обсуждение, защита проекта развивать коммуникационные качества; поиск информации, её синтез, анализ – интеллектуальные умения. Для успевающих (сильных) учеников переход на более

29

высокий профессиональный уровень подготовки будет способствовать изучение языков программирования из числа ООП (для посильности и наглядности применения выбран Visual Basic.

С появлением объектно-ориентированных языков программирования , в частности Visual Basic, расширились границы его практического применения. Если версии стандартного языка ( Basic, QB-4.5) позволяли создавать исполнимые программы под DOS, требовавшие значительных усилий ума и затрат времени на написание и отладку, то версии Visual Basic позволяют как программировать вручную (набор текста программы) , так и пользоваться встроенным конструктором форм, процедур, классов. Возможности VB позволяют как программировать сложение двух чисел, так и создавать собственные калькуляторы, собственные приложения под операционную систему Windows. Тем самым расширился круг возможных познавательных учебных задач: от азов программирования до создания собственных прикладных программ.

Для организации учебно-познавательных деятельности нами подобрана серия задач, имеющих практическую направленность, разработана методика проведения занятий, содержание деятельности учащихся, отобран необходимый теоретический материал, определены цели обучения.

С. А. Степанов Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена

ОБУЧЕНИЕ ИНФОРМАТИКЕ В СИСТЕМЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Если провести анализ динамики изменения методик преподавания

информатики в системе дополнительного образования на протяжении последних десяти лет с точки зрения базовых концепций, то нельзя не заметить зависимость методик дополнительного обучения информатике от уровня развития программных и аппаратных средств вычислительной техники. Существование этой зависимости определило изменение не только конкретных методических приемов дополнительных занятий по информатике, но и изменение целей, задач и содержания обучения. Оно привело к необходимости постановки таких развивающих задач обучения, которые были бы адекватны потенциальным возможностям вычислительной техники. Основополагающим элементом дополнительных занятий по информатике должна стать информационно-образовательная среда с развивающейся архитектурой учебно-познавательного пространства. Основной упор в ней должен делаться на создание технически оснащенной, включающей в себя большое количество информации - обучающей среды, обладающей гибкой и легко адаптируемой организационной структурой, оптимальной в плане эффективного использования учебного пространства и времени. А также на разработку учебной программы, учитывающей вопросы взаимодействия людей друг с другом, с компьютерными технологиями и информационным обществом [9].

Необходима такая новая теория педагогики в организации образования, которая базироваться на дидактических основах компьютерного обучения. В такой

30

теории должны быть сопряжены элементы педагогической системы: «администрация ОУ – коллектив преподавателей – контингент обучаемых», как дифференциально – интегральная двухуровневая кибернетическая модель управления педагогической системой [8], когда вычислительная техника выступает в роли, как объект и субъект обучения и как усилитель интеллекта человека. Программа научных исследований по вышеизложенной проблеме представлена в работе [4], в которой введена новая классификация ступеней школьного обучения, принятая за основу разработки комплексной информационно – образовательной среды обучения учащихся на дополнительных занятиях по информатике.

В связи с развитием средств новых информационных технологий в образовательном процессе значительное место сpеди сpедств обучения стали занимать пpинципиально новые (как по фоpмам оpганизации учебной деятельности, так и по своим возможностям) сpедства и устpойства (Рис.), использование котоpых позволяет pасшиpить спектp видов учебной деятельности и оpганизовать:

- инфоpмационно - учебную pаботу, используя объектно - оpиентиpованные пpогpаммные системы для фоpмиpования инфоpмационной культуpы или пpогpаммные сpедства, пpедназначенные для обучения на средствах вычислительной техники;

- экспеpиментально - исследовательскую деятельность, пpи котоpой используется pазличное учебное, демонстpационное обоpудование, служащее для поддеpжки пpоцесса пpеподавания, модели, электpонные констpуктоpы, учебные pоботы, имитиpующие технические устpойства и механизмы, упpавляемые средствами вычислительной техники; - pазнообpазные виды пpедметно - оpиентиpованной сpеды обучающего и pазвивающего назначения, pазличные виды pедактоpов, электpонные таблицы;

- обpаботку инфоpмации c использованием объектно - оpиентиpованной пpогpаммной сpеды, а также сpедств пpостpанственного ввода и манипулиpования текстовой и гpафической инфоpмацией, баз данных и экспеpтных систем;

- деятельность по пpедставлению и извлечению знаний с использованием пpедметно - оpиентиpованных сpед обучающего и pазвивающего назначения;

- создание пpикладных пpогpаммных сpедств, pеализуя возможности совpеменной вычислительной техники.

Возpаст, с котоpого дети начинают изучать инфоpматику, неуклонно снижается. Об этом свидетельствует как заpубежный, так и отечественный опыт, показывающий, что школьники младшего и сpеднего возpаста хоpошо усваивают основы инфоpматики. В этой связи актуальными становятся принципы построения учебных пpогpамм непpеpывного компьютеpного обучения с дошкольного возpаста по одиннадцатый класс в системе дополнительного образования.

Подготовка к систематическим занятиям по инфоpматике начинается в возpасте 4 - 5 лет на базе использования компьютеpно - игpового комплекса (КИК) для дошкольников, так как игpа является основной сpедой обучения детей этого возpаста. КИК "Электpоник" позволяет создать условия подготовки детей с помощью пакета игpовых и обучающих пpогpамм "Знайка" к дальнейшему использованию вычислительной техники в обучении 6 - 9 летних детей началам инфоpматики.

31

Учебный методический комплекс на базе новых

информационных технологий

Целями и задачами на втоpом этапе пpедусматpивается: - использовать вычислительную технику для pазвития pазличных видов мышления; - дать пpедставление детям об унивеpсальных возможностях использования сpедств обучения, пpоектиpования, музициpования, изобpажения, вычисления, pедактиpования, pазвлечения и дp.; - вызвать интеpес и создать положительное эмоциональное отношение детей к вычислительной технике;

32

- сфоpмиpовать у детей знания, умения и навыки pаботы с компьютеpом. Развитие pазличных видов мышления на втоpом этапе пpоисходит с помощью безмашинного pешения задач: игpа Баше, задача о фальшивой монете, задача пеpеливания из сосуда в сосуд, Ханойская башня, пеpевозчик, волк, коза и капуста и дp. Безмашинный ваpиант необходим для pазбоpа алгоpитма pешения задачи, и в дальнейшем он pеализуется на компьютеpах. Такие задачи, как Ханойская башня, игpа Баше и дpугие, пpоходят в своем усвоении pяд этапов от эмпиpического алгоpитма pешения (когда pебенок может pешать задачу, зная алгоpитм, только пpи данных конкpетных условиях) до теоpетического алгоpитма ( когда pебенок может pешать задачу пpи любом изменении начальных условий). Hаиболее сложным на этом этапе обучения является подбоp задач на pазвитие абстpактного, пpостpанственного, опеpационного, ассоциативного и обpазного видов мышления. В настоящем исследовании, учитывался как заpубежный, так и отечественный опыт постpоения учебного куpса по инфоpматике [11]. Обучающие пpогpаммы делятся условно на следующие гpуппы, подчеpкивающие унивеpсальность использования компьютеpа: - знакомство с компьютеpом; - гpафика; - действие с числами; - музыка; - pабота с текстом; - поддеpжка куpсов обучения по pодному языку, математике, изобpазительному искусству, музыке, тpудовому обучению с упpавлением компьютеpными исполнителями:

это “Черепашка” язык ЛОГО и его развитие LOGOWRITER [10], «Таракан» «Роботландия», «Муравей», «Школьница» и другие. Упpавление компьютеpными исполнителями не является самоцелью, оно необходимо для пеpехода к упpавлению pеальными исполнителями, сконстpуиpованными самими учащимися. Такими исполнителями могут быть pоботы, автомобили, светофоpы, станки, плоттеpы, и дpугие упpавляемые с помощью компьютеpа механизмы. Пpоектиpование и констpуиpование основываются на pаботе с констpуктоpами типа "ЛЕГО" и "ФИШЕР", имеющими в своем составе набоp деталей и устpойств, необходимых для создания pазличных механизмов и машин, а также упpавление ими с помощью компьютеpа. Целью пpогpаммы по инфоpматике в сpеднем звене (13 - 15 лет) является использование компьютеpа в исследовании пpиpодных явлений с помощью компьютеpной пеpсональной научной лабоpатоpии (PSL) [4]. Возможности PSL опpеделяются набоpом датчиков, котоpые входят в нее, позволяя исследовать механические свойства объектов, напpимеp жесткость пpужин, кислотность pаствоpов pH в диапазоне от 0 pH до 12 pH, темпеpатуpу в диапазоне от -40 гpадусов С до +105 гpадусов С с точностью до одного гpадуса, освещенность с помощью фотометpических датчиков и дpугие физико - химические величины.

Использование на уpоках физики, химии, биологии PSL способствует фоpмиpованию исследовательских навыков и является активной фоpмой обучения, так как дети сами добывают знания.

33

Таблица 1 – Структура, содержание и программная поддержка курса информатики в зависимости от возраста учащихся

Hаиболее актуальным пpименением компьютеpной пеpсональной научной

лабоpатоpии является, на наш взгляд, использование ее для pешения экологических задач. Пpимеpами могут служить задачи опpеделения содеpжания нитpатов в овощях, загpязненность водного и воздушного бассейнов pек, кислотности дождей, а также задачи популяpной экологии.

Аналогичной активной фоpмой получения знаний в математике является система "Планиметpия", pазpаботанная вычислительной лабоpатоpией Софийского унивеpситета [6]. Она позволяет учащимся выдвигать гипотезу, пpоводить математический экспеpимент с помощью компьютеpа, анализировать pезультаты и самим фоpмулиpовать теоpемы, затем доказывая их. PSL и системы типа "Планиметpия" являются пpимеpами активного получения знаний с помощью новых инфоpмационных технологий обучения и показывыают учащимся этого возpаста pоль компьютеpа как инстpумента пpактической деятельности.

В этом возpасте пpоходит углубление знаний по инстpументальным сpедствам и, наpяду с использованием pедактоpов, пpоводятся pаботы с учебными базами данных, электpонными таблицами, что является подготовкой к использованию компьютеpа в стаpших классах.

34

Для стаpшеклассников (V этап) целью обучения инфоpматике является использование компьютеpа в качестве инстpумента пpактической деятельности, в частности в сфеpе делового упpавления. Hа данном этапе обучения учащиеся должны усвоить основные понятия кибеpнетики, такие как объект упpавления, входная и выходная инфоpмация, система обpатной связи, котоpая эффективно pеализуется с помощью компьютеpа. Использование компьютеpа в автоматизации упpавления пpедусматpивает изучение администpативно - спpавочной деятельности (электpонная каpтотека, секpетаpь, почта), автоматизации администpативно-упpавленческой деятельности (автоматизация плановых pасчетов, компьютеpные системы помощи в упpавленческой деятельности, математическое и имитационное моделиpование), основ создания автоматизиpованных систем упpавления образовательными учреждениями, автоматизации администpативно -контpольной и отчетной деятельности (задача контpоля исполнения пpиказов и pаспоpяжений, генеpатоpы отчетов), деловой гpафики (статистико-аналитическое изобpажение pезультатов). В пpедлагаемой стpуктуpе непpеpывного компьютеpного обучения инфоpматике в зависимости от возpаста учащихся необходимо отметить важность психолого - педагогического обеспечения и оценки эффективности обучения. Опыт pаботы показывает, что дети плохо воспpинимают пpогpаммы, связанные с цейтнотом вpемени на пpинятие pешения или ответа, поэтому необходимо использовать пpогpаммы, дающие возможность pебенку свободно pазмышлять. Это существенный психологический фактоp, влияющий на качество pаботы детей за компьютеpом. Следующим важным моментом является индивидуальная pабота 6 - 7 летних детей за компьютеpом. Дети этого возpаста с тpудом pаботают паpами за одним компьютеpом. Психология их такова, что каждый боpется за пpаво пеpвым нажать на клавишу. Поэтому в этом возpасте pаботать на компьютеpе дети должны индивидуально, однако это не исключает совместной твоpческой pаботы гpуппы детей, особенно на этапе изготовления пpедметов, что способствует активизации веpбального взаимодействия учащихся.

Стpуктуpа комплексной инфоpмационно-образовательной сpеды обучения информатике в системе дополнительного образования состоит из пяти блоков, котоpые включают в себя: 1. Дошкольное обучение: - психодиагностика уpовня готовности детей к школе; - споpтивно-игpовой компьютеpный комплекс; - обучающая компьютеpная сpеда; - pазвивающие игpы;

- техническое констpуиpование LEGO-DUPLO. 2. Hачальная школа: - обучающая компьютеpно - игpовая учебная сpеда;

- пpедметно - оpиентиpованная сpеда обучающего и pазвивающего назначения;

- учебно-игpовая pазвивающая сpеда; - констpуктивная деятельность;

3. Сpедняя школа: - художественная и компьютеpная гpафика; - компьютеpная инфоpмационная сpеда;

- техническое констpуиpование LEGO, FISHER;

35

- компьютеpная поддеpжка школьных пpедметов; - кpужки и факультативы по интеpесам учащихся.

4. Стаpшая школа: - базовый куpс основы инфоpматики и вычислительной

техники; - компьютеpная поддеpжка школьных пpедметов; - техническое констpуиpование LEGO, FISHER; -экономическая инфоpматика.

5. Пpофессиональное обучение: - использование компьютеpа в сфеpе делового упpавления; - компьютеpная поддеpжка школьных пpедметов;

- использование компьютеpов в системе телекоммуникаций;

- подготовка учащихся в ВУЗы по специальностям, связанным с пpименением сpедств вычислительной

техники; - пpофессиональная подготовка по различным специальностям.

Литература

1. Закон Российской Федерации "Об образовании", ст. 14. 2. Логинова А.Г. Аттестация и аккредитация учреждений дополнительного

образования детей. –М.: Влада. – 1999. 3. Лебедев О.Е. Дополнительное образование детей (Учебное пособие для

Вузов). –М.: Владос. – 2000. 4. Personale Science Laboratore. Explore the guestions to learn the answers. IBM. –

1989. 5. Румянцев И.А. Степанов С.А. Информационная школа – задача

педагогической науки. / Информатика – исследования и инновации. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 5.: -СПб. –2001. -с 122

6. Система «Планиметрия» –София. –1989. 7. Тезариус для учителей и школьных психологов. –М: -1995. 8. Федеральная целевая программа «Развитие единой образовательной

информационной среды на 2001 - 2005 годы». -М. - 2000. 9. Хен Школа будущего: от принципов к планированию и созданию. //

«Информатика и образование» № 2, -1996. – с 97-119. 10. Informatiks for Secondry Education. A Curriculum for Schools. Produced by a

working party of the International Fedaration for Information Processing (IEIP) under the ausnices of UNESCO. -1994.

11. Library and information studies education for the 21 st centry pretitioner / Huber Jeffrey T. // J. Libr. Admin. –1995. –s 20. № 3-4.

36

ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВУЗЕ

В.В. Ильин Сахалинский государственный университет

АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНТЕРНЕТА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО РЕСУРСА

Основные принципы и направления создания

виртуального образовательного пространства в современном вузе основываются на достижениях виртуалистики (А.Н.Каптерев). Известно, что основными преимуществами виртуального образования являются:

• отсутствие “привязки к месту и времени” получения знаний; • сохранение результатов коммуникации в памяти ЭВМ; • расширение числа участников коммуникации; • индивидуализация процесса образования.

В то же время инвариантными элементами системы образования (как традиционного, так и виртуального) остаются: а) субъекты образовательного процесса - студенты и преподаватели и б) содержание образования (так называемый “контент”), на разработку и освоение которого теперь требуется больше усилий, времени и желания.

Виртуальная коммуникация в эпоху Интернет является очередным этапом развития социальных коммуникаций и отличается следующими особенностями:

развитием опосредованных форм человеческого общения, допускающих неоднозначную идентификацию субъектов общения;

• усилением порождающего характера коммуникации (самовоспроизводимость);

• расширением диапазона коммуникации на шкале “локальность акта — публичность акта”

• расширением диапазона коммуникации на шкале “партикулярность сознания — глобальность сознания”;

• расширением культурного фона коммуникации; • ослаблением роли традиции в коммуникации; • усилением самореферентности коммуникации; • ростом маргинализации сознания; • снижением авторитета объективного знания;

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

2’2004

37

• повышением авторитета конвенциального знания; • переходом от диалога к полилогу в выяснении истины; • размыванием границ тезаурусов и плюрализмом концептуальных

пространств; • повышением дискурсивности знания; • расширением источников и способов получения и продуцирования

информации; • расширением возможностей социализации и профессионализации; • изменением роли образования в обществе.

В настоящее время исследовательская и учебно-методическая работа ведется по таким направлениям:

а) “Интернетизация социально-культурной сферы”; б) “Медиатизация культуры”; в) “Интеллектуализация" социальных технологий и информационных систем”; г) “Профессиональное пространство как феномен культуры и способы его

изучения”; д) “Применение современных коммуникационных технологий в научно-

педагогической работе”. Педагогическим ноу-хау является разработка и внедрение концепции

“МЕДИАГНОЗИС” (Модульная Единая Дистанционная Инструментальная Автоматизированная Гипермедийная Научно-образовательная Интеллектуальная Система). Данная концепция включает основные принципы:

а) направленность Интернет-ресурса на педагогические цели; б) структурированность по дидактическим задачам; в) конструктивность (пригодность для решения практических проблем); г) этапность разработки и освоения; д) сочетание разнообразных форм и методов обучения. До сих пор только ограниченное число европейских стран (Австрия,

Нидерланды) и США сумели поставить компьютеры практически в каждую школу. Курс информатики или информационных технологий обязателен только в нескольких странах (Австрия, Германия, Нидерланды, Болгария, Россия).

Практически все страны ожидают многое от использования коммуникационных технологий, особенно для дистанционного обучения в любом возрасте. Так, во Франции более 550 тыс. человек проходят обучение более чем в 250 организаций. В то же время, несмотря на наличие большого числа соединений (в сети), пока еще не отмечается реального эффекта от использования сетей в образовании.

Многими странами отмечается неравное развитие для мальчиков и девочек в области информационных технологий. В Нидерландах, например, было проведено исследование по теме "Женщина и информационные технологии", в рекомендациях которого требуется подключать, по крайней мере, одну женщину из трех учителей к обязательному обучения НИТ без отрыва от производства.

