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

???????а

1Предложено:

– изучение абстрактных понятий и отношений с ними проводить с помощью графической модели. Под графической моделью нами предложено понимать условный образ абстрактных понятий, которые невозможно представить обычными средствами предметной наглядности, выполненный с помощью графических редакторов в виде диаграмм, графиков, характеристик, таблиц и т. д.;

– изучение реальных электротехнических устройств (систем) проводить с помощью геометрической модели. Под геометрической моделью нами предлагается понимать визуализированное подобие реального электротехнического устройства, выполненное инструментальными средствами ПК (средствами машинной графики) и отображающее конструктивную форму, основные структурные элементы устройства (системы) и существующие между ними связи;

– изучение процессов, протекающих в реальных электротехнических устройствах (системах), проводить с помощью имитационной модели. Как известно, имитационная модель представляет собой отдельную программу или комплекс программ, позволяющий с помощью последовательности вычислений и графического отображения их результатов воспроизводить (имитировать) процессы функционирования объекта при условии воздействия на него различных, в том числе случайных, факторов.

Проведен анализ возможностей применения метода проблемного обучения для области электротехнических дисциплин. Сформулировано определение дидактического понятия «проблемная задача»: Проблемная задача – дидактическое средство обучения, которое ориентирует обучающихся на приобретение новых знаний или/и способов деятельности в их приобретении, сопровождается активной целенаправленной учебно-познавательной деятельностью, специально организованной преподавателем. Показано, что уровень сложности проблемной задачи определяется степенью неопределенности, которая может рассматриваться как рассогласование между имеющимся у обучающихся уровнем знаний и требованиями задачи, между пониманием необходимости решить задачу и возможностью найти правильное решение.

На основании синтеза методов проблемного обучения и компьютерного моделирования в исследовании предложен метод компьютерного моделирования проблемных задач, являющийся новым методом активного обучения на лекционных занятиях, основанным на информационном взаимодействии между лектором, студенческой аудиторией и интерактивным партнером – МОС (ЛК).

Предложена структура деятельности педагога по реализации проблемного обучения на лекционных занятиях с применением МОС (ЛК), в которой выделены следующие виды деятельности: целеполагающий, проектирующий, программная реализация, исполнительский, диагностический и рефлексивный. Предложено в проектирующем виде деятельности выделить следующие этапы: 1-й этап, который включает в себя анализ проблемного материала и соответствия его уровню подготовленности обучающихся; 2-й этап, который заключается в формировании условий проблемной задачи в соответствии с поставленными целями, с учетом оптимального значения неопределенности (рассогласование между имеющимся у обучающихся уровнем знаний и требованиями задачи); 3-й этап, состоящий в прогнозировании преподавателем предполагаемых гипотез, которые могут быть выдвинуты студентами в процессе решения проблемной задачи; 4-й этап, связанный с разработкой преподавателем методики применения проблемной задачи на лекции.

Предложен новый вид в структуре деятельности преподавателя по организации проблемного обучения – программная реализация, – который связан с визуализацией условий, содержания проблемной задачи и моделированием ее гипотетических решений на ПК.

Выявлены достоинства метода компьютерного моделирования проблемных задач по сравнению с традиционным методом организации проблемного обучения, основными из которых считаем следующие: сокращение времени на решение проблемной задачи; расширение типа проблемных задач; проблемные задачи, созданные с помощью компьютерного моделирования, являются «вечным учебным продуктом», который можно постоянно изменять, дополнять, корректировать; улучшение восприятия и осмысления проблемной задачи за счет синкретичного предъявления учебной информации; повышение мотивационно-эмоционального фактора за счет эстетического оформления слайдов в цвете, анимации; более конкретное и обоснованное обсуждение гипотез и проведение сравнительного анализа за счет многооконного представления информации на одном слайде; при компьютерном моделировании проблемных задач с помощью имитационных моделей проверка решения осуществляется с помощью виртуального эксперимента здесь и сейчас.

Сформулированы рекомендации по моделированию проблемных задач с помощью МОС (ЛК):

1. Проблемная задача должна обладать неопределенностью исходных данных, что обусловливает рассогласование между имеющимся у обучающихся уровнем знаний и требованиями задачи.

2. Проблемная задача должна обладать априорно неизвестным решением, приводящим к многовариантности ее решения, способствовать формированию у обучающихся таких логических операций мышления, как анализ, синтез, сравнение, дедукция, абстракция.

3. Компьютерное моделирование исходных данных проблемной задачи и каждой прогнозируемой гипотезы должно осуществляться в виде графической, геометрической или имитационной модели. Компьютерное моделирование обеспечивает синтез вербально-логического, сенсорно-перцептивного и представленческого уровней когнитивного процесса.

4. Компьютерное моделирование гипотетических решений проблемной задачи должно сопровождаться анимацией каждой «порции» информации с целью активизации таких психических процессов, как внимание, восприятие информации, и активизации мыслительной деятельности обучающихся.

