Delist.ru

Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам (30.08.2007)

Автор: Семенова Наталья Геннадьевна

– разработана и внедрена в учебный процесс высшей школы мультимедийная обучающая система лекционного курса по дисциплине «Теоретические основы электротехники»;

– разработан и внедрен учебный курс «Мультимедиа технологии в образовании» для студентов специальности 030500 «Профессиональное обучение»;

– разработана и внедрена программа научно-методического семинара для преподавателей «Создание и применение мультимедийных средств учебного назначения в современной школе».

Основные этапы исследования. Исследование выполнялось в рамках подпрограммы «Мультимедийное образование в информационном пространстве Университетского округа», проводимой Южно-Уральским научно-образовательным Центром; госбюджетных работ Оренбургского государственного университета «Новые технологии при модульном изучении курса ТОЭ» (начало работы – 1990 г.), «Влияние мультимедийных технологий на психофизиологическое состояние обучающихся».

1. Изучение и анализ психолого-педагогических и учебно-методических материалов по вопросам повышения эффективности обучения средствами ИКТ (1990–2005 гг.).

2. Разработка МОС (ЛК) по дисциплине «Теоретические основы электротехники» и апробация в процессе обучения студентов инженерно-технических специальностей (1997–2006 гг.).

3. Разработка теоретических основ создания и применения МОС (ЛК) (2002–2006 гг.).

4. Оформление текста диссертации (2005–2007 гг.).

Апробация результатов исследования. Теоретические положения и результаты исследований были изложены и одобрены на следующих межвузовских, всероссийских и международных конференциях, симпозиумах и семинарах: научно-практический семинар «Опыт и проблемы внедрения компьютерной техники в учебный процесс», Челябинск, 1990 г.; Всесоюзная научно-практическая конференция «Опыт и проблемы перестройки учебного процесса в вузе», Киев, 1991 г.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Современные методы активизации творческих способностей», Оренбург, 1992 г.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Оптимизация проектирования учебного процесса», Оренбург, 1993 г.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Наука и учебный процесс», Оренбург, 1994 г.; Всероссийская научно-техническая и методическая конференция «Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование», Новомосковск, 1996, 1998 гг.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Технологии образовательного процесса», Оренбург, 1997 г.; Международная научно-практическая конференция «Инновационные процессы в образовании», Оренбург, 1998 г.; Межвузовская научно-методическая конференция «Профессиональная педагогическая культура как основополагающий фактор технологии обучения», Оренбург, 1999 г.; Международная научно-практическая конференция «Учебная, научно-производственная и инновационная деятельность высшей школы в современных условиях», Оренбург, 2001 г.; Всероссийский симпозиум, Казань, 2001 г.; Всероссийская научно-техническая и методическая конференция «Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование», Оренбург, 2001, 2003 гг.; Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы подготовки кадров для развития Оренбуржья», Оренбург, 2002 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике», Оренбург, 2002, 2005 гг.; Всероссийская научно-практическая конференция «Качество профессионального образования»; Международная научно-практическая конференция «Формирование профессиональной культуры специалистов XXI века в техническом университете», Санкт-Петербург, 2003, 2004, 2006 гг.; Международная научно-практическая конференция «Роль университетской науки в региональном сообществе», Москва–Оренбург, 2003 г.; Международная научно-методическая конференция «Новые информационные технологии в электротехнике», Астрахань, 2003, 2006 гг.; Всероссийская научно-техническая конференция «Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения», Таганрог, 2003, 2004 гг.; Всероссийская научно-практическая конференция «Модернизация образования», Оренбург, 2004 г.; Международные научные конференции «Технологии 2004», «Технологии 2005», «Технологии 2006», Турция (г. Анталия); Всероссийская научно-практическая конференция «Новые информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике», Чебоксары, 2004 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Формирование профессиональной компетентности», Бузулук, 2005 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные и коммуникационные технологии в общем, профессиональном и дополнительном образовании», Москва, 2005, 2006, 2007 гг.; XVI Международная научная конференция «Применение новых технологий в образовании», Троицк, 2005 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Вызовы XXI века и образование», Оренбург, 2006 г.; Международная конференция «Современное электронное обучение», Болгария (г. Варна), 2006 г.; Международная научно-практическая конференция «Новые информационные технологии в образовании», Екатеринбург, 2007 г.

Внедрение результатов исследования.