Также значительное внимание уделяется разработке мультимедиа продуктов для образования. Специальные программы государственной поддержки существуют во Франции, Финляндии и т.д. Следует отметить низкое качество учебных программных продуктов, разработанных различными коммерческими фирмами. Так, в Германии из 4000 программных средств только 80 отвечают минимальным критериям качества. Массовых мультимедиа продуктов нет практически ни в одной стране. Отмечается высокий уровень программных средств для Макинтошей типа

38

Kid Pix, AMT, Kid Works в тех странах (немногочисленных), где используются эти компьютеры.

Следует отметить опыт Великобритании и Германии по разработке национальных бах данных (NERIS и SODIS соответственно) по образовательным ресурсам, включая методики преподавания с использованием информационных технологий.

Во многих странах приняты государственные программы по информатизации образования (например, в Финляндии - "Превратим Финляндию в информационное общество - поможем проложить школам дорогу к лучшим знаниям"). Последовательный ряд проектов был осуществлен в Великобритании и Нидерландах.

На основании анализа можно вывести следующее: • следует продолжить изучение информатики в средней школе, соединив в

этом курсе как изучение фундаментальных основ информатики, так и освоение современных информационных и коммуникационных технологий;

• в России необходимо проведение пилотных проектов на всех уровнях образования;

• разработка учебного ПО должна быть обязательно поддержана государством, в том числе создание заказных CD-ROM;

• необходима разработка всероссийской базы данных по образовательным ресурсам вообще и по информатизации образования в частности;

• следует проводить выборочный анализ в области информатизации образования в России для того, чтобы знать реальное положение в различных регионах и по стране в целом. Только опираясь на конкретное положение можно принимать правильные управленческие решения. Стремительно развивающаяся научно-техническая революция стала основой

глобального процесса информатизации всех сфер жизни общества. От уровня информационно-технологического развития и его темпов зависят состояние экономики, качество жизни людей, национальная безопасность, роль в мировом сообществе.

Уровень развития современных технологий в стране зависит, в первую очередь, от интеллектуального потенциала общества и, следовательно, уровня развития образования в стране. Вопросы качества и содержания образования приобретают приоритетное значение. Наиболее сложным и важным звеном здесь является общеобразовательная школа, лицеи и колледжи. Во всех развитых странах и во многих развивающихся идут интенсивные процессы информатизации образования. Разрабатываются пути повышения результативности общего образования, вкладываются большие средства в поиск новых информационных технологий.

Основной формой учебно-воспитательной работы в Сети в настоящее время является проект. Проектирование - это "деятельность, под которой понимается в предельно сжатой характеристике промысливанием того, что должно быть" (Тезаурус Новые ценности образования). Исследователи уточняют понятие, подчеркивая в этом определении два момента: идеальный характер действия и его нацеленность на появление чего-либо в будущем. "В школе его можно рассматривать как метод, направленный на развитие навыков сотрудничества и делового общения в коллективе, предусматривающий сочетание индивидуальной самостоятельной работы с групповыми занятиями, обсуждение дискуссионных

39

вопросов, наличие внутри себя исследовательской методики, создание учащимися конечного продукта (результата) их собственной творческой деятельности".

По мнению многих ученых и практиков: 1. В процессе проектирования изменяется тип отношений, повышается

уровень ответственности и компетентности как ученика, так и учителя, происходит интеграция образования и воспитания.

2. Нужно научиться совместно проектировать и строить границы, не только разделяющие, но и соединяющие противоположности, т.к. чтобы жить на нашей маленькой планете конфликтов нужно не избегать, а научиться ими управлять.

"ПРАВА ЧЕЛОВЕКА существуют тогда, когда они кому-то нужны, кем-то востребованы, пока кто-то за них борется. Сложность сегодняшней российской ситуации в том, что почти все борются не за права человека, его честь и достоинство, а за собственное выживание, кусок хлеба, за финансовые и материальные ресурсы. Гражданское же общество нигде и никому не дано "учредить сверху". Оно вырастает - постепенно и спонтанно - из местных корней. Идея КУЛЬТУРЫ МИРА, в ее понимании как миротворчества, терпимости, ненасилия и бесконфликтности, предложена Фредерико Майором. Все мы - разные, и чтобы жить на этой маленькой планете конфликтов нужно не избегать, а научиться ими управлять. Поэтому для Культуры Мира в полный рост стоит проблема построения общего пространства жизни и деятельности всех участников цивилизованного процесса планеты как <мира без стен>, но с отчетливыми, внятными и членораздельными границами. Если граница только разделяет, то начинается борьба за пространства и территории, война с <врагами>, конфликты и противоречия. Это значит - нужно научиться совместно проектировать и строить границы, не только разделяющие, но и соединяющие противоположности. Один из возможных просветов в этой тьме проблем - использование проектно-программного подхода. Проектно-программные формы организации мышления и деятельности играют огромную роль в современной мировой культуре.

Учебное и социальное проектирование позволяет получить опыт системного подхода к решению межпредметных, надпредметных и личностных проблем. Проектирование позволяет учащимся решать проблемы такого типа, которые в традиционном обучении не встречаются, расширяет образовательное пространство личности проектировщиков.

Применительно к вузу сетевой образовательный проект исследователями рассматривается как совместная учебно-познавательная, исследовательская, творческая деятельность студентов, имеющая общую цель, согласованные методы, способы деятельности, направленные на достижение общего результата этой деятельности, организованной на основе компьютерной телекоммуникации.

Ученые и практики выделяют на сегодняшний день несколько моделей учебных телекоммуникационных проектов:

— Обмен локальными решениями одной проблемы: — Проведение совместных наблюдений, когда ученики заняты построением

моделей, проведением наблюдений, измерений, интерпретаций полученных результатов.

— Изучение общего и особенного. — Подготовка совместных электронных публикаций или веб-сайтов. — Участие в игровом имитационном моделировании. — Выполнение уникальных совместных проектов.

40

Телекоммуникации педагогически оправданны тогда, когда в проекте предусматривается:

— Сбор данных в разных странах, регионах, городах и сопоставление наблюдений за природой, физическими, социальными и др. явлениями;

— Сравнительное исследование или изучение событий, явлений, фактов, эффективности решения одной проблемы для выявления определенной тенденции, разработки предложений и принятия решения;

— Совместная познавательная, творческая или игровая деятельность. Сетевой образовательный проект должен отвечать общим требованиям:

— 1-ое требование: В нем учащиеся обсуждают решение проблем в реальных условиях.

— 2-ое требование: Работа проводится в Сети, она осмысленна и активна - студенты вынуждены систематически и четко излагать свои мысли в письменном виде, им приходится посылать и получать большое количество текстовой, цифровой, графической информации, а также анализировать поступающую информацию, пытаться синтезировать новые идеи, создавать веб-странички как обобщение результата проектной деятельности и пр.

— 3-е требование: В сетевом проекте организация взаимодействия полностью отвечает требованиям эффективной самостоятельной не только индивидуальной, но и групповой работы. Компонентами сетевых проектов могут стать: социологические опросы,

исследования, включенные в канву проекта различные сетевые инициативы: чаты, форумы, веб-дискуссии или форумы, видео- и телеконференции, олимпиады, викторины; поиск существующих Интернет-ресурсов и создание новых. М.С. Мирзоев Воронежский государственный педагогический университет

ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ УСПЕШНОСТИ

БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ИНФОРМАТИКИ

Сегодня актуальна задача отбора выпускников средных образовательных учреждений для дальнейшей их подготовки по специальности “учитель информатики”. Для решения данной задачи возможно использовать методы распознавания образов и экспертных оценок. При этом особое место занимает построение обучающей выборки. В даной работе при построении обучающей выборки используется психолого-педагогическая концепция подготовки учителя информатики.

Содержательной базой информатики является теоретические основы информатики. Эта дисциплина включает ряд математических разделов, такие как: теория алгоритмов, теория конечных автоматов, математической логики, теория формальных языков программирования, реляционной алгебры, теория информации и др. Теоретическая информатика пытается методами точного анализа ответить на основные вопросы, возникающие при работе в информационной среде. Она

41

обеспечивает теоретическую базу информационной подготовки будущих учителей информатики.

Для решения прикладных задач существуют достаточно доступные программы, но для того, чтобы грамотно составить прикладную задачу и довести ее до решения, обеспечивающего эффективное применение компьютера, надо владеть основами информационного и математического моделирования, т.е. иметь хорошую математическую подготовку.

В целом, преподование дисциплины по «теоретическим основам информатики» в высших педагогических учебных заведениях обеспечивает:

• возможность получения дальнейшего образования по информатике и участия в работе научных и методических семинаров, предпологающих знакомство с современными научными исследованиями в определенной области информатики и математики;

• необходимую математическую и информационную базу для осознанного изучения методики преподавания информатики и математики.

Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает, что в основу профессионально-педагогического качества учителя-предметника, в том числе учителя информатики, положены:

• фундаментальная психолого-педагогическая подготовка, которая реализуется за счет таких дисциплин как психология, педагогика, психодиагностика, педагогическая диагностика и т.д.;

• теоретические и практические методы преподования информатики и математики, а также концепция построения соответствующих учебных дисциплин, содержание школьных курсов, учебников, учебных пособий и т.д.;

• педагогическая практика. Отметим, что все учебные предметы, обеспечивающие профессионально-

педагогическую подготовку учителя информатики, включают в себя как теоретическую составляющую, направленную на фундаментальную подготовку, так и технологическую, обеспечивающую обучение в условиях максимально доступной информационной среды.

В условиях многоуровневой системной подготовки учителей информатики и математики актуальным становится вопрос о монопрофильности и многопрофильности обучения. При этом целеосообразно отметить работы С.А. Жданова и Э.И.Кузнецова [6], где определена система курсов по информатике, ее структура в условиях многоуровневой подготовки студентов физико-математических факультетов педагогических вузов. По мнению авторов, можно провести следующую классификацию подготовленности будущих специалистов в области информатики и ее преподования:

1.Общеобразовательная подготовка (бакалавриат): • Основы технологии программирования. • Основы информационных технологий. • Использование технологии программирования и информационных

технологий в учебном процессе • Специальные курсы по технологиям программирования и информационным

технологиям. 2. Профессиональная подготовка (магистратура):

2.1. По направлению науки. • Методы и технология программирования.

42

• Информационные технологии в профессиональной деятельности. • Специальные курсы по технологиям программирования и информационным

технологиям. 2.2. По направлению образования. • Методика преподавания информатики. • Информационные технологии в образовании. • Специальные курсы по технологиям программирования и информационным

технологиям и их применение в обучении и образовании. Признаки, характеризующие качества учителя информатики можно разделить

на два блока: • первый блок – блок психолого-педагогических признаков, характеризующих

математическую подготовку будущих учителей информатики; • второй блок – блок психолого-педагогических признаков, характеризующих

способности испытуемых к информатики. Можно сделать предположение, что значимыми являются следующие

факторы: 1. Гибкость мыслительных процессов. 2. Способность решать нестандартные задачи. 3. Вычислительные способности. 4. Математическая память. 5. Склонность и интерес к математическим проблемам. 6. Критичность мышления. 7. Способность к обобщению. 8. Способность к абстрактному мышлению. 9. Свертывание процесса рассуждения. 10. Способность находить новые способы решения математических задач. 11. Сила интуиции. 12. Способность к сравнению и классификации численных и пространственных

данных. 13. Способность преобразовать формулы, обращаться с символами и выражать

количественные соотношения в виде формул. 14. Способность графически выражать функциональные зависимости двух

переменных. 15. Способность самостоятельно находить ошибки в своих рассуждениях и

своевременно отказываться от ошибочного хода мысли. 16. Умение строить информационные структуры для описания объектов и

систем. 17. Вербальные способности. 18. Умение правильно, четко и однозначно формулировать смысл в понятной

собеседнику форме и правильно понять текстовое сообщение. Ко второму блоку условно можно отнести следующие психолого-

педагогические признаки: 1. Алгоритмические способности: • Умение планировать четко и ясно постановку задач. • Умение классифицировать основные алгоритмической конструкции и

использовать их для построения алгоритмов. • Умение переходить из словесной записи алгоритма к конструктивной записи.

43

• Умение правильно, четко и однозначно сформировать мысль в понятной собеседнику форме и правильно понять текстовое сообщение.

• Умение применять алгоритмическое знание для построения алгоритмов решения задач по их математическим моделям.

2. Способность понимать устройство и функционирование ЭВМ. 3. Умение представить информацию в различных функциональных цифровых

системах. 4. Умение представить особенности и преимущества двоичной формы

представления информации. 5. Умение представить высказывания и правильно использовать логические

операции. 6. Способность к элементарным навыкам составления программ для ЭВМ (на

одном из языков программирования высокого уровня). 7. Умение грамотно интерпретировать результаты решения практических задач

с помощью ЭВМ и применять эти результаты в практической деятельности. 8. Умение классифицировать программное обеспечение ЭВМ: • Умение работать с различной файловой системой. • Умение классифицировать файлы. • Умение перечислить состав и назначение программного обеспечения

компьютера. • Умение классифицировать разновидности операционных систем и выделить

наиболее удобные из них. • Умение работать с текстовым и графическим редакторам. • Умение работать с электронными таблицамы. • Иметь представление о работе с базами данных. • Уметь создавать простейшие базы данных. • Умение программировать на нескольких проблемных и машино-

ориентированных языках. 9. Способность к информационной системе: • Умение четко и ясно классифицировать объекты информационной системы. • Умение классифицировать существующие информационные сети. • Умение представить осноные выди информационных услуг,

предоставляемых компьютерными сетями. • Умение искать информацию в сети Интернет с помощью различных

поисковых системам. 10. Способность к моделированию: • Уметь характеризовать сущность моделирования. • Умение построить различные математические модели и их компьютерные

реализации. • Иметь представления о конкретных математических моделях в различных

областях. Учитывая вышеуказанные признаки, можно разрабатывать адаптивные

компьютерные диагностические системы, позволяющие выявить уровни сформированности испытуемых по специальности учителя информатики в педагогических вузах в условиях многоуровневой подготовки.

Существует достаточное количество алгоритмов теории распознавания образов, позволяющих выделить наиболее информативные из перечня психолого-

44

педагогических признаков. Примером этого является алгоритм выделения наиболее информативных признаков, так называемый “тестовый алгоритм” [2].

Литература

1. Матросов В.Л. Педагогическое образование: состояние, проблемы,

перспективы. –М.:МПГУ, 2001.-100 с. 2. Мирзоев М.С. Методика выделения информативных признаков в

педагогических измерениях. Педагогическая информатика (2003), №1, с. 18-23.

3. Мирзоев М.С. Использование математических методов в психолого-педагогических исследованиях. – Воронеж:изд.ВГПУ, 2002. –98с.

4. Новик И.А. Формирование методической культуры учителя математики в педагогическом институте: Автореф. Дис. … д-ра пед. Наук. –М.,!990. –32с.

5. Монахов В.М., Ваграменко Я.А., Петров А.В. и др. Теория и методика обучения информатике. Учебная программа, М., 2001.

6. Жданов С.А., Кузнецов Э.И. Система курсоыв общеобразовательной и профессиональной подготовки студентов по информатике на математических факультетах педагогических вузов. Матер.межд.конферен. «Подготовка преподователя математики и информатики для высшей и средней школы»,-М., МПГУ, 1994, С. 25-28.

Е.Л. Носенко, С.В. Чернышенко Днепропетровский национальный университет

НОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗВИТИИ МЕТОДОЛОГИИ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Современный этап развития методологии дистанционного обучения характеризуется все более четким осознанием целесообразности интегрирования данной формы обучения в раннее сложившиеся формы трансляции знаний от одного поколения другому, в частности в очную и заочную формы.

Об этом свидетельствует, например, появление новых терминов, соотносимых с терминами “дистанционное обучение” и “дистанционные обучающие курсы”, таких как: электронное обучение (e-learning); распределенное обучение (distributed learning [1]), “гибридные” обучающие курсы (hybrid courses [2]). Появление подобных терминов можно рассматривать как показатель стремления современных авторов уточнить центральную идею дистанционного обучения – дистанцирование обучаемого от педагога, до недавнего времени трактовавшуюся исключительно в физическом смысле, раскрыв ее педагогический потенциал. Трактовка дистанцирования педагога от обучаемого как определяющей характеристики дистанционного обучения лишь в физическом смысле, привела к тому, что о данной форме обучения закрепилось представление как о некой экзотической форме, при которой обучаемый отделен от педагога большим расстоянием, исключающим или существенно затрудняющим какие-либо иные возможности контактов, кроме опосредованных телекоммуникационной связью. Это изначально сузило диапазон возможностей использования дистанционного обучения

45

и сориентировало усилия разработчиков данной формы обучения на преимущественный поиск экономных технических решений, связанных с передачей информации в электронной форме на большие расстояния. Последнее привело к обеднению и упрощению содержания дистанционных учебных курсов, ограничению использования в них аудио-визуальных материалов, к разработке искусственных приемов имитирования группового взаимодействия в процессе обучения (в виде “чатов”), оказавшихся не столь эффективными, как ожидалось, и не всегда оправдывающими затраты времени и усилий, необходимых для их включения в процесс обучения. Что касается обеспечения выполнения педагогом контролирующих функций, то необходимость проверки большого количества индивидуальных заданий, присылаемых в электронной текстовой форме, привела к значительно большей перегрузке педагога, чем при традиционной форме обучения, когда текущая проверка усвоения знаний осуществляется фронтально при работе с группой. Все это вызывает со стороны педагогов противодействие широкому распространению новой форме обучения и закрепление за ней роли экзотической формы, целесообразной лишь в специфических условиях. Между тем, раскрытие педагогического потенциала дистанцирования обучаемого от педагога, смысл которого можно толковать как средство обеспечения автономности обучаемого, позволяет обосновать значительно более широкие возможности использования этой формы обучения на современном этапе развития системы образования. Этот этап характеризуется выдвижением на первый план задачи замены традиционной образовательной парадигмы, сложившейся много веков тому назад, новой, отвечающей как возможностям, так и потребностям постиндустриального общества.

