Глава 15. Компьютер в процессе обучения

1. Система образования и новые информационные технологии

Во второй половине двадцатого века общество вступило в постиндустриальную эпоху своего развития. Эту новую эпоху в развитии человечества иногда еще называют «информационным обществом», «обществом знаний» ввиду той роли, которую в ней играют знания и информация. Потенциал развития общества определяется масштабами информации и знаний, которыми оно располагает. Новые информационные и коммуникационные технологии внедрились во все стороны жизни общества очень быстро, в течение жизни одного поколения, изменив способы и расширив возможности коммуникаций. Их влияние на науку, образование, культуру, и другие сферы деятельности непрерывно растет.

Настоящая эпоха характеризуется лавинообразным ростом информации и её быстрым старением. Это приводит к тому, что накопление знаний при обучении само по себе утрачивает приоритетную значимость, и однозначная направленность образования на трансляцию знаний меняется. Актуальной становится задача формирования определенных приемов мышления, позволяющих обучающимся самостоятельно приобретать знания, мыслить творчески и уметь применить свой интеллектуальный потенциал в профессиональной деятельности, обладающих такими качествами, как коммуникабельность, способность адаптироваться к быстро изменяющимся условиям современного общества, умение грамотно работать с информацией и эффективно использовать информационные ресурсы для решения поставленных задач. «Образованность в постиндустриальном обществе – это способность общаться, учиться, анализировать, проектировать, выбирать и творить» (Новиков, А.М. Постиндустриальное образование. – М.: Эгвес, 2008. – с 42.).

Одним из путей повышения эффективности обучения является внедрение в этот процесс информационных технологий. Информационные технологии позволяют сделать обучение более наглядным, обеспечивают личностно-ориентированный подход к обучению, повышают интенсивность занятий.

«Информационная технология – совокупность технических и программных средств сбора, обработки, хранения и передачи информации» (Коджаспирова Г.М., Коджаспиров А.Ю. Словарь по педагогике (междисциплинарный). М., Ростов н/Д: издательский центр «МарТ», 2005, с 111.).

В учебном процессе компьютер выступает как объект изучения и средство обучения. Представление компьютера как объекта изучения предполагает усвоение знаний, умений и навыков, позволяющих использовать компьютер для решения разнообразных задач. Во втором случае компьютер рассматривается, как мощное средство обучения, способное значительно повысить его качество, доступность, интенсивность.

Возникновение информационных технологий связывают с появлением в середине XX века электронных вычислительных машин. Развитие информационных технологий в образовании можно разбить на пять этапов.

Первый этап развития информационных технологий в образовании приходится на 1950-60-е годы. Этот этап можно считать подготовительным, так как в то время появлялись первые электронные вычислительные машины. Возникли идеи, предлагавшие использовать ЭВМ как средство автоматизации педагогического труда. Разрабатывались идеи использования компьютеров в учебном процессе, где ЭВМ отводилась роль нового технического средства обучения, «экзаменатора», «репетитора».

Второй этап (1960-70-е годы) приходился на разработку автоматизированных обучающих систем. Произошло осознание того, что лавинообразное внедрение вычислительной техники в учебный процесс не ведет к повышению эффективности обучения. Условием последнего является поиск идей и методов по использованию и представлению знаний с помощью искусственного интеллекта. На этом этапе началось развитие информационных технологии обучения.

Третий период (конец 1970-х – начало 1980-х) характеризовался развитием инженерных знаний и инструментальных средств автоматизированных обучающих систем. Широкое распространение получили научные исследованиям и эксперименты в области дидактики использования электронной вычислительной техники в процессе обучения. Появились персональные электронные вычислительные машины (ПЭВМ) на базе больших интегральных схем и возможность использовать их как сравнительно недорогие, но мощные средства обработки и накопления информации. В тот же период возникли локальные компьютерные сети для обмена информацией друг с другом, а также региональные российские и зарубежные сети. Компьютерные и информационные технологии обучения продолжали развиваться. В то время термин «компьютерные технологии обучения» начинает заменяться термином «информационные технологии обучения».

Четвертый период (середина 1980-х – середина 1990-х годов) стал этапом разработки автоматических обучающих систем и внедрение их в процесс обучения. Были проведены исследования по моделям объяснения в автоматических обучающих системах, интеллектуальным технологиям, стратегиям обучения и оценки знаний. В тот период формировалась глобальная сеть Интернет и разрабатывались информационные технологии обучения, связанные с ней: дистанционное обучение, гипертекстовая (HTML-технологии).

