ЛЕКЦИЯ № 5. Использование ИКТ для реализации активных методов обучения и самостоятельной деятельности учащихся.

Печатный станок решительно изменил мир: обеспечил быстрое создание и распространение материалов, способствовал усовершенствованию и унификации шрифтов, чем значительно облегчил чтение – печатных книг по сравнению с рукописями. Книги становились дешевле, а число издательств быстро увеличилось. К примеру, через 30 лет после изобретения печатного станка только в Венеции, бывшей тогда одним из признанных европейских культурных и торговых центров, в типографиях работало более 150 станков. Все это, безусловно, способствовало, большей доступности образования, достижений науки и культуры.

В дальнейшем открытие Гутенберга повлекло за собой развитие форм связи, оперативного обмена информацией – от газет до телевидения и Internet.

Таким образом, параллели с тем, что мы наблюдаем сегодня в связи с бурным развитием ИКТ, достаточно очевидны. В частности, изменив способы и расширив возможности коммуникаций, новые технологии уже влияют и, видимо, будут все в большей степени влиять на науку, образование, культуру, политику.

2. Вопрос о роли современных ИКТ в деле совершенствования и модернизации сложившейся образовательной системы остается актуальным на протяжении последних двух десятилетий. Однако наибольшую остроту он получил в ходе внедрения в практику учебного процесса персональных компьютеров, объединенных как в как в локальные сети, так и имеющих выход в глобальную сеть Internet. Этот процессинициирует, во-первых, совершенствование методологии и стратегии отбора содержания, методов и организационных форм обучения, воспитания, соответствующих задачам развития личности обучаемого в современных условиях информатизации общества; во-вторых, создание методических систем обучения, ориентированных на развитие интеллектуального потенциала обучаемого, на формирование умений самостоятельно приобретать знания, осуществлять информационно-учебную, экспериментально-исследовательскую, творческую деятельность, разнообразные виды самостоятельной деятельности по обработке информации; в-третьих, совершенствование механизмов управления системой образования на основе использования информационных технологий управления, Интернет-ресурсов с научно-педагогической, организационно-методической информацией и дидактическими материалами, а также коммуникационных сетей, в-четвертых, создание и использование компьютерных тестирующих, диагностирующих методик контроля и оценки уровня знаний обучаемых.

Процесс информатизации образования в настоящее время затронул практически все сферы деятельности школы: информационные технологии во многих школах применяются на уроках, в управлении учебными заведениями, для организации досуга, в открытом образовании, для создания обучающих программ и учебных пособий, а также для формирования единого информационного образовательного пространства школы.

В настоящее время важной и неотъемлемой частью информатизации образования является модернизация его информационного обеспечения. Если раньше основным источником знаний была книга, а учебный процесс обеспечивался информацией с помощью школьных и городских библиотек, то нынешнее развитие информационных технологий и электроники позволяет использовать не только печатные издания – книги, журналы – но и мультимедийные образовательные ресурсы: аудиокассеты, видеокассеты, диапозитивы, а также электронные учебные пособия, записанные на CD-ROM-дисках или других цифровых носителях информации.

В связи с нарастающими изменениями в обществе должен измениться сам характер образования: консервативное по своей сущности, нацеленное на сохранение и воспроизведение в поколениях людей опыта и знаний, накопленных на предыдущих этапах общественного развития, оно должно стать опережающим, прогностическим, ориентированным на предвидение ситуации, которая возникает в результате общественного развития.

На современном этапе развития информатизации образования особую значимость приобретает научное направление, связанное с совершенствованием педагогических технологий, использующих средства ИКТ для преподавания общеобразовательных предметов.

Новые информационные технологии воздействуют на все компоненты системы обучения: цели, содержание, методы и организационные формы обучения, средства обучения, что позволяет решать сложные и актуальные задачи педагогики, а именно: развитие интеллектуального, творческого потенциала, аналитического мышления и самостоятельности человека. Однако все далеко не так просто, и при более внимательном рассмотрении здесь обнаруживается весьма принципиальное противоречие – между качеством и доступностью образования. Так, для каждого педагога, будь то школьный учитель или вузовский преподаватель, главная цель – обеспечение качества образования, чему в большей степени может способствовать использование ИКТ. В то же время для руководителя помимо качества очень важной задачей является организация максимально широкого доступа к имеющемуся оборудованию и другим учебным ресурсам. И зачастую вместо обеспечения доступного качественного образования делается выбор в пользу решения только одной из этих задач. Поскольку определяющим является рассмотрение соответствующих проблем на этапе подготовки педагогических кадров, остановимся более подробно на ситуации, сложившейся в системе высшего образования.

3. Применение ИКТ в высшем образовании традиционно сводится к двум основным направлениям. Первое состоит в использовании возможностей этих технологий для увеличения доступности образования, что осуществляется путем включения в систему образования тех лиц, для которых иной способ может быть вообще недоступен. Необходимо сказать, что такая дистанционная форма обучения встречает множество возражений. Ее противники справедливо отмечают, что будущие студенты будут лишены всего того, что требуется для получения подлинно качественного образования: работа в лабораториях, доступ к научным библиотекам, общение с преподавателями и другими студентами на семинарах и в неофициальной обстановке.

Второе направление предполагает использование ИТ для изменения того, ч е м у учить и к а к учить, т.е. содержания и способов обучения в рамках традиционной очной формы. Но здесь возникает весьма щепетильная проблема, связанная с тем, что внедрение передовых технологий часто создает дополнительные преимущества наиболее успевающим, активным и способным студентам, не влияя на уровень подготовки основной массы. Подобная ситуация может быть связана, например, с тем, что используемые технологии не адаптированы для системы образования и работа с ними требует специальной подготовки. Иными словами, может оказаться так, что внедрение информационных технологий в обучение на практике способствует росту или доступности образования, или его качества, - но для избранных. В то время как потребность общества состоит, естественно, в получении и доступного, и качественного образования.