На современном этапе развития системы образования педагог уже не является основным источником и носителем нового знания, каким он был до широкого распространения новых информационных технологий в обучении. Это знание становится легко доступным каждому обучаемому благодаря электронной технике, то позволяет решить задачу создания условий обучаемому получать знания в удобном для него месте и в удобное время. Обучаемый при этом может не обязательно находится на другом континенте, он может получать знания в том же городе или даже здании, где находится педагог, но работая значительно больше самостоятельно. Последнее придает процессу учения принципиально новые характеристики, стимулируя активность субъекта познания, его самомотивацию на деятельность, ответственность за ее результаты. При этом дистанцирование субъекта познания от педагога утрачивает в значительной степени свою роль определяющего признака новой формы обучения, уступая место самостоятельности обучаемого как более важному признаку. Поэтому и название дистанционное обучение сменяется более адекватными названиями: электронное обучение (подчеркивающим роль компьютера как основного средства обучения) и распределенное обучение (подчеркивающим организационные особенности обучения – распределение усилий между обучаемым и педагогом в направлении повышения доминирующей роли обучаемого). При этом изменяется и ведущая функция педагога, из информанта – носителя и передатчика новой информации он превращается в наставника, помогающего обучаемому сориентироваться в доступной ему через электронные источники учебной информации, систематизировать ее. Иными словами, основной задачей педагога становится не обучение конкретному содержанию курса, а обучение

46

рациональным приемам познания в их приложении к материалу того или иного учебного курса. Решение этой задачи требует от педагога совершенно иного уровня осмысления материала учебного курса, предполагающего в качестве отправной точки выделение форм ментальной репрезентации результатов познания, передачи учебной информации конкретной области знаний в виде универсальных познавательных структур, разработки специальных приемов стимулирования взаимодействия обучаемого с содержанием учебного курса.

Как справедливого подчеркивают ведущие исследователи в области дистанционного обучения [3], из трех основных видов взаимодействия в процессе обучения, а именно: взаимодействия обучаемого с педагогом , с другими обучаемыми и с материалом учебного курса, методологически наиболее сложной задачей является последняя – стимуляция взаимодействия обучаемого с учебным материалом. В разработанной нами концепции обеспечения усвоения материала учебных курсов в условиях расширения автономности обучаемого как субъекта познания на базе использования современных информационных технологий [4] предложено несколько методологических решений, открывающих пути интегрирования электронного обучения в традиционную систему образования. Их можно суммировать следующим образом.

1. Традиционное очное обучение целесообразно реформировать в направлении существенного расширения роли и места самостоятельной работы обучаемых с учебным материалом, предлагаемым на электронных носителях.

2. Усилия педагога целесообразно направить на демонстрацию обучаемым рациональных способов упорядочения и систематизации новых знаний, отраженных в электронных базах знаний.

3. Взаимодействие обучаемых с материалом учебных курсов целесообразно стимулировать с помощью множества перекодирований учебной информации из одной формы ее ментальной репрезентации в другие, в частности из вербальной в образную, графическую, символическую, действенную, категориальную.

4. Содержание учебного курса необходимо упорядочить в виде трех баз знаний: декларативных знаний (база основных понятий, их признаков и взаимосвязей), процедуральных знаний (раскрывающих систему процедур, выполняемых на основе декларативных знаний) и исполнительных знаний (реализуемых в ситуациях, моделирующих условия профессиональной деятельности).

Овладение упомянутыми базами знаний должно обеспечиваться с помощью специальных учебных действий и задач, на разработку которых и должны быть направлены усилия педагога, решающего актуальные задачи интегрирования электронного обучения с традиционным. Понятая в таком ключе интеграция позволит разработать новую гибкую образовательную парадигму, обеспечивающую рациональное перераспределение усилий педагога и обучаемого.

Литература

1. Dede C. The evolution of distance education: Emerging technologies and distributed learning //The American Journal of Distance Education. 1996. –Vol.10, N2. –P.4-36.

47

2. Carr-Chellman, A., & Duchastel, P. The ideal online course //British Journal of Educational Technology. –2000. –Vol.31, N3. –P.229-241.

3. Moore M.G., Kearsley Greg. Distance Education – A Systems View. –Wadsworth, Berlmont, CA. –1996.

4. Носенко Е.Л., Чернишенко С.В. Методологічні аспекти забезпечення запам”ятовування інформації при розробці дистанційних навчальних курсів. Методичний посібник. –Дніпропетровськ: Вид-во Дніпропетр. ун-ту. 2003. –86с.

В.В. Персианов, Н.В. Сорокина Тульский государственный педагогический университет ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ПРОСТРАНСТВО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ВУЗА

ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИН ИНФОРМАЦИОННОГО ЦИКЛА

Нормативные требования образовательных стандартов, жесткая регламентация учебного плана и существующий квалификационный уровень педагогов не позволяют полностью компьютеризировать образовательные учреждения. Необходим пересмотр сложившихся организационных форм учебной работы: отход от традиционного урока, увеличение объема практических и лабораторных работ поискового и исследовательского характера, внеаудиторных форм индивидуальной и групповой деятельности. При этом основополагающими должны стать не технические, а социальные аспекты. Предстоит выработать новую модель подготовки членов информационного общества, для которых изменение функций в труде, способность к коммуникациям станут жизненной необходимостью.

Согласно обсуждаемой в обществе концепции информатизации образования [1] педагогические учебные заведения должны готовить специалистов, способных:

• владеть методами оценки средств вычислительной техники; • разрабатывать образовательные системы на базе телекоммуникационного

доступа и распределенного информационного ресурса; • использовать педагогические технологии, ориентированные на умении

осуществлять самостоятельную деятельность по переработке учебной информации;

• организовывать научно-исследовательскую и экспериментальную деятельность обучаемых с применением компьютерных систем;

• использовать средства мониторинга образовательного процесса отдельного обучаемого и их групп;

• применять информационные и коммуникационные технологии для управления образовательными учреждениями.

Для реализации этой задачи необходимо для каждой учебной дисциплины разработать компьютерные учебно-методических комплексы с автоматизированной проверкой знаний обучаемых, внедрить электронную систему документооборота, полностью обеспечивающую администрирование образовательного процесса, и подготовить педагогов для работы в новой информационно-образовательной среде. Это возможно только при формировании единого образовательного пространства вуза для обучаемых и педагогов.

48

Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого (ТГПУ) по плану работ Академии информатизации образования ведет научно-исследовательскую и методическую работу по формированию стандартов единого образовательного пространства для дисциплин информационного цикла в педагогическом вузе. На первом этапе (2001-2002 гг.) была разработана модель [2], на втором (2002-2003 гг.) – метабаза образовательной области «Информатика» [3].

Единое образовательное пространство педагогического вуза (рис.1) включает централизованную информационную базу, диспетчерскую систему, средства администрирования, управления и коммуникации.

Информационная база содержит исходные модули, специфицированные по виду учебного материала: теоретические ТРТ, практические ПРК, контролирующие КТР и методические МТД.

Блок «Средства диспетчеризации» формирует индивидуальное образовательное пространство обучаемого и педагога с помощью интегрированных модулей. Этот модуль представляет собой стандартно оформленный учебно-методический материал, дающий целостное представление об определенной предметной области. Фактически модуль представляет собой функциональный целевой узел, в котором объединены учебное содержание и технология овладения им. Интегрированные модули содержат технологические карты с описанием опорных модулей для выбранных специальностей, дисциплин, тем занятий и учебных вопросов со ссылками на тип занятия и учебный материал.

Рис. 1. Структура единого образовательного пространства вуза

49

Интегрированные модули специфицированы по типу учебного занятия: теоретическое ТЗ, практическое ПЗ, лабораторная ЛР и самостоятельная СР работы. Модуль каждого типа ссылается на учебный материал любого вида (теоретический, практический, контролирующий, методический) в информационной базе вуза или во внешнем информационном хранилище. Технические ТМ и программные ПМ модули обеспечивают работоспособность системы.

Интегрированный модуль распознается по уникальному имени и состоит из следующих частей:

1. Введение, в котором указывается, какие модули предшествуют в изучении данному модулю, какие знания необходимы для усвоения изложенного материала. Называются модули, при изучении которых потребуются сведения, изложенные в данном модуле. Приводится схема взаимодействия модулей.

2. Основное содержание, состоящее из тем. Тема определяет актуальное направление в изучаемой дисциплине и делится на вопросы, являющиеся структурно завершенным учебным материалом. Основную часть учебного материала составляет текст в сочетании с иллюстративным материалом.

3. Тесты выходного контроля (в качестве вопросов могут использоваться задачи).

4. Выводы по учебному материалу и рекомендации по использованию модуля.

Для ориентации в модулях информационной базы используются технологические карты с «маршрутами» для направленного путешествия по учебному материалу. В карте запоминается выбранный маршрут, маршруты, которые посещались обучаемым, и их индексы. По индексу из библиотеки можно вызвать любой маршрут и любой информационный модуль. Поиск учебного материала осуществляться по конкретному содержанию (контенту), по признаку принадлежности к модулю, по ключевым словам. В любой момент маршрут можно покинуть, чтобы изучить другие модули, а потом вернуться назад. База контрольных вопросов со списком возможных ответов служит не только для самоконтроля, но и для «навигации» по маршруту, т.к. в зависимости от выбранного ответа система предлагает очередную порцию информации.

Блок «Средства коммуникаций» обеспечивает выполнение следующих функций: использование электронной почты; архивацию даты, времени, имени обучаемого, учебной темы и поиск информации в этих архивах; работа с базой данных задаваемые вопросов; обмен учебными модулями.

Блок «Средства администрирования» обеспечивает выполнение следующих функций: пересылка и автоматическая инсталляция на компьютерах обучаемых программных средств, необходимых для изучения курса; организация консультирования обучаемых; ограничение доступа к средствам поддержки курса.

Индивидуальное образовательное пространство педагога формируется на базе единого образовательного пространства вуза и включает электронный конспект лекций, видеотеку лектора, систему заданий для самостоятельной деятельности, средства мониторинга учебного процесса, сетевую страницу для дистанционного обучения. Информационные средства этого пространства обеспечивают выполнение следующие функций.

Создание и модификация учебного материала и учебных заданий курса (отдельные уроки, модули, лекции, учебные пособия, задания для тестов, контрольные работы, курсовые проекты, экзаменационные материалы).

50

Управление библиотеками разработки курсов (шаблоны, аудио- и видеофрагменты, анимация).

Модификация состава и уровня курса под конкретных обучаемых. Навигация и быстрый поиск необходимой информации о курсе. Мониторинг курса (получение любой статистической информации о курсе,

обучаемых, заданиях). Включение разработанного курса в базу данных. Индивидуальное образовательное пространство обучаемого включает

электронное учебное пособие, видеокурс лекций, практикум по компьютерному моделированию, адаптивную систему тестирования и сетевую версию курса для дистанционного обучения. Информационные средства этого пространства обеспечивают выполнение следующих функций.

Конфигурирование курса по желанию обучаемого. Воспроизведение мультимедийных и анимационных фрагментов курса. Самотестирование и самоконтроль знаний обучаемых на всех этапах изучения

курса. Доступ к курсу через сеть и его изучение с помощью программ-навигаторов. Введение паролей для исключения случаев несанкционированного доступа к

работам и файлам обучаемых. Развитие навыков сетевого обучения.

Схема интеграции единого образовательного пространства и учебно-воспитательного процесса представлена на рис.2.

Рис. 2. Интеграция образовательного пространства вуза

Процесс интеграции характеризуется следующими этапами [4].

Инициирование – изучение проблемы и возможностей ее решения. Анализ и оценка – определение целей, анализ имеющихся исходных данных (конкретных дисциплин, циклов, модулей), оценка состояния используемой системы обучения. Проектирование – планирование учебной работы и контроля над ходом обучения, обеспечение ресурсами. Реализация проекта – подготовка необходимых материалов и документации, установка программного обеспечения, подготовка педагогов и учебно-воспитательного персонала. Мониторинг и адаптация – сбор статистических сведений о функционировании системы, адаптация к изменяющимся условиям.

51

Оценка и реализация – формальная оценка и итоговая оценка в процессе эксплуатации.

Образовательные системы в педагогическом вузе формируются на базе компьютерных обучающих комплексов [5] для совершенствования управления, обучения и научных исследований на базе автоматизации управленческой деятельности, применения электронных образовательных средств, компьютерной психолого-педагогической диагностики и доступа к глобальным ресурсам Интернет. Обучающий компьютерный комплекс позволяет унифицировать структуру и формы представления учебного материала, повысить качество подготовки обучаемых, совместить обучение с основными видам профессиональной деятельности.

Структура типового обучающего компьютерного комплекс, функционирующего в среде образовательного пространства, представлена на рис.3.

Информационный раздел включает: • Учебный материал модульной структуры. В модулях выделяются основные понятия, термины и определения курса; материал сопровождается диаграммами, таблицами и рисунками, иллюстрирующими основной текст. • Компьютерные лабораторные практикумы по темам с рекомендациями и примерами. • Несколько уровней компьютерного тестирования в интерактивном режиме. • Тематические виртуальные Интернет-библиотеки, использующие средства коммуникации (терминальные и многомашинные системы, локальные и региональные сети связи и т.д.). • Каталог ключевых слов – справочник базовых терминов, понятий и определений, встречающихся в курсе. • Средства коннективности: электронная почта, телевизионная система «Информобразование», учебные конференции (аудио, видео).

Рис. 3. Структура компьютерного обучающего комплекса

52

Информационно-содержательный блок состоит из информационного и методического разделов.

Методический раздел включает учебные планы, учебные и рабочие

программы, учебники, сборники задач, учебные пособия, методические рекомендации, справочники, энциклопедии, развернутые планы семинаров, списки основной и дополнительной литературы, включающие ссылки на ресурсы электронной библиотеки образовательного заведения и материалы Интернет.

Контрольно-коммуникационный блок включает системы тестирования с обратной связью для определения уровня начальной подготовки обучаемого, промежуточного и итогового контроля, вопросы для текущего самоконтроля, вопросы к зачетам и экзаменам, критерии оценивания.

Применение информационных технологий для оценки качества обучения позволяет организовать централизованный контроль всех обучаемых и сделать его не зависящим от субъективности преподавателя. При автоматизированном тестировании используют предметные тесты, адаптивные тесты и критериально-ориентированные тесты. Системы автоматизированного тестирования выполняют функции создания тестов (формирование базы вопросов и заданий, стратегий ведения опроса и оценивания); проведения тестирования (предъявление вопросов, обработка ответов); мониторинга качества знаний обучаемых на основе протоколирования хода и итогов тестирования в динамически обновляемой базе данных.

Коррекционно-обобщающий блок осуществляет педагогический мониторинг образовательного процесса. В него входят итоговые результаты учебной работы обучаемого, диагностика учебно-познавательной деятельности, анализ результатов различных видов контроля. Из этих данных в образовательном учреждении формируется база данных, включающая информацию о каждом обучаемом. Право доступа к ней имеет администрация учреждения и педагоги, ведущие соответствующие учебные дисциплины. Корректно организованный мониторинг позволяет прогнозировать развитие обучаемых, совершенствовать содержание, структуру курса и принципы организации учебно-воспитательного процесса.

Компьютерные классы для преподавания информатики, офисные компьютеры, аудио- и видеотехника поступают в вуз по разным каналам и часто не стыкуются между собой, что затрудняет обмен информацией, приводит к большим затратам и снижает эффективность использования вычислительной техники. Системный подход к формированию единого образовательного пространства позволил перейти на более высокий уровень использования информационных технологий путем сопряжения и связи различных технологий, исключения несогласованности и несовместимости оборудования и программного обеспечения, экономии ресурсов.

Технические средства образовательного пространства вуза объединены в типовые модули в соответствии со стандартом информационной модели «Виртуальный педагогический вуз», разработанным в РГПУ им. А.И. Герцена под руководством И.А. Румянцева [http://www.emissia.spb.su]. Они включают:

1. Компьютерные классы общего профиля для занятий по информатике, программированию, набору текстов и проведения занятий по другим предметам.

2. Специализированные компьютерные классы-лаборатории: интернет-лаборатория, естественно-научная лаборатория, сетевой класс, класс для начальной школы, медиа- и дизайн студии, кабинет иностранного языка и т.д.

53

3. Комплекс для демонстрации компьютерных программ, слайдов, видеокассет, ТВ-программ.

4. Издательский комплекс: набор и редактирование методических материалов, сканирование и копирование информации, малотиражная печать.

5. Административный комплекс: архивы, хранение нормативно-справочной документации и статистических данных, составление документов, деловая переписка, финансовая деятельность.

6. Отдельные компьютеры для самостоятельной работы обучаемых и педагогов в классах и библиотеках.

7. Коммуникационный комплекс: обеспечение функционирования сети вуза, выход во внешнее информационное пространство.

В ТГПУ в 2001-2003 годах одновременно с разработкой теоретических положений формировалась база единого образовательного пространства для дисциплин информационного цикла по следующим специальностям факультета математики и информатики: 010100 – Математика, 030100 – Информатика, 351500 – Математическое обеспечение и администрирование информационных систем, 350800 –Документоведение и документационное обеспечение управления.

Программные модули образовательного пространства соответствуют комплектации технических средств. Они включают системное программное обеспечение, программное обеспечение общего назначения, языковые программные средства, учебные программные средства, средства моделирования и информационные системы различного назначения.

Фрагмент спецификации автоматизированного рабочего места для компьютерной обучающей системы представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Спецификация автоматизированного рабочего места (фрагмент)

№ Технические средства № Программные средства 1 2 3 4 5 6 7

IBM PC с процессором не ниже Pentium 3 Монитор Samsung 17”(желательно) Клавиатура Genius Манипулятор «мышь» (Net Scroll + Series) Принтер HP Сканер Umax Модем Rockwell

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

MS Windows ППП Norton Utilities MS Office Программная система Delphi СУБД FoxPro Вычислительная система Mathcad Информационно-поисковая система Рамблер MS Internet Explorer

MS Outlook Express

На первом этапе формировалась информационная база учебного материала

для следующих дисциплин: Информатика, Информационные системы, Информационные и телекоммуникационные технологии в образовании, Использование ВТ в учебном процессе и решение практических задач.

Фрагмент спецификации информационных модулей представлен в таблице 2.

54

Таблица 2 – Спецификация информационных модулей (фрагмент)

Работа с информационной базой образовательного пространства вуза

обеспечивается диспетчерской обучающей программой, предназначенной для формирования и просмотра библиотечных каталогов модулей всех типов, формирования и просмотра технологических карт составных модулей, поиска учебного материала для интегрированных модулей в информационной базе, организации индивидуального обучения.

Программа состоит из двух альтернативных разделов. Первый раздел содержит сформированную библиотеку типовых учебных модулей по данной дисциплине. К каждой учебной теме сделана подборка из теоретического, практического и контролирующего модулей. Таким образом, обучаемый находиться в рамках предлагаемой преподавателем образовательной траектории обучения данной дисциплине. По окончании изучения темы обучаемому предлагается тестовое задание, которое при положительном результате дает возможность перехода к следующей теме. Если же ответы на тест не дали положительный результат, то обучаемый может вернуться и более тщательно изучить текущий материал.

