Електронні засоби навчання

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

ВСТУП

1. Класифікація електронних засобів навчання

2. Психолого-ергономічні вимоги до застосування електронних засобів навчання

3. Особливості використання електронних засобів навчання на уроках фізики

4. Технологія створення електронних засобів навчання

5. Огляд існуючих електронних засобів навчання

ВИСНОВОК

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Класифікація електронних засобів навчання

Проблема виявлення головних типів електронних засобів, до яких треба сформулювати вимоги, створення системних засад їх типології не має на наш час однозначного вирішення у зв'язку з появою та розвитком нових підходів, технологій, що ще недостатньо методично опрацьовані та досліджені.

Унаслідок інтенсивного розвитку інформаційних технологій з'являються нові сфери та шляхи застосування електронних засобів навчання, тому проблеми їх типології постають більш гостро [14, 18]. Важливим кроком до розробки класифікації та створення вимог до електронних засобів навчання є визначення та впорядкування термінології.

Виявлення та класифікація типів діяльності у сфері освіти є перспективним об'єктом досліджень на наш час [9, 12, 13]. Питання класифікації електронних засобів навчання та їх головних типів розглядалося в [11, 15, 17, 18, 19]. Проте, недостатньо дослідженими є діяльнісні аспекти застосування засобів навчання, що пов'язані з виявленням ролі й місця, яке займають певні типи засобів у загальній структурі навчальної діяльності, які типи процесів можуть бути автоматизовані за їх допомогою, які їхні етапи та складові, які функції виконують певні типи засобів.

Крім того, потребує подальшої розробки класифікація та формулювання вимог до перспективних типів електронних засобів, зокрема засобів з елементами штучного інтелекту, що є мало досліджені.

Розгляд даних аспектів може постати в подальшому основою для створення вимог до певних груп електронних засобів навчання.

Проблеми термінології є однією з причин труднощів створення вимог до електронних засобів навчання. Часто у використовувані поняття вкладають різний зміст. Наприклад, такий термін, як «електронний підручник», на думку одних авторів характеризує взагалі електронних засіб, а на думку інших - певний їх тип [15].

Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є розгляд тих типів діяльності, для комп'ютерної підтримки яких запроектовано засіб. Такий підхід до проблеми класифікації дасть можливість більш чітко визначити, який зміст вкладається у термін, якщо це не досить повно охарактеризовано означенням. При розгляді класифікації електронних засобів навчання можна

виокремити певну ієрархію. До групи термінів верхнього рівня ієрархії можна віднести ті з них, що можуть характеризувати ці засоби навчання в цілому. До цієї групи належать такі, як «електронний засіб навчального призначення» «комп'ютерно-орієнтований засіб навчання», «програмний засіб навчального призначення», «комп'ютерна система навчального призначення» та інші [11, 15, 17, 18, 19]. В останній час поширення набуває термін «цифровий електронний ресурс» [10].

На наступному рівні ієрархії можна виокремити дві групи засобів - засоби з елементами штучного інтелекту (ШІ), у якій існує подальша диференціація, а також засоби, що не мають у своєму складі даних елементів.

Класифікація програмних засобів навчання зображена на схемі 1. Варто зупинитися на тлумаченні термінів групи засобів з елементами ШІ, що є досить обширно і досить мало висвітлена в літературі.

1. Експертна система навчального призначення - система, що здійснює керування навчанням в деякій предметній галузі шляхом надання послідовності навчальних завдань, наведення пояснень до них, діагностики помилок та контролю досягнутого рівня знань. Моделювання діяльності учня ґрунтується на знаннях. Обробка знань передбачає отримування наслідків на основі наявних знань, генерування відповідей на запитання, здійснення логічних висновків та перетворень в процесі розв'язання задач, пояснення послідовності своїх міркувань у формі, що зрозуміла людині [16, 22].

Існує ряд різновидів систем даного типу.

Експертна система ведення навчального діалогу. Застосовується, як правило, для опанування понятійного апарату деякої предметної галузі шляхом постановки запитань та надання відповідей [16, 22].

Експертна система навчання мов або система перекладу. Призначена для навчання різних аспектів використання мов - поповнення словникового запасу, формулювання та написання виразів, автоматичного здійснення перекладу, ведення діалогу тощо [16].

Експертна система навчання предметних або штучних мов. Може застосовуватись для опанування правил використання символіки, перетворень формул, рівнянь, побудови висловлень формальних мов тощо.

Експертна система класифікації. Призначена для навчання розв'язанню задач класифікації, наприклад, у біології, хімії, медицині та інших. Робота з системою полягає в опануванні правил класифікації для віднесення об'єктів вивчення до певного класу, типу, виду, підвиду тощо.

Проблемно-орієнтована експертна система. Застосовується для розв'язання задач що потребують планування, побудови алгоритмів, проблемно-орієнтованих правил або схем, кожна з яких веде до розв'язання певної задачі або підзадачі тощо у різноманітних галузях.

Експертна система доведення теорем. Призначена для навчання розв'язанню задач на доведення, що полягає в отриманні наслідків на основі сукупності аксіом (вихідних тверджень), теорем (вивідних тверджень) та правил висновку [24].

2. Мікросвіт.

Моделюючі середовища (мікросвіти) застосовуються для вивчення деякого цілісного розділу курсу. В структурі середовища реалізовані засоби опису і оперування з досліджуваними об'єктами, їх властивостями, взаємовідношеннями на мові програмного забезпечення. Це програми імітаційного моделювання деякого мікросвіту з можливістю досягнення певних навчальних цілей, керуючись методичними вказівками. Досить часто дані середовища надають у розпорядження учня основні елементи та типи функцій для самостійного створення моделі певного явища або ситуації.

3. Система-тренажер.

Тренажери призначені для засвоєння складних ситуаційних алгоритмів (прийняття рішень, керування), для опанування навичок роботи з технічним обладнанням (проектування, налагоджування, монтажу і т. ін.), для діагностики та класифікації (пошук несправностей, виявлення приналежності до класу, медична діагностика), взагалі для розв'язання задач, які вимагають процедурних знань у вигляді сценаріїв, ситуаційних алгоритмів, планів, схем виконання дій тощо [21].

