Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский социально - технический университет

имени академика Зулхарнай Алдамжар

Дипломная работа

Предмет: Современные образовательные технологии

Разработка и использование программно-педагогических средств при изучении темы «Программное обеспечение»

Мушкетов Владимир Вячеславович

г. Костанай

2011

Содержание

Введение

1 Теоретические основы использования программно-педагогических средств в обучении информатике

1.1 Понятие ППС и термины, связанные с ППС

1.2 Анализ современных программно-педагогических средств в курсе информатики средней школы

1.3 Виртуальные компьютерные лаборатории: классификация

1.4 Подготовка учителя к использованию программно-педагогических средств на уроках информатики

1.5 Гигиенические нормы и требования безопасности при работе с техническими средствами в образовательных учреждениях

2 Методика использования программно-педагогических средств на уроках информатики

2.1 Особенности обучения информатике

2.2 Программа по информатике (7 класс общеобразовательная школа)

2.3 Разработка урока «Прикладное программное обеспечение»

3 Организация и результаты дидактического эксперимента по проверке эффективности применения ППС при изучении темы «Программное обеспечение»

3.1 Задачи эксперимента.

3.2 Методика проведения дидактического эксперимента и общий анализ его результатов

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В настоящее время - время интенсивного развития информационных технологий зарождается необходимость в образовании иной обучающей среды. Сегодня особо актуальным становится вопрос использования программно-педагогических и телекоммуникационных средств в учебном процессе школы и, в частности, при обучении информатике.

Современные мультимедийные компьютерные программы и телекоммуникационные технологии раскрывают обучающимся доступ к нетрадиционным источникам информации - электронным гипертекстовым учебникам, образовательным сайтам, системам дистанционного обучения и т.п., это призвано повысить эффективность развития познавательной самостоятельности и дать новые возможности для творческого роста школьников [1].

Формирование информационных и телекоммуникационных технологий идет до такой степени быстро, что существующие педагогические изыскания не успевают проанализировать новые методы, формы и средства обучения информатике.

На сегодняшний день образовательные учреждения нуждаются в творческом учителе, который должен саморазвиваться и профессионально самосовершенствоваться, адаптироваться к постоянно меняющимся условиям педагогической деятельности, и стремиться творчески применять новые информационные технологии в образовании.

Научной предпосылкой исследования готовности будущего учителя к педагогическому творчеству средствами информационных технологий является возникшая в связи с развитием информационных технологий необходимость адаптировать принципы традиционной педагогики к требованиям современного информационного общества, придать им более операциональный и инструментальный характер [2].

Это делает актуальной тему исследования «Разработка и использование ППС при изучении темы «Программное обеспечение».

Цель исследования состоит в решении вопроса, какой должна быть совокупность современных информационных и телекоммуникационных технологий в преподавании информатике (напримере темы «Программное обеспечение»), которая бы обеспечивала повышение качества образования по информатике на основе создания и внедрения комплекса программно-педагогических и учебно-методических телекоммуникационных средств по информатике.

Объектом исследования является процесс обучения информатике в средней школе.

Предметом исследования является применение современных программно-педагогических средств в обучении информатике в средней школе (на примере темы «Программное обеспечение»).

В ходе исследования была выдвинута и сформулирована гипотеза исследования: если разработать программно-педагогические средства (ППС) по информатике (на примере темы «Программное обеспечение»), удовлетворяющие современным представлениям о мультимедийных обучающих курсах, то комплексное применение совокупности программно-педагогических средств обучения информатике повысит интерес учащихся к науке, будет способствовать развитию познавательной самостоятельности, улучшит качество знаний учащихся.

Исходя из сформулированной гипотезы, для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

? провести анализ научной, психолого-педагогической, методической литературы и диссертационных исследований, посвященных проблеме использования новых компьютерных технологий в образовании в целом, а также вопросам применения компьютерных программных средств в преподавании информатики;

? провести анализ современных ППС по информатике;

? определить дидактические требования к программно-педагогическим средствам обучения информатике;

? разработать комплекс программно-педагогических средств обучения информатике

? определить наиболее целесообразные методы применения и разработать учебно-методические материалы по использованию создаваемых ППС по информатике;

? экспериментально проверить эффективность методики применения разработанного комплекса программно-педагогических средств обучения информатике.

Методологической основой исследования стали философские представления о современном информационном обществе, основные положения парадигмы личностно-ориентированного обучения, работы, посвященные вопросам теории, методологии и практике обучения информатике.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы и виды деятельности:

? изучение философской, психолого-педагогической и научно-методической литературы по исследуемой проблеме;

? изучение и анализ передового педагогического опыта;

? изучение содержания учебных планов, программ, учебников, дидактических пособий по информатике;

? моделирование методики применения в учебных целях компьютерных дидактических средств;

? беседы, анкетирование, опрос;

? экспериментальное преподавание с использованием разработанного комплекса компьютерных программ и телекоммуникационных средств;

? педагогический эксперимент во всех его формах (констатирующий, поисковый, обучающий) с целью проверки гипотезы исследования и статистическая обработка данных педагогического эксперимента.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

? определены дидактические требования к современным программно-педагогическим и телекоммуникационным средствам обучения информатике.