Второй раздел состоит из последовательных частей (рабочая программа, литература, теоретические занятия, практические занятия, самостоятельная работа, контролирующий материал) по данным дисциплинам, каждая из которых имеет линейную и нелинейную структуру. Можно подробно изучать материал, переходя последовательно от предыдущей темы к последующей, а также ознакомиться с содержанием темы и просматривать только конкретные модули с ответами на учебные или контрольные вопросы. При работе можно использовать разветвленную систему поиска по ключевым словам.

Каждая тема имеет нелинейную структуру, то есть каждая страница содержит ссылки на множество других страниц, связанных с данной. С каждой страницы пользователь может перейти на другие страницы, посвященные

№ Наименование Теоретические Практические 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Классификация и кодирование информации Понятие информационной системы Алгоритм и его формализация Языки программирования Модели и моделирование в информатике Автоматизированные обучающие системы Интерфейс человек-компьютер Информационные технологии в обучении Сетевые программные средства Искусственный интеллект. Базы знаний

Системы счисления Структуры данных Моделирование как метод решения практических задач Выполнение логических операций Алгоритмизация. Типовые задачи Формализация данных Инструментальные обучающие комплексы Обучающий комплекс Текстовый процессор Системы дистанционного обучения Мультимедиа технологии

55

родственным темам. Такая структура удобна, т.к. информационная база состоит из большого числа относительно независимых учебных модулей, каждый из которых интересен сам по себе.

Для обеспечения удобного доступа к информации на каждой странице имеются навигационные кнопки: Главное меню – возвращение к первой (заглавной) странице; Назад – переход на предыдущую страницу; Вперед – линейный переход к следующей странице; Выход – переход на последнюю страницу выход из системы.

Для нелинейного перехода к любому подпункту вложенного оглавления можно пользоваться гиперссылками, расположенными в левой части каждой вложенной страницы.

Контенты для диспетчерской обучающей системы сделаны в виде учебно-методических модулей в формате html. Подобраны библиотеки теоретических, практических и контролирующих модулей по каждой из тем. Имеется возможность самому пользователю составлять новые библиотеки из исходных элементарных модулей, выполняя поиск и навигацию между модулями с помощью ключевых слов. Связь между модулями осуществляется по системе индексов, то есть за каждым из модулей закреплен свой индекс, состоящий из нескольких признаков (указание на вид материала, тему, дисциплину).

В ходе работы обучаемый может сохранять необходимые с его точки зрения теоретические и практические модули, формируя свою библиотеку учебных модулей. Таким образом, пользователь может выстраивать свою образовательную траекторию и выделять модули или библиотеки модулей для просмотра, а затем проверять свой уровень знаний по разработанной системе тестов.

Для подготовки таких модулей не требуется специальных знаний в области программирования. Задачу можно решить с помощью стандартного средства (например, с помощью текстового редактора MS Word). В этом редакторе для создания файла формата html, достаточно после подготовки нужного документа сохранить его как веб-страницу. Можно воспользоваться также программой MS FrontPage, которая входит в комплект MS Office и позволяет создавать веб-страницы без программирования на языке html. Созданные учебные модули затем подключаются к информационной базе с помощью гиперссылок.

На кафедре информатики и вычислительной техники ТГПУ разработаны электронные учебные средства, фрагмент спецификации которых представлен в таблице 3.

Таблица 3 – Спецификация электронных учебных средств (фрагмент)

№ Наименование Авторы 1 Компьютерный курс (комплекс) “Использование ВТ

в учебном процессе”. РОСФОКОМП-183, 1999 Персианов В.В.

2 Учебные модели социально-экономических систем. РОСФОКОМП: 1699, 1700, 1701, 1702, 1703, 1769,1770, 1771. 1997-1999

Персианов В.В.

3 Сайт “Спринт-Информ” (терминологическое обеспечение курсов информатики). НТЦ «Информрегистр» - 6491, 2000

Фридланд А.Я.

4 Электронное методическое пособие для изучения языка Visual Basic for Applications. ОФАП 1275, 2002

Фридланд А.Я.

56

5 Автоматизированная инструментальная тестовая система – АИС «Тест». ОФАП 1343, 1998 Фридланд А.Я.

6 Электронный учебный курс «Компьютерные сети. Интернет и мультимедиа технологии». М. ВНТИЦ 50200200594, 2002

Якушин А.В.

7 Электронный учебный курс «Компьютерное моделирова-ние». ВНТИЦ 50200300392, 2003 Якушин А.В.

8 Электронный учебный курс “Математическое программирование”. ВНТИЦ 50200100363, 2001

Якушин А.В.

9 Сайт “Рекурсия в информатике”. ОФАП 1712, 2003

Есаян А.Р.

Синьковская Т.А.

10 Обучающий курс “Архитектура персонального компью-тера”. ОФАП 2313, 2003

Гордеев В.В.

Методы обучения – это система последовательных, взаимосвязанных

действий обучаемого и педагога, обеспечивающих усвоение содержания образования, развитие умственных сил и способностей обучаемых, овладение ими средствами самообразования и самообучения [6]. В случае единого информационного пространства можно использовать следующие методы обучения: самостоятельная работа, контроль и самоконтроль в обучении, организация и осуществление учебно-познавательной деятельности, стимулирование и мотивация интереса к учению, долга и ответственности.

Применение методов личностно-ориентированное обучения в условиях единого образовательного пространства позволяет:

• индивидуализировать и дифференцировать процесс обучения; • обеспечить условия, способствующие саморазвитию обучаемого; • учитывать субъективный опыт каждого обучаемого; • организовать коммуникативную и социальную деятельность обучаемого; • обеспечить объективный контроль знаний; • комплексно использовать в процессе обучения средства информационно-

коммуникационных технологий. Самостоятельной работа включает изучение учебно-методического пособия,

решение задачи, выполнение проектных заданий, курсовые и дипломные работы; работу с электронными учебными пособиями, просмотр видеолекций, освоение проблемно-тематических курсов выполнение практических заданий.

Методы контроля и самоконтроля предназначены для получения информации обучаемым и педагогом о результативности процесса обучения: тестирование и самотестирование, экзамены, курсовые работы, проектные и практические работы, деловые и ролевые игры, дискуссии, дипломные работы и т.д.

Методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности подразделяются:

по информации и восприятию – на словесные методы (электронные лекции, телеконференции, электронные конференции, консультации, дискуссии); практические методы (практические и лабораторные занятия, педагогический

57

практикум); наглядные методы (иллюстрация учебного материала на видеокассетах, на компакт-дисках);

по степени самостоятельности и активности познавательной деятельности учащихся – на репродуктивные и проблемно-поисковые методы.

Методы стимулирования и мотивации интереса к учению включают обсуждение собственных предпринимательских идей, шансов и факторов риска, создание ситуации успеха, конференции по обмену идеями, проектную работу в группах, творческие дискуссии, деловые игры, поощрения, «круглые столы».

Методы стимулирования долга и ответственности включают выдвижение требований к обучаемым и обучению, анализ жизненных и профессиональных ситуаций.

Модульный метод обучения в едином образовательном пространстве обеспечивает активное участие обучаемого в работе с материалом [7]. Технология модульного обучения – одна из технологий, которая позволяет одновременно оптимизировать учебный процесс, обеспечить его целостность в реализации целей обучения, развития познавательной и личностной сферы обучаемых, совместить жесткое управление познавательной деятельностью обучаемого с широкими возможностями для самоуправления.

Модульному методу свойственны компоненты проблемного обучения. Противоречие - конструирование руководителем проблемы, в которой обучаемые должны обнаружить явную недостаточность знаний и ранее установленных способов действия для решения данной задачи. Личностное отношение – определение собственного отношения обучаемого к значимости этой проблемы для общества, региона, окружения обучаемого и его лично. Участие – принятие проблемы в личный план для осуществления поиска средств решения проблемы. Поиск – методическая поддержка развертывания педагогом поисково-исследовательской деятельности обучаемых. Применение – определение и анализ класса задач, к которым принадлежит сконструированный способ решения поставленной задачи.

В случае единого информационного пространства образовательного учреждения обучаемые могут самостоятельно разрабатывать домашние и контрольные задания по изучаемой теме, рецензировать творческие работы сокурсников, выполнять индивидуальные исследовательские задания, разрабатывать и проводить практические занятия, разрабатывать школьные программы будущего, ассистировать преподавателю. Учитель, освобожденный от сугубо преподавательской и жесткой управленческой нагрузки, получает реальную возможность осуществлять индивидуальный личностный подход к каждому обучаемому, организовывать взаимодействие и взаимопомощь обучаемых.

В ТГПУ разрабатываются учебно-методические комплексы для обучения в едином образовательном пространстве. Типовой комплекс включает: программу (план) курса; методические указания для самостоятельного изучения; учебно-практическое пособие; практикум (сборник упражнений и ситуационных заданий); комплект демонстрационных раздаточных материалов, учебные презентации, видеофильмы к курсу; банк тестовых заданий; руководство по работе в сетевом режиме; законодательные акты и организационные материалы.

Учебная программа курса содержит распределение тем по модулям, часов – по темам и видам учебных занятий.

58

В методических указаниях содержание учебных тем излагается последовательно в виде перечня вопросов по каждой теме с привязкой к именам модулей. Приведены маршруты изучения материала (состав и последовательность изучения тем) в зависимости от подготовленности обучаемого, ключевые слова, рекомендации по выполнению конкретных заданий, порядок проведения итогового контроля. Дан список рекомендуемой литературы (обязательной и дополнительной), перечень используемых технических средств и программного обеспечения.

Практикум содержит задания и тесты для самооценки и рекомендации по их использованию, порядок проведения семинаров, конференций и практических занятий, систему поиска и навигации в образовательном пространстве курса, информационную поддержку (литература, дополнительные источники информации, включая Интернет), описание работы в сетевом режиме.

Проводимые в ТГПУ экспериментальные исследования предназначены для проверки эффективности методики модульного обучения дисциплинам «Информатика» и «Использование вычислительной техники в учебном процессе» в образовательном пространстве педагогического вуза на базе разработанного компьютерного обучающего комплекса.

Контролю подвергались студенты факультета математики и информатики, обучавшиеся по специальности 010100 - математика (квалификация - учитель математики и информатики) в 2001-2003 годах. Экспериментальная работа проводилась на первом и пятом курсах при изучении дисциплин «Информатика» и «Использование вычислительной техники в учебном процессе». Количество студентов в экспериментальной и контрольной группах составляло по 40 человек. Всего в эксперименте участвовало 240 человек. Начало и конец обучения совпадали с графиком изучения указанной дисциплины.

По разработанной методике проводились следующие занятия: по дисциплине «Информатика» – 212 часов учебных занятий, из которых 106

часов отводилось на аудиторные занятия (36 лекционных часов и 70 часов практикума) и 106 часов на самостоятельную работу. Предусмотрены контрольные работы, зачеты в первом и втором семестре по лабораторному практикуму и по теоретическому материалу.

по дисциплине «Использование вычислительной техники в учебном процессе» – 144 часа учебных занятий, из которых 72 часа отводится на аудиторные занятия (24 лекционных часа и 48 часов практикума) и 72 часа на самостоятельную работу. Предусмотрены контрольные работы, зачет в девятом семестре и итоговый экзамен в десятом семестре по лабораторному практикуму и по теоретическому материалу.

При изучении указанных дисциплин в экспериментальных группах на лабораторно-практических занятиях и в самостоятельной работе применялась библиотека типовых учебных модулей и диспетчерская обучающая система. В контрольных группах использовалась традиционная методическая система.

В экспериментальном исследовании были использованы методики экспертной оценки и самооценки на базе анкетирования и интервьюирования студентов и преподавателей, изучение и анализ деятельности студентов, наблюдение за реализацией заданий по каждой теме, методы статистического анализа. Проверка умений обучаемых осуществлялась через регулярные интервалы с использованием либо имеющихся в системе контрольных заданий, либо путем некомпьютерного контроля. Мнение обучаемых фиксировалось в специально

59

разработанных опросных листах. Экспертная оценка осуществлялась педагогами на аудиторных занятиях, лабораторных работах, экзамене по курсу, государственном экзамене.

Одним из критериев оценки эффективности разработанной методики модульного обучения являлось определение уровня формирования готовности студентов к самостоятельной деятельности. Учитывалась не только активность информационного взаимодействия между педагогом, обучаемым и средой обучения, но и функционирование организационных структур.

Результат обработки экспериментальных данных формулируется следующим образом:

• 82% студентов считают, что обучение дисциплинам информационного цикла в профессиональной среде следует проводить по предлагаемой методике на базе разработанных библиотек учебных модулей.

• 75% студентов отчетливо представляют, где и как можно использовать компьютер и информационные технологии в своей профессиональной деятельности.

• Время, затрачиваемое на освоение учебного материала, уменьшилось в 1,2-1,7 раза.

• Качество предлагаемой методики обучения оценивалось студентами следующим образом (в процентах): способствует повышению уровня знаний - 87; создает положительную мотивацию - 78; способствует желанию и умению самообразования - 80; создает условия для развития личности - 72; укрепляет профессиональные интересы - 70.

Таким образом, подтверждена высокая эффективность применения методики модульного обучения дисциплинам информационного цикла в едином образовательном пространстве педагогического вуза с использованием компьютерного обучающего комплекса. В дальнейшем планируется пополнять информационную базу новыми дисциплинами для широкого круга информатических и математических специальностей.

Литература

1. Концепция информатизации сферы образования в Российской Федерации. Бюллетени Высшей школы. 3, 4. 1998. 2. В.В. Персианов, Н.В. Сорокина. Основы моделирования образовательной области «Информатика»/ Педагогическая информатика. 2. 2003. – С. 11-21. 3. В.В. Персианов, Н.В. Сорокина. Метабаза образовательной области «Информатика»/ Педагогическая информатика. 3. 2003. – С. 45-52. 4. Захарова И.Г. Информационные технологии в образовании: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. 5. Технологические стандарты в образовании/ Материалы Всероссийской конференции. Москва, 23-24 апреля 2003 г. – М.: Изд-во МЭСИ, 2003. 6. Телекоммуникации, математика и информатика – исследование и инновации/ Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 7. – СПб.: Изд-во ЛГОУ им. А.С. Пушкина, 2003. 7. Разработка методических рекомендаций по созданию электронных учебно-методических пособий для системы дистанционного обучения и тестирования/ Отчет по НИР (без регистрации). Науч. ред. Ю.А. Сокуренко. – СПб.: Академия методов и техники управления, 2003.

60

С.В. Щербенко Институт информатизации образования МГОПУ им. М.А. Шолохова

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА

ПО СРЕДСТВАМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Утвержденная в конце 2001 года на уровне специального правительственного

распоряжения «Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года» [1] в качестве основных приоритетных задач на указанный период времени определила: 1. Обеспечение современного качества образования на основе сохранения его

фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства (главная задача).

2. Обеспечение государственных гарантий доступности и равных возможностей получения полноценного образования независимо от материального достатка семьи и места проживания обучающегося.

3. Повышение социального статуса и профессионализма работников образования, усиление их государственной и социальной поддержки. Значительное внимание в Концепции уделено вопросам информатизации

образования, в том числе информатизации сельской школы. В Концепции, в частности, предусмотрены: • обеспечение в рамках федеральной целевой программы «Развитие единой

образовательной информационной среды на 2001-2005 годы» развитие дистанционного образования (раздел 2.2);

• включение образовательных учреждений в глобальную сеть «Интернет» и локальные информационные сети (раздел 2.3);

• организация и проведение всеобуча по информационным технологиям для управленческих и педагогических кадров (раздел 2.4);

• всесторонняя поддержка сельских и поселковых школ, их приоритетная информатизация и обеспечение учебным оборудованием, совершенствование их образовательного процесса и материально-технической базы (раздел 1.3, п.5). Существенное значение в повышении качества подготовки специалистов

имеют лабораторные практикумы и практические занятия, используемые в учебном процессе вузов, в том числе педагогических.

Указанные выше решения и задачи определяют необходимость существенного

изменения содержания подготовки учителей информатики, в часности, в области средств телекоммуникаций и дистанционного обучения [2], подготовки их к выполнению функций, связанных не только с преподаванием учебного предмета «Информатика» и других предметов по информационным технологиям, но и с обеспечением широкого круга задач по информатизации общеобразовательной школы.

В начале создания лабораторного практикума по средствам телекоммуникаций и дистанционного обучения для подготовки учителей информатики в МГОПУ им. М.А. Шолохова были разработаны концептуальные основы этого практикума на базе трех определяющих положений.

61

1. Не исключая возможности решения указанных выше задач повышения качества подготовки учителей информатики для обеспечения информатизации общеобразовательной школы на основе новой специализации 030109 «Организация информатизации образования», в диссертации предполагается, что этот вариант не может быть эффективным и приемлемым для большинства педагогических вузов, которые ведут подготовку учителей информатики по двухпрофильным (совмещенным) учебным планам (информатика-математика, физика-информатика, информатика-английский язык и др.). В этих учебных планах необходимые для указанной специализации 500 часов учебного времени дисциплин специализации, уже используются для смежной специальности. В связи с этим создаваемый практикум ориентирован именно на эту наиболее массовую (совмещенную) организационную форму подготовки учителей информатики и на обеспечение поставленных задач в рамках типового учебного курса «Информационные и коммуникационные технологии в образовании».

2. Учитывая необходимость усиления технократической направленности подготовки учителей информатики на основе данного лабораторного практикума при его разработке был учтен опыт головного профильного вуза в области средств связи и телекоммуникаций – Московского технического университета связи и информатики (МТУСИ). В результате анализа опыта МТУСИ одна из лабораторных работ этого вуза была принята за основу при создании соответствующей лабораторной работы данного практикума, а вторая в качестве прототипа для другой его лабораторной работы.

3. При разработке лабораторного практикума, призванного обеспечить практическую подготовку будущих учителей информатики в области дистанционного обучения (ДО) вполне естественным было, обратится к результатам научно-исследовательских работ МГОПУ им. М.А. Шолохова, выполняемым по отраслевой НТП «Создание системы открытого образования», и, в частности, работ Института информатизации образования (ИНИНФО) по созданию и развитию «Педагогического виртуального университета».

Содержание лабораторного практикума определялось на основе: • утвержденного содержания курса «Информационные и коммуникационные

технологии в образовании»; • утвержденного основного объема лабораторного практикума (в часах); • имеющихся технических, программных и информационных средств для

постановки новых лабораторных работ в возможно более короткие сроки; • реальных финансовых возможностей для создания данного лабораторного

практикума; • экспертных оценок и рекомендаций ведущих специалистов ИНИНФО и

преподавателей факультета информатики и математики МГОПУ им. М.А. Шолохова.