Пятый период (с середины 1990-х – до сегодняшнего дня) характеризуется массовостью и доступностью персональных компьютеров, широким использованием телекоммуникаций, что позволяет автоматизировать процесс управления образованием, внедрять разрабатываемые информационные технологии обучения в образовательный процесс, совершенствуя и модернизируя его, улучшая качество знаний, повышая мотивацию к обучению, максимально используя принцип индивидуализации обучения. На данном этапе информационные технологии обучения применяются не только как частные методики, зависящие от учебных целей и учебных ситуаций (микромиры, гипертекст, мультимедиа, виртуальная реальность и т.д.). Начинает формироваться общая теория электронного обучения, разрабатываются государственные программы информатизации образования.

Можно выделить три уровня внедрения информационных технологий в процесс обучения.

Первый уровень – компьютерная поддержка курса. На этом уровне рассматриваются элементы компьютерных технологий, включаемых в традиционный образовательный процесс и подчиненных ему по целям и содержанию. Применение компьютера меняет только форму представления учебного материала и некоторые элементы организации учебного процесса, не затрагивая его традиционных основ.

Второй уровень – внедрение моделирующих программ, мультимедиа систем и телекоммуникаций. В применении информационных технологий происходит смещение акцентов с тренажа и контроля на использование моделирующих программ, построенных по типу «операционная среда» и позволяющих проводить активное исследование объектов, процессов, систем. Становятся все более популярными мультимедиа системы и телекоммуникации, с помощью которых учащийся получает доступ к разнообразной информации. Таким образом, при общей привязанности по содержанию к традиционным программам курсов, учебникам и пособиям, на данном этапе предполагается активное использование моделирующих сред и информационных систем, предусматривающих проведение всестороннего исследования объектов, процессов и систем реального мира.

Третий уровень – формирование электронно-образовательных сред (пространств). Данный уровень связан с перестройкой системы образования, которая должна быть приведена в соответствие с потребностями информационного общества. Компьютерные технологии перестают носить вспомогательный характер, поскольку на их использование ориентируется содержание учебного процесса. Предполагается разработка учебников нового типа и специальных образовательных компьютерных сред, включающих базы данных и инструментарий для познания окружающего мира в контексте его компьютерного проектирования, моделирования и конструирования.

Рассмотрим возможности применения информационных технологий на каждом этапе процесса обучения.

2. Особенности подготовки учителя к учебным занятиям в условиях информатизации образования

Планирование курса. При подготовке к занятиям для каждого преподавателя актуальны различные задачи, в зависимости опыта, стиля преподавания, предмета и аудитории слушателей. Информационные технологии оказывают значительную поддержку в процессе подготовки к урокам в сторону сокращения издержек на рутинные операции.

Использование информационных технологий само по себе не гарантирует качество учебного процесса, но оно многократно повышает эффективность и скорость разработки, адаптации и дальнейшего применения любых материалов.

Подготовка преподавателя к учебным занятием начинается с разработки учебно-методического комплекса курса, содержащего развернутую программу, методические указания по изучению дисциплины, выполнению лабораторных, практических работ и т.д. На этом этапе строится логическая структура курса. Нелинейно составленный план учебного курса позволяет установить взаимосвязь между отдельными темами и выделить ключевые моменты обучения.

Наиболее естественной для восприятия человеческим мозгом является сетевая организация знаний (в виде узлов и связей). Построение такой структуры возможно с применением программного средства Mindjet MindManager, предназначенного для создания интеллект-карт, структурирования идей, упорядочивания информации. Mindjet MindManager позволяет структурировать любой вид деятельности преподавателя: от предоставления занятий в виде структурированной по темам карты до организации хранилища учебных материалов. Инструментарий программы позволяет оперативно строить и изменять такую структуру. План обучения, построенный по такому принципу, может усложняться и модифицироваться на протяжении всего периода преподавания. Предметные специализации в рамках подхода удобно реализуются благодаря возможности помещать в каждый узел вложенную карту. Это позволяет детализировать каждый этап обучения.

Разработка и актуализация учебных материалов. Большая часть учебно-методических материалов (учебных пособий, практикумов, раздаточных материалов, включающих задания и формы для заполнения учащимися), как правило, является текстом. Работа с текстовыми документами на компьютере включает в себя умение оформлять, использовать стили, включать графические материалы на страницы документов, создавать наглядные схемы и т.д. Большинство учебных материалов могут быть созданы с помощью программных средств и храниться в электронном виде. Оцифровка учебных материалов, которые преподаватель использует в своей работе, позволяет навести порядок в большом объеме учебных материалов – управлять файлами на компьютере гораздо проще и быстрее, чем работать с бумажными папками и документами. Кроме того, хранение информации в электронном виде позволяет быстро находить информацию по ключевым словам, редактировать учебные материалы, дополняя их новыми знаниями, обмениваться ими с коллегами и учащимися.

