IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Анализ современной научно-методической литературы свидетельствует о тенденции все более широкого использования информационных технологий в учебном процессе. Образование – это такая сфера деятельности человека, которая всегда чутко реагирует на различные способы подачи информации. Именно так в сферу образования вошли кинофильмы, видеофильмы, кассеты с магнитофонными записями, а в настоящее время активно внедряются новые компьютерные технологии.

К сегодняшнему дню уже проведено достаточно большое количество исследований, посвященных использованию информационных технологий в учебном процессе. Среди них можно выделить работы Л.Ю. Бегениной [27], Г.А. Бордовского [33], Б.С. Гершунского [51], И.Б. Горбуновой [53], В.А. Извозчикова [92], Е.И. Машбица [24,], В.М. Монахова [29], Е.В. Никольского [37].

Развитию образования на основе использования компьютера в процессе обучения также посвящены работы B.C. Леднева [13], В.П. Линьковой [16], С. Пейперта [49], И.В. Роберт [60]. Во многих из них указывается возможность качественного изменения учебного процесса на основе использования компьютера.

В толковом словаре терминов понятийного аппарата информатизации образования информационная технология определена как практическая часть научной области информатики, представляющая собой совокупность средств, способов, методов автоматизированного сбора, обработки, хранения, передачи, использования, продуцирования информации для получения определенных, заведомо ожидаемых, результатов. Информационная технология, реализация которой осуществляется с помощью средств микропроцессорной, вычислительной («компьютерной») техники отличается следующими характерными особенностями:

• реализация возможностей современных программных, программно-аппаратных и технических средств (устройств), функционирующих на базе микропроцессорной и вычислительной техники, средств и систем передачи, транслирования информационных ресурсов, информационного обмена;

• использование специальных формализмов (логико-лингвистических моделей) для представления декларативных и процедурных знаний в электронной форме; при этом логико-лингвистическое моделирование резко расширяет возможности решения задач для трудно или совсем не формализуемых областей знаний и сфер деятельности;

• обеспечение прямого (без посредников) доступа к диалоговому режиму при использовании профессиональных языков программирования и средств искусственного интеллекта;

• обеспечение простоты процесса взаимодействия пользователя с компьютером, исключение необходимости регулятивного сопровождения [52].

Информатизация, как ведущая тенденция социально-экономического прогресса развитых стран, является объективным процессом во всех сферах человеческой деятельности, в том числе, и в образовании. Информатизация образования, как составная часть этого процесса, являет собой систему методов, процессов и программно-технических средств, интегрированных с целью сбора, обработки, хранения, распространения и использования информации в интересах ее потребителей. Цель информатизации образования состоит в глобальной интенсификации интеллектуальной деятельности за счет использования средств новых информационных технологий.

Новые информационные технологии в образовании – это образовательные технологии с использованием компьютеров. По определению А.В. Смирнова, новая информационная технология (НИТ) - это технология обработки, передачи, распространения и представления информации с помощью ЭВМ, создание вычислительных и программных средств [17].

Аппаратные и программные средства, необходимые для реализации информационных технологий, называют средствами новых информационных технологий. В исследовании А.В. Смирнова дано следующее определение средств новых информационных технологий: «...аппаратные и программные средства учебного назначения, необходимые для реализации новых информационных технологий обучения» [17]. Под средствами информационных и коммуникационных технологий СВ. Панюкова понимает «комплекс технических, программно-аппаратных, программных средств, систем и устройств, функционирующих на базе средств вычислительной

техники; современных средств и систем информационного обмена,

обеспечивающих автоматизацию ввода, накопления, хранения, обработки,

передачи и оперативного управления информацией» [46]. К средствам

информационных и телекоммуникационных технологий относятся: ЭВМ,

перефирийное оборудование, средства технологии мультимедиа и систем

«виртуальная реальность», системы машинной графики и искусственного интеллекта; средства коммуникации (сетевое оборудование, программные комплексы, телефонные линии, волоконно-оптические и спутниковые каналы связи) и их инструментарий.