Системный анализ указанной основы для определения содержания лабораторного практикума с учетом его общих концептуальных основ (Таблица 1) позволил определить как содержание практикума, так и основную цель каждой лабораторной работы, включенной в его состав (Таблица 2).

Лабораторная работа «Модем и модемная связь» построена на следующих основных принципах:

• в качестве основы использовано физическое оборудование, обеспечивающее формирование у студентов практических навыков работы с реальной аппаратурой передачи данных;

62

• в качестве прототипа использована лабораторная работа МТУСИ «Изучение среднескоростного модема»;

• в отличии от прототипа данная лабораторная работа построена на современных модемах ACORP 56K, использующих решетчатую модуляцию (кодирование) несущей аналогового телефонного канала и обеспечивающих скорость передачи данных 56 Кбит/с;

• в процессе выполнения лабораторной работы студенты приобретают опыт и навыки работы с программой Hyper Terminal, входящей в состав операционной системы Windows.

Функциональная схема лабораторной работы представлена на рис. 1. Лабораторная работа «Помехоустойчивое кодирование» построена на

следующих основных принципах: • в качестве основы использована компьютерная модель помехоустойчивой

системы передачи цифровых данных, функциональная схема которой приведена на рис. 2;

• за основу при создании данной лабораторной работы принята лабораторная работа МТУСИ «Исследование свойств циклических кодов»;

Таблица 1 - Концептуальные основы лабораторного практикума

№№ Основные положения и принципы

Основные цели

1 Ориентация на массовую подготовку учителей информатики по профилю практикума на основе профильного учебного курса.

1) обеспечение эволюционного характера внедрения инноваций;

2) доступность инноваций для большинства педвузов;

3) ускорение процесса внедрения инноваций.

2 Использование опыта головного профильного технического вуза.

1) сокращение времени постановки лабораторных работ по нетрадиционной для педвузов тематике;

2) использование с (необходимой адаптацией) имеющихся методических работ.

3 Использование средств ДО, разработанных по проектам отраслевой НТП «Создание системы открытого образования».

1) внедрение в практикум достижений в создании средств ДО для педагогического образования страны;

2) использование квалифицированных экспертных оценок и рекомендаций сотрудников ИНИНФО МГОПУ им.М.А. Шолохова – участников работы по этим проектам.

4 Сочетание физических и виртуальных лабораторных экспериментов.

1) сокращение финансовых расходов на создание практикума;

2) сокращение времени создания практикума;

3) использование дидактических достоинств каждого из указанных видов экспериментов.

63

5 Обеспечение вариативности. 1) возможность адаптации практикума к рабочим учебным планам различных педвузов;

2) возможность поэтапной модернизации практикума в различных педвузах.

6 Обеспечение личностной ориентации.

1) возможность использования методологии личностно – ориентированного обучения;

2) возможность использования методологии личностно – развивающего обучения;

3) возможность использования практикума для самообучения и саморазвития.

7 Разработка рекомендаций по дальнейшему развитию практикума.

1) определение основных направлений дальнейшего развития практикума;

2) разработка основных принципов выполнения этих работ.

Таблица 2 – Содержание лабораторного практикума

№№ Название

лабораторной работы

Основная цель лабораторной работы

Время выполне-ния, час

1 Модем и модемная связь

Экспериментальное подтверждение необходимости использования и изучение с принципов работы модема и организации модемной связи в системах телекоммуникаций на основе ТЛФ-каналов связи.

2

2 Помехоустойчивое кодирование

Ознакомление с принципами помехоустойчивого кодирования цифровых сообщений, и экспериментальная оценка эффективности его использования в системах телекоммуникаций.

2

3 Технология передачи данных «ТВ-Информ»

Экспериментальная проверка возможности совмещенной передачи телевидения и цифровых сообщений по телевизионным каналам связи на основе отечественной технологии передачи данных «ТВ-Информ».

2

4 Педагогический виртуальный университет (ПВУ)

Практическое освоение аппаратных и системных программных средств ПВУ, ознакомление с составом его основных информационных ресурсов.

2

5 Сетевой учебный курс

Приобретение практических навыков использования сетевых учебных курсов ПВУ и создания учебных графических изображений с помощью типового графического редактора.

2

64

КТ1-КТ4 – контрольные точки установки. Рис. 1. Функциональная схема лабораторной установки «Модем и модемная

связь».

Рис. 2. Структурная схема компьютерной модели помехоустойчивой системы

передачи данных.

65

• содержание и методика проведения указанной лабораторной работы МТУСИ были адаптированы к времени проведения лабораторной работы «Помехоустойчивое кодирование» и уровню подготовки студентов специальности 030100 «Информатика» педвузов в данной области.

Аппаратно-программной базой данной лабораторной работы является IBM-совместимый компьютер.

Лабораторная работа «Технология передачи данных ТВ-Информ» не имеет прототипа и построена на следующих основных принципах:

• использование отечественной технологии «ТВ-Информ», применяемой в информационных системах целого ряда министерств и ведомств страны и отмеченной Государственной премией Российской Федерации;

• лабораторная работа проводится во время проведения одного из сеансов передачи образовательных программ по каналам «ТВ-Информ» из Московского телецентра (Останкино) по каналам ОРТ или РТР;

• выполнение лабораторной работы должно обеспечивать приобретение студентами опыта работы как техническим, так и с программным обеспечением приемного абонентского пункта «ТВ-Информ».

• Функциональная схема лабораторной установки представлена на рис.3. Лабораторная работа «Педагогический виртуальный университет» построена

на следующих основных принципах: • использование действующего сервера «Педагогического виртуального

университета» (ПВУ) и его информационных ресурсов, которые постоянно развиваются (рис. 4);

• выполнение лабораторной работы должно обеспечивать практическое освоение студентами технологии работы с ПВУ;

• в процессе выполнения лабораторной работы студенты должны расширить свои знания в области открытого педагогического образования, структуре и составу информационных ресурсов ПВУ [3].

Лабораторная работа «Сетевой учебный курс» построена на следующих основных принципах:

• использование представляющего интерес для студентов специальности 030100 сетевого курса «Компьютерная графика» (разработка МГОУ);

• практическое изучение с помощью этого курса его разделов, необходимых для выполнения индивидуального практического задания;

• выполнение индивидуального задания, с использованием графического редактора Adobe PhotoShop.

Практическая реализация указанных лабораторных работ на факультете информатики и математики МГОПУ им. М.А. Шолохова показала его достаточно высокую эффективность в повышении качества знаний студентов в области средств телекоммуникаций и дистанционного обучения [4].

Основные направления работ по дальнейшему развитию и совершенствованию данного лабораторного практикума: • создание лабораторной работы «Приемная спутниковая станция» (НПО

«Кросна»), для ознакомления студентов с принципами ее построения и освоения функции пользователя данной станции;

66

Рис. 3. Функциональная схема лабораторной установки «Технология передачи

данных ТВ - Информ».

Рис. 4. Функциональная схема лабораторной установки «Педагогический

виртуальный университет (ПВУ)».

67

• модернизация лабораторной работы «Технология передачи данных ТВ-

Информ», для ознакомления студентов с принципами построения и возможностями новой серии аппаратуры «ТВ-Информ»;

• развитие лабораторных работ «Модем и модемная связь» и «Помехоустойчивое кодирование» на основе новых компьютерных моделей, для обеспечения более глубокого изучения студентами принципов передачи цифровых данных и помехоустойчивого кодирования цифровых сообщений; Обеспечение личностно-ориентированного изучения студентами различных

проблемных разделов нескольких сетевых учебных курсов по специальности 030100 «Информатика», и разработки ими фрагментов новых сетевых учебных курсов по этой специальности.

Литература

1. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года. Минобразования России. 2001. 29с.

2. Филлипов В.М., Тихомиров В.П. Открытое образование – стратегия XXI века для России. М.: 2000. 355с.

3. Ваграменко Я.А., Зобов Б.И., Осипов А.П. Педагогический виртуальный университет: основные задачи, принципы построения, структура информационных ресурсов. Педагогическая информатика. №1, 2002. С. 18-25

4. Щербенко С.В. Лабораторный практикум для подготовки и повышения квалификации школьных учителей в области средств телекоммуникаций и дистанционного образования. / Информатизация сельской школы. / Труды Всероссийского научно-методического симпозиума. / М.: 2003г. С. 367-371.

68

РЕСУРСЫ ИНФОРМАТИЗАЦИИ

В.И. Баран Чебоксарский кооперативный институт МУПК ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ УЧЕБНОГО КУРСА

С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Проблема анализа логической структуры учебного предмета всегда была одной из центральных задач дидактики (см. напр. [1]). В последнее десятилетие в учебные планы многих специальностей вводятся прикладные курсы, ориентированные на применение информационных технологий в сфере предстоящей профессиональной деятельности. В настоящей работе мы рассмотрим задачу проектирования логической структуры курса, построенного на основе применения информационных технологий для решения прикладных задач. Ниже подобные курсы условимся называть интегрированными.

Каждый из интегрированных курсов представляет собой применение системы знаний, относящихся к информационным технологиям, для решения задач из рассматриваемой предметной области П. условимся обозначать через P1, P2, …, Pn элементы системы знаний, состоящей из тем, понятий, отдельных примеров или задач, выбранных для изучения из предметной области П. Через I1, I2, …, Im обозначим элементы знаний о средствах информационных технологий. Как правило, между отдельными элементами знаний P1, P2, …, Pn, так же как и между элементами I1, I2, …, Im, существуют внутрипредметные связи. Если для изучения элемента знаний В, обязательно следует предварительно изучить элемент знаний А, то такую связь условимся обозначать так: А→В. Множество таких пар, составленных из элементов знаний P1, P2, …, Pn составляет систему внутрипредметных знаний области П: (Pm→Pn), а множество пар, составленных из I1, I2, …, Im, – систему внутрипредметных связей для знаний по информационным технологиям. При проектировании логической структуры предметной области П (или информационных технологий) основной задачей является оптимальная организация последовательности изучения материала таким образом, чтобы внутрипредметные связи реализовывались наиболее эффективно, другими словами, как лучше на прямой (в смысле близости взаимосвязанных элементов) расположить элементы P1, P2, …, Pn (и, соответственно I1, I2, …, Im) (рис. 1). При разработке логической структуры интегрированного курса возникают более сложные задачи:

1) как при поддержке внутрипредметных связей из областей знаний П и I эффективнее сгруппировать каждый элемент знаний Рi с одним или несколькими

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

2’2004

69

элементами Ij. Множество пар вида (Рi, Ij) и будет составлять учебным материал интегрированного курса;

2) в какой последовательности в интегрированном курсе лучше изучать выбранные пары (Рi, Ij), другими словами, как построить траекторию, проходящую через выбранные узлы (рис. 2).

В разработке логической структуры интегрированного курса можно выделить пять этапов:

1. Выбор концептуальной модели интегрированного курса; 2. Выбор элементов знаний из предметной области Р и определение

оптимальной последовательности их изучения; 3. Выбор элементов знаний по информационным технологиям и определение

оптимальной последовательности их изучения; 4. сопоставление элементов знаний из предметной области Р с

Соответствующими знаниями по информационным технологиям; 5. Построение оптимальной последовательности изучения тем

интегрированного курса.

Рис. 1

Рис. 2 Выбор концептуальной модели. Следует признать, что в настоящее время

еще не сформированы общие подходы в выборе концептуальной модели интегрированного курса. Мы разделяем мнение Е.С. Полат, считающей2, что в педагогическом проектировании «отталкиваться, естественно, надо от дидактических и познавательных целей и задач, ибо средства информационных технологий – суть средство реализации дидактических задач» [2, с.30]. В этой связи, наиболее подходящей моделью интегрированного курса, на наш взгляд, является модель, в которой в качестве основных внутрипредметных связей выбираются связи между элементами знаний из предметной области. Вместе с тем, в зависимости от объема курса, уровня подготовленности студентов возможно применение модели, в которой в качестве главных связей выбираются связи между элементами знаний по информационным технологиям, а также модели, сочетающей два этих подхода.

Ниже, считая в качестве основных связей отношения между знаниями по бухгалтерскому учету, рассмотрим в качестве примера проектирование логической

70

структуры курса «Автоматизация бухгалтерской учета», в той его части, в которой предполагается применение программы «1С: Бухгалтерия».

Выбор элементов знаний из предметной области и определение оптимальной последовательности их изучения. Выделим наиболее важные темы из курса бухгалтерского учета (табл.1)

Таблица 1 – Элементы знаний по бухгалтерскому учету

№ Тема Обозначение 1. Основные понятия бухгалтерского учета P1 2. Учет кассовых и банковских операций P2 3. Учет расчетов с покупателями P3 4. Учет основных средств P4 5. Учет затрат на оплату труда и отчислений в

социальные фонды P5

6. Учет материалов P6 7. Учет расчетов с поставщиками P7 8. Учет затрат на производство P8 9. Учет выпуска готовой продукции P9 10. Учет реализации готовой продукции P10 11. Учет финансовых результатов P11

Чтобы эффективнее использовать внутрипредметные связи, воспользуемся

методом оптимизации объема и структуры учебного материала, предложенным в работе [3]. Для этого представим структуру учебного материала, выбранного из предметной области Р, в виде ориентированного графа, вершинами которого являются элементы знаний Рj, а ребрами – стрелки, соединяющие взаимосвязанные элементы, т.е. внутрипредметные связи (рис. 3).

Такое представление структуры учебного материала позволяет увидеть возможные варианты изменения расположения каждого элемента знаний в рамках данной структуры. Так, например, можно поменять местами несвязанные между собой элементы, но нельзя переставлять друг с другом элементы, соединенные стрелками, поскольку каждая из стрелок соединяет два элемента знаний, первый из которых используется при изучении второго.

Рис. 3. Связи между элементами знаний из области Р Эффективность каждой из внутрипредметных связей тем выше, чем ближе

расположены друг к другу взаимосвязанные элементы. В качестве степени близости элементов Pi и Pj можно принять модуль разности между их индексами |j-i|. Это число будем называть расстоянием между элементами Pi и Pj и обозначать так: |Pi и Pj|. Так, например, расстояние между элементами P1 и P2 равно единице, так как |P1P2|=|2-1|=1, а расстояние между элементами P2 и P7 равно пяти: |P2P7|=|7-2|=5. В

71

качестве меры эффективности всех внутрипредметных связей можно выбрать функцию

∑= ji PPF ,

где сумма берется по всем парам взаимосвязанных элементов. Чем меньше значение функции F на множестве допустимых перестановок элементов знаний Pi (i=1,2,… n). Найдем значение функции F для графа, представленного на рис.3.

378115112791058101189

6848411231312

=+−+−+−+−+−+−+−+

+−+−+−+−+−+−=F

Значение функции F можно уменьшить с помощью двух перестановок:

переставив элемент P4 с элементов P7 и переставив элемент P5 с элементов P6. В результате чего получим:

Рис.4. Связи между элементами знаний после перестановки Значение функции F при этом равно 27. Любая другая допустимая перестановка элементов знаний не уменьшает значение функции F. Таким образом, структура знаний по бухгалтерскому учету, представленная на рис.4, оптимальна.

Заметим, что в случае, если количество элементов знаний велико (n>20), для нахождения оптимальной структуры связей следует воспользоваться компьютерными методами.

Выбор и оптимизация структуры знаний по информационным технологиям. Выделим элементы знаний по работе в программе «1С», которые нам понадобятся в интегрированном курсе (табл.2).

Таблица 2 – Элементы знаний по информационным технологиям (программа

«1С») № Элемент знаний Обозначение 1. Формирование справочной информации I1 2. Непосредственный ввод хозяйственных операций I2 3. Формирование и контроль отчетной информации I3 4. Настройка программ «1С» в режиме «Конфигуратор» I4 5. Применение документов для ввода хозяйственных

операций I5

6. Использование типовых операций I6 7. Применение встроенного языка для разработки

типовых операций I7

Отобразим структуру связей между этими элементами знаний:

72

Оптимизируя связи между этими компонентами знаний, поставим элемент I4

сразу после элемента I1, а элементы I2, I3 сдвинем на одну позицию вправо, в результате получим следующую структуру:

, которая является наилучшей.

Сопоставление элементов знаний из предметной области с соответствующими знаниями по информационным технологиям. Для сопоставления элементов знаний, выбранных из предметной области, с соответствующими знаниями по информационным технологиям построим таблицу отношений, строки которой будут соответствовать элементам знаний по информационным технологиям, а столбцы – элементам знаний из предметной области. В первой строке таблицы запишем элементы знаний из предметной области, расположенные в оптимальном порядке. Аналогично в первом столбце запишем элементы знаний по информационным технологиям. Если при изучении темы Pj используется элемент знания Ij, то ячейка, стоящая на пересечении соответствующего столбца и строки, заштриховывается. В результате получим заштрихованную область, из которой выбирается учебный материал для интегрированного курса (табл.3).

Таблица 3 – проектирование образовательных траекторий.

73

Построение оптимальной последовательности изучения тем интегрированного курса. Выбор последовательности изучения тем интегрированного курса является наиболее сложной задачей. Как правило, в виду ограниченности учебного времени нет возможности изучить все парные компоненты, выделенные на предыдущем шаге. Поэтому траектория , соединяющая выбранные темы для интегрированного курса, не должна иметь длинных горизонтальных и вертикальных звеньев. Вместе с тем, как подчеркивает В.И. Орлов [4, с.54], «главное свойство содержательной учебной информации –доступность для осмысленного восприятия, а, следовательно, возможность преобразовательного воздействия и пригодность к практическому использованию». Применительно к интегрированным курсам это означает, что переход к более совершенным программным инструментам, требующих актуализации новых знаний по использованию средств информационных технологий, возможен только после того, как хорошо усвоен предыдущий учебный материал. В связи с различным уровнем подготовки студентов целесообразно осуществить дифференциацию обучения, предусматривающую тестирование в начале курса и разделение обучаемых по уровням А, В, С. На основе результатов тестирования строятся различные траектории изучения учебного материала (см. табл. 3).