4. «Інтелектуальна» система контролю знань.

Система навчального призначення (або її модуль), що проводить контроль рівня знань учня, здійснює діагностику помилок, надає рекомендації стосовно їх виправлення, оцінює результати повторних опитувань, коригує рівень складності запитань в залежності від етапу вивчення теми, на якому знаходиться учень. Контроль знань та рівня майстерності учня може проводитися постійно, а не обов'язково в кінці теми або курсу. Система може містити мережу знань (понять, правил, положень), які пропонуються учневі для повторення, якщо в результаті діагностики їх відсутність встановлюється як причина помилок [20].

5. Система імітації експерименту.

Середовище для здійснення експериментів або лабораторних робіт, постановка яких ускладнена або зовсім не можлива у середній школі (наприклад, через відсутність вартісного обладнання). Робота в середовищі ґрунтується на використанні комп'ютерних імітаційних моделей об'єктів вивчення. Надаються засоби здійснення специфічних процедур діяльності експериментатора - вибір та регулювання значень параметрів, вимірювання, побудова на основі даних таблиць, графіків, інтерпретація результатів.

Засоби навчання з елементами ШІ складають значний клас електронних засобів. Головною відмінністю даної групи засобів є використання концепцій моделювання інтелектуальної діяльності учня як такої, що ґрунтується на знаннях [16, 19]. Підходи до моделювання знання, розроблені в галузі штучного інтелекту (ШІ), знаходять все нові сфери застосування в освіті.

Навчальна діяльність в інформаційно-освітньому просторі фактично виступає як процес роботи зі знаннями. Причому мається на увазі не лише сума знань, що є об'єктом вивчення, опанування, хоча це є центральним моментом і метою навчання, а ще й сума навичок, прийомів, способів оперування ними. Сучасні електронні засоби досить великою мірою виступають як засоби діяльності, що ґрунтуються на знаннях, або можуть бути інтегровані в систему таких засобів.

Створення вимог до електронних засобів навчання може спиратися значною мірою на досягнення у галузі штучного інтелекту у плані комп'ютерного моделювання навчальної діяльності і її складових. Тому застосування підходів до моделювання знання дає підстави для формування спільної основи для об'єднання різноманітних напрямків та підходів розробки засобів та їх оцінювання. Те, що в основі класифікації лежить виявлення типів діяльності зі знаннями, складає деяку спільну основу для об'єднання засобів різних типів з урахуванням внутрішньої системності самого знання [12].

Класифікація засобів навчання з елементами штучного інтелекту та їх різновидів згідно до типів діяльності, що постають об'єктом моделювання, висвітлена у таблиці 1. Такий підхід також є продуктивним для подальшої розробки вимог до цих засобів, а також може бути застосований і для розробки вимог для інших типів засобів, що також призначені для підтримки процесів діяльності зі знаннями, але не містять моделей знання.

Перший напрямок проблем оцінювання електронних засобів пов'язаний з тим, що ці засоби можуть виступати як компоненти систем електронного навчання, в цьому випадку підходи до оцінювання мають ґрунтуватися на переліках функцій, які мають бути реалізовані в системі. Другий напрямок проблем пов'язаний з розробкою вимог до компонентів системи, для цього необхідно виявити, які типи засобів з необхідністю мають бути наявні у ній для виконання даного набору функцій. В таблиці 1. наведено типи діяльності та можливі складові структури кожного типу засобів.

Таблиця 1. Класифікація засобів навчання з елементами штучного інтелекту.

Тип засобу	Типи діяльності	Складові структури
Експертна система навчального діалогу	Навчання поняттям; ведення навчального діалогу в предметній галузі; надання пояснень звичайною мовою; розв'язання задач	Система понять; словник термінів; синтаксичні та семантичні правила звичайних та предметних мов; сукупність задач
Експертна система навчання мов або штучного перекладу	Навчання звичайних мов (формулювання висловлень, переклад, поповнення словникового запасу тощо); Переклад	Алфавіти, словники; система понять; правила побудови виразів (синтаксичні та семантичні аспекти); сукупність мовних висловлень
Експертна система навчання предметних або штучних мов	Навчання предметних мов (правила написання формул, рівнянь, побудова висловлень формальних мов тощо)	Алфавіти, словники термінів предметних мов; правила побудови висловлень; сукупність мовних висловлень
Експертна система Класифікації	Розв'язання задач класифікації	Сукупність правил класифікації; сукупність задач та підзадач
Проблемно-орієнтована експертна система	Розв'язання задач у певній галузі; побудова планів, схем розв'язання; застосування алгоритмів, процедур перетворень; конструктивних побудов тощо	Проблемно-орієнтовані схеми, правила; сукупність відповідних задач та підзадач; сукупність планів та алгоритмів дій
Експертна система на ґрунті логіки предикатів	Розв'язання задач на доведення; здійснення логічних міркувань, висновків; пошук логічних закономірностей	Сукупність аксіом (вихідні твердження); сукупність теорем (вивідні твердження); сукупність правил висновку
Мікросвіт	Моделювання та репрезентація об'єктів у предметній галузі, їх властивостей та відношень; маніпулювання об'єктами, зміни їх властивостей тощо; дослідження взаємозв'язків між властивостями	Об'єкти предметної галузі; сукупність їх властивостей та відношень; сукупність моделей об'єктів; закономірності та зв'язки між властивостями.
Програма-тренажер	Навчання навичок роботи з технічним обладнанням; керування, прийняття рішень; діагностики та класифікації; опанування схем, процедур, алгоритмів перетворень виразів	Сценарії; сукупність описів проблемних ситуацій; сукупність відповідних завдань; алгоритми, плани, схеми вирішення завдань; правила, процедури
“Інтелект-уальна” система контролю знань	Оцінювання досягнутого рівня знань; діагностика причин помилок учня; коригування помилок та надання пояснень	Система тестових завдань; аксіологічні оцінки рівню знань (повнота, коректність, рівень загальної організації, структурованості тощо); системи завдань на закріплення пропущених знань (понять, правил, тверджень тощо), виявлених у результаті тестування
Система імітації експерименту	Реалізація експериментів в умовах імітації реальних об'єктів або ситуацій; обробка та інтерпретація результатів	Процедури та операції вимірювання, спостереження, обрахунку значень властивостей тощо

Електронні засоби навчання можна класифікувати й залежно від форми організації заняття: рекомендовані для застосування в ході проведення лекцій, лабораторних занять, практичних занять, науково-дослідної роботи, самопідготовки, курсового і дипломного проектування, заліків і іспитів.