А.А. Андреев, В.И. Солдаткин и др. отмечают, что информатизация образования позволит, в конечном итоге, эффективно использовать следующие

важнейшие преимущества новых информационных технологий:

• возможность построения открытой системы образования, обеспечивающей каждому индивиду собственную траекторию самообучения;

• коренное изменение организации процесса познания путем смещения его в сторону системного мышления;

• создание эффективной системы управления информационно-методическим обеспечением образования;

• эффективную организацию познавательной деятельности обучаемых в ходе учебного процесса;

• использование специфических свойств компьютера, к важнейшим из которых относятся возможность организации процесса познания, поддерживающего деятельностный подход к учебному процессу, индивидуализацию учебного процесса, возможность использования и организации принципиально новых познавательных средств;

• построение, развитие и совершенствование систем дистанционного обучения различного уровня [16].

Научный подход к решению проблемы информатизации образования ставит ближайшей целью задачу овладения обучающимися комплексом знаний, навыков, умений, выработки качеств личности, обеспечивающих успешное

выполнение задач профессиональной деятельности и комфортное

существование в условиях информационного общества.

В.П. Тихомиров выделяет следующие возможные направления

реализации информационных технологий:

• внедрение средств новых информационных технологий в образовательный процесс;

• повышение уровня компьютерной подготовки участников образовательного процесса;

• совершенствование организации и управления учебным процессом на базе новых информационных технологий;

• проведение научно-исследовательской работы обеспечивающего характера [87].

Практически все исследователи приходят к единому выводу о высокой эффективности использования информационно-коммуникационных технологий в учебном процессе.

А.В. Хуторской отмечает, что «особого внимания заслуживает описание уникальных возможностей средств новых информационных технологий, реализация которых создает предпосылки для небывалой в истории педагогики интенсификации образовательного процесса, а также создания методик, ориентированных на развитие личности обучаемого. Перечислим эти возможности: незамедлительная обратная связь между пользователями; компьютерная визуализация учебной информации ... об объектах или закономерностях процессов, явлений, как реально протекающих, так и виртуальных; архивное хранение достаточно больших объемов информации с возможностью ее передачи, а также легкого доступа и обращения пользователя к центральному банку данных; автоматизация процессов вычислительной, информационно-поисковой деятельности, а также обработки результатов учебного эксперимента с возможностью многократного повторения фрагмента или самого эксперимента; автоматизация процессов информационно-методического обеспечения, организационного управления учебной

деятельностью и контроля за результатами усвоения» [98].

Психолого-педагогические аспекты информационно-коммуникационных технологий достаточно разнообразны. Проблемы взаимодействия человека и компьютера, закономерности диалога человека и ЭВМ, изменение мышления, памяти, воображения, процессов восприятия и переработки информации, эмоциональной сферы под влиянием вычислительных машин рассматривались Е.И. Машбицом [25], В.П. Тихомировым [89].

Применение компьютерных технологий в образовании вносит в развитие человека различные изменения, которые относятся как к познавательным, так и к эмоционально-мотивационным процессам, они влияют на характер человека, при этом отмечается усиление познавательной мотивации обучаемых при работе с компьютером [75]. Использование средств информационно-коммуникационных технологий в обучении способствует увеличению доли самостоятельной учебной деятельности и активизации обучаемого, «формированию личности обучаемого за счет развития его способности к самообразованию, самообучению, самовоспитанию, самоактуализации, самореализации» [38]. В психологических исследованиях отмечается, что информационно-коммуникационные технологии влияют на формирование теоретического, творческого и модульно-рефлексивного мышления обучаемых, что компьютерная визуализация учебной информации оказывает существенное влияние на формирование представлений, занимающих центральное место в образном мышлении, а образность представлений тех или иных явлений и процессов в памяти обучаемого обогащает восприятие учебного материала, способствует более глубокому пониманию.