5. Каждая «порция» информация гипотетических решений должна соответствовать определенному умственному действию, которое совершает обучающийся в процессе научного познания. В этом случае решение проблемной задачи преобразуется в своего рода открытие и последовательное исследование объекта.

6. Использование многооконного представления информации на одном слайде позволяет представлять в каждом окне по одной выдвигаемой гипотезе, что исключает неточности восприятия в процессе обсуждения и проведения сравнительного анализа гипотез.

7. Компьютерное моделирование проблемной задачи (ее исходных данных и гипотетических решений) должно создаваться с учетом требований эргономики, эстетики, особенностей психологии зрительного восприятия с целью повышения мотивационно-эмоциональной компоненты учебно-познавательной деятельности обучающихся.

В четвертой главе «Структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины» рассмотрены вопросы структуры МОС лекционного курса как целостной системы. Показано, что МОС лекционного курса представляет собой комплекс не только аппаратного и программного обеспечения, но и педагогического, причем все компоненты этой системы взаимосвязаны.

Предложена интегративная структура МОС (ЛК), включающая блоки контента учебного материала и отражающая возможности их использования для реализации дидактических компонентов лекции Мультимедиа и основных ее функций (рис. 2).

На основании структуры учебно-познавательной деятельности предложено выделить в лекции Мультимедиа следующие дидактические компоненты: целевой, потребностно-мотивационный, содержательный, операционально-деятельностный, эмоционально-волевой, контрольно-регулировочный и оценочно-результативный.

Рис. 2. Интегративная структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса

Целевой компонент включает в себя: определение темы, постановку цели и задач, рассматриваемых на лекции, установление связи данной темы с предшествующими и последующими, а также связи этой темы с другими дисциплинами, изучаемыми студентами на старших курсах. Потребностно-мотивационный компонент лекции Мультимедиа может быть усилен программными и психолого-педагогическими возможностями МОС (ЛК), а именно за счет включения документальных материалов по теме лекции, визуализированных интеллектуальных мини-задач, создающих положительные эмоции и стимулирующих познавательный интерес обучающихся. Содержательный компонент лекции Мультимедиа может быть реализован на более высоком уровне за счет создания электронного конспекта лекций, обладающего возможностью регулярного изменения контента новыми научными достижениями в предметной области знаний. Операционально-деятельностный компонент, являясь основным компонентом лекции, может быть усилен применением метода компьютерного моделирования проблемных задач с помощью МОС (ЛК) и возможностью включения в структуру лекции программ имитационного моделирования. Эмоционально-волевой компонент лекции Мультимедиа усиливается применением приемов эмоциональной регуляции учебно-познавательной деятельности возможностями МОС (ЛК). Контрольно-регулировочный компонент лекции Мультимедиа может быть усилен систематическим и регулярным проведением контроля усвоения теоретических знаний, осуществляемым программными возможностями МОС (ЛК). Оценочно-результативный компонент лекции Мультимедиа характеризуется введением обратной связи между МОС (ЛК) и студентами, обеспечивает замкнутый вид управления учебно-познавательной деятельностью обучающихся. Введение обратной связи – принципиальное отличие лекции с применением МОС (ЛК) от традиционной. Организация обратной связи на лекционном занятии предполагает проведение:

– оценки усвоения лекционного материала обучающимися;

– коррекции методики проведения лекции самим преподавателем.

Анализ структуры МОС (ЛК) в плане реализации основных функций показал, что лекция Мультимедиа с применением МОС (ЛК) по сравнению с традиционной лекцией обладает потенциальными возможностями усиления познавательной, развивающей, воспитательной, организующей функций.

Предложена структура МОС (ЛК) в плане реализации контента учебного материала, включающая: 1) блок установочно-целевой, обеспечивающий постановку цели и задач для каждой лекции Мультимедиа по электротехнической дисциплине. Основная функция блока – организующая; 2) блок справочно-энциклопедических данных, реализующий в МОС (ЛК) потребностно-мотивационную компоненту за счет включения биографических данных и данных об основных научных достижениях известных ученых в изучаемой предметной области; информации, отражающей результаты новых научных исследований и перспективы развития данной области; основные понятия и определения по электротехнической дисциплине в соответствии с требованиями ГОСТ. Основными функциями данного блока являются: воспитательная, организующая; 3) блок электронного конспекта лекций, отражающий содержательный компонент лекции Мультимедиа, представляет собой текстовый конспект лекций по электротехнической дисциплине, структурированный по учебным темам. Основными функциями данного блока являются: познавательная, организующая, воспитательная; 4) блок объяснительно-иллюстративный, организующий репродуктивный уровень учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа, представлен в виде совокупности структурированных тем лекций (модулей) по электротехнической дисциплине. Основными функциями данного блока являются: познавательная, организующая, воспитательная; 5) блок проблемных задач, организующий продуктивный уровень учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа, представлен в виде совокупности проблемных задач, структурированных по учебным темам лекций. Основными функциями данного блока являются: познавательная, развивающая, организующая, воспитательная; 6) блок тестовых заданий, организующий экспресс-тестирование, представлен в виде совокупности тестовых заданий, структурированных по учебным темам лекций, обеспечивает организующую и воспитательную функции лекций Мультимедиа.