Залежно від дидактичної націленості електронні засоби навчання можуть бути орієнтовані на формування знань, повідомлення відомостей, формування умінь, закріплення знань, контроль рівня навченості, узагальнення, вдосконалення знань, умінь і навичок.

За формою викладу матеріалу електронні засоби навчання можуть бути розділені на конвекційні, програмовані, проблемні, комбіновані (універсальні).

Конвекційні - відповідають традиціям класичної педагогіки і мають енциклопедичний або монографічний характер та реалізують інформаційну функцію навчання.

Програмовані - засновані на навчанні по системі стимул-реакція. Такі засоби мають форму розгалуженої або лінійної програми і орієнтовані, перш за все, на самостійну роботу студентів.

Проблемні - базуються на теорії проблемного навчання і направлені на розвиток логічного мислення, стимулювання творчої складової сприйняття знань.

Комбіновані (універсальні) - містять окремі елементи перерахованих вище видів електронних засобів навчання.

З урахуванням характеру взаємодії користувача і електронного засобу навчання останні поділяють на детерміновані і недетерміновані.

Детерміновані - параметри, зміст і спосіб взаємодії з якими визначені розробником і не можуть бути змінені користувачем.

Недетерміновані - параметри, зміст і спосіб взаємодії з якими прямо або побічно встановлюються користувачем відповідно до його інтересів, мети, рівня підготовки і тому подібне [1].

Електронний підручник залежно від задуму викладача може займати будь-яку з вище перерахованих позицій у класифікації електронних засобів навчання. Підсумовуючи усі ознаки електронного підручника, спробуємо надати узагальнююче визначення цьому поняттю.

Електронний підручник - це основний електронний засіб навчання, який створюється на високому науковому і методичному рівні, містить систематизований матеріал з відповідної науково-практичної галузі знань, забезпечує творче і активне оволодіння учнями знаннями, уміннями і навичками в цій області, безперервність і повноту дидактичного циклу процесу навчання за допомогою використання сукупності графічної, текстової, цифрової, мовної, музичної, відео, фото і іншої інформації [2].

2. Психолого - ергономічні вимоги до застосування електронних засобів навчання

У психолого-педагогічній науці накопичено значний теоретичний потенціал і практичний досвід застосування інформаційних технологій в освіті. Це теоретичні дослідження в області програмованого навчання з використанням комп'ютерних технологій Т.А. Ільїної, С.Г. Шаповаленко, В.П. Беспалько, А.И. Кузнєцова, В.С. Леднева, Г.К. Селевко й ін., дослідження Н.Ф. Тализіної, Е.И. Машбица, В.В. Рубцова по психології комп'ютерного навчання. Загально-методичні питання застосування технічних засобів і комп'ютерів у процесі навчання з метою його інтенсифікації відбиті в роботах С.И. Архангельського, В.К. Бондаренко, В.П. Беспалько, Б.С. Гершунского, Т.В. Габай, В.Г. Житомирського, Г.В. Ившиной, Г.И. Кириловой, Е.И. Машбиц, Л.П. Прессмана, И.А. Романової, В.М. Монахова, Е.С. Полат, И.В. Роберт. Системні підходи до рішення задач дидактики комп'ютерного навчання викладаються в роботах О.В. Околелова, А.В. Соловова, А.А. Золотарьова.

Незважаючи на значне число досліджень по використанню нових інформаційних технологій в освітньому процесі, варто констатувати: теоретичних праць з проблеми якості програмних засобів освіти та моніторингу її забезпечення явно недостатньо. Таким чином, має місце протиріччя, що складається, з одного боку, в об'єктивній необхідності інформатизації навчального процесу, а з іншого боку - у недостатній теоретичній і науково-методичній розробленості основ створення і використання електронних засобів навчання.

"Нетехнологічність" наявних розробок варто вважати головною причиною розриву між потенційними і реальними можливостями використання інформаційних технологій навчання. Не розроблені та не обґрунтовані системи критеріїв і показників оцінювання якості засобів, особливо, психолого-ергономічних показників.

Проблема дослідження обумовлена прагненням вирішити вищевказане протиріччя і визначити та обґрунтувати системи критеріїв і показників оцінювання якості засобів, особливо, психолого-ергономічних показників на основі аналізу закономірностей протікання відповідних психічних процесів.

Як показують дослідження І.В. Роберт, Вострокнутова І. Е і ін. [3, 8] оцінку електронних засобів навчання (ЕЗН), автори пропонують здійснювати по чотирьох напрямках, серед яких: психолого-педагогічні показники, до яких тісно примикає група змістовно-методичних показників, а також дизайн-ергономічні та техніко-технологічні якості електронної педагогічної продукції. Але говорити про групу психологічних та ергономічних показників не можна відокремлено, відриваючи їх одні від одних, оскільки всі ці різні типи параметрів тісно внутрішньо пов'язані. Гостро постає проблема виокремлення психолого-ергономічних характеристик оцінювання засобів, що стосуються суттєвих при використанні засобів психічних процесів, які зазвичай характеризуються якісними показниками. Цей бік питання часто залишається поза увагою розробників та педагогів, тоді як саме ці показники і є визначальними у навчанні.