Роль и место новых информационных технологий в учебно-познавательной деятельности и влияние их на психику человека исследовались в работах Б.С. Гершунского [51], В.В. Рубцова [68].

Глубоко содержательный, многоаспектный психологический анализ компьютеризации обучения проведен в статье М.Б. Калашниковой и Л.Г. Регуш [97]. Авторы отмечают, что компьютеризация учебного процесса формирует мышление учащихся, а конкретно такие характеристики мышления, как склонность к экспериментированию, гибкость, развивает творческую деятельность учащихся, способность по-новому воспринимать кажущиеся очевидными факты, устанавливать новые, оригинальные связи.

А.Л. Сметанников показал, что наибольшая эффективность

использования компьютера на уроке достигается, как правило, «в следующих

случаях:

• использование объемных пакетов учебных программ, поддерживающих данные темы или разделы с печатными методическими разработками, системами контроля по различным предметам;

• использование программных сред, поддерживающих целые учебные курсы или значительные фрагменты курсов;

• экспертно-обучающие системы» [73].

В работе Л.Ю. Бегениной [27] довольно четко сформулированы четыре основных типа предпосылок использования информационно-коммуникационных технологий в образовательном процессе ССУЗа, которые, наш взгляд, будут актуальны и для школы:

1. Социальные предпосылки. Изменение приоритетов социально-экономического развития Российского общества, произошедшее за последнее десятилетие, существенно обострило образовательные проблемы на селе и маленьких городах, зримо обозначило отставание малокомплектной школы от городской в решении приоритетных задач обучения и воспитания подрастающего поколения. Сегодняшние выпускники сельских школ вынуждены на равных конкурировать с городскими школьниками при поступлении в высшие и средние учебные заведения. На современном этапе развития общества нельзя обойтись без знаний компьютерных технологий, уровень овладения которыми должен формироваться с начальной школы.

Необходимо предоставить учащимся уже начальной школы практическую возможность освоения на необходимом уровне так называемой «компьютерной грамотности», требуемой для осуществления дальнейшей профессиональной деятельности.

Е.И. Машбиц описывает компьютерную грамотность как средство усвоения учебных предметов, которые входят в общеобразовательную, политехническую и профессиональную подготовку школьников [25]. Далее он делает попытку выделить основные виды знаний, умений и навыков, которые должны быть у учащихся для освоения компьютерной грамотности. Пересмотрев эти виды знаний, умений и навыков в свете постоянного совершенствования компьютерных технологий, можно сделать следующие выводы:

1. ученики должны усвоить определенную терминологию и знать общие возможности компьютеров, операционных систем и периферийных устройств, с которыми им предстоит работать;

1. ученики должны научиться запускать компьютер в работу, выбирать и инсталлировать программу из библиотеки программ, учитывая ранее изученные возможности операционных систем и поставленные перед учениками цели использования компьютера в решении сформулированных учителем задач;

1. ученики должны знать основные сферы применения компьютера и уметь использовать эти знания. В частности, для математических исследований, учащиеся должны уметь пользоваться компьютером при написании текста (применяя текстовые редакторы), при поиске информации (используя навигаторы), а также при моделировании математических зависимостей, сборе и обработке экспериментальных данных (применяя табличные процессоры и математические пакеты);

2. ученики должны уметь составлять алгоритмы решения задач. Изучая определенный метод решения задач, они должны научиться решению этих же задач с помощью компьютера. При наличии соответствующего программного и учебного обеспечения они должны научиться составлять простые программы;

5) поскольку учащиеся готовятся к различным профессиональным ролям в обществе, им следует знать, каким образом может применяться компьютер в этой профессиональной деятельности.

2. Дидактические предпосылки.

1) Интенсификация учебного процесса на основе использования электронных справочников, обучающих, контролирующих, корректирующих программ и др.