В пятой главе «Проектирование и программная реализация мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин» рассмотрены вопросы практической разработки МОС (ЛК) на базе теоретических основ создания МОС (ЛК) электротехнических дисциплин, изложенных в главах 2–4.

Выделены следующие этапы разработки МОС (ЛК): 1) организационный; 2) подготовительный; 2.1) обоснование дидактической целесообразности; 2.2) разработка педагогического сценария; 3) программная реализация; 4) апробация; 5) корректирующий.

Определен состав творческого коллектива: ведущий педагог –специалист по дидактике, преподаватель-предметник (методист), психолог, специализирующийся в области психологии познавательных процессов и возрастной психологии; программист; Web-дизайнер; звукооператор; оператор.

Разработка педагогического сценария лекции Мультимедиа предполагает: составление развернутого плана лекции Мультимедиа; тщательный подбор и структуризацию учебного материала, включающего авторский конспект лекции, рисунки, иллюстрации, анимационные, аудио- и видеофрагменты и т. д.

Дана классификация технических средств: мультимедиа компьютеров, мультимедийных проекторов, экранов, рекомендуемых к применению на лекциях Мультимедиа; приведены критерии выбора технических средств для учебных аудиторий.

Дана сравнительная характеристика программных средств, применяемых для создания МОС (ЛК), по следующим критериям: интуитивность интерфейса; функциональные возможности; возможности мультимедиа; сетевые возможности; аппаратно-программная независимость. Отмечены достоинства программного приложения MS Offise  – PowerPoint – в создании МОС (ЛК): PowerPoint доступен, не требует установки на компьютер, т. к. является офисной программой; прост в обращении, не требует знания программирования, что позволяет преподавателю-предметнику самостоятельно создавать МОС (ЛК).

Предложена классификация видеоряда, применяемого на лекциях Мультимедиа. Основанием классификации является способ создания видеоряда, который может быть либо создан непосредственно на ПК с помощью 2D- и 3D-графических редакторов, инструментальных средств создания анимации, сред имитационного моделирования, либо импортирован на ПК с помощью сканера, фото- или видеокамеры, а также носителей – CD-, DVD-дисков.

В шестой главе «Научно-методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов» рассмотрены методические подходы к проведению вариативных видов лекций с применением МОС (ЛК); методические рекомендации к применению МОС (ЛК) в профессиональной подготовке начинающего лектора и повышении квалификации преподавателей со стажем педагогической работы; методика экспериментальной оценки активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа. Рассмотрены перспективные направления разработки мультимедийных обучающих систем.

Показано, что блочно-модульная архитектура МОС (ЛК) позволяет преподавателю в зависимости от вида лекции и с учетом формы обучения моделировать как содержание, так и методику проведения лекционного занятия. Учебный материал в каждом блоке представлен в виде совокупности структурированных лекций по темам электротехнической дисциплины, каждая тема представлена в виде модуля. В лекциях, ориентированных на организацию репродуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (информационной, обзорной, установочной, консультативной), в качестве ключевого блока преподавателю следует использовать объяснительно-иллюстративный блок контента МОС (ЛК), а в лекциях, ориентированных на организацию продуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (проблемной, лекции-диалоге, лекции с запланированными ошибками), – блок проблемных задач.

Показано, что система повышения квалификации преподавателей по созданию и применению МОС (ЛК) должна быть основана на компетентностном подходе, в контексте которого преподавателей высшей школы можно условно разделить на три группы.

Для преподавателей первой группы, обладающих высоким уровнем специальной (в предметной области), методической и ИКТ компетентности, основным направлением повышения квалификации является изучение теоретических основ создания и применения МОС; для преподавателей второй группы, имеющих достаточный уровень специальной и методической компетентности, но не владеющих компьютерными технологиями, основным направлением повышения квалификации является формирование ИКТ компетентности; для преподавателей третьей группы, молодых, начинающих преподавателей, как правило, обладающих хорошей подготовкой в области ИКТ, но не имеющих достаточного уровня специальной и методической компетентности, основным направлением является подготовка в профессиональной и психолого-педагогической областях. В рамках данного диссертационного исследования автором разработана и успешно внедрена для преподавателей программа научно-методического семинара «Создание и применение мультимедийных средств учебного назначения в современной школе».

Предложено подготовку и переподготовку профессорско-преподавательского состава осуществлять по нескольким формам: в своем вузе; в других вузах, имеющих в своей структуре Центры или Лаборатории, специализирующиеся на создании МСУН; кратковременные курсы с приглашением в вуз ведущих специалистов в области ИКТ; дистанционное повышение квалификации в ведущих организациях.

В исследовании предложена следующая методика комплексной экспериментальной оценки активизации учебно-познавательной деятельности на лекционных занятиях, включающая определение уровня усвоения основных понятий лекционного материала и оценку функционального состояния студентов на лекции Мультимедиа.

загрузка...