Действительно, между доступностью образования и его качеством существуют вполне объяснимые противоречия. Ключевые образовательные ресурсы присутствуют в строго ограниченном количестве и имеют совершенно определенный денежный эквивалент: места в аудитории, книги в научной библиотеке, лабораторное оборудование, квалифицированные преподаватели. Что предпочтительнее – концентрировать или распылять эти ресурсы, улучшать качество или расширять доступность? Или, быть может, так поднять цену образования, чтобы стало возможным обеспечение всеми необходимыми ресурсами каждого из многочисленных студентов? На первый взгляд видны только такие пути развития образования.

Тем не менее одновременное улучшение качества и расширение доступности образования возможно - история знает, по крайней мере, две таких, по своему существу, революции. Однако проблема состоит в том, что, как и в любых революциях, если что-то становится более доступным для многих, кто-то этого же лишается. То же с качеством и доступностью - улучшение в одном направлении подчас приводит к ухудшению в другом.

Две предыдущие революции одновременно расширили возможности образования как системы, добавив новые средства и изменив ее структуру. Был осуществлен переход:

- от устного диалога времен Сократа - к образовательным формам, которые включили чтение и письмо;

- от независимых ученых времен раннего Средневековья, обучающих независимых учеников тогда, когда им заблагорассудится, - к новой образовательной структуре, в которой организованные ученые и студенты работают вместе в пределах университета, колледжа, а учителя и ученики объединены в стенах школы.

Представим себе наставника, обучающего маленькую группу своих учеников только с помощью устных объяснений и обсуждений. И вот теперь те же педагог и обучаемые (школьники, студенты) смогли положиться также на чтение и письмо. Безусловно, это значительно расширило доступность образования. Слова и мысли преподавателя, ученого, мыслителя доходили уже не только до маленькой группы учеников, которым посчастливилось присутствовать в нужное время в нужном месте. Сотни учеников, а, в конечном счете, сотни миллионов учеников смогли изучать Платона спустя тысячелетия после его смерти. Чтение, письмо и, безусловно, добавившийся позднее печатный станок заложили основу для значительного увеличения масштабов образования даже при увеличении расстояния между учеником и педагогом. Можно сказать, что дистанционное обучение появилось на свет в тот момент, когда учитель дал ученику рукопись и сказал: «Иди и читай».

Благодаря этому «расстоянию» каждый умеющий читать уче­ник мог теперь изучить большее число предметов. В пределах каждой предметной области ученики получили возможность познакомиться с большим количеством суждений, версий, фактов. За знания ученика уже не нес ответственности только его непосредственный преподаватель. Как это ни парадоксально, но такой рост Расстояния между обучаемым и преподавателем помог улучшению их диалога. Ведь не всякий ученик или студент готов сразу включиться в равноправное общение с преподавателем, а читатели могут не торопиться интерпретировать вопрос преподавателя или автора книги, а думать над составлением ответа в приемлемом для них темпе. И подготовка к семинару с предшествующим чтением и записями только обогащает устный обмен мнениями.

Однако эти достоинства повлияли на стоимость образования. И хотя значительное количество учеников получило доступ к размышлениям ученых, только чтение не гарантировало понимания и, соответственно, получения знания. Ведь узнать, понял ли читатель автора, невозможно без диалога между ними. Те, кто был неграмотен, также теряли всякий доступ к образованию как учителю для многих, не имея возможности стать учеником, получающим знания из рукописей и книг. Но достижения, связанные с ростом доступности и качества образования и, соответственно, новым уровнем культуры, несопоставимы с отмеченными отрицательными моментами.

Почти через два тысячелетия после первой вторая революция собрала воедино научные ресурсы, преподавателей и студентов. Лекционные залы и библиотеки - суть тех механизмов, которые дали новый толчок к росту доступности и качества образования, поскольку интеллектуальные ресурсы были не просто собраны, но и организованы в специальные, способствующие их развитию и сохранению, структуры, в рамках которых научные исследования и обучение тесно переплелись. Получение образования оказалось теперь жестко связанным не только с местом, но и временем его получения, и это соединение в сочетании с коллективным творчеством оказали фундаментальное воздействие на наши представления об организации взаимосвязи исследовательской работы и обучения. Высшее образование стало представлять государственную ценность, появилось понятие университетского города. Конечно, такие преобразования имели свою цену. Наряду с принципиальным увеличением доступа для кого-то образование становилось невозможным, например, потому, что концентрация научных сил в университетских городах способствовала разрушению научных школ на местах. Возникли проблемы преподавания, связанные с распространением лекционной формы работы в больших аудиториях: пассивность студентов, потеря контакта со слушателями у лекторов.

Если то, что происходит в плане информатизации образова­ния, можно назвать «третьей революцией», то здесь отчетливо просматриваются параллели с первыми двумя. Признаки этого третьего круга совершенствования доступности и качества образования легко заметить:

1) новые формы представления информации. Непосредственная, живая, или записанная предварительно мультимедийная информация, включающая не только текст, но и графические изображения, анимацию, звук и видеофрагменты, передается с помощью сети Internet или других телекоммуникационных средств, записывается на компакт-диски;

2) новые библиотеки. Возрастает объем и достижимость интеллектуальных ресурсов. Internet в сочетании с электронными каталогами библиотек обеспечивают доступ к гигантским собраниям информации, которая открыта вне зависимости от расстояния и времени. Конечно, такие библиотеки не предоставляют полного доступа к хранящейся в них информации;

3) новые формы учебных занятий. Если первая революция изменила семинар, добавив к устной форме необходимость чтения и ведения записей, а вторая революция обогатила учебный процесс благодаря лучшей его организации, то в настоящее время появилась совершенно новая возможность асинхронной, но в то же время совместной работы студентов и преподавателей в режиме виртуальных семинаров и лабораторий. Для ряда студентов такие формы работы более благоприятны, нежели традиционные, поскольку позволяют им лучше раскрыть свои возможности, работая по удобному для них графику и не сталкиваясь с лишними замечаниями;

4) новые структуры образования. Чтение и письмо способствовало появлению потребности в переписчиках рукописей, библиотекарях, а позднее - в печатниках и издателях. Появление университетской структуры образования потребовало как административных усилий по поддержанию их деятельности, так и дополнительных штатов, обеспечивающих функционирование научных лабораторий. Сегодня для придания образованию новых возможностей существующие структуры должны быть дополнены системами телекоммуникаций, и иметь специалистов, обладающих необходимой компетентностью для внедрения информационных и коммуникационных технологий в образовательный процесс.