Виокремлюють ряд психологічних вимог, що впливають на успішність і якість ЕЗН [4, 5], пропонованих до усіх без винятку ЕЗН:

1. відповідність вербально-логічному та сенсорно-перцептивним рівням когнітивного процесу;

2. орієнтація на особливості сприйняття (переважно зорового, а також слухового, дотикового);

3. врахування особливостей уваги (стійкість, концентрація, здатність переключатися, розподіл і обсяг);

4. розвиток мислення (наочно-дійове образне, словесно-логічне, понятійне, конкретно-понятійне, абстрактно-понятійне або теоретичне);

5. розвиток уяви (мимовільна , довільна, репродуктивна, творча);

6. розвиток пам'яті (миттєва, довгострокова, короткострокова, оперативна);

7. орієнтація на словниковий запас та лінгвістичні аспекти (вибір мови спілкування, побудова тексту повідомлення, його форма, розмір і т.і.), доступність викладення відповідно до віку і специфіки підготовки учнів;

8. ЕЗН повинно бути побудоване з урахуванням системи знань того, хто навчається, і знання мови. Виклад навчального матеріалу має бути зрозумілий конкретному віковому контингенту учнів, але не бути занадто простим, оскільки це може привести до зниження уваги;

9. врахувати «зону найближчого розвитку», тобто сприяти розвитку дитини.

Ергономічний підхід ґрунтується на урахуванні індивідуальних психофізіологічних особливостей того, якого навчають, спрямований на максимальне урахування особистісних властивостей школяра: темпераменту, наполегливості, самостійності, мотивації, самооцінки, рівню домагань.

Досягнення психології дозволяють сформулювати ряд загальних ергономічних рекомендацій, які варто враховувати при розробці способу візуалізації інформації на екрані комп'ютера при роботі як із власне компонентами, так і при роботі з всім ЕЗН у цілому [4, 5, 6]:

1. інформація на екрані повинна бути структурована;

2. візуальна інформація періодично повинна мінятися на аудіо інформацію;

3. темп роботи повинний варіюватися;

4. періодично повинні варіюватися яскравість кольору і/чи голосність звуку;

5. зміст навчального матеріалу, що подається на екрані, не повинне бути занадто простим чи занадто складним.

На процес пізнання впливають наступні фактори: сприйняття, розпізнавання образів, увага, уява.

Сприйняття. Це здатність людини виявляти й інтерпретувати сенсорні стимули (слухові, зорові). Важливою складовою частиною дослідження процесу навчання є дослідження обсягу сприйняття, що характеризує початкову стадію обробки інформації. Серед розроблювачів ЕЗН поширена помилкова думка, відповідно до якої тому, кого навчають, необхідно надати максимально можливу інформацію з навчальної теми, найчастіше не враховуючи необхідності даної інформації для подальшої його діяльності. Поряд зі збільшенням загального обсягу програми такий підхід приводить до перевантаження користувача зайвою інформацією і, у кінцевому рахунку, до падіння ефективності навчання. У зв'язку з цим вимога лаконічності - одне з вихідних при створенні електронних засобів навчання.

Збереження зорових вражень і швидкий доступ до них характеризують так звану іконічну пам'ять. Саме іконічна пам'ять дозволяє тому, хто вчиться, відбирати істотну інформацію для подальшої обробки. Кожен акт зорового сприйняття являє собою активне вивчення об'єкта, його візуальну оцінку, добір істотних рис, зіставлення їх зі слідами пам'яті, їхній аналіз і організацію в цілісний візуальний образ. Чим більше можливостей у того, хто вчиться, одержувати зорову, слухову, текстову інформацію, повторно звертатися до неї, тим більше інформації зчитується в іконічну пам'ять. Інтерактивність і використання мультимедіа-технологій при створенні ЕЗН допомагають збільшити обсяг сприйняття інформації.

Варто враховувати, що інтерактивність засобу навчання, форми і способи здійснення діалогу в ньому відіграють вирішальну роль у побудові ефективного навчального процесу. Організація спілкування з ЕЗН визначається психологічними особливостями того, хто навчається. Учні з образним типом пам'яті і художнім складом мислення надають перевагу активним формам навчання з переважанням наочно-образних форм подачі матеріалу в цікавій ігровій формі. Учням же з розумовим типом індивідуальності більше підходить самостійна робота з матеріалом, відпрацьовування різних умінь, аналітичні види завдань.

Один зі шляхів індивідуалізації навчання - надання учневі можливості вибору швидкості, обсягу подачі матеріалу, стратегії навчання відповідно до його індивідуально-психологічних особливостей. Проблема подачі навчального матеріалу має два аспекти. По-перше, це питання про те, що відбувається, якщо швидкість вхідної інформації перевершує можливості того, хто вчиться, по її сприйняттю, тобто його "пропускну здатність". Експериментально встановлено, що перевантаження того, хто вчиться, призводить до збільшення втрат інформації. Виявлено також, що при підвищенні темпу навчання мобілізуються внутрішні резерви учня, і приводиться в дію цілий ряд механізмів, спрямованих на подолання виниклих труднощів. Відбувається перебудова способу діяльності. Однак, якщо потік інформації стає занадто великим і продовжується тривалий час, настає зрив діяльності.

Другий аспект полягає в тому, що ефективність діяльності того, хто вчиться, знижується не тільки при надмірності інформації, але і при її недостатності. Мається чимало даних, що показують, що при монотонності і бідності зовнішніх впливів у того, хто вчиться, розвиваються явища, подібні, як це не парадоксально, зі стомленням: частішають помилки, знижується емоційний тонус, розвивається сонливість. Тому далеко не завжди головним завданням при розробці ЕЗН є зменшення темпу подачі і скорочення потоку інформації. У деяких випадках головною може виявитися проблема подолання нестачі інформації.

Усе це означає, що необхідно орієнтуватися на деяку оптимальну швидкість подачі інформації, яка б не перевищувала "пропускної здатності" учня, але в той же час була достатньою для того, щоб підтримувати активність учня на високому рівні.

Крім того, встановлено, що при орієнтації в навчанні на більш високий темп засвоєння знань спостерігається ефект активізації імпліцитної пам'яті, що зберігає знання в пасивному (схованому) вигляді. Опора на глибинні шари пам'яті є дуже продуктивною і надає додаткові резерви для засвоєння знань і дій.