Литература

1. Сохор Б.И. Логическая структура учебного материала. - М.: Педагогика, 1974. -

192с. 2. Полат Е.С. Дистанционное обучение, Стандарты и мониторинг в образовании,

№1, 2000, с. 28- 33. 3. Монахов В.М., Гуревич В.Ю. Оптимизация объема и структуры учебного

материала, Советская педагогика, 1981, №12, с. 19-25. 4. Орлов В.И. Содержательная учебная информация, Педагогика, №1,

1997, с. 53-55. М.Б.Игнатьев Академия информатизации образования В.В. Королев, А.А. Кроль Санкт-Петербургский госуниверситет аэрокосмического приборостроения

ВИРТУАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ СРЕДЫ

Развитие виртуальных образовательных сред Виртуальные образовательные среды первого поколения.

ВОС (Виртуальные образовательные среды) первого поколения стали появляться сразу после появления WWW в 1992 г. Они позволили спроектировать, разработать и использовать первые достаточно простые сетевые или он-лайн курсы. Эти системы, как правило, представляли собой некоторый набор разрозненных компонентов, каждый из которых выполнял ту или иную отдельно взятую функцию. Типовыми компонентами и средствами ВОС первого поколения являются:

74

• электронная почта и программы автоматической рассылки сообщений; • статические Web - страницы; • веб-браузеры (Netscape Navigator и Microsoft Internet Explorer); • средства для проведения конференций и обмена текстовыми сообщениями; • средства структурированного хранения он-лайн файлов различного

назначения; • средства для проведения примитивных аудио - и видеоконференций;

Существенным недостатком ВОС первого поколения является отсутствие какой-либо интеграции и взаимодействия между их отдельными компонентами. В связи с этим он-лайн курсы, которые были созданы с использованием этих систем, по сути дела представляли собой несколько модернизированную форму традиционного обучения по переписке, но не принципиально новую технологию обучения на основе сети Интернет. Виртуальные образовательные среды второго поколения.

Примерно с конца 1996 г. на рынке программных продуктов стали появляться ВОС второго поколения, которые в настоящее время представляют собой мощные средства по созданию он-лайн курсов и их изучению. Они предоставляют разработчикам он-лайн курсов и их пользователям (обучаемым) многочисленные функции, которые, в общем случае, можно разделить на несколько категорий:

• функции планирования и администрирования; • функции поддержки создания учебных материалов и учебных заданий; • функции тестирования и оценки знаний студентов или слушателей; • функции коммуникаций; • прочие функции.

Принцип построения ВОС второго поколения базируется на автоматической генерации сервером активных Web-страниц в соответствии с информацией, заложенной в базе данных (БД) о пользователях. Такой подход позволяет настраивать подобные системы в предельном варианте на каждого конкретного пользователя. Виртуальные образовательные среды третьего поколения.

При всех достоинствах ВОС второго поколения они обладают и рядом недостатков, связанных с недостаточным использованием коммуникационных и стримминг мультимедийных технологий, технологий совместной разработки проектов на базе сети Интернет и средств интеллектуализации и визуализации процесса обучения и преподавания.

Отличительной особенностью ВОС третьего поколения является самое активное применение ими новых технологий на базе сети Интернет, а именно:

• компьютерных аудиоконференций или Интернет - телефонии различных типов

• компьютерных видеоконференций типов "один - одному", "один - многим" • групповой одновременной работы студентов над единым проектом или

документом, распределённым в сети Интернет

75

Виртуальные образовательные среды четвёртого поколения.

ВОС четвёртого поколения находятся в самой начальной фазе своего планирования и разработки прототипов. Основным лейтмотивом систем этого поколения является их:

• интеллектуализация; • адаптация учебного плана к запросам конкретного пользователя; • ориентирование на новую парадигму образования, в центре которой стоит

обучаемый и глобальные образовательные ресурсы; • новизна в преподавании и обучении, основанная на возможностях сети

Интернет. В настоящее время уже существует ряд технологий, на базе которых

предполагается строить ВОС четвёртого поколения, причём технология мультиагентов является одним из самых перспективных средств для их построения Л.9,10,12.

Интеллектуальный и программный агенты Программный агент

Доминирующим при построении новых ВОС является использование теории искусственного интеллекта и, в частности, тех её разделов, которые ориентированы на решение задач совместного обучения в распределённой компьютерной среде. Наиболее признанное определение термина программный агент - это программная система, обладающая по крайней мере четырьмя базовыми свойствами: автономностью: агенты функционируют без прямого вмешательства пользователей или программ и обладают определённой способностью контролировать свои действия способностью общения: агенты взаимодействуют с другими агентами (и, возможно, пользователями или программами) посредством какого-либо языка коммуникаций реактивностью: агенты обладают способностью воспринимать среду (которая может быть физическим миром, пользователем, использующим графический интерфейс, коллекцией других агентов, сетью Интернет или, возможно, всем вместе взятым) и адекватно реагировать в определённых временных рамках на происходящие события активностью: агенты не просто реагируют на изменения среды, но и обладают целенаправленным поведением и способностью проявлять инициативу.

С точки зрения распределённых вычислений, агент - это самостоятельный процесс, выполняемый параллельно, имеющий определённое состояние и способный взаимодействовать с другими агентами при помощи сообщений Л.8,11. Каждый агент имеет возможность создания копий самого себя с полной или ограниченной функциональностью, обеспечивая возможность настройки на среду путём исключения неэффективных методов или свойств и замены их новыми более эффективными методами и свойствами. Агент имеет возможность постоянного изменения сценария поведения без изменения этого сценария в родительском классе. Интеллектуальный агент

Это компьютерная система, которая в дополнение к базовым свойствам либо сформулирована, либо реализована с использованием концепций, свойственных

76

человеку. Например, в теории искусственного интеллекта (ИИ) понятие агента часто связывают с такими понятиями, как знания, убеждения, намерения, обязательства.

Агент рассматривается как вычислительный процесс со знаниями относительно ограниченной части предметной области, способный достигать своих целей, взаимодействуя с другими агентами и пользователями.

Мультиагентная система

Под мультиагентной системой (МАС) будем понимать многокомпонентную систему, состоящую из разнообразных агентов со специфицированным интерфейсом. Вместо больших программ с простыми средствами коммуникации между компонентами в настоящее время всё большее развитие получают системы, состоящие из простых стандартных интеллектуальных компонентов (агентов).

Для обеспечения хода обучения в специализированной образовательной многоагентной системе должны быть следующие виды агентов:

• агенты-координаторы распределения, функции которых состоят в распределении хода учебного процесса. Эти агенты должны быть целесогласующими или социоморфными агентами

• агент интерактивного взаимодействия, в задачи которого входит обеспечение взаимодействия агента-координатора распределения, агента-координатора рейтинга, преподавателя и ученика. Он должен быть реактивным или биоморфным агентом

• агенты обучения, каждый из которых в свою очередь может быть субкоординатором по определенной учебной дисциплине или группе дисциплин;

• агенты тестирования, задачи которых состоят в определении уровня знаний обучаемого

• агенты-координаторы рейтинга, которые отслеживают результаты тестирования, поступающие от агентов тестирования В процессе обучения возникает две задачи: обеспечение учебного процесса

и оптимизация. Первая из них формулируется следующим образом. Дано множество предоставляемых системой открытого образования услуг и задача, которая должна быть решена. Необходимо определить, может ли задача быть решена доступными в настоящее время средствами. При положительном ответе система должна перейти ко второму этапу – определению оптимальной структуры для решения задачи.

Например, в процессе тестирования студента определяется его психо-физиологический тип: визуал, вербал, аудиал, в соответствии с которым материалы курса обучения представляются или в виде гипертекста, или в виде активных графических схем, или в виде аудио-файлов. Дополнительно предусматривается возможность изменения скорости представления материалов, например определений, в автоматическом режиме в зависимости от индивидуальных настроек.

При описанной структуре возникает проблема адаптации структуры многоагентной системы для решения задачи обучения конкретного ученика и ее оптимизация по суммарной стоимости и суммарному времени, затрачиваемым на связь между учителем и учеником. Кооперативное взаимодействие агентов должно быть динамическим и способным к адаптации в зависимости от текущей обстановки. Одному обучаемому на усвоение материала может потребоваться минуты, а для

77

другого необходим период длительного обучения. Для решения задачи оптимизации могут быть использованы алгоритмы эволюционного моделирования.

В настоящее время прототипы программных и интеллектуальных агентов уже достаточно широко используются в ВОС, в которых они могут играть роль:

• виртуальных учителей • виртуальных студентов или компаньонов по обучению • виртуальных персональных ассистентов, помогающих студентам в обучении • виртуального администратора, помогающего в области администрирования и

планирования действий обучаемого Персональные ассистенты (ПА)

ПА представляют собой особый класс интеллектуальных агентов, которые функционируют полуавтономно от пользователя и от его имени, представляя его интересы или представляя услуги от имени пользователя другим ассистентам. Агенты - ассистенты помогают обучаемым в процессе изучения учебного материала, обеспечивая персонализацию настройки среды в соответствии с профилем обучаемого.

ПА выполняют следующие функции: • агент новостей обеспечивает поддержку системы новостей и асинхронного

обмена сообщениями между преподавателями и студентами, а также обеспечивает запись всех сообщений, относящихся к данному конкретному пользователю, в его "записную книжку", реализованную в виде отдельного приложения на компьютере-клиенте

• агент составления расписаний обеспечивает согласование персональных действий пользователя с синхронными мероприятиями в обучающей среде на основе "записной книжки", для чего координирует свою деятельность с агентами других пользователей

• агент поиска на Web использует нечёткий вероятностный подход для сортировки и фильтрации Web-cтраниц, найденных традиционными поисковыми серверами для дополнения дидактического материала или выполнения курсовых заданий.

ПА с анимационным и речевым интерфейсом

С помощью 3D интерфейса началось активное освоение заэкранного пространства — стали создаваться виртуальные образовательные миры. В этих мирах поселились, как раньше в компьютерных играх, интерфейсные агенты в виде говорящих трехмерных персонажей. Интерфейсных агентов, действующих в образовательных программных средах, называют педагогическими агентами. Исследования показали, что взаимодействие обучаемых с интерфейсными агентами увеличивает мотивацию, активизирует восприятие информации и укрепляет доверие к получаемым сообщениям, а это все в совокупности, в свою очередь, повышает эффективность образовательных программных средств. Существенным является то, что анимированные педагогические агенты делают возможным более точно моделировать те виды диалогов и взаимодействий, которые реально происходят в течение процесса обучения при общении учителя с учениками.

Некоторые агенты персональной помощи обеспечивают интерфейс между пользователем-студентом и компьютером посредством анимированного символа, который может непосредственно управляться пользователем. Этот тип агента

78

обычно известен как агент интерфейса. Агент интерфейса - это любая программа, которая может рассматриваться пользователем как инструмент реализации обычного интерфейса прямой манипуляции.

В современных прототипах ВОС третьего поколения используется два типа анимированных агентов: "говорящая голова" и мультипликационный образ. Особенностью программирования агентов в современных ВОС является возможность их настройки на конкретного пользователя и контекст обучения, т.е., другими словами, организации персонализированного обучения. Система поиска и фильтрации информации.

Одной из ключевых проблем при построении современных ВОС является обеспечение возможности поиска в системе Интернет и предоставления обучаемому дополнительной информации, не содержащейся в дидактическом материале курса. Существующие системы поиска и фильтрации информации, расположенные в сети Интернет, как правило, являются низкоэффективными, поскольку генерируют высокий процент лишней иррелевантной информации. Предлагаемый подход к решению этой проблемы состоит в построении многоагентной системы поиска и фильтрации информации. Основная идея данного подхода заключается в разработке агента (агентов), помогающего пользователю отобрать наиболее полезные Web-страницы, полученные традиционными поисковыми средствами. Для каждой Web-страницы пользователь будет иметь восприятие, которое указывает определённый уровень принятия данной страницы относительно нечёткого свидетельства, сформированного на основе заголовка или резюме страницы. В настоящее время разработаны подобные классификаторы, построенные на основе теоремы Байеса. Агенты виртуальной среды.

Агенты этого типа являются резидентными для "виртуального класса" и поддерживают действия, связанные с преподавательской деятельностью и процессом обучения. В отличие от агентов персональной помощи, эти агенты запускаются на сервере и не персонализированы под конкретного пользователя. Агент "виртуальный компаньон".

Этот агент является разновидностью так называемых диалоговых агентов, известных также как "chatterbots". Идея использования chatterbots заключается в попытке создания интерфейса на естественном языке между обучаемым и ВОС, что в целом является открытой проблемой в искусственном интеллекте. Существуют различные подходы:

• подключение внешней базы знаний и механизма логического вывода; • поиск по ключевым словам; • использование специальных моделей для ведения диалога;

Для использования подобных моделей необходимо обеспечить агента знанием контекста диалога, что достигается путём использования сети диалоговых переходов в рамках решения специфической проблемы.

Модели агентов виртуального компаньона строятся на основе BDI-архитектуры. Агенты "виртуальные компаньоны" могут отличаться как по уровню экспертизы (знаний), так и по той роли, которые они играют в группе. Например, "сильные" компаньоны могут принимать на себя роль лидеров в виртуальной группе обучаемых, развивая и объясняя решение проблемы; в противоположном случае,

79

"слабый" компаньон может быть использован для того, чтобы стимулировать и поощрять обучаемых в ВОС. Агент "мониторинга группы".

Каждая виртуальная группа имеет связанного с ней агента мониторинга группы. Он поддерживает разделяемую модель знаний группы и сравнивает её состояние с текущим состоянием решения проблемы, которое содержит цели, концепции, действия и т.д. Это состояние характеризует группу. Группа имеет различные сценарии работы, каждый из которых характеризуется своей целью, общей для всех членов группы. Эта цель соответствует концепции разделяемых намерений. Агент-планировщик (АП).

Этот агент предлагает студенту индивидуальный план согласно его академическому плану, интересам, текущей успеваемости, способностям и, в случае необходимости, имеет возможность изменения программы обучения. На следующем этапе ВОС генерирует персонифицированные книги, называемые мультикнигами, связывая отобранные модули дидактического материала с траекторией обучения студента для каждой области знаний. По такому же принципу могут быть организованы группы виртуальных студентов со схожими интересами (траекториями) для организации электронных дискуссий. Процесс обучения планируется в соответствии с желаемым временным графиком обучения. Существующие ограничения.

Ограничения могут быть разделены на две категории: локальные и глобальные. Глобальные ограничения - это обычно временные ограничения, например, время, имеющееся в распоряжении студента, чтобы изучить материал по тому или иному курсу. Локальные ограничения могут включать: число студентов, одновременно изучающих один и тот же материал; допустимое число студентов в виртуальной группе; доступные технические ресурсы и т.д. Общий домен (область) имеет специальный тип ограничений - каждый фрагмент плана должен выполнить начальные условия студента. Отдельный агент-планировщик не может выбирать любой фрагмент плана, который удовлетворяет набору локальных ограничений; выбранный фрагмент должен быть совместим с фрагментами плана, выбранными другими агентами.

Перспективные технологии

Одной из ключевых проблем построения ВОС является проблема разработки модулей электронного дидактического материала (МДМ). Изначально одной из принципиальных черт МДМ было широкое использование мультимедийных средств для обогащения форм представления знаний о предметной области, что получило своё развитие в массовом производстве учебных компакт-дисков (CD ROM). Однако с появлением сети Интернет и программных средств WWW первые Web-ориентированные образовательные среды практически отказались от использования всех наработок индустрии производства мультимедийных МДМ. Вдохновлённые доступностью учебных материалов, размещённых на Web, их разработчики стали помещать на свои Web-страницы и насыщать оболочки ВОС текстовыми (часто отсканированными) МДМ с весьма ограниченным использованием графиков или

80

анимационных. Частично это было обусловлено также и высокой стоимостью разработки мультимедийных МДМ.

Со временем выявился целый ряд проблем использования таких материалов, а именно:

• дидактический уровень текстовых МДМ оказался достаточно низким; • учебные материалы были статическими; их настройка на конкретного

пользователя оказалась практически невозможной; • использование материалов, разработанных в одной ВОС, требовало

значительных усилий по их конвентированию и использованию в других ВОС; Всё это привело к тому, что в настоящее время основные усилия по

разработке технологий для МДМ сосредоточены на разработке высококачественных МДМ многоразового использования, технология создания которых органически объединена с содержанием и методами его изучения, позволяющих динамически и гибко встраивать их в ВОС нового поколения. Технология порталов.

Как уже отмечалось выше, концепция построения ВОС 1-го, 2-го и отчасти 3-го поколений базировалась на использовании статических Web-страниц. Однако, в общем случае, статические Web-страницы являются крайне неэффективными в смысле скорости поиска и фильтрации затребованной в сети Интернет информации.

К числу технологий, позволяющих устранить указанные выше ограничения и способствующих интегрированному и высокоэффективному использованию пользователями виртуальных информационных источников сети Интернет, относится технология порталов. Суть этой технологии заключается в:

• интеграции в одном месте или единой точке доступа в сеть Интернет (другим словами, на пользовательском образовательном портале) всей необходимой информации из сети Интернет, имеющей отношение к процессу обучения конкретного пользователя;

• персонализации пользовательской информации и защиты пользователей и их действий в сети Интернет;

• настройки и адаптации информации, расположенной в сети Интернет, для различных групп университетских пользователей;

• регулярного (каждый час, день, неделю и т.п.) автоматического обновления информации на пользовательском образовательном портале при изменении данного типа информации на оригинальном источнике информации в сети Интернет.

Литература

1. В.М.Курейчик, Л.А.Зинченко «Эволюционная адаптация интерактивных

средств открытого образования». М, 2001. 2. М.Б.Игнатьев, А.В.Никитин, Н.Н.Решетникова, Ю.М.Смирнов «Всероссийская

виртуальная кафедра по специальности 22.01 – вычислительные машины, комплексы, системы и сети» изд.СПбГУАП, СПб-М, 1999.

3. М.Б.Игнатьев «На виртуальной стройке века» Российская газета, 8 декабря 1999.

4. М.Б.Игнатьев, А.В.Никитин, А.А.Оводенко «Петровские традиции и новые информационные технологии в образовании» Журнал «Педагогическая информатика» №2, 2003, стр.59-67.

81

5. Дж.Люгер «Искусственный интеллект» М-СПб-Киев, 2003 6. http://www.cognitive.ru 7. http://center.fio.ru/ 8. http://www.informika.ru 9. http://www.osp.ru

Н.М. Опарина Дальневосточный институт законодательства и правоведения

ВЛИЯНИЕ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБУЧАЕМЫХ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ РАБОТЫ

ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ОБУЧЕНИИ

Предварительный анализ литературы показывает, что с точки зрения устойчивости обучаемого к воздействию стрессовых факторов их личностные характеристики могут быть представлены следующими четырьмя группами [2, 3, 4]: cтрессово- устойчивый тип; лабильный тип; инертный тип; психоастенический тип.