Наиболее распространенными программами для обработки и представления текстовой информации являются текстовый процессор Microsoft Office Word и программа подготовки электронных презентаций Microsoft Office PowerPoint.

Microsoft Office Word – текстовый процессор, предоставляющий возможности осуществлять весь комплекс работы с документами (создание, редактирование, форматирование, рецензирование). Он позволяет эффективно вести работу с текстом, обладает возможностями совместной работы и содержит встроенные инструменты по использованию шаблонов документов, а также инструменты для работы с графическими объектами (рисунками, клипами, диаграммами, графиками, блок-схемами), таблицами, гиперссылками.

Актуальным способом представления учебного материала являются электронные презентации, проецируемые на экран во время чтения лекций и проведения практических заданий. Одним из средств подготовки презентаций является Microsoft Office PowerPoint.

Электронная презентация представляет собой набор слайдов, которые могут содержать текст, изображения, аудиоматериалы и видеоролики.

Электронная презентация обеспечивает наглядность, которая способствует комплексному восприятию и лучшему запоминанию материала. Кроме того, при использовании анимации и видеофрагментов, возможна демонстрация динамичных процессов. Еще одним преимуществом мультимедийных презентаций является быстрота и удобство представления графических, аудио- и видео- материалов.

Представление учебных материалов в виде слайдов дает возможность показать структуру занятия, выполняя роль электронных опорных конспектов, что способствует улучшению восприятия учебного материала учащимися.

Однако существуют и негативные аспекты применения презентаций. Во-первых, это наличие нескольких параллельных потоков информации (текст лекции отдельно, зрительный и/или звуковой ряд отдельно). Во-вторых, зачастую задается слишком быстрый темп чтения лекции и особенно смены слайдов. В-третьих, мелкий нечитаемый шрифт и отсутствие поэтапности при воспроизведении сложных рисунков (в результате слушатели видят огромную итоговую схему, не представляя, как ее зарисовать). Все перечисленные минусы связаны с неудачным с методической точки зрения построением презентаций.

Рассмотрим некоторые правила, которые необходимо соблюдать при подготовке учебных электронных презентаций. В PowerPoint, как правило, готовятся лекции по отдельным разделам дисциплины. Лекции представляются методически обоснованной последовательностью учебных материалов. Во время проведения компьютерной лекции используется в основном только графическая часть подготовленного материала, уделяется меньшее внимание слайдам с текстом. Графическую и текстовую часть следует готовить на разных слайдах.

На одном слайде не должно находиться много информации – более 5-6 предложений, или нескольких картинок. Насыщенные слайды отвлекают внимание.

Для максимальной концентрации внимания на содержании материала на экране минимизируется текстовая часть, поскольку учащиеся обычно переписывают экранное сообщение; при этом времени на конспектирование уходит больше, а усталость наступает раньше, чем при восприятии материала на слух. Практика показала, что дублировать речь лектора ее текстовым вариантом на экране нежелательно. Дословное повторение вслух видимого текста создает впечатление использования подсказки.

Важно подобрать правильное сочетание цветов для фона и шрифта. Они должны контрастировать, например, фон – светлый, а шрифт – темный или наоборот. Первый вариант предпочтительнее. Лучше всего воспринимаются сочетания цветов: белый – черный и желтый – синий. Активное применение красного цвета повышает утомляемость учащихся и снижает восприятие. Красный цвет можно использовать для выделения элемента текста, для привлечения внимания к какому-либо объекту. Помимо основных цветов фона и шрифта допустимо использование еще одного, максимум двух цветов для выделения смысловых акцентов на слайде.

Для оформления текста желательно использовать так называемые рубленые шрифты (например, различные варианты Arial или Tahoma), причем размер шрифта должен быть довольно крупный – 35 – 60 пунктов и более для заголовков и 25 – 50 пунктов для основного текста.

Не стоит вставлять в презентации большие таблицы: они трудны для восприятия – лучше заменять их графиками, построенными на основе этих таблиц. Если все же таблицу показать необходимо, то лучше оставить как можно меньше строк и столбцов, привести необходимые данные.

В презентации не следует использовать музыкальное сопровождение, если оно не несет смысловую нагрузку, так как музыка отвлекает и рассеивает внимание. То же относится и к анимационным эффектам: они не должны использоваться как самоцель. Анимация допустима либо для создания определенного настроения, либо для атмосферы презентации (в этом случае анимация должна быть сдержанной и хорошо продуманой), либо для демонстрации динамичных процессов, изобразить которые иначе невозможно (например, для поэтапного вывода на экран рисунка).