Виявлено, що високий темп засвоєння тісно пов'язаний з рівнем розвитку вербального інтелекту і рефлексивним когнітивним стилем. Це говорить про те, що наявність розвиненої системи вербальних кодів у довгостроковій пам'яті, сформованих способів вербального опосередкування, відпрацьованості операцій зі словами, уміння планувати і вирішувати задачі подумки сприятливо впливають на темп засвоєння знань. Такі властивості нервової системи учня, як сила й активованість, також сприятливо впливають на загальну продуктивність пам'яті.

При зустрічі з новим матеріалом учень співвідносить ідеї, що містить ЕЗН, з тими знаннями, що у нього вже є. Успішність такого співвідношення обумовлює ефективність навчання і визначається тим, наскільки психологічно обґрунтовано, логічно й узгоджено подана навчальна інформація.

У відповідності з психологічними закономірностями сприйняття можна виявити ряд ергономічних факторів, які треба враховувати при розробці і формуванні ЕЗН і їхніх компонентів. Так, об'єкти, зображені різними кольорами і на різному тлі, по-різному сприймаються людиною. Якщо яскравість кольору об'єктів і яскравість тла значно відрізняються від бажаних, то при поверхневому розгляді зображення може виникнути ефект “психологічної плями”, коли деякі об'єкти як би випадають з поля зору. При більш уважному розгляді зображення сприйняття цих об'єктів вимагає додаткових зорових зусиль.

Важливу роль в організації зорової інформації грає контраст предметів стосовно тла. Існує два різновиди контрасту: прямий і зворотний. При прямому контрасті предмети і їхні зображення темніше, а при зворотному - світліше тла. У компонентах ЕЗН доцільно використовувати обидва види, як порізно в різних кадрах, так і разом у межах однієї картинки. З положень психології сприйняття випливає, що кращою є робота окремих компонентів і всього ЕЗН в прямому контрасті. У цих умовах збільшення яскравості веде до поліпшення видимості, а при зворотному - до погіршення, але цифри, букви і знаки, пропоновані в зворотному контрасті, визначаються точніше і швидше, ніж у прямому навіть при менших розмірах. Чим більше відносні розміри частин зображення і вище його яскравість, тим менший має бути контраст, тим краще видимість. Комфортність сприйняття інформації з екрана монітора досягається при рівномірному розподілі яскравості в полі зору.

Співвідношення кольорів у колірній палітрі інформаційного ресурсу може визначати психологічний настрій роботи з освітнім засобом. Перевага темних кольорів може привести до розвитку пригнобленого психологічного стану, пасивності. Перевага яскравих кольорів, навпаки, - до збудження, причому загальне збудження організму часто межує зі швидким стомленням зорового аналізатора, що, безумовно, варто враховувати при прагненні до дотримання вимог ергономіки.

Значення кольорів рекомендується встановлювати постійним, яке відповідає стійким зоровим асоціаціям, реальним предметам і об'єктам. Крім того, значення кольорів рекомендується вибирати відповідно до психологічної реакції людини (наприклад, червоний колір - переривання, екстрена інформація, небезпека, жовтий - увага і спостереження, зелений - дозвіл і т.д.). Для смислового протиставлення об'єктів (даних) рекомендується використання контрастних кольорів (червоний - зелений, синій - жовтий, білий - чорний).

Не рекомендується зловживання контрастними кольорами. Колірний контраст зображення і тла повинний знаходитися на оптимальному рівні, яскравість контрасту зображення стосовно тла повинна бути вище не меншою, ніж 60%. Необхідно враховувати, що червоний колір забезпечує сприятливі умови сприйняття тільки при високій яскравості зображення, зелений у середньому діапазоні яскравості, жовтий - у широкому діапазоні рівнів яскравості зображення, синій - при малій яскравості.

Колірні характеристики зорової інформації поряд з характеристиками яскравості і контрасту зображення впливають на характер візуального середовища на екрані монітора. Виділяючи навчальний матеріал, призначений для запам'ятовування кольором, підкресленням, розміром шрифту і т.п.

Розпізнавання образів. Як правило, у процесі навчання з використанням ЕЗН учню пред'являють досить складні сполучення сенсорних стимулів. Завдання того, хто вчиться, - розпізнати надану інформацію і засвоїти її. ЕЗН створює всі можливості для одержання різної інформації: звук, графіка, відео і текст. При цьому різні стимули впливають на визначені почуттєві рецептори, кожна сенсорна подія вносить свої відчуття. У цілому відбувається підсумовування інформації, швидше формується поняття про неї і скоріше настає процес концептуально-залежної обробки. Необхідно пам'ятати, що за допомогою комп'ютера можна одержати не просто статистичні викладки, а наочні динамічні моделі. Забезпечення можливості більш ясного, наочного і всебічного "бачення" світу стає усе більш реальним. Дану перевагу комп'ютерів необхідно використовувати якомога ширше при створенні і використанні ЕЗН.

На основі психології розпізнавання образів можна виявити ергономічні фактори, що необхідно враховувати при розробці формату кадру на екрані і його побудові. Ці фактори стосуються зв'язків і співвідношень між об'єктами, що визначають організацію зорового поля. Компонувати об'єкти слід:

1. близько один від одного, тому що чим ближче в зоровому полі об'єкти один до одного, тим з більшою імовірністю вони організуються в єдині, цілісні образи таким чином, щоб вони утворювали замкнуті ланцюги, тому що чим більше елементів зорового поля утворять замкнуті ланцюги, тим з більшою готовністю вони будуть організовуватися в окремі образи;

2. відповідно до подібності процесів, тому що чим більше подібність і цілісність образів, тим з більшою імовірністю вони організуються;

3. урахуванням особливості виділення предмета і тла при виборі форми об'єктів, розмірів букв і цифр, насиченості кольору, розташування тексту і т.і.

Увагу можна визначити як зосередження розумових зусиль на сенсорних чи уявних подіях. Будь-який процес навчання містить у собі набагато більше інформації, ніж можуть засвоїти учні. Тому, щоб впоратися з великим потоком інформації, учні повинні спрямовувати увагу тільки на деякі ознаки. Психологи вважають, що на увагу впливають такі фактори як свідомість, пропускна здатність ока людини, керування увагою, рівень порушення й інтерес, що необхідно враховувати при створенні засобів навчання.