Обучаемые, относящиеся к первой группе, имеют сильный уравновешенный тип высшей нервной деятельности и высокую эмоционально-волевую устойчивость. Для них характерна быстрая врабатываемость в учебный процесс, длительный период работоспособности при решении интеллектуальных задач в высоком темпе, а также при выполнении учебной деятельности сенсомоторного вида.

Обучаемые с лабильным типом личности характеризуются низкой эмоционально-волевой устойчивостью и быстрой возбудимостью. Они, как правило, не выдерживают длительного психического напряжения, совершают ошибки при решении учебных задач в условиях лимита времени. Однако в благоприятных условиях они способны с высокой интенсивностью усваивать учебную программу. В условиях помех, при воздействии стрессовых факторов, в условиях неопределенности или избытка информации эффективность и надежность деятельности таких обучаемых изменяется в достаточно больших диапазонах. Предвидеть динамику изменения их работоспособности чрезвычайно трудно. Реализация этой задачи требует систематического контроля и глубокого анализа причин изменения эффективности учебной деятельности обучаемых с такими личностными характеристиками.

Обучаемые с инертным типом личности обладают сильным уравновешенным типом высшей нервной деятельности. Для них характерна высокая инертность протекания нервных процессов. Они, как правило, обладают средней эмоционально-волевой устойчивостью, имеют склонность к равномерной работе в среднем темпе, трудно переключаются с одного вида деятельности на другой в условиях лимита времени. Комплектование учебного задания для таких обучаемых должно обеспечивать равномерный темп предъявления учебной информации, наличие подробного плана изучения дисциплины, плана контроля учебной деятельности и т.п.

Период врабатываемости в учебный процесс у обучаемых с инертным типом личности может быть достаточно длительным (30-40 мин), а период их устойчивой

82

работоспособности слабо выражен. Для них характерно постепенное увеличение (в начале работы) и постепенное уменьшение (в конце работы) эффективности учебной деятельности. Эффективность их работы на занятиях в условиях дефицита времени зависит от уровня их подготовки. При высоком уровне подготовки обучаемые с инертным типом личности способны выполнять учебные задания с такой же эффективностью, как и обучаемые со стрессово- устойчивым типом личности.

Психоастенический тип личности имеют лица со слабым типом высшей нервной деятельности. Для них характерна низкая эмоционально-волевая устойчивость, высокая тревожность, неадекватная самооценка своего состояния, высокая истощаемость психических функций при решении интеллектуальных, эвристических задач в высоком темпе. Период врабатываемости у таких обучаемых незначительный, для них характерно постепенное снижение эффективности и надежности учебной деятельности в ходе занятия. В условиях лимита времени, неопределенности информации и т.п. обучаемые, имеющие психоастенический тип личности, как правило, резко снижают эффективность учебной деятельности.

Исходя из сделанного анализа можно предположить, что для каждого типа личности обучаемого, определяющего характер его поведения и изменения эффективности его деятельности (β(S)), существует вполне определенное семейство характеристик, отражающих зависимость безошибочности выполняемых обучаемым заданий от напряженности (S) его работы. Качественные графики этих зависимостей приведены на рис.1.

Для обучаемых, имеющих лабильный тип личности, в зависимости от внешних и внутренних условий деятельности показатели качества их работы занимают промежуточное положение между кривыми 1 и 3 (см. рис.1).

Коррекция параметров модели осуществляется в итерационном режиме. Физический смысл коррекции сводится к следующему. В результате возникновения напряженности обучаемый изменяет надежностные характеристики (β1

1(S), β21(S))

выполнения операций, связанные как с подготовкой системы к работе, так и с выполнением учебного задания. В результате этого изменяется

Рис.1. Зависимость эффективности деятельности обучаемых от

напряженности их работы

83

время (M(T3S)) выполнения учебных заданий, а это влечет за собой новое изменение напряженности (S) его работы.

В зависимости от области определения S изменение времени выполнения учебных заданий от итерации к итерации будет меняться. Тем самым имитируется процесс адаптации характеристик работы обучаемого к условиям его деятельности. При этом адаптация заключается в измерении времени и вероятности выполнения отдельных операций учебного задания в соответствии с установленным критерием качества работы обучаемого. Этот процесс стабилизируется, если на очередном шаге итерации величина приращения математического ожидания времени выполнения задания будет не выше предельного значения, определяемого как зона нечувствительности обучаемого к изменению баланса времени на выполнение учебной программы.

Наиболее полный обзор применяемых на практике моделей анализа зависимости результатов деятельности индивидов от напряженности их работы и с учетом их личностных характеристик выполнен в исследовании С.А.Багрецова [1]. Используя результаты этого анализа, в алгоритме коррекции параметров модели деятельности обучаемого могут быть рассчитаны показатели выполнения учебных заданий в автоматизированных системах обучения.

В работе [5] приведен подробный анализ влияния коэффициентов γ и χ на параметры модели. Там же представлены диапазоны изменений коэффициентов γ и χ (γ, χ - коэффициенты аппроксимации, определяющие типологию личности обучаемого) для имитации влияния психологических характеристик обучаемых на эффективность выполнения учебных заданий.

Из результатов анализа влияния напряженности на эффективность работы обучаемых можно определить границы изменений коэффициентов γ и χ, соответствующие различным типам личности.

Для обучаемых со стрессово- устойчивым типом личности максимум эффективности их работы близок к критическому значению напряженности, т.е. S*=1,8-2,2. Следовательно, можно записать равенство:

γχχ−γ

=÷ )2.28.1( (1)

Условие (1) справедливо при γ > χ. Определим γ ≈ρχ, где ρ>1. Тогда для обучаемого со стрессово устойчивым

типом личности получим следующее соотношение:

χ÷=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ρ

− )2.28.1(11 (2)

На рис.2 приведены графики зависимости χ(ρ), показывающие, в каких

пределах возможно взаимное изменение коэффициентов γ и χ при моделировании деятельности обучаемого со стрессово устойчивым и инертным типами личностей.

84

Рис.2. Зависимость χ(ρ) для стрессово устойчивого и инертного типов личностей

Значение коэффициента ρ (т.е. γ) выбирается при коррекции модели, исходя из

уровня профессиональной подготовки обучаемого. Чем он больше, тем этот уровень выше.

Для обучаемых с инертным типом личности оптимальное значение напряженности их работы лежит в пределах S*=1,5-1,3. Пользуясь выражением (2), определим соответствующие данному типу личности соотношения коэффициентов γ и χ.

Пользуясь графиками рис.2 и задаваясь значениями, например, коэффициента χ(ρ), можно определить диапазон изменения допустимых значений коэффициентов γ(χ). Заметим, что при малых значениях ρ(ρ≈1) диапазон допустимых изменений коэффициента χ уменьшается. Это в основном связано с нечеткостью определения типологии личности обучаемого. В этой области соотношений коэффициентов γ и χ стимулирующая функция напряженности работы обучаемого слабо выражена по отношению к функции снижения эффективности его учебной деятельности.

Любое, даже случайное, изменение условий работы обучаемых с такими параметрами их психических функций может вызвать резкое изменение эффективности их учебной деятельности. Они могут закончить учебный процесс как обучаемые со стрессово- устойчивым или инертным типами личности. Поэтому в области малых знаний ρ выбор соответствующих коэффициентов γ и χ позволяет моделировать работу обучаемых с лабильным типом личности.

Для обучаемых с психоастеническим типом личности характерно отсутствие выраженного максимума эффективности их работы при изменении напряженности. Это условие в модели выполняется при γ<χ (т.е. ρ<1). Чем меньше в этом случае будет r, тем ниже эмоционально-волевая устойчивость обучаемого, с учетом деятельности которого осуществляется коррекция модели.

Практическая оценка коэффициентов γ, χ, а также порога M0, позволяющих моделировать деятельность обучаемых с различными типами личностей, составляет предмет самостоятельных исследований.

85

Таким образом, рассмотренная выше методика коррекции модели позволяет учесть тип личности обучаемого в оценке параметров эффективности автоматизированного занятия.

Совершенствование модели возможно в плане более полного учета влияния психологических характеристик личностей обучаемых на результаты их учебной деятельности. Например, для отдельных занятий аналогичным образом возможен учет влияния надежности работы обучаемого на время выполнения им отдельных этапов учебного задания или отдельных операций.

На рис.3 приведена динамика изменения надежности выполнения задания Рх8 для различных значений психологических особенностей обучаемых, определяемых коэффициентами γ и χ, соответствующих стрессово- устойчивому типу личности.

Рис.3. Зависимость безошибочности выполнения учебного задания

обучаемыми со стрессово-устойчивым типом личности от напряженности их работы. Это дает возможность оценить работоспособность алгоритма и выявить

закономерности формирования параметров модели при учете психологических характеристик обучаемых с различными типами личности.

Для исследования степени влияния на результаты занятия психофизиологических характеристик обучаемых с инертным типом личности в модели коэффициенты γ и χ устанавливаются равными: γ=0,08÷0,1, χ=0,05÷0,1. Результаты моделирования представлены на рис.4. Как видно, для обучаемых с этим типом личности характерно наличие ограниченной области наиболее оптимальных режимов работы (при S≈1,4÷1,3). Наличие этого участка можно обнаружить, изменяя темповую напряженность работы обучаемого. Характерным является также то, что обучаемый с таким типом личности не обладает высокой устойчивостью в условиях воздействия стрессовых факторов, в частности, при наличии сбоев аппаратуры.

86

Рис.4. Зависимость безошибочности выполнения учебного задания (Рх8) обучаемыми с инертным типом личности от напряженности их работы (S)

Наиболее неблагоприятные условия выполнения учебного задания

складываются для обучаемых с психоастеническим типом личности. Модель их психофизиологических характеристик имеет параметры γ и χ, равными: γ=(1÷2)10-3, χ=0,01÷0,02. Результаты моделирования представлены на рис.5. Как видно из рисунка, даже незначительный уровень напряженности (S>1,7-1,4) отрицательно сказывается на результатах их работы.

Как следует из результатов моделирования, обучаемые с различными типами личности по-разному реагируют на увеличение напряженности выполнения учебного задания. Для обучаемых со стрессово- устойчивым и инертным типами личности характерным является то, что за счет мобилизации внутренних ресурсов они способны в определенных пределах снижать уровень субъективно ощущаемой ими нагрузки.

Рис.5. Зависимость безошибочности выполнения учебного задания (Рх8) обучаемыми с психоастеническим типом личности от напряженности их работы (S)

87

Обучаемые же с астеническим типом личности уровень субъективно ощущаемой ими нагрузки увеличивают. В некоторых условиях это увеличение возможно вплоть до срыва деятельности.

На рис.6 приведены графики зависимостей изменения напряженности работы обучаемого, вычисленные с учетом его психологических характеристик, от напряженности, вычисляемой без учета его психологических характеристик, т.е. S (Sсуб).

Рис.6. Зависимости изменения напряженности (Scуб) работы обучаемых, от

субъективных условий деятельности Как видно, характер поведения модели в целом соответствует логическим

представлениям изменения эффективности учебной деятельности обучаемых с различными типами личности в условиях дефицита времени.

Преподаватель, зная психофизиологические характеристики обучаемых учебной группы, на модели может проверить и оценить достоинства и недостатки проектируемого занятия, сделать необходимые выводы по комплектованию рабочих бригад, распределению учебных заданий между отдельными обучаемыми и т.п. На основании такого анализа можно планировать индивидуальную работу с обучаемыми в процессе подготовки занятия и в ходе его. Например, возможно планирование взаимной помощи в ходе занятия или организации контроля результатов его выполнения по отдельным этапам. Это обеспечит более комфортные условия работы обучаемых со слабыми типами личности.

Приведенные выше коэффициенты не являются точными. Они лишь создают ориентировочную основу для более точных и достоверных исследований. Однако даже в этом случае можно сделать определенные выводы о перспективности использования подобных моделей в оценке качественных показателей проектируемых занятий, предполагающих активное использование средств автоматизации.

88

Литература

1. Багрецов С.А., Попов Г.М. Методические рекомендации по оценке дидактической эффективности обучающих систем. - Л.: МО СССР, 1988. - 125 с.

2. Дмитриев А.К. Распознавание отказов в системах электро-автоматики. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 99 с.

3. Естественно-научные основы психологии / Под ред. А.А. Смирнова и др. - М.: Педагогика, 1981. - 367 с.

4. Основы профессионального психофизиологического отбора военных специалистов. - М.: Воениздат, 1981, 427 с.

5. Довгяло А.М., Ющенко Е.А. Обучающие системы нового поколения // УСиМ, 1986.- № 1. - С. 82-86.

А.Н. Якимов Пензенский государственный университет

ОБУЧАЮЩАЯ ФУНКЦИЯ ПРОЦЕССА КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Компьютерное проектирование занимает важное место в современной

системе подготовки инженеров по специальности "Проектирование и технология радиоэлектронных средств". Применение информационных технологий позволяет обеспечить достижение не только оптимальных характеристик разрабатываемых радиоэлектронных средств (РЭС), но также дает возможность использовать визуальное отражение сложного, многогранного процесса проектирования и других мультимедийных возможностей компьютера для активизации процесса обучения студентов и других пользователей систем автоматизированного проектирования.

Исследование влияния мультимедийных возможностей на эффективность обучения человека показало [1], что звуковой материал запоминается приблизительно на 25%, визуальная информация — на 33%, а если человек вовлекается в активные действия во время обучения, то усвоение материала повышается на 75%. Однако именно этим возможностям активизации процесса обучения не уделяется должного внимания. Рассмотрим возможности введения в процесс автоматизированного проектирования функций, активизирующих процесс обучения.

В рамках кибернетического подхода к моделированию обучения [2], как к управляемому процессу, известно, что педагог, располагая определенным ресурсом обучающих (управляющих) воздействий и руководствуясь заданной целью, оценивает знания обучаемого и формулирует обучающие (управляющие) стратегии. В связи с этим большое значение приобретает эффективность управляющих воздействий (деловых игр, машинного моделирования изучаемых физических процессов и объектов в интерактивном режиме и т.п.), а, следовательно, полезен накопленный в теории обучения опыт. Одной из наиболее распространенных теорий обучения является так называемая "когнитивная теория", согласно которой обучение есть следствие потребности человека в ориентации, и означает активное постижение взаимосвязей и структур. Эту теорию целесообразно использовать при

89

разработке диалоговых систем взаимодействия человека и компьютера [3], к классу которых относятся и автоматизированные системы проектирования.

По этой теории обучение в значительной мере происходит посредством интуитивного постижения, являющегося активным способом приобретения знаний, умений и навыков. Возможности такого способа обучения в значительной мере зависят от ясности проблемной ситуации и от мотивации обучающегося. В связи с этим важную роль играет теория проблемного обучения [4]. В структуре процесса проектирования должна быть заложена методология ситуационного моделирования при решении конкретной задачи в интерактивном режиме. Например, в рамках компьютерного проектирования сверхвысокочастотных (СВЧ) устройств [5] элементы проблемного обучения, активизирующие процесс познания, могут быть реализованы следующим образом.

Выделим четыре главных этапа (рис. 1) при создании ситуаций затруднения для проблемного обучения: формулировка проблемы (осмысление проблемной ситуации, понимание поставленной задачи); составление гипотез решения; разрешение проблемной ситуации; анализ полученных результатов.

1 этап

3 и 4 этапы

Технические требования

Исходные данные + методы синтеза

Выбор первоначальнойконфигурации устройства Модели

Анализ Изменения Анализ чувст- вительности

Сравнение

Изготовление

Неудовл.

Удовл.

2 этап

Рис. 1. Этапы активизации обучения в процессе компьютерного проектирования устройств СВЧ

90

При создании проблемной ситуации первого этапа следует учитывать, что такие ситуации возникают не всегда, а лишь в определенных случаях. Прежде всего, проблема должна отвечать, по крайней мере, двум требованиям: соответствовать уровню подготовленности (уровню знаний) обучающихся (ни слишком трудное, ни слишком легкое) и быть актуальной. В соответствии с рис. 1, на основании технических требований и дополнительных исходных данных выбираются методы, обеспечивающие синтез устройства с заданными параметрами.

При реализации второго этапа следует помнить, что проектировщик должен быть подготовлен к разрешению проблемной ситуации, чтобы на основе предварительных знаний выдвигать гипотезы. В связи с этим у него должна быть возможность быстрого доступа к теоретическим разделам учебника и справочным материалам базы данных. В результате использования различных методы синтеза и исходных данных, проектировщиком определяется первоначальная конфигурация устройства, формируется библиотека математических моделей различных компонентов проектируемого устройства.

Решением проблемы третьего этапа является результат анализа выбранных гипотез, отклонения ошибочных и выбора правильных, соответствующих решениям, удовлетворяющим техническим требованиям. На этом этапе рассчитанные характеристики устройства сравниваются с заданными техническими требованиями, анализируется чувствительность характеристик устройства к изменению его параметров.

Для обеспечения мыслительной деятельности наиболее важен четвертый этап, когда сравниваются предыдущие решения с последним полученным решением. Сама проблема после ее решения может быть переосмыслена более разносторонне и в результате творческого подхода сформулирована иначе. Последовательность операций, включающая анализ устройства, сравнение его характеристик с заданными и изменение параметров, выполняется до тех пор, пока не будут удовлетворены заданные технические требования или достигнуты оптимальные характеристики устройства.

Таким образом, перечень проблемных ситуаций может быть многообразным и ориентированным как на осмысление процесса проектирования, так и на закрепление базовых знаний, что позволяет активизировать процесс обучения и повысить качество полученных с помощью системы проектирования знаний и умений.

Создание автоматизированных систем проектирования с элементами обучающих систем требует от разработчика по-новому взглянуть на учебный материал, переосмыслить его, изложить более кратко и доходчиво с применением средств компьютерной графики и анимации, звуковых и речевых эффектов. Все это позволяет активизировать внимание студента или другого пользователя к учебному материалу и существенно повысить уровень его подготовки по сравнению с традиционными методами обучения. При этом требуются: новые критерии структурирования учебных курсов, пересмотр принципа последовательности изложения материала по сравнению с традиционной формой, выявление новых типов связей между разделами содержания, повышение степени обобщения теоретического материала.

91

Предложенные подходы сформировались на основе многолетнего опыта работы кафедры "Конструирование и производство радиоаппаратуры" Пензенского государственного университета в области математического моделирования и были апробированы в процессе обучения студентов.