Разработанные теоретические основы создания и применения МОС включены в программу научно-методического семинара «Создание и применение мультимедийных педагогических средств в современной школе», которая внедрена для подготовки и повышения квалификации преподавателей в Ассоциации «Оренбургский университетский (учебный) округ».

Разработана мультимедийная обучающая система лекционного курса по дисциплине «Теоретические основы электротехники», которая внедрена в учебный процесс Оренбургского государственного университета и ряда других вузов: Московского государственного горного университета, Московского института радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), Екатеринбургского государственного технического университета (УПИ), Казанского государственного энергетического университета.

Разработан новый учебный курс «Мультимедиа технологии в образовании», который внедрен в учебный процесс ОГУ для студентов специальности 030500 «Профессиональное обучение».

На защиту выносятся:

1. Модель активизации учебно-познавательной деятельности на основе мультимедийной обучающей системы лекционного курса, отражающая взаимосвязь программных (визуализация, анимация, цвет, гипертекст, многооконность, манипулирование, моделирование, контаминация, аудиосопровождение, интерактивность) и психолого-педагогических (наглядность, доступность, прочность, эмоциональное регулирование, проблемность, избыточность, синкретичность, обратная связь) возможностей мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины и их влияние на активизацию инвариантных компонентов учебно-познавательной деятельности (целевого, потребностно-мотивационного, содержательного, операционально-деятельностного, эмоционально-волевого, контрольно-регулировочного, оценочно-результативного).

2. Интегративная структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины, включающая блоки контента учебного материала (установочно-целевой, справочно-энциклопедический, электронного конспекта, объяснительно-иллюстративный, проблемных задач, тестовых заданий) и отражающая возможности их использования для реализации дидактических компонентов (целевого, потребностно-мотивационного, содержательного, операционально-деятельностного, оценочно-результативного) лекции Мультимедиа и основных ее функций (познавательной, развивающей, организующей, воспитательной).

3. Метод компьютерного моделирования проблемных задач, реализуемый мультимедийной обучающей системой лекционных курсов электротехнических дисциплин, как способ активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекционных занятиях, обеспечивающий усиление инвариантных компонент учебно-познавательной деятельности и осуществляющий перевод обучающихся с репродуктивного уровня деятельности на продуктивный за счет компьютерного моделирования проблемных задач с априорно неизвестным решением и возможными гипотетическими вариантами их решения с использованием графических, геометрических и имитационных моделей и таких программных возможностей мультимедиа, как многооконное представление информации на одном слайде, «манипулирование», контаминация, дискретная подача информации.

4. Комплекс психолого-педагогических требований к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин, учитывающий особенности процесса обучения электротехническим дисциплинам (предъявление учебного материала на лекционных занятиях должно строиться с опорой на взаимосвязь вербально-логического, сенсорно-перцептивного и представленческого (образного) уровней когнитивного процесса) и включающий следующие новые требования: синкретичности предъявления учебной информации, обеспечения полной структуры учебно-познавательной деятельности, избыточности учебной информации, комплементарности, динамически развивающегося теоретического образа, эмоционального регулирования учебно-познавательной деятельности.

5. Научно-методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов, включающие:

а) методики проведения вариативных видов лекций:

– в лекциях, ориентированных на организацию репродуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (информационных, обзорных, установочных, консультативных), в качестве ключевого следует использовать объяснительно-иллюстративный блок контента МОС (ЛК);

– в лекциях, ориентированных на организацию продуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (проблемных, лекциях-диалогах, лекциях с запланированными ошибками), в качестве ключевого должен быть применен блок проблемных задач;

б) методики подготовки и повышения квалификации преподавателей сообразно уровню их специальной, методической и ИКТ компетентности;

в) методику экспериментальной оценки активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа, включающую определение уровня усвоения основных понятий лекционного материала и оценку функционального состояния студентов с применением физиологических, психометрических и субъективных методов.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены применением комплекса методов, адекватных объекту, целям, задачам и логике исследования, длительным характером опытно-поисковой работы, репрезентативностью объема выборок и статистической значимостью экспериментальных данных.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснованы актуальность, проблема исследования, сформулированы объект, предмет, цель, гипотеза, задачи и методы исследования, его научная новизна, теоретическая и практическая значимость, положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ становления и развития мультимедийных обучающих систем электротехнических дисциплин» выявлены закономерности и тенденции развития мультимедийных средств учебного назначения, что позволило историю становления мультимедийных средств учебного назначения разделить на три этапа. Первый этап – становление (1981–1995 гг.) – связан с совершенствованием процессоров и операционных систем персональных компьютеров. Для мультимедийных средств учебного назначения данного периода характерно применение языков программирования и представление учебной информации с использованием двухмерной графики. Второй этап – развитие (с 1995 г. по настоящее время) – связан с появлением операционной системы Windows 95, включающей в себя средства мультимедиа, и созданного конкретно под нее процессора Pentium Pro. Мультимедийные средства учебного назначения (МСУН) данного периода создаются с использованием как языков программирования, так и инструментальных сред; учебная информация представлена с применением двух- и трехмерной графики. Третий этап – совершенствование – связан с дальнейшим совершенствованием и разработкой интеллектуальных обучающих систем и технологий «Виртуальная реальность».