Технические средства обучения всегда использовались в основном для усиления наглядности обучения. Внедрение компьютеров открывает принципиально новые возможности для управления учебно-познавательной деятельностью, для ее интенсификации. Информационные технологии позволяют значительно увеличить объем усваиваемой учениками информации, благодаря тому, что она подается в более обобщенном, систематизированном виде, причем не в статике, а в динамике. Например, на уроках математики можно видеть процесс вписывания геометрических фигур друг в друга. Все это преобразует и наглядность, делает ее качественно иной, чем при обычном обучении.

С помощью компьютеров, запрограммированных определенным образом, можно ускорить процесс учебного познания, используя алгоритмы решения тех или иных задач по математике. Богатые возможности открывают информационные технологии для применения упражнений программированного типа, например, интерактивные задания для самостоятельного решения с выбором ответа, эвристиками различного уровня и оценкой результата.

Использование программных средств информационных технологий позволяют ускорить вычисления, проводимые учениками на уроках математики. Экономия времени за счет сокращения вычислительных операций позволяет изучать большой объем информации, расширять круг упражнений, более тщательно закреплять изученное.

С внедрением компьютеров в учебный процесс появляется уникальная возможность для решения задач нового типа, называемых оптимизированными. Речь идет о задачах, в которых из ряда возможных вариантов выбирается один, наиболее рациональный с определенной точки зрения. Это могут быть задачи на выбор самого экономичного решения; на оптимальные варианты перевозок грузов; на выбор оптимальных вариантов железнодорожных и других трасс. Причем компьютер позволяет графически, а не только математически находить оптимальное решение.

2) Расширение межпредметных связей математики с другимидисциплинами.

Как указывают В.Г. Петросян [52], компьютерное моделирование имеет ярко интегративный характер, включая в себя математику, логику и информатику, что также отображает углубление межпредметных связей.

И.В. Роберт [60] также подчеркивает интегрирующее влияние информационных технологий в учебном процессе. Информатизация образования как процесс интеллектуализации деятельности обучаемого и обучающего поддерживает интеграционные тенденции процесса познания закономерностей предметных областей и окружающей среды (социальной, экологической, информационной), сочетая их с преимуществами индивидуализации и дифференциации обучения, обеспечивая тем самым синергизм педагогического воздействия.

Исследовательский характер учебной деятельности учащихся уже сам по себе предполагает внедрение и развитие математических методов в других науках и областях деятельности, в том числе и творческой. Компьютерные технологии позволяют ученику получить динамические модели явлений в физике, выявить статистические закономерности в хронологии исторических событий.

3) Возможность структурирования учебного материала.

Во многих источниках приводятся педагогические модели знаний, предназначенные для выявления структуры построения различных предметов. В частности, у Н.И. Пака [45] представлена линейная структура педагогической модели знаний. Каждый модуль данной модели, по словам автора, взаимодействует со знаниями из других модулей, а также вводит собственные понятия и свойства.

Достичь структуризации материала для учащегося в работе Л.Ю. Бегениной [27] предлагается при помощи использования компьютерных гипертекстов. «Используя гипертекст, можно не только организовывать самостоятельную работу, но и развивать ее основные компоненты, а именно: умение логически (структурно) осмысливать текст, выделять и запоминать главное, творчески перерабатывать получаемую информацию».

3. Методические предпосылки:

1) Расширение возможностей решения прикладных задач с использованием визуализации, компьютерного и математического моделирования средствами информационных технологий.

Применение компьютерной техники в процессе решения задач может быть обусловлено определенными дидактическими целями. Расширение возможностей математического моделирования за счет построения динамических компьютерных моделей на основе математических, а также их высокая степень визуализации является прямой целью (а одновременно и предпосылкой) использования компьютерных средств в учебной деятельности школьников.

Наличие динамической компьютерной модели, суть использования которой состоит в достаточно точном и быстром проектировании математической зависимости на прямую, плоскость или пространство, значительно облегчает изучение поведения сложных (в том числе, и параметрических) систем, а также зачастую помогает выявить некоторые их

свойства, выведение которых аналитически требует значительных усилий. В подтверждение можно привести следующий пример. Это одно из заданий, рассмотренных В.А. Крутецким [17], относящееся к такому их виду, при котором ранее используемые средства обучения перестают быть актуальными и часто даже ведут учащихся к неверному или неполному результату.