Говоря об образовательной среде как о совокупности тех ресурсов, учебных материалов, оборудования, технологий, которыми располагают педагоги и обучаемые, необходимо отметить, что каждая из рассмотренных революций коренным образом расширяла и изменяла текущее состояние этой среды. На каждом из этапов соответствующие технологии оказывали помощь, как педагогам, так и обучаемым, способствовали появлению и развитию новых форм и методов обучения, научных направлений и специальностей, меняли отношения системы образования и общества.

Применение этих технологий помогало, и унифицировать, и разнообразить учебные ресурсы. Столь похожее влияние оказали совершенно несхожие технологии, определявшие особенности каждой из трех революций. Бумага, перо и печатный станок - в первой; классные комнаты, лекционные аудитории, лаборатории библиотеки - во второй; микропроцессоры и телекоммуникации - в третьей.

Однако сами по себе технологии, будь то бумага, аудитория или компьютер, не несут никаких перемен. Последствия их применения определяются тем, каким образом и с какой целью мы их используем. Именно поэтому в поисках оптимальных путей внедрения информационных и коммуникационных технологий в образование стоит обратиться к тому огромному опыту, который накоплен на протяжении столетий использования и совершенствования ключевых технологий двух первых революций, с целью повышения качества и расширения доступности образования в современных условиях.

4. В сложившейся структуре общего образования вопрос о его доступности решается на более высоком уровне, чем в отдельном учебном заведении. В отличие от вузов, перед педагогами и директорами школ, гимназий и других учебных заведений стоит следующая задача - обеспечение нового качества образования на основе применения современных информационных и коммуникационных технологий.

Переход от преподавания информатики к реальной информатизации общего образования возможен на основе единой образовательной информационной среды, формируемой всеми участниками образовательного процесса.

Создание такой среды может начаться со школьной Internet-библиотеки с наглядным и доступным для учащихся структурированным предоставлением информации. Для создания такой библиотеки возможно использование локальных компьютеров с перспективой дальнейшего их подключения к сети Internet. Современное программное обеспечение позволяет учителям и учащимся самим формировать образовательную среду, включающую как ссылки на найденные в библиотеке электронные ресурсы, так и творческие работы учащихся. В русскоязычной части Internet можно найти много примеров таких разработок (…). Для эффективной работы школьной Internet -библиотеки необходимо создание вспомогательных обзорных страниц по отдельным дисциплинам в школах, специализированных методических центрах и в высших учебных заведениях. Непременным требованием остается универсальность использующихся технологий и возможность гибкого изменения и расширения библиотеки, совершенствование возможностей работы в ней для педагогов и учащихся.

Организация широкого доступа к необходимым учебным ресурсам на практике способствует кооперации учебных заведений различного уровня по созданию регионального образовательного пространства. (Хорошим примером в этом отношении может служить Новосибирская областная образовательная сеть (…).)

В настоящее время уже назрела потребность в специализированных учебно-методических центрах, в рамках которых опытные учителя в сотрудничестве со специалистами в области педагогики, психологии и информационных технологий могли бы вести подготовку учебных материалов нового поколения для размещения в школьных Internet-библиотеках. Работа больших коллективов (быть может, объединенных сетью Internet), разнообразие разработок (базы данных, игровые, обучающие и моделирующие программы и т.д.), возможность широкого предварительного обсуждения и экспертизы всеми заинтересованными сторонами непосредственно в Internet выведет учебно-методическую работу на качественно новый уровень.

Подлинно новое качество образования невозможно без установки учащихся на активное отношение к учебе. Внедрение информационных и телекоммуникационных технологий стимулирует широкое использование активных методов обучения, таких новых форм работы, как дистанционные олимпиады и конкурсы, виртуальные семинары, объединяющие учащихся различных регионов и стран, использование электронной почты для участия в обсуждениях глобальных проблем в рабочих группах (…).

Использование информационных технологий обучения не должно разрушать тот опыт, который накоплен и используется при выработке подходов к оценке качества обучения. Переход к тестовой системе требует применения единых критериев оценивания - для всех учителей и всех изучаемых дисциплин. Но, так же как и в дистанционном образовании, при использовании тестов необходимо дополнительно оценивать творческое отношение, инициативность и стремление учащихся выйти за рамки школьной программы. Необходимо готовить их к тому, что знания будут оцениваться с помощью тестов. Руководством Центра тестирования Министерства образования РФ уже неоднократно высказывались предложения по организации объективного и независимого рубежного тестирования учащихся V—XI классов по любому предмету (…). Как и в вузовской системе, адаптации учащихся к особенностям тестирования может способствовать организация текущей проверки знаний с помощью специальных систем, открытых для работы в любое время. Такие системы должны адаптироваться к ответам учащегося, обеспечивать подробное комментирование ошибок и предоставлять материал для выработки верного ответа. Тем самым осуществляется подготовка к прохождению тестирования в режиме обратной связи с виртуальным преподавателем.

Создание соответствующих структур, например, системы учебно-методических центров, на которые было бы возложено решение вышеперечисленных задач, оснащение школ и соответствующая подготовка педагогов, - это, видимо, тот минимум, который необходим для начала модернизации образования на основе внедрения современных информационных и коммуникационных технологий с целью обеспечения его доступности и качества.