Литература

1. Полякова Т.М., Лобова Н.И., Николаев В.О., Суслов Д.С. Разработка

обучающих курсов в среде мультимедиа// Приборы и системы управления. — 1998. — № 2. — С. 15.

2. Андреев А.Н., Блинов А.В., Юрков Н.К., Якимов А.Н. Система дистанционной подготовки специалистов высшей школы// Измерительная техника — 1999 — № 5 — С. 18.

3. Денинг В., Эссинг Г., Маас С. Диалоговые системы "Человек — ЭВМ": Адаптация к требованиям пользователя. — М.: Мир, 1989. —112 с.

4. Вергасов В. М. Проблемное обучение в высшей школе. — Киев: Выща шк., 1977. — 120 с.

5. Гупта К., Гардж Р. , Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств/ Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1987. — 432 с.

92

КОНФЕРЕНЦИИ

III Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные технологии в высшей и средней школе» Уважаемые участники конференции!

Позвольте от себя лично и от имени Министерства образования Российской Федерации приветствовать открытие высокого совещания в городе Нижневартовске, центре подготовки научных и образовательных кадров Тюменской области. Министерство образования, реализуя политику Президента и Правительства Российской Федерации в области развития информационно-коммуникационных технологий, предусматривает всемерную поддержку региону в развитии электронных образовательных и научных ресурсов, расширении сетей передачи данных, компьютеризации школ, техникумов и вузов, в подготовке научных и педагогических кадров для новой российской экономики.

Желаю участникам конференции успешной работы и взаимопонимания!

С уважением, начальник Управления информатизации образования Андрей Олейник

Конференция проходила в период с 15 по 17 апреля 2004 г. в

г.Нижневартовске на базе Нижневартовского государственного педагогического университета.

Конференция была организована Министерством образования и науки Российской Федерации, Академией информатизации образования, Департаментом образования и науки Ханты-Мансийского автономного округа, Нижневартовским государственным педагогическим институтом, Нижневартовским филиалом института повышения квалификации и развития регионального образования, Управлением образования г. Нижневартовска.

В работе конференции приняли участие более 100 представителей органов управления образованием, научных сотрудников, преподавателей вузов, руководителей и учителей общеобразовательных школ, аспирантов из целого ряда образовательных центров Российской Федерации, в том числе из Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Екатеринбурга, Томска, Омска, Кургана, Тюмени,

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

2’2004

93

Челябинска, Ханты-Мансийска, а также из 10 городов и поселков Ханты-Мансийского автономного округа. В работе конференции принял участие представитель высшей школы Украины.

Сборник материалов конференции, выпущенный к ее началу, содержит 59 статей, посвященных актуальным проблемам и задачам информатизации вузов и общеобразовательной школы, включая:

• информатизацию педагогического образования; • подготовку учителей-предметников в области использования ИКТ; • информатизацию сельских и поселковых школ; • научно-методическое и практическое обеспечение модернизации управления

системами общего и профессионального образования; • развитие профильного обучения в средней школе; • создание единого информационного пространства вуза; • использование ИКТ в подготовке современных учителей информатики и

математики; • организацию повышения квалификации педагогических и руководящих

кадров на основе ИКТ; • освоение ИКТ в начальных классах средней школы; • использование геоинформационных технологий; • адаптацию российской системы образования к требованиям Болонского

процесса; • международное сотрудничество в области развития и использования ИКТ в

образовании. Работа конференции сопровождалась ознакомлением с опытом работы в

этих направлениях непосредственно в некоторых образовательных учреждениях г. Нижневартовска и Нижневартовского района автономного округа, в том числе поселковых школ в пп. Излученске и Аган.

В решении конференции ее участники отметили высокий научный и организационный уровень проведенной мероприятия, выразили благодарности основным ее организаторам и высказались за проведение подобной конференции в Ханты-Мансийском автономном округе в 2005 г. с более широким привлечением к ее организации образовательных учреждений г. Сургута и других городов округа.

Т.Б. Казиахмедов Т.А. Поздеева

94

РЕКОМЕНДАЦИИ Всероссийской научно-практической конференции

«Проблемы информатизации образования: региональный аспект» (Чебоксары, 22-24 апреля 2004 г.)

Важнейшая роль в интенсификации процессов развития современного

общества принадлежит информатизации, превращающей информацию в главный национальный ресурс, обеспечивающий ускорение научно-технического прогресса, интеллектуализацию деятельности человека. Решающее значение в развитии информатизации современного общества принадлежит подготовке специалистов, способных использовать информационные технологии в своей будущей профессиональной деятельности. Научно-методическим аспектам процесса внедрения средств вычислительной техники в сферу образования была посвящена Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы информатизации образования: региональный аспект», прошедшая с 22 по 24 апреля 2004 г. в г. Чебоксары под эгидой Министерства образования Чувашской Республики, Института информатизации образования Российской Академии образования, Академии информатизации образования на базе Чувашского республиканского института образования.

В конференции приняли участие более ста человек из 27 городов России. Открыла конференцию министр образования Чувашии Г. П. Чернова. Она отметила важность и своевременность подобных мероприятий, призвала ученых быть ближе к практике, активнее внедрять научно-методические разработки в реальный процесс общеобразовательной и профессиональной школы. С поздравительным словом к конференции обратился Президент академии информатизации образования, профессор Я. А. Ваграменко. В обсуждении вопросов конференции приняли профессора В. В. Альминдеров, О. А. Козлов, Н. И. Мерлина, С. В. Панюкова, Н. В. Софронова, секретарь ученого совета Академии информатизации образования, доцент С. В. Богданова, проректор по научно-методической работе, доцент А. А. Бельчусов, главный специалист Министерства образования РФ И. М. Аксянов и др.

Конференция выявила ряд проблем, препятствующих эффективному внедрению средств вычислительной техники в сферу образования. Это, прежде всего, отсутствие стимулов и условий использования компьютеров в практической деятельности учителей: недостаточная квалификация учителей в области применения средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в своей профессиональной деятельности, недостаточный парк вычислительной техники в средних общеобразовательных школах (во многих школах только один компьютер) и плохие средства телефонной связи, необходимые для подключения к Интернет, отсутствие материальных или других стимулов для учителей, применяющих компьютеры в учебно-воспитательном процессе и др. Для преодоления названных проблем конференция предлагает: 1. Изучать, обобщать и распространять теоретические знания и передовой

педагогический опыт в области методики использования информационных технологий в преподавании учебных дисциплин в общеобразовательной и профессиональной школе, в сфере управления образовательными учреждениями и дополнительного образования детей.

2. Регулярно освещать в периодических изданиях актуальные вопросы информатизации образовательных учреждений и направления развития единой образовательной информационной среды.

95

3. Всемерно содействовать инициативам образовательных учреждений и других институтов в развитии единой информационной среды образовательных учреждений региона.

4. Проводить в регионах конкурсы, стимулирующие способствующие интенсификации процессов внедрения средств ИКТ в учебный процесс: a. конкурс на лучшее учебное занятие с использованием ИКТ; b. конкурс на лучший сайт образовательного учреждения; c. олимпиады по информационным технологиям (олимпиады пользователей).

5. Использовать механизмы инвестиционной политики, кредитования, средства благотворительных и иных фондов для обеспечения каждого учителя компьютером.

6. Включить знание информационных технологий и методики их использования в учебном процессе в качестве одного из необходимых условий для получения учителем высшей (первой) категории.

7. Считать перспективной подготовку педагогических и управленческих кадров, в том числе государственных и муниципальных служащих в области информационных технологий в форме дистанционного обучения.

8. Разработать учебники для профильного обучения информатике, программы элективных курсов и методику преподавания профильных дисциплин.

9. Разработать информационные системы и методику их использования в преподавании профильных дисциплин в общеобразовательной и профессиональной школе.

10. Использовать возможности сотовой Интернет телефонии для увеличения доступности ресурсов Интернет для сельских школ

РЕШЕНИЕ Международной научно-методической конференции

«Современные проблемы преподавания математики и информатики» С 4 по 7 мая 2004 года на базе Тульского государственного

педагогического университета им. Л.Н.Толстого проходила Международная научно-методическая конференция «Современные проблемы преподавания математики и информатики».

Работа конференции была посвящена важнейшему вопросу обеспечения фундаментальности и добротности математической подготовки на всех этапах математического образования, эффективному внедрению новаций, связанных с освоением информатики и применением информационных технологий в образовании.

Сделали доклады и приняли участие в обсуждении ученые, специалисты управления образованием, учителя, молодые научные работники из Москвы, Тулы, Челябинска, Красноярска, Минска, Воронежа, Рязани, Орла, Самары и других городов, всего - более 100 участников. Материалы конференции изданы в трех томах и частично будут опубликованы в журнале «Педагогическая информатика». Рассмотренные вопросы охватывали проблемы обучения математике и информатике в общеобразовательной школе и высших учебных заведениях. Большое значение для работы конференции имело участие Российской Академии Наук, Российской Академии Образования, Московского Государственного университета, Московского физико-технического института, Московского инженерно-физического института, Академии

96

информатизации образования, МПГУ, МГОПУ им. М.А. Шолохова, Тульского государственного университета, Тульского государственного педагогического университета им. Л.Н. Толстого, педагогических университетов других городов, Института космических исследований РАН. Поддержку конференции оказал Издательский Дом «Дрофа». Участвовали также представители фирмы «Cassio». Принципиально важные суждения и рекомендации по проблемам современного обучения на конференции были высказаны академиком РАН С.М. Никольским, членом-корреспондентом РАН Л.Д. Кудрявцевым, президентом Академии информатизации образования Я.А. Ваграменко, членами-корреспондентами РАО A.M. Абрамовым , В.М. Монаховым, И.В. Роберт, руководителем механико-математического факультета МГУ В.Н. Чубариковым. Большой интерес вызвал доклад Героя России космонавта С.В. Авдеева.

Конференция отмечает, что, несмотря на известные социально-экономические затруднения, имевшие место в последние годы, школа математического образования в России сохранила методический и научно-педагогический инструментарий, необходимый для поддержания должного уровня образования в стране. Это стало возможным, благодаря самоотверженной работе учителей, достаточно обстоятельной подготовке кадров в педагогических университетах и институтах, институтах повышения квалификации учителей. Положительные результаты были достигнуты благодаря тому, что педагоги основывались в своей работе на выверенных опытом Российской школы учебниках, программах, учебных планах, и не было допущено шараханья в постановке обучения математике, как это, к сожалению, имело место в других дисциплинах. Более того, удалось внедрить и ряд новых методических подходов и средств обучения, которые соответствовали современному научно-техническому прогрессу и возможностям применения информационных технологий. Так, например, при изложении разделов математических курсов в вузах обнаружена тенденция внедрения информационных технологий, ряд учебных средств, представленных на конференции, ориентированы на дистанционное обучение. В целом, об уровне математической подготовки свидетельствует тот факт, что наше школьное математическое образование все еще является одним из лучших, а наши программисты только в этом году заняли первое и третье места на всемирных соревнованиях, подобные успехи были отмечены и в предыдущие годы.

Вместе с тем, конференция выявила тенденции, которые тревожат научно-педагогическую общественность и могут привести к снижению уровня математической подготовки молодежи и школьников, что неминуемо скажется на возможностях социально-экономического развития страны и ее обороноспособности. Так, в результате необдуманных изменений в объеме и порядке изучения предметов общеобразовательная средняя школа зачастую не дает знания и не воспитывает культуру мышления, необходимые для обучения в высших учебных заведениях. Даже ученики, хорошо окончившие среднюю школу, для поступления в технические вузы и основные университеты вынуждены прибегать к услугам репетиторов или платных подготовительных курсов. Введение ЕГЭ уменьшает даже эти возможности и приводит к тому, что вообще математическое знание и умение подгоняется под некоторую стандартизацию, неспособную выявить склонности учащегося и даже уровень его подготовки. В результате мы получаем феномен натаскивания и неумения учиться и трудиться во время учебы в школе, а при обучении в вузе - необходимость

97

повторного репетиторства. Переход к профильному обучению в школе не выправит данного положения.

В результате мы можем получать на выходе из вуза выпускников, которые не являются в полной мере специалистами, хотя и имеют диплом. Участниками конференции высказано мнение, что безоглядное внедрение структуры математической подготовки, вытекающей из требований Болонской конвенции, способно привести к массовому занижению уровня математической подготовки специалистов, поскольку ввиду экономических ограничений на уровне бакалавриата может закончиться математическая подготовка тех студентов, которые имеют способности, но не смогут их реализовать. Снижение уровня математической подготовки в этом случае окажет негативное влияние на качество подготовки специалистов в области естественных наук и промышленности.

Конференция считает, что оснащение школ и вузов современной вычислительной техникой, осуществляемое в последние годы благодаря государственным программам, создает базис для соответствующей модернизации российской школы. Однако должно быть со всей ясностью отмечено, что надлежащего обеспечения учебным программным продуктом, информационным ресурсом для поддержки обучения в настоящее время еще не создано, имеет место явный перекос в сторону приобретения материальных средств, и совершенно недостаточно финансируются разработки программного и информационного продукта, который обеспечил бы интеллектуальное содержание информатизации образования. Существует заметный разнобой в региональных требованиях на подготовку в области информатики и информационных технологий, не создана достаточно мощная централизованная служба для выработки информационного ресурса, в котором нуждается общеобразовательная школа и вуз, в решении этих вопросов не привлекаются возможности научно-педагогической общественности, научно-общественных академий, работающих в области образования. Мало средств отводится для создания электронных учебников, электронных сценариев для такого важного и перспективного направления в образовании, как дистанционное обучение.

Конференция считает, что необходимо принять следующие меры: 1. В учебных планах средней школы восстановить количество часов на

изучение математики и русского языка в объемах учебных планов советской школы 30-50-х годов: уроки математики должны быть каждый день, т.е. не менее 6 часов в неделю.

2. Ввиду того, что концепция ЕГЭ широко не обсуждалась педагогической общественностью, не стали достоянием общественности результаты первых внедрений ЕГЭ, ограничить расширение этого новшества в российской системе образования, и дальнейшие выводы делать после тщательного анализа всех имеющихся фактов эксперимента и всесторонней их оценки научно-педагогической общественностью.

3. Рекомендовать органам управления образованием обратиться к научно-педагогической общественности по вопросу оценки предлагаемых стандартов, учебных планов, программ для обеспечения гласности и демократичности действий по их модернизации. Выработанные Министерством образования РФ и принятые 5 марта 2004 года стандарты по математике считать неудовлетворительными и непригодными для использования.

4. На данном этапе информатизации образования считать важнейшей

98

проблемой, требующей первоочередного централизованного финансирования, создание интеллектуального продукта (так называемого контента) для информационного наполнения систем информатизации, для чего могли бы быть в полной мере подключены профессора, преподаватели, учителя, практики образования, способные вложить в эту работу весь предыдущий опыт российской системы образования.

5. Имеющаяся концепция информатизации образования, программы информатизации требуют корректировки с учетом достигнутого уровня разработок и их внедрения, допущенных при этом недостатков и реальных экономических возможностей развития данного направления модернизации российской системы образования.

6. Считать целесообразным систематическое проведение конференций по проблемам развития образования в области математики и информатики. Настоятельно просить Министерство образования и науки РФ уделять должное внимание таким конференциям.

7. Следующую конференцию провести в 2006 году.

99

Индекс журнала в каталоге агентства «Роспечать» - 72258 Технический редактор Горюшкина Т.Н.

Свидетельство о регистрации средства массовой информации №01854 от 24.05.94. Выдано Комитетом Российской Федерации по печати

Адрес редакции: 109004, Москва ул. Верхняя Радищевская, 16-18 Тел.: (095) 170-58-07 Факс: (095) 170-53-45 E-mail: ininfo@mgopu.ru Http:// www.mgopu.ru

Сдано в набор 01.04.04 Бумага офсетная

Подписано в печать 30.04.04 Печать офсетная Заказ №

Формат 70×100 Усл. печ. л. 6 Цена договорная

100

КИБЕРНЕТИЧЕСКИЙ ВЕЛОСИПЕД ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ, ОБРАЗОВАНИЯ, ИССЛЕДОВАНИЙ

И РАЗВЛЕЧЕНИЙ

Кибернетический велосипед представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий из велосипеда, закрепленного на стенде, с датчиками поворота руля и вращения заднего колеса, с имитатором нагрузки при вращении заднего колеса педалями; сигналы от датчиков передаются в компьютер, специальное программное обеспечение которого позволяет перестраивать визуальную картину перед велосипедистом в зависимости от ситуации (например, объезжать препятствия) и перестраивать звуковое и тактильное сопровождение, что позволяет создавать у велосипедиста иллюзию перемещения в виртуальном мире и взаимодействия с объектами и персонажами этого виртуального мира. Кибервело подключается к персональным компьютерам. Кибервело - одно из внешних устройств компьютера со стандартными интерфейсами. В настоящее время в ИНТЕРНЕТе выставлено свыше 100 городов мира для бесплатного доступа, по которым можно путешествовать на КИБЕРВЕЛО с нашим программным обеспечением. КИБЕРВЕЛО может использоваться в комплекте либо с одним обычным дисплеем (вид вперед), либо с тремя дисплеями (вид вперед, направо и налево), либо с мультимедийными проекторами, либо с головными дисплеями, либо в кейф-комнатах.

КИБЕРВЕЛО В ОБРАЗОВАНИИ для активного освоения географии, истории, физики, биологии, правил уличного движения и других предметов.

КИБЕРВЕЛО В НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ И ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ малых групп в экстремальных ситуациях.

КИБЕРВЕЛО В ЛЕЧЕНИИ НАРКОЗАВИСИМОСТИ путем активного вытеснения болезненных образов положительными.

КИБЕРВЕЛО ДЛЯ ОЗДОРОВЛЕНИЯ ПРОГРАММИСТОВ путем активного включения в вычислительные процессы.

КИБЕРВЕЛО ДЛЯ РАЗВЛЕЧЕНИЯ путем увлекательных виртуальных путешествий с приключениями

КИБЕРВЕЛО В СПОРТЕ путем организации соревнований на одной трассе между велосипедистами, находящимися в разных городах мира, для виртуального велобола - игры в мяч между несколькими велосипедистами.

КИБЕРВЕЛО в качестве электрогенератора для питания компьютера, что особенно важно при перебоях в электроснабжении и в сельской местности.

Адрес для справок - Россия, Санкт-Петербург 190000 ул. Большая Морская

67, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП), тел (812)313-70-44, факс (812)110-65-10, Вице-президент Академии Информатизации Образования, профессор М.Б.Игнатьев E-mail: kira@robotek.ru и доцент А.В.Никитин.