Основным фактором, обеспечивающим эффективность применения компьютерной модели математического объекта, является высокая степень визуализации. Визуализация как проявление наглядности в обучении имеет очень большое значение, особенно для развития образного мышления. Об этом говорится в работах Л.С. Выготского [7], Н.А. Мечинской [27], Е.В. Никольского [37].

Автором термина «визуализация» является, как известно, американский психиатр Р. Арнхейм [22]. Визуализацию он определяет как процесс мысленного преобразования сенсорных эталонов, выделение их структурных особенностей с целью разрешения проблемной ситуации, оперирование образами так же, как если бы они были оригиналами. Дидактическая ценность визуализации в обучении состоит в том, что она позволяет учащемуся фиксировать, воспроизводить и создавать в памяти ту или иную алгебраическую информацию, раскрывая ее физический и математический смысл.

2) Интенсификация вычислений при выполнении расчетов.

Современные процессоры производят миллиарды операций в секунду. Объемы памяти современных компьютеров позволяют накапливать и хранить огромные массивы данных, использовать их в построении моделей исследуемых объектов. Программный подход к реализации вычислений позволяет проводить сложнейшие расчеты для целых блоков моделируемых математических зависимостей. Точность и оперативность проведения расчетов при использовании компьютерной техники значительно возрастает, при этом их сложность для исследователя в большинстве случаев уменьшается.

3) Развитие исследовательских навыков и навыков самообразования.

Учебное исследование уже само по себе имеет своими целями развитие исследовательских навыков и навыков самообразования. Применение компьютера добавит в учебное исследование не только новое средство исследования, но и новый объект исследования - компьютер. Исследование его возможностей, выявление положительных и отрицательных сторон работы с ним создаст дополнительный фактор, способствующий развитию конструктивно-исследовательского компонента мышления у учащихся. В дальнейшей работе они будут учитывать недостатки компьютера как технического средства и научатся более полно реализовывать его возможности, увеличивая тем самым педагогическую эффективность исследований, развивая навыки самостоятельной работы, вырабатывая необходимую моторику и преодолевая ненужный страх перед техническим новшеством. Этот вид предпосылок связан непосредственно с мотивационным компонентом деятельности учащихся, а также оказывает интенсифицирующее влияние на реализацию компонентов сбора фактического материала, систематизации и анализа полученного материала, на выдвижение гипотез, на их проверку и доказательство.

4. Психолого-педагогические предпосылки:

1) Усиление мотивации к углубленному изучению предметов и активизации познавательной деятельности.

Н.Ф. Талызина [63] различает два вида мотивации - внутреннюю и внешнюю. Применение компьютера в исследовании развивает оба вида. Для внутренней мотивации присуще возникновение и усиление познавательного интереса к изучению математики за счет возможностей визуализации и вычислительных свойств компьютера: цвета, графики, быстроты вычислений, динамики в представлении информации. Усиление внешней мотивации обусловлено тем, что учащиеся осознают необходимость освоения компьютерной грамотности и навыков работы на ЭВМ для дальнейшей реализации в профессиональной деятельности.

Е.И. Машбиц [25], отмечая возможности применения компьютера в образовании, соглашается с утверждением о повышении при этом мотивации к учебной деятельности. Он отмечает, что школьник, подобно конструктору, может теперь проектировать новые объекты и анализировать их. Компьютер поможет превратить эту информацию в знания, сделать их средством деятельности ученика, которое он сможет применить в учении и труде. По его мнению, мотивация также усиливается за счет индивидуализации темпа работы с компьютером, самостоятельности в выборе форм и режимов взаимодействия, способов отображения необходимой информации.

2) Развитие индивидуализации и дифференциации обучения.