Разработка полноценных программных продуктов учебного назначения - дорогостоящее дело, поскольку для этого необходима совместная работа высококвалифицированных специалистов: психологов, преподавателей-предметников, компьютерных дизайнеров, программистов. Многие крупные зарубежные фирмы и ряд отечественных производителей программной продукции финансируют проекты создания компьютерных учебных систем в учебных заведениях и ведут собственные разработки в этой области.

Программное обеспечение, использующееся в ИКТ, можно разбить на несколько категорий:

· обучающие, контролирующие и тренировочные системы,

· системы для поиска информации,

· моделирующие программы,

· микромиры,

· инструментальные средства познавательного характера,

· инструментальные средства универсального характера,

· инструментальные средства для обеспечения коммуникаций.

Под инструментальными средствами понимаются программы, обеспечивающие возможность создания новых электронных ресурсов: файлов различного формата, баз данных, программных модулей, отдельных программ и программных комплексов. Такие средства могут быть предметно-ориентированными, а могут и практически не зависеть от специфики конкретных задач и областей применения.

Основное требование, которое должно соблюдаться у программных средств, ориентированных на применение в образовательном процессе, - это легкость и естественность, с которыми обучаемый может взаимодействовать с учебными материалами. Соответствующие характеристики и требования к программам принято обозначать аббревиатурой HCI (англ. Human - Computer Interface - интерфейс человек-компьютер). Этот буквальный перевод можно понимать как «компьютерные программы, диалог с которыми ориентирован на человека».

Охарактеризуем перечисленные категории программного обеспечения более подробно.

Контролирующие системы.Применение информационных технологий для оценивания качества обучения дает целый ряд преимуществ перед проведением обычного контроля. Прежде всего, это возможность организации централизованного контроля, обеспечивающего охват всего контингента обучаемых. Далее, компьютеризация позволяет сделать контроль более объективным, не зависящим от субъективности преподавателя. В настоящее время в практике автоматизированного тестирования применяются контролирующие системы, состоящие из подсистем следующего назначения:

• создание тестов (формирование банка вопросов и заданий, стратегий ведения опроса и оценивания);

• проведение тестирования (предъявление вопросов, обработка ответов);

• мониторинг качества знаний обучаемых на протяжении всего времени изучения темы или учебной дисциплины на основе протоколирования хода и итогов тестирования в динамически обновляемой базе данных.

На рис. 1 представлена функциональная схема контролирующей системы.

С подсистемой создания тестов работает непосредственно или педагог, или оператор, который вводит информацию, предоставленную педагогом. Во избежание возможных ошибок, с целью упрощения подготовки материалов в таких подсистемах обычно используются шаблонные формы - для внесения текста вопроса или задания, вариантов ответа, правильного ответа и т.д. В итоге данная подсистема формирует базу данных, служащую основой для проведения тестирования. Обучаемому, работающему с подсистемой проведения тестирования, может быть предложен индивидуально подобранный набор вопросов и алгоритм их предъявления. По результатам тестирования с помощью подсистемы мониторинга будет сформирована база данных, обеспечивающая необходимой информацией педагога, обучаемых и администрацию учебного заведения.

Разработка современных контролирующих систем базируется на соблюдении основного требования: система должна быть абстрагирована от содержания, уровня сложности, тематики, типа и предметной направленности отдельных тестовых заданий и способна работать на изолированных компьютерах, в локальной сети и в сети Internet. Подобная стандартизация позволяет не прибегать для создания каждого очередного теста и обработки его результатов к услугам программистов, а, освоив определенную систему, наполнять ее содержательную часть по различным дисциплинам на основе общих принципов. В этом случае легче подготовить: педагогов - к формированию тестов, а обучаемых - к прохождению тестирования.

Обучающие и тренировочные системы.Создание собственно учебных компьютерных средств шло на основе идеи программированного обучения. И в настоящее время во многих учебных заведениях разрабатываются и используются автоматизированные обучающие системы (АОС) по различным учебным дисциплинам. Наиболее распространены АОС по естественно-научным и техническим дисциплинам. Однако есть опыт создания и применения таких систем даже для изучения литературы, Так, в гимназии № 3 г. Сургута используется специальная автоматизированная система, обучающая школьников письменному изложению своих мыслей - от короткой сказки для учащихся младшего возраста до полноценного сочинения в старших классах.

АОС включает в себя комплекс учебно-методических материалов (демонстрационные, теоретические, практические, контролирующие) и компьютерные программы, которые управляют процессом обучения. Разработка специализированных программ обычно предполагает решение вполне определенных задач компьютеризации учебного процесса. Так, АОС используются для изучения новых для обучаемого концепций и процессов. Материал предлагается в структурированном виде и обычно включает демонстрации, вопросы для оценки степени понимания, обеспечивающие обратную связь. Современные АОС позволяют корректировать процесс обучения, адаптируясь к действиям обучаемого.

АОС обычно базируется на инструментальной среде - комплексе компьютерных программ, предоставляющих пользователям, не владеющим языками программирования, следующие возможности работы с системой:

• педагог вводит разностороннюю информацию (теоретический и демонстрационный материал, практические задания, вопросы для тестового контроля) в базу данных и формирует сценарии для проведения занятия;

• ученик в соответствии со сценарием (выбранным им самим или предложенным педагогом) работает с учебно-методическими материалами программы;

• автоматизированный контроль усвоения знаний обеспечивает необходимую обратную связь, позволяя выбирать самому ученику (по результатам самоконтроля) или назначать автоматически последовательность и темп освоения учебного материала;

• работа ученика протоколируется, информация (итоги тестирования, изученные темы) заносится в базу данных;

• педагогу и ученику предоставляется информация о результатах работы отдельных обучаемых или определенных групп, в том числе и в динамике.