Під свідомістю розуміють знання про події навколишнього середовища, а також знання про пам'ять, мислення і тілесні відчуття. У людини можуть працювати два типи свідомості: один - для мовного знання й обробки інформації в лівій півкулі, іншої - для просторових функцій, локалізованих у правій півкулі. Неоднаковим розвитком двох півкуль можна пояснити інтелектуальні відмінності між людьми. Одні люди виявляють незвичайні вербальні здібності, а інші краще справляються з механічними і просторовими законами.

Свідомість у процесі обробки інформації виконує подвійне завдання: вона вибирає, яка система буде домінувати, і встановлює для неї ціль. В обробці графічної інформації бере участь як образна, так і вербальна система кодування, але участь образної системи вище, при обробці тексту, навпаки, основна частка участі належить вербальній системі кодування, а от в обробці абстрактної інформації цілком бере участь тільки вербальна система, а образна не діє. Інтеграція різних стимулів (текстових, звукових, графічних) в одному електронному засобі навчання, можливість швидкого і легкого одержання необхідної інформації, усвідомлене використання гіперпосилань - усе це має сприяти підвищенню ефективності навчання.

Ще двома критеріями є збудження та інтерес. Вони значно впливають на увагу, тому що підтримують в активному стані здатність учнів до сприйняття сенсорних сигналів. Не секрет, що для тих, хто вчиться, робота за комп'ютером і сам комп'ютер викликають підвищений інтерес. Однак необхідно пам'ятати, що здатність до обробки інформації обмежена на двох рівнях - сенсорному і когнітивному. Якщо одночасно нав'язувати занадто багато сенсорних ознак, то може виникнути перевантаження, так само, як і при спробі обробки занадто великої кількості інформації.

Для зосередження уваги та оптимізації вивчення інформації на екрані комп'ютера слід враховувати відповідні ергономічні фактори, одним з яких є використання логічних наголосів. Логічними наголосами прийнято називати прийоми, спрямовані на залучення уваги користувача до визначеного об'єкта. Психологічна дія логічних наголосів зв'язана зі зменшенням часу зорового пошуку і фіксації осі зору по центрі головного об'єкта.

Найбільше часто використовуваними прийомами для створення логічних наголосів є:

1. зображення головного об'єкта більш яскравим кольором;

2. зміна розміру, яскравості, розташування;

3. виділення виблискуючим світінням;

4. виділення миготінням;

Для залучення уваги до об'єкта в ЕЗН можливо використання декількох логічних наголосів одночасно. Тоді інтенсивність логічного наголосу об'єкта буде дорівнює сумі цих логічних наголосів. Наприклад, об'єкт може бути виділений одночасно зменшенням яскравості тла, включенням режиму його миготіння, виблискуючого світіння і звукових сигналів.

Одночасне виділення декількох об'єктів логічними наголосами з близькою інтенсивністю приводить до розсіювання уваги і, як наслідок, до швидкого розвитку стомлення учнів і педагогів.

На комфортність сприйняття зорової інформації істотний вплив робить ступінь засміченості поля чи головного об'єкта. Рекомендується розміщати в поле головного об'єкта не більш 4-6 другорядних об'єктів. Збільшення числа другорядних об'єктів може привести до розсіювання уваги і, як наслідок, до випадання головного об'єкта з області уваги, або до злиття другорядних об'єктів із тлом.

Уява - це побудова уявного образа оточення, що має форму когнітивної карти, а також здатність витягти з цієї карти суттєві ознаки, розташувати їх в осмисленій послідовності і перетворювати в мовну інформацію. Було з'ясовано, що рівень відтворення визначається метою дії: при формуванні логічних зв'язків між матеріалом запам'ятовування було краще, ніж при формуванні конкретних зв'язків чи зв'язків без змісту. Ефективність створення навігаційних зв'язків при розробці електронних засобів навчання визначається відповідно до програми курсу, методики.

Таким чином, треба наголосити на низці ергономічних факторів, що необхідно дотримуватись, щоб враховувати особливості уяви. Так, форми об'єктів і елементів тла зображення повинні відповідати стійким зоровим асоціаціям, бути схожі на форми реальних предметів, об'єктів. Невідповідність цій вимозі може призвести до непотрібних питань і, як наслідок, до втрати навчального часу.

Особлива увага має бути надана використанню ілюстрацій. Залучення того чи іншого виду ілюстрацій рекомендується в місцях, важких для розуміння навчального тексту, що вимагають додаткового наочного роз'яснення; для загального пожвавлення всього навчального матеріалу.

В цілому можна зробити висновок, що процес навчання буде більш ефективним за умови використання, поруч з іншими засобами, спеціально розроблених електронних засобів навчання, що дозволяють інтенсифікувати навчальну і самостійну роботу, вивести її на якісно інший рівень. Для цього необхідно врахування системи психолого-ергономічних факторів, що ґрунтується на закономірностях розвитку психічних процесів, при розробці, застосуванні та проведенні психолого-педагогічної експертизи ЕЗН.

3. Особливості використання електронних засобів навчання на уроках фізики

Специфікою занять з фізики є необхідність досить часто використовувати наочність як у вигляді стаціонарних її форм (графіків, рисунків, схем тощо), так і в динаміці, наприклад, експерименти та ін. За допомогою електронних засобів із спеціальним проектором легко можна показувати досліди, проведення яких ускладнено чи то громіздкістю необхідної апаратури (наприклад, дослід Фізо із зубчастим колесом стосовно дослідження швидкості світла), чи то іншими причинами.