Работа с персональным компьютером в идеале предполагает предельно индивидуализировать процесс обучения. Каждый учащийся может получать исследовательские задания с учетом его возрастных, физиологических и индивидуальных особенностей. Выбирая приемлемый для себя темп работы, учащийся может добиться наиболее эффективного соотношения показателей времени, потраченного на исследование, и достоверности полученных результатов.

В практике современной школы существуют различные варианты организации развития познавательной деятельности младших школьников. Одним из традиционных способов является углубленное изучение предмета через факультативные занятия. Однако в условиях малочисленных классов этот вариант не всегда может быть осуществлен, поскольку установленные нормы не предусматривают создания факультативов для одного или нескольких человек. Кроме того, факультативная форма не позволяет задействовать резервы основных уроков для изучения дополнительного материала. В результате наиболее подготовленные учащиеся вынуждены иногда часть урока пребывать в пассивном состоянии и работать не только не в оптимальном для них, а в значительно более низком темпе.

По мнению многих исследователей, таких как А.А. Андреев, Е.С. Полат, А.В. Хуторской, применение информационно-коммуникационных технологий создаст равные общеобразовательные возможности для всех детей, независимо от того, в каком типе школы они обучаются и где находятся школы - в большом городе или маленьком селе. Одной из основных проблем, которая может быть решена благодаря информатизации школы является расширение и качественное обогащение информационной базы образовательного процесса, создание информационной среды. Для начальной школы это направление возможного использования современных информационных технологий в обучении является важным и перспективным. Благодаря использованию средств компьютерной техники можно пополнять информационную базу новейшими учебными и экспериментальными пособиями для учеников, методическими пособиями для учителей, современными наглядными пособиями, видеоматериалами, видеофрагментами. Наличие этих материалов значительно повышает возможности обеспечения современного уровня обучения детей в сельской школе.

Второй проблемой, которую можно решить благодаря информационно-коммуникационным технологиям, является оказание консультативной помощи учащимся в процессе самостоятельного выполнения домашних заданий; ознакомление учащихся с эталонными образцами выполнения отдельных типовых учебных заданий, совмещение стадий выполнения заданий и информирования о качестве их выполнения. Однако, с помощью информационно-коммуникационных технологий можно организовать систему консультаций, используя как электронные методические пособия, так и on-line консультации с тьютором.

Третья задача, которую можно решить благодаря информатизации начальной школы, это обеспечение управления процессом овладения знаний путем планирования рациональной последовательности учебных действий, задаваемых в программе обучения. Решение этой задачи предполагает разработку обучающих компьютерных курсов. Варианты подходов к созданию таких курсов для системы школьного обучения должны разрабатываться централизованно региональными центрами дистанционного обучения и внедряться путем снабжения начальной школы разработанными обучающими курсами. С другой стороны, эта задача может решаться локально, путем распространения с помощью средств дистанционного обучения методических рекомендаций для учителей и привлечения их к непосредственной разработке обучающих программ по преподаваемым ими предметам.

Использование информационно-коммуникационных технологий в начальной школе открывает путь для решения более сложной задачи - создания виртуальной обучающей среды, включающей в себя мультимедийные учебные пособия, систему заданий для самостоятельной работы, планирование учебного времени, организацию консультаций, контроль по изученному материалу. Грамотное внедрение и применение информационно-коммуникационных технологий в образовательный процесс начальной школы послужит формированию у учащихся информационной культуры, которая станет залогом их дальнейшей успешной деятельности [55].

Таким образом, предпосылки использования информационно-коммуникационных технологий в образовательном процессе начальной школы разделяются на социальные (необходимость освоения «компьютерной грамотности»), дидактические (расширение межпредметных связей, интенсификация учебного процесса, возможность структурирования учебного материала), методические (развитие исследовательских навыков, усиление деятельностного подхода, интенсификация вычислений, расширение возможностей исследования (визуализация, моделирование)), психолого-педагогические (усиление мотивации к познавательной деятельности, развитие индивидуализации и дифференциации).

Код для цитирования: Скопировать