Возможности высших учебных заведений обычно позволяют им вести проектирование таких инструментальных сред, ориентированных на создание АОС. В то же время в системе общего и профессионального образования разработано множество обучающих программ по отдельным учебным дисциплинам, отличающихся оригинальностью, высоким научным и методическим уровнем. В сети Internet в настоящее время представлены различные авторские разработки этого плана. Прекрасной иллюстрацией служит обучающий комплекс, включающий учебники физики для VII, VIII и XIX классов, сборники вопросов и задач, тесты, описания лабораторных работ.

В 80-90-е гг. XX в. массовое производство относительно недорогих и в то же время обладающих постоянно улучшающимися техническими характеристиками персональных компьютеров обусловило резкое увеличение темпов информатизации.

В сфере обучения, особенно с появлением операционной системы Windows, открылись новые возможности. Главными из них стали доступность диалогового общения в так называемых интерактивных программах и возможность широкого использования графики (рисунков, схем, диаграмм, чертежей, карт, фотографий). Применение графических иллюстраций в учебных компьютерных системах позволяет на новом уровне передавать информацию обучаемому и улучшать ее понимание. Учебные программные продукты, использующие графику, способствуют развитию таких важных качеств, как интуиция, образное мышление.

Дальнейшее развитие компьютерных технологий в последнее десятилетие предоставило технические и программные новинки, очень перспективные для образовательных целей. В первую очередь - это устройства для работы с компакт-дисками - CD-ROM (англ. Compact Disk Read Only Memory - устройство для чтения с компакт-диска) и CD-R W (англ. Compact Disk Read/Write - устройство для чтения и записи на компакт-диск), позволяющие сосредоточить большие объемы информации (сотни мегабайт) на небольшом и недорогом носителе.

Возросшая производительность персональных компьютеров сделала возможным достаточно широкое применение технологий мультимедиа, систем виртуальной реальности.

Действительно, современное обучение уже трудно представить без технологии мультимедиа (англ, multimedia - многокомпонентная среда), которая позволяет использовать текст, графику, видео и мультипликацию в режиме диалога и тем самым расширяет области применения компьютера в учебном процессе. Изобразительный ряд, включая образное мышление, помогает обучаемому целостно воспринимать предлагаемый материал. Появляется возможность совмещать теоретический и демонстрационный материалы. Тестовые задания уже не ограничиваются словесной формулировкой, но и могут представлять собой целый видеосюжет. Однако необходимо учесть, что для работы с соответствующими программными продуктами должны предъявляться весьма высокие требования к быстродействию и объему памяти компьютера, звуковым характеристикам и наличию дополнительного оборудования, в частности CD-ROM. Мультимедиа программы - это наукоемкий и весьма дорогостоящий продукт, так как для его разработки необходимо соединить усилия не только специалистов в предметной области, педагогов, психологов и программистов, но и художников, звукооператоров, сценаристов, монтажеров и других профессионалов.

Виртуальная реальность (англ, virtual reality - возможная реальность) - это новая технология неконтактного информационного взаимодействия, реализующая с помощью мультимедиа среды иллюзию непосредственного присутствия в реальном времени в стереоскопически представленном «экранном мире». В таких системах непрерывно создается иллюзия «местонахождения» пользователя среди объектов виртуального мира.

Новые возможности для создания АОС открыла в 90-е гг. гипертекстовая технология, которая получила мощнейшее развитие благодаря возможности создания гипертекста с помощью специального языка HTML (англ. HyperText Markup Language — гипертекстовый язык разметки), изобретенного Тимоти Бернерс-Ли2. Гипертекст (англ, hypertext— сверхтекст), или гипертекстовая система, — это совокупность разнообразной информации, которая может располагаться не только в разных файлах, но и на разных компьютерах.

Основная черта гипертекста — возможность переходов по так называемым гиперссылкам, которые представлены либо в виде специально оформленного текста, либо определенного графического изображения. Одновременно на экране компьютера может быть несколько гиперссылок и каждая из них определяет свой маршрут «путешествия». Наряду с графикой и текстом, можно связать гиперссылками и мультимедиа-информацию, включая звук, видео, анимацию. В этом случае для таких систем используется термин гипермедиа.

Распространение гипертекстовой технологии в определенной мере послужило своеобразным толчком к созданию и широкому тиражированию на компакт-дисках разнообразных электронных изданий: учебников, справочников, словарей, энциклопедий (школьная серия «1C: Репетитор», энциклопедические и учебные издания фирмы «Кирилл и Мефодий» и др.). Использование в электронных изданиях различных информационных технологий (АОС, мультимедиа, гипертекст) дает весомые дидактические преимущества электронной «книге» по сравнению с традиционной:

• в технологии мультимедиа создается обучающая среда с ярким и наглядным представлением информации, что особенно привлекательно для школьников;

• осуществляется интеграция значительных объемов информации (до 700 Мб) на едином носителе;

• гипертекстовая технология благодаря применению гиперссылок упрощает навигацию и предоставляет возможность выбора индивидуальной схемы изучения материала;

• на основе моделирования процесса обучения становится возможным дополнить учебник тестами, отслеживать и направлять траекторию изучения материала, осуществляя, таким образом, обратную связь.

Вышеперечисленные возможности в полной мере реализованы в таком электронном учебнике, как «Открытая физика» фирмы «Физикой», представляющем собой полный курс физики для школьников VII—XI классов и абитуриентов. Учебник работает в режиме диалога с обучаемым. Он включает более 80 компьютерных экспериментов, учебное пособие, видеозаписи экспериментов, звуковые пояснения. Еще одним характерным примером реализации возможностей современных информационных техноло­гий является сборник компакт-дисков фирмы «1C: Репетитор» «Русский язык, Физика, Химия, Биология (4 CD)». Программы сборника содержат подробное изложение всего теоретического материала по каждому предмету, эквивалентное 3800 страницам формата А4, около 6 ч дикторского текста, около 1400 иллюстраций, 400 компьютерных анимаций и видеофрагментов (химические и физические опыты, жизнь животных), 70 интерактивных физических моделей, позволяющих изменять параметры процессов, 50 озвученных диктантов на все правила русского языка, встроенную контролирующую подсистему, включающую около 2000 тестов, задач и языковых практикумов (все - с ответами, многие - с решениями). Каждый компакт-диск содержит также обширные справочные сведения (интерактивные раскрывающиеся таблицы, формулы и т. д.), – биографии известных ученых, словарь терминов, список литературы.