Застосування комп'ютерної техніки під час проведення практичних занять дозволило підвищити індивідуалізацію групових завдань, оскільки окремі суб'єкти навчальної діяльності були майже незалежними щодо вибору темпу сприймання, обробки та засвоєння інформації. Індивідуальний підхід до студентів виявлявся також у динамічній зміні складності поставлених перед ними завдань. Таку зміну забезпечували так звані “тренажери”, які проводять спілкування зі студентом у діалоговому режимі. Метод тренінгу заснований на гармонійному поєднанні системи завдань і теоретичного матеріалу, потрібного для їх виконання. Кожному з користувачів такої програми пропонувалося до уваги певне завдання. Залежно від того, наскільки правильно студент відповідав на поставлене йому запитання, така програма автоматично оцінювала засвоєння ним знань, і, у разі потреби, надавала можливість ознайомитись з незасвоєним матеріалом, чи пропонувала нове завдання. Завдяки такому підходу до розв'язування задач, або відповідей на теоретичні запитання робився акцент саме на тому матеріалі, який був гірше засвоєний, а добре засвоєний матеріал лише закріплювався.

Використання електронних засобів дає можливість створити віртуальну лабораторію, яка дозволить проводити лабораторні роботи (вибирати роботу, змінювати параметри під час її проведення, користуючись при цьому електронними моделями лабораторного устаткування). Виконання віртуальних лабораторних робіт сприяє не тільки підвищенню рівня засвоєння студентом відповідного навчального матеріалу, а й підвищенню рівня безпеки проведення робіт із реальними приладами. Це досягається за допомогою візуалізації наслідків недотримання вимог техніки безпеки.

Неодмінна складова частина цілісної системи навчання - самостійна робота. Цей вид діяльності дозволяє використовувати всі зазначені типи програмного забезпечення навчального процесу. Крім прикладного програмного забезпечення, доцільно використовувати банки даних із різними рефератами, науковими роботами в мережі Іnternet.

Посиленню зворотного зв'язку між учасниками навчального процесу сприяє автоматизоване тестове опитування.

Електронні засоби займають вагоме місце у навчальному процесі. Їх роль із широким упровадженням комп'ютерної техніки і надалі буде зростати та набувати значного впливу на діяльність учасників навчально-виховного процесу.

Сьогодні без перебільшення слід назвати революційним напрям автоматизації та комп'ютеризації, який стосується всіх сфер діяльності людини. Підростаюче покоління ще в дошкільному віці спілкується з електронними іграшками, електронними годинниками, різними побутовими автоматичними пристроями тощо. На противагу цьому в школі, вивчаючи фізику учні користуються часто лише лінійкою і механічним секундоміром для вимірювання таких фізичних величин, як миттєве переміщення, малі проміжки часу тощо, що із необхідною точністю виконати за таких умов неможливо. Застарілість методів і форм гальмує розвиток інтересів і творчих здібностей, формування необхідних вмінь і навичок та загалом політехнічного світогляду.

Формування практичних вмінь і навичок учнів у процесі навчання фізики повинно пов'язуватись із розумінням фізичних основ роботи і, відповідно, використанням автоматичних пристроїв та функціональних вузлів електронно-обчислювальної техніки не лише для виконання демонстрацій, а й експериментальних завдань. Водночас матеріальна забезпеченість фізичних кабінетів не відповідає сучасним вимогам, відстає від зростаючих потреб.

Отже, для належного забезпечення навчального процесу в школах необхідно розробити таке обладнання і засоби наочності, які можна було б використовувати як на уроках, так і під час індивідуальної позаурочної роботи учнів. За цих умов з'являється можливість втілювати принцип взаємозв'язку знань і практичної діяльності у педагогічну практику, формувати в учнів політехнічний світогляд під час навчання фізики [4].

Розроблені нині наочні засоби використовуються в навчально-виховному процесі з фізики для учнів під час демонстрацій, лабораторних робіт, виконання експериментальних задач [3]. Це сприяє підвищенню якості і досконалості цих форм навчального процесу та проведенню позаурочної роботи. При цьому забезпечується:

1. достатня ілюстративність пристрою або установки;

2. естетична привабливість демонстрованого пристрою або установки, їх окремих вузлів;

3. відносна простота маніпуляцій під час проведення експерименту;

4. масовість проведення експериментальних завдань, багатократність дій, можливість повторного проведення;

5. перехід від електричних схем до реальних елементів, швидке запам'ятовування умовних позначень тощо.

Оскільки демонстраційних дослідів і лабораторних робіт, передбачених програмою, недостатньо для ознайомлення з теоретичним матеріалом і практичним застосуванням одержаних знань, то використання розроблених електронних засобів дозволяє:

1. доводити до учнів повнішу і точнішу інформацію про використання фізичного матеріалу в техніці, на виробництві, в побуті;

2. підвищити наочність навчання фізики;

3. глибше вивчати ”важкі” питання шкільного курсу фізики [6].

Удосконалення і розвиток навчального фізичного експерименту мають здійснюватись комплексно. Високий рівень вивчення фізики зумовлений удосконаленням існуючих та пошуком нових методів і засобів навчання. Один із конструктивних принципів побудови шкільного курсу фізики за сучасною концепцією - розроблення електронних засобів для використання на уроках фізики відео та комп'ютерної техніки.

Спрямованість навчання фізики на використання електронних засобів як високоефективного засобу навчання забезпечує підвищення рівня впливу на мотиваційну сферу, зумовлюючи формування пріоритетних професійних і навчально-пізнавальних мотивів вивчення фізики, що забезпечують успішність оволодіння знаннями і вміннями.

Нині набирає все більших обсягів у наукових дослідженнях найрізноманітніших галузей науки комп'ютерне моделювання, і як наслідок поступово зростає його значення у навчальному процесі. Але нерідко вчителі загальноосвітніх навчальних закладів та й викладачі ВНЗ по-різному розуміють зміст терміну “комп'ютерне моделювання”. Досить часто під ним розуміють імітацію деякого фізичного процесу, отримання графіків і рисунків за допомогою готових аналітичних формул. У результаті такого підходу навчальний процес ускладнюється, що характеризується збільшенням часу на його підготовку і зміною рівня пізнавальної активності учнів. Метою комп'ютерного моделювання має бути отримання унікального результату, якого не можна досягти традиційними методами і засобами навчання за незмінного рівня активності учнів. Комп'ютерна модель має бути не лише формальною заміною реальних фізичних об'єктів і процесів, а й передбачити отримання нових результатів, властивостей об'єкта.