Слайдов не должно быть много, иначе они будут слишком быстро меняться, и времени для записи у слушателей не останется. При продолжительности занятия 45 минут слайдов должно быть не более двадцати.

Усилить эффект от использования презентаций можно при помощи подготовки раздаточного материала, в котором приводятся наиболее сложные рисунки, таблицы, схемы, особенно те, которые предлагаются лишь в качестве дополнительного иллюстративного материала, а не для запоминания. Использование такого раздаточного материала может значительно ускорить ход лекции, сэкономив время для записи наиболее важных объектов, пояснений и др. В случае, если рисунок или схема действительно важны для понимания сути занятия, стоит показывать их не в окончательном варианте, а выводить постепенно (как при рисовании на доске). Это позволит четко выстроить логическую структуру схемы или рисунка и будет способствовать лучшему запоминанию, развитию логики.

Еще одним средством актуализации представления учебного материала является электронный учебник. В настоящее время разработано большое количество программных оболочек (как коммерческих, так и свободного доступа), которые позволяют преподавателям удобно и быстро создавать электронные учебники.

Большинство электронных учебников обладает развитой гипертекстовой структурой в понятийной части курса (определения, теоремы), а также в логической структуре изложения (последовательность, взаимозависимость частей), удобной для пользователя системой управления структурой (преподаватель может задать любую форму представления и последовательность изложения материала, использованием звука, анимации, графических вставок, слайд-шоу и т.п.), доступностью для обучаемого, наличием подсистемы контроля и самоконтроля знаний, интегрированной в учебник.

В качестве примера среды для разработки электронных учебников можно привести программу eAuthor – конструктор дистанционных и интерактивных курсов, позволяющий достаточно просто и эффективно создавать электронные образовательные курсы, тесты и другие виды учебных изданий.

Работа в eAuthor максимально упрощена: для создания учебного курса достаточно вставлять мультимедийные информационные элементы (тексты, видео, звук, анимацию) в типовые шаблоны создаваемых электронных изданий и размещать их в соответствующей структуре. Работа с программой не представляет сложности ни для авторов с техническим ни с гуманитарным образованием. В то же время eAuthor предоставляет уникальные технологические возможности по разработке, позволяющие существенно сократить время разработки курса до нескольких дней.

Различные пополняемые наборы шаблонов электронных учебных изданий позволяют создавать курсы произвольной структуры с различными сценариями обучения, внедрять в содержание курса различные метаданные, использовать разрабатываемый курс как самостоятельно (в Интернет или на CD ROM), так и в различных системах дистанционного обучения.

Основные свойства eAuthor:

- создание структуры курса – разделов, частей, занятий, включающих цели обучения, контрольные задания и тесты, теоретический и практический материал;

- ручная и автоматическая расстановка гипертекстовых ссылок, ручное и автоматическое разбиение сплошных текстов на части – лекции, занятия и т.п.;

- структурирование и управление учебным материалом: в тексте могут быть указаны определения, примеры, примечания, важные мысли и прочие понятийные единицы – для отображения учебного материала;

- блоки тестирования могут быть включены непосредственно в лекционный материал, а также вынесены в отдельный аттестационный блок. Результаты тестирования фиксируются для дальнейшего контроля уровня подготовки;

- интеграция с eLearning Server. Одним нажатием клавиши уже подготовленный учебный материал может быть перенесен на учебный сервер, построенный с помощью eLearning Server;

- возможность интеграции внешних программ (редакторов) для обработки и правки мультимедийных объектов;

- поддержка стандартов. Учебный курс выполняется в виде XML документа и может соответствовать требованиям IMS или AICC (модули поставляются дополнительно);

- возможность создания защищенных от несакционированного использования электронных изданий;

- помимо стандартных типов данных в публикацию могут быть включены файлы специфических форматов DWF (чертежи), VRML (интерактивные 3D-объекты), PPS, PPT (презентации PowerPoint) и ряд других.

При создании учебного электронного издания автор:

1. Указывает типовое содержание – Тестовая система, Курс лекций, Электронный учебник и пр.

2. Формирует структуру. В eAuthor нет жесткой структуры построения курса – автор формирует ее по собственному желанию. Доступные сервисы: структурированные лекции, толковый словарь, упражнения, тесты и множество дополнительной учебной информации (продолжительность изучения учебного объекта, уровень подготовки учащегося и т.п.), уровни детализации материала в лекциях, взаимосвязь лекционного материала и тестов.

3. Наполняет структуру содержанием. Программа включает встроенный текстовый редактор, привычный для пользователей приложений MS Office.

4. Выбирает внешний вид публикации (графический шаблон) и определяет уровень интерактивности издания.

5. Публикует учебный материал в сети Интернет или на CD-ROM или размещает на учебном сервере.