Тренировочные системы являются частным случаем обучающих систем. Подобные системы предназначены для закрепления предварительно изученного материала, отработки определенных навыков и умений, а также тех способов деятельности, которые должны воспроизводиться обучаемым на уровне, доведенном до автоматизма. Они могут быть как самостоятельным средством, так и входить в качестве подсистемы в АОС. В их основе - предоставление обучаемому вопросов, заданий, упражнений и обработка ответов с обеспечением соответствующей обратной связи. Подобные системы могут включать специальные модули для автоматизированного формирования заданий на определенную тему. Например, для расчетных задач в подобном модуле случайным образом варьируются числовые параметры, указываемые в условии задачи. В тех заданиях, для выполнения которых требуются логические рассуждения, изменяют условие «необходимо» на «достаточно», используют логические операции «отрицание», «и», «или». Сравните вопросы: 1) при каких условиях объект А принадлежит множеству X принадлежит множеству Y; 2) при каких условиях объект А не принадлежит множеству X и не принадлежит множеству Y. Можно использовать менее формализованный словарь, но суть построения вопроса останется той же. Наконец, возможно составление «конструктора заданий», из элементов которого автоматически создаются формулировки вопросов и задач.

Системы для поиска информации.Системы для поиска информации, или информационно-поисковые системы, давно используются в самых различных сферах деятельности. Но для образования это еще довольно новый вид программного обеспечения. В то же время современные требования к информационной компетентности предполагают высокий уровень знаний в области поиска, структурирования и хранения информации. Преподаватели могут использовать сами, а также предложить обучаемым различные информационно-поисковые системы: справочные правовые системы («Гарант», «Кодекс», «Консультант Плюс»), электронные каталоги библиотек, поисковые системы в Internet, информационно-поисковые системы центров научно-технической информации и т.п. Наконец, электронные словари и энциклопедии, гипертекстовые и гипермедиа системы также представляют собой системы для поиска информации, одновременно выполняя функции АОС.

Моделирующие программы.Одной из важнейших и распространенных причин использования моделирующих программ в обучении является потребность моделирования или визуализации каких-либо динамических процессов, которые затруднительно или просто невозможно воспроизвести в учебной лаборатории или классе. Такие программы, позволяющие моделировать эксперименты, воображаемые или реальные жизненные ситуации, используются для активизации поисковой деятельности обучаемых и в качестве самостоятельных программных средств, и в составе обучающих систем.

Компьютерное моделирование может основываться на математической модели, лабораторном эксперименте, анимации, в которых представлена работа некоторого предприятия, протекание того или иного процесса и т. д. В моделирующих программах возможно широкое использование интерактивной графики (т.е. поддерживающей режим диалога), дающей обучаемому возможность не только наблюдать особенности изучаемого процесса, но и исследовать эффекты влияния меняющихся параметров на получаемые результаты, «поворачивая» с помощью мышки рукоятки приборов, «смешивая» растворы и т.д. Моделирующие программы могут быть и автономными, но чаще они входят в качестве подсистем в АОС. Например, в уже упоминавшемся электронном учебнике «Открытая физика» изучение теоретического материала, решение задач поддерживается работой с моделирующими программами, которые дают обучаемому целостное представление об изучаемом процессе, активизируют познавательную деятельность, позволяют стать настоящим экспериментатором. В учебнике создается особая образовательная среда, в которой помимо математической модели, позволяющей изучить влияние всех параметров «в числах», можно увидеть происходящие изменения и на графиках, и в видеоизображении физического процесса. Интересным направлением компьютерного моделирования является практикуемое за рубежом, а также в ряде российских школ LEGO-конструирование на основе аппаратно-программного комплекса LEGO-лаборатория Control Lab®, состоящего из конструктора «ЛЕГО-лаборатория», пульта управления, подключенного к персональному компьютеру и программы для разработки проектов. Работа с этим комплексом знакомит детей с основами конструирования, моделирования, автоматического управления с помощью компьютера.

К сожалению, пока круг широко тиражируемых моделирующих программ, предназначенных для общеобразовательных и специальных учебных заведений, в основном ограничивается разработками по физике, химии, ряду технических и прикладных дисциплин (раскрой материалов, дизайн, сборка и тестирование устройств и т.п.). Приятным исключением является МЭКОМ — компьютерная программа моделирования экономики и менеджмента, предназначенная для старшеклассников. В России действуют несколько десятков клубов, объединяющих учащихся, которые не только работают с данной программой, но и участвуют в специальных соревнованиях по работе с МЭКОМ.

Входя в состав АОС, компьютерные моделирующие программы могут также играть определенную роль в оценке обучения и развития. Хотя в таких программах всегда присутствуют упроще­ния и ограничения, несвойственные реальному прототипу, здесь нет проблем, связанных с экспериментами в реальном мире. В моделирующих программах именно особенности модели позволяют целенаправленно создавать те ситуации, которые нужны для выявления уровня конкретных знаний, умений, навыков, быстроты реакции в сложной ситуации, умения найти нестандартное решение. Например, компьютерная программа, моделирующая процесс получения химического вещества с заданными свойствами, может ставить обучаемого в положение, когда надо срочно выбрать нужный реактив; в моделирующей программе по физике обучаемый должен знать возможные значения параметров и т. п. А такая важная разновидность моделирующих программ, как программы для проведения деловых игр, позволяет оценить также особенности взаимодействия в группе и личностные качества участников, их коммуникабельность, активность, самостоятельность.