Выявлено, что программные возможности мультимедийных средств учебного назначения предопределяют их психолого-педагогические возможности в учебном процессе: гипертекст упрощает процесс навигации и предоставляет возможность выбора индивидуальных траектории и темпа изучения материала; аудиосопровождение учебной информации повышает эффективность восприятия материала; визуальное представление информации способствует лучшему запоминанию и усвоению учебного материала; анимация является одним из сильных средств привлечения внимания и эмоционального восприятия информации; представление визуальной информации в цвете, являясь мощным средством психофизиологического и эмоционального воздействия на человека, служит эффективным средством приема и переработки зрительной информации; компьютерное моделирование используется с целью обеспечения наглядности, доступности восприятия учебной информации, которую невозможно представить обычными средствами наглядности (репродуктивный уровень), и развития интеллектуального и творческого потенциала (продуктивный уровень); интерактивность обеспечивает обратную связь и способствует организации совместной деятельности в триединстве «преподаватель – ПК – обучающийся»; манипулирование информацией способствует организации повторения учебной информации; многооконность дает возможность одновременного (параллельного) рассмотрения различных гипотез при проблемном обучении.

Установлены преимущества применения мультимедийных средств учебного назначения, которые заключаются в том, что обучающемуся предоставляется возможность слышать и видеть учебный материал, одновременно активно участвуя в управлении его подачей, возвращаясь к непонятым или особо интересным разделам. При этом обучающийся может пользоваться не только звуком и изображением, но и терпением учителя-компьютера, способного воспроизводить объяснение столько раз, сколько это необходимо для понимания и запоминания учебного материала.

Впервые введено новое категориальное понятие «Мультимедийная обучающая система электротехнической дисциплины». По нашему мнению, МОС должна обеспечивать полную структуру учебно-познавательной деятельности, реализация которой позволит более эффективно ее организовать с целью овладения обучающимися научными знаниями, умениями, навыками.

В связи с этим под смыслосодержательным существительным «система» в введенном нами категориальном понятии мы понимаем совокупность компьютерных учебных программ, обеспечивающих полную структуру учебно-познавательной деятельности. Первое прилагательное «мультимедийная» в категориальном понятии характеризует форму представления информации в МОС, второе – дидактическую цель ее применения (в нашем случае основная цель – обучение). На основании вышеизложенного в настоящей работе сформулировано следующее определение: «Мультимедийная обучающая система электротехнической дисциплины – это совокупность взаимосвязанных компьютерных учебных программ (информационной, тренировочной, моделирующей, справочно-энциклопедической, контролирующей), обеспечивающих полную структуру учебно-познавательной деятельности: цель, мотив, собственно деятельность, результат – при условии интерактивной обратной связи, выполненных на основе технологий Мультимедиа».

Предложена следующая классификация МОС электротехнической дисциплины: МОС (ЛК) – мультимедийная обучающая система для организации лекционных занятий, в которой превалирует информационная компонента; МОС (ПЗ) – мультимедийная обучающая система для организации практических занятий (упражнений), в которой превалирует тренировочная компонента; МОС (ЛЗ) – мультимедийная обучающая система для организации лабораторных занятий, в которой превалирует моделирующая компонента.

Установлены типы МОС, рекомендуемые для организации репродуктивной и продуктивной учебно-познавательной деятельности. Использована классификация методов обучения, предложенная И.Я. Лернером и М.К. Скаткиным (пять методов обучения, в каждом из последующих методов степень активности и самостоятельности в деятельности обучаемых возрастает) (табл. 1).

Таблица 1

Мультимедийные обучающие системы электротехнических дисциплин

для организации репродуктивной и продуктивной

учебно-познавательной деятельности

Методы обучения (по И.Я. Лернеру) Вид деятельности обучаемого

загрузка...