4. Технологія створення електронних засобів навчання

Технології створення електронних засобів навчання включають досить багато різних етапів, в ході реалізації яких розробляються окремі компоненти або підсистеми ЕЗН. Розбиття усього процесу створення засобів навчання на етапи можна проводити різними способами. У основу виділення етапів можна покласти компонентний склад ЕЗН або процеси попереднього проектування, безпосередньої розробки і вдосконалення ЕЗН. На практиці усі ці етапи об'єднуються. Якість створених електронних засобів навчання, як правило, багато в чому залежить від правильності виділення технологічних етапів при розробці і злагодженості їх реалізації.

Виділення технологічних етапів створення електронних засобів навчання можливе з урахуванням нижченаведених компонент, властивих більшості ЕЗН.

Перші етапи розробки можуть бути пов'язані з основною змістовною частиною електронного засобу навчання, що включає:

1. титульний аркуш (екран) ЕЗН;

2. анотацію;

3. звернення (представлення) автора-розробника (авторів) курсу (з фотографією або з відеофрагментом);

4. учбову програму (цілі, завдання, зміст, тематичний план);

5. учбові тексти (структуровані, побудовані з урахуванням вимог ергономіки);

6. ілюстративні матеріали (образотворчі, логіко - структурні, розроблені сценарії для мультимедіа - фрагментів);

7. список рекомендованої основної і додаткової літератури з усіх тем, включених в зміст ЕЗН;

8. словник термінів і понять (глосарій) з окремих тем і до усього курсу в цілому; глосарій має бути пов'язаний гіперпосиланнями з основним текстом ЕЗН;

9. хрестоматійні і додаткові матеріали (перелік книг, видань, статей, нормативних актів, указів, постанов, якщо вони є);

10. методичні рекомендації до курсу з використанням цього ЕЗН (бажані рекомендації по вивченню кожної теми) і організації самостійної роботи школярів;

11. інструкцію роботи з електронним засобом навчання педагогам і учням; контекст-залежну систему допомоги.

Наступні технологічні етапи створення електронних засобів навчання пов'язані з розробкою компонентів, що забезпечують підтримку практичних занять, оцінки результативності навчання, надають довідковий матеріал для педагогів і учнів. У числі таких компонентів :

1. питання для самоконтролю і самоперевірки з кожної теми, розділу і до усього курсу, навчання якого здійснюється за допомогою ЕЗН;

2. тестові завдання і питання для контролю рівня знань з кожної теми, розділу і до усього курсу;

3. список персоналій з короткими біографічними відомостями (якщо необхідно);

4. тематичний список рефератів або підсумкових проектних робіт;

5. зразковий перелік екзаменаційних питань з усього курсу;

6. систему заходів і рекомендацій для проведення моніторингу ефективності процесу навчання;

7. Інтернет - ресурси (віртуальні електронні бібліотеки, освітні сайти і інші інформаційні ресурси);

8. перелік матеріалів, що зберігаються в медіатеці учбового закладу (раніше розроблені ЕЗН і інші мультимедіа засоби, енциклопедії, словники, моделі, колекції шаблонів, слайдів);

9. хронологічний покажчик (якщо необхідно);

10. покажчик імен (якщо необхідно);

11. перелік скорочень (якщо необхідно).

Як вже відзначалося, не існує універсальної технології створення електронних засобів навчання. Кожен розробник застосовує власну технологію. Її розбиття на етапи може враховувати як компонентний склад ЕЗН, так і загальні підходи до проектування і розробки. Так, зокрема, дуже часто при розробці засобів навчання виділяють два основні технологічні етапи - попередній етап і етап безпосередньої розробки ЕЗН.

В ході попереднього етапу, в основному вручну, здійснюється підготовка учбових і методичних матеріалів, необхідних, для створення електронних засобів навчання.

У рамках етапу безпосередньої розробки ЕЗН здійснюється представлення підготовлених учбових матеріалів в електронному вигляді. У багатьох випадках таке представлення здійснюється з урахуванням можливості наступної публікації в мережі Інтернет.

Обидва етапи рівноцінні і взаємозв'язані. В той же час перший етап підготовки змістовної частини більш трудомісткий і менш піддається автоматизації.

Необхідно відмітити, що велика частина педагогів-розробників незнайома з технологією створення електронних засобів навчання, з одного боку. З іншого боку, фахівці з інформаційних технологій - програмісти, дизайнери, розробники мультимедійних компонентів, як правило, не володіють методиками рішення дидактичних завдань. Розробник ЕЗН в окремих випадках може поєднувати в одній особі автора курсу, методиста і фахівця з інформаційних технологій. У зв'язку з цим на сьогодні загальноприйнята необхідність залучення до створення ЕЗН наступних фахівців : автора учбових і методичних матеріалів; методиста, що володіє як особливостями навчання школярами, так і специфікою створення і застосування електронних засобів навчання; програміста, дизайнера, розробника мультимедійних компонентів.

електронний засіб навчання фізика

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1) Башмаков А.И. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем / А.И. Башмаков, И.А. Башмаков. - Москва: Информационно-издательский дом „Филинъ”, 2003. - 616 с.

2) Вембер В.П. Навчально-методичні вимоги до електронного підручника / В.П. Вембер // Комп'ютерно-орієнтовані системи навчання: Зб. наук. праць. - 2006. -№4 - С.50-56.

3) Вострокнутов И.Е. Теория и технология оценки качества программных средств образовательного назначения / Вострокнутов И.Е.- Москва: Госкоорцентр информационных технологий, 2005. - 300 с.

4) Григорьев С.Г. Теоретические основы создания образовательных электронных зданий / Григорьев С.Г., Гриншкун В.В., Краснова Г.А., Роберт И.В., Щенников С.А. и др. - Томск: Изд-во Томского университета, 2002.- 86 с.

5) Григорьев С.Г. Основные принципы и методики использования системы порталов в учебном процес се / Григорьев С.Г., Гриншкун В.В., Краснова Г.А. // Интернет-порталы: содержание и технологии. - 2004. - №2 - С.56-84.