Отдельного обсуждения заслуживает вопрос о способах визуального представления информации, или визуализации в моделирующих программах.

Современные моделирующие программы, основанные на технологии мультимедиа, должны предоставлять обучаемым эффективную образовательную среду, в которой можно выбрать, руководствуясь своим предпочтением образной или вербальной информации, соответственно, визуализированное или текстовое представление. Например, во многих электронных учебниках обучаемому предлагаются и видеофрагменты, иллюстрирующие те или иные процессы, и традиционное изложение в виде текста со статичными рисунками и схемами. Такая визуализация (в том числе и динамических процессов) может достигаться посредством использования технологии мультимедиа.

Педагог должен понимать, что успешность результатов обучения напрямую зависит от возможности выбора обучаемыми типа образовательной среды как на стадии ознакомления, так и на стадии обдумывания нового материала. Изучение предпочтений обучаемых и результатов их работы с моделирующими программами показывает, что для обучаемых с выраженным вербальным типом для изучения даже динамических процессов (наиболее характерных для моделирующих программ) предпочтительны статические изображения, сопровождаемые текстовым описанием. В то же время обучаемые с преобладанием образного типа мышления получат более адекватный материал при использовании анимированных иллюстраций, но только в том случае, если они имеют достаточную предварительную подготовку.

Микромиры.Микромиры - это особые узкоспециализированные программы, позволяющие создать на компьютере специальную среду, предназначенную для исследования некоторой проблемы. По сути, это развитие подходов компьютерного моделирования. Идея их создания берет начало в работах Жана Пиаже о когнитивном развитии детей. Яркий пример реализации - язык Лого, разработанный американским ученым Сеймуром Пейпертом для создания микромира Матландия (Mathland), предназначенного для изучения математики. Идея обучения по Пиаже была впервые взята именно С.Пейпертом в качестве важнейшего организующего принципа обучения с помощью компьютера. Выраженная в терминах практического использования, эта идея помогает смоделировать для обучаемых условия, при которых они естественным образом станут овладевать областями знаний, ранее требовавшими специального обучения. Речь идет об организации для обучаемых своего рода контактов с конкретным или абстрактным материалом, которым они могли бы пользоваться в процессе обучения.

Надо заметить, что на принципах микромиров основываются некоторые игровые программы познавательного характера, в которых играющий погружается в специальную среду, моделирующую жизнь города, племени или даже цивилизации, управлять которыми можно в рамках некоторых предопределенных законов и правил. Это нисколько не противоречит самой концепции микромира, поскольку, по мнению самого С.Пейперта, ее можно использовать практически для любой предметной области - от геометрии до приемов жонглирования.

Инструментальные программные средства познавательного характера.Для развития познавательных, или когнитивных, качеств личности обучаемым должны предлагаться разнообразные задания эвристического характера, в которых требуется решить реальную проблему, изучить взаимосвязи и закономерности тех или иных явлений, найти принципы построения различных структур и т.д. И здесь на помощь могут прийти инструментальные программные средства познавательного характера, которые основываются на принципе конструктора, позволяющего создавать обучаемым их собственное понимание новых концепций, в рамках которых предоставляется возможность построить схему решения определенной проблемы, часто визуализированную. В ходе этой работы обучаемый демонстрирует понимание новых знаний и возможности ранее полученных знаний. Подобные средства относят к категории интеллектуальных обучающих систем (ИОС), создание которых становится реальным благодаря интенсивному росту возможностей персональных компьютеров.

Проектирование ИОС базируется на работах в области искусственного интеллекта, в частности, теории экспертных систем — сложных программных комплексов, манипулирующих специальными, экспертными знаниями в узких предметных областях. Как и человек-эксперт, эти системы решают задачи, используя логику и эмпирические правила, умеют пополнять свои знания. В итоге, соединяя мощные компьютеры с богатством человеческого опыта, экспертные системы повышают ценность экспертных знаний, делая их широко применяемыми. Например, И.П. Подласый приводит пример педагогической экспертной системы «Оранта», предназначенной для моделирования и количественной оценки результатов воспитательного взаимодействия классного руководителя с учащимися. Система, ориентированная на учителей и студентов педагогических учебных заведений, позволяет по заложенным в ней параметрам определить тип педагога и тип класса (используется около 100 характеристик), а также предсказать, каковы могут быть результаты воспитательного процесса при определенном сочетании этих типов.

Характерным примером ИОС являются системы символьной математики (Mathlab, Maple, Mathematica и др.), помогающие выполнять различные символьные преобразования, встречающиеся в математических задачах, и доступные не только студентам, инженерам, ученым, но и учащимся старших классов. Эти системы показывают то, как надо выполнять исследование функций, дифференцирование, вычисление интегралов и специальных функций и т.д. Возможность прослеживания всех этапов решения, развитая графика делают такие программные средства весьма эффективными для организации самостоятельной работы обучаемых, проведения практических занятий, подготовки демонстрационных материалов к урокам и лекциям. К категории ИОС можно также отнести и некоторые программные разработки, предназначенные непосредственно для общеобразовательных учебных заведений, например электронный учебник математики Л.Я. Боревского. В нем при решении задач обучаемый выбирает для себя максимально возможную оценку. Этот выбор и определяет то, каким образом экспертная система будет вести к решению задачи, в процессе которого требуется отвечать на задаваемые вопросы (выбирать вариант ответа или вводить формулу). Все промежуточные преобразования выполняются системой и вместе с пояснениями автоматически выводятся на экран, давая возможность видеть в подробностях весь ход решения задачи.

Инструментальные средства универсального характера.Одной из важнейших задач образования является развитие креативных или творческих, качеств личности. Мы уже рассмотрели различные категории программного обеспечения ИКТ, непосредственно для этого предназначенные: информационно-поисковые и экспертные системы, моделирующие программы и микромиры. Однако они не всегда доступны педагогу. Чаще он может предложить обучаемым универсальные программные продукты (например, изучаемые в школе и вузе графические и текстовые редакторы, электронные таблицы и т. п.), не относящиеся к разряду специальных, предназначенных для педагогических целей. Однако возможности этих программных средств таковы, что при умелом подборе заданий, создании на занятиях атмосферы творчества использование этих программ помогает развивать у обучаемых воображение, фантазию, интуицию, инициативность, т. е. те личностные качества, которые и относят к разряду творческих. Их целенаправленное использование позволяет расширить возможности образовательной среды и вывести на новый уровень продуктивную поисково-исследовательскую и творческую деятельность обучаемых.

Так, текстовые редакторы стимулируют работу по выполнению различных письменных заданий: сочинений, эссе, рефератов и др. Они облегчают как их первоначальное оформление, так и последующие изменения и дополнения. Работа с такой программой, с одной стороны, прививает обучаемым чисто технические навыки электронного набора и оформления текста. С другой - это мощный инструмент, мотивирующий обучаемых к совершенствованию первоначальных результатов. Если же работа выполняется на компьютере, включенном в сеть, то появляется также возможность совместной работы обучаемых и педагога - внесение последним своих замечаний непосредственно в текст по ходу его создания. Современный текстовый редактор, хотя и называется «текстовым», позволяет использовать в документах различные графические изображения, подготовленные самим обучаемым или педагогом с помощью сканера или специальных программ, взятые из графических библиотек, распространяемых на компакт-дисках или в сети Internet. Это просто цветные или черно-белые иллюстрации, карты, схемы, графики, диаграммы, математические или химические формулы. Электронная форма представления материалов позволяет организовать коллективную работу группы над общим проектом с расчетом на продолжительное время: летопись учебного заведения, периодическая электронная газета или журнал. Очень полезно также сформировать своеобразный электронный банк творческих работ, который может использоваться как педагогом для анализа и обобщения результатов обучения, так и обучаемыми, например, для выполнения сквозных, преемственных исследований.

Для реализации эвристического и исследовательского типов обучения большое значение имеет доступность средств, необходимых для анализа и обобщения имеющейся информации. Это могут быть и результаты измерений различных параметров в ходе лабораторного эксперимента, и данные проведенного социологического опроса или психологического тестирования, которые необходимо обработать, проанализировать и обобщить. И здесь наиболее доступным универсальным средством, позволяющим выявить имеющиеся закономерности и тенденции, подтолкнув тем самым к решению стоящей задачи, являются электронные таблицы. Программы, относящиеся к этой категории (например, Microsoft Excel), дают возможность без изучения языков программирования выполнять расчеты по сложным формулам, включающим в себя проверку различных условий и реализующим циклические алгоритмы и ветвления (например, найти сумму или количество чисел, удовлетворяющих некоторому условию).

Результаты вычислений обновляются автоматически при изменении входящих в формулу параметров. По данным таблиц можно построить график или диаграмму, один только выбор, которых может стать самостоятельным заданием. Диаграммы и графики не являются статичными - каждый раз при изменении использующихся при их построении данных они меняют свою конфигурацию. Все перечисленные особенности делают электронные таблицы прекрасным инструментом для компьютерного моделирования. Обучаемым не требуется писать специальную компьютерную программу. Достаточно внести в таблицу формулы, отражающие суть математической модели (экономического, физического, химического процесса), а затем, изменяя исходные данные, наблюдать их влияние на графиках. Включая встроенный пакет, предназначенный для статистического анализа данных, нахождения оптимальных решений и т.п., электронные таблицы сокращают время, необходимое для вычислений и позволяют отдать больше усилий постановке задач и исследованию результатов. Применение электронных таблиц благодаря строгости представления исходных данных и формул, необходимых для получения результата, способствует развитию у обучаемых алгоритмического мышления, структурированного, системного подхода к представлению информации и решению стоящей проблемы.

Использование графических редакторов выводит на качественно новый, профессиональный уровень оформления творческих работ, способствует возможности самовыражения обучаемых и, соответственно, их положительной мотивации к выполнению самой работы и использованию компьютера. Программы для созда­ния компьютерных презентаций играют аналогичную роль для устного представления результатов работы. Кроме того, они очень эффективны для наглядных иллюстраций (графических, текстовых, видео, аудио) при чтении лекций, проведении семинаров, уроков, конференций. С помощью графических редакторов, позволяющих создавать анимации, обучаемые могут самостоятельно проектировать компьютерные модели, иллюстрирующие различные процессы и явления. Такая работа не только дает дополнительный демонстрационный материал педагогу, но и полезна для самих обучаемых, поскольку кроме владения компьютерной программой требует глубокого понимания сути изображаемого. Однако не это является главным достоинством данных программных средств.

Работа обучаемого в графическом редакторе выявляет уровень развития образного мышления и помогает его совершенствованию. Графические редакторы позволяют ему легко строить сложные геометрические объекты, изучать их преобразования (растяжение, сжатие, сдвиг, поворот, отображение), строить произвольные проекции. Все это способствует развитию у обучаемых пространственного воображения. Универсальность современных графических редакторов делает их вполне уместными для компьютерного проектирования в декоративно-прикладном искусстве, в тех его направлениях, где требуется построение точных эскизов будущих изделий. Например, в Самарском Дворце детского и юношеского творчества с помощью графических редакторов разрабатываются компьютерные эскизы вышивок, собирается своеобразная база данных из типовых элементов, ведется библиотека эскизов работ.

Инструментальные средства для обеспечения коммуникаций.Новый импульс информатизации образования дает развитие информационных "телекоммуникационных сетей. Глобальная сеть Internet обеспечивает доступ к гигантским объемам информации, хранящимся в различных уголках нашей планеты. Многие эксперты рассматривают технологии Internet как революционный прорыв, превосходящий по своей значимости появление персонального компьютера.