Теоретическая значимость исследования определяется тем, что:

? обоснована особая роль применения ППС в обучении информатике;

? доказана необходимость и целесообразность применения при обучении информатике ППС в единстве;

? выявлено положительное влияние комплексного применения ППС на развитие познавательной самостоятельности учащихся.

Практическое значение исследования заключается в разработке:

? методики проведения дистанционных уроков по информатике;

? практических рекомендаций по использованию компьютерных лабораторных работ;

? методических рекомендаций по применению комплекса программно-педагогических по информатике в средней школе.

1 Теоретические основы использования программно-педагогических средств в обучении информатике

программный педагогический обучение информатика

Компьютер является средством повышения эффективности процесса обучения в школе. Он дает возможность учащимся самостоятельно извлекать знания, работая в интерактивном режиме, способствует развитию интеллекта, расширяет предъявление учебной информации и набор применяемых учебных задач, позволяет изменить качество контроля за деятельностью учащихся.

Компьютеры, а затем и информационные технологии (ИТ) начали внедряться в образование с 50-х годов ХХ века, что стало причиной больших изменений в теории и практике профессионально-педагогической деятельности. До 90-х годов XX века к информационным технологиям относили все технологии, связанные с получением и передачей информации. В современном мире информационные технологии ассоциируются с компьютерными технологиями и определяются 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 (И.В. Роберт) [3].

В связи с развитием информационного общества и внедрением информационных технологий во все сферы деятельности появилась необходимость творческого использования информационных технологий в различных областях педагогической деятельности [4]:

? в обучении (изложение нового материала с помощью творчески подобранных или созданных самостоятельно презентаций, видеороликов, демонстрации моделей; организация изучения новой темы на основе электронного учебника, который был создан или адаптирован учителем; внутренний или внешний контроль знаний, умений и навыков средствами компьютерного тестирования с учетом педагогико-эргономических требований; дистанционное обучение через сеть Internet на основе творческого подбора заданий в соответствии с индивидуальными характеристиками школьника);

? в воспитании (использование ИКТ в качестве средства развития лич-ности и инструмента познания окружающей действительности; проведение те-матических внеклассных часов на основе творчески подобранных презентаций и видеороликов; нестандартное проведение родительских собраний, в том чис-ле и совместных с детьми на базе ИКТ; организация конкурсов, концертов и других внеклассных мероприятий на основе творческого применения ИТ);

? в отчетной деятельности (оформление и печать отчетов, объявлений, плакатов на основе творческого использования текстовых, графических и табличных редакторов; творческая подготовка диаграмм и различных вычисляемых данных об учащихся средствами табличных редакторов; подготовка и отправка отчетов, статей, проектов по электронным сетям). Потенциал информационных технологий в осуществлении творческой педагогической деятельности обеспечивается их функциями: общими (мотивационной, инструментальной) и дидактическими (наглядности, информативности, компенсаторности, адаптивности, интегративности).

1.1 Понятие ППС и термины, связанные с ППС.

Педагогическое программное средство (ППС) представляет собой новое дидактическое средство, предназначенное для частичной или полной автоматизации процесса обучения с помощью применения компьютерной техники. Другие названия ППС: электронное издание (ЭИ), электронное обучающее издание (ЭОИ), компьютерное средство обучения (КСО), электронный образовательный ресурс (ЭОР), цифровой образовательный ресурс (ЦОР) и др. [5].

Содержание ППС может соответствовать полному учебному курсу или отдельным его частям различных учебных дисциплин, а также относиться к различным вилам учебных работ (лекция, семинар, лабораторные и практические занятия, самостоятельная, домашняя, контрольная работы, тест и др.).

В состав ППС входят:

1. Программа (совокупность программ) для ЭВМ, направленная на достижение дидактических целей при обучении той или иной учебной дисциплине.

2. Комплект технической и методической документации по использованию данной программы в учебном процессе.

3. Набор вспомогательных средств для использования в учебном процессе (учебные пособия, слайды и т.д.). Набор вспомогательных средств может отсутствовать.

Программу для ЭВМ, входящую в состав ППС, часто называют обучающей программой, хотя она может реализовывать различные виды учебной деятельности: выдачу полного учебного материала, контроль усвоения знаний, закрепление полученных знаний и т.д.

Техническая документация содержит:

1. Описание внутренней структуры обучающей программы, знание которой необходимо, например, при внесении каких-либо изменений в программу.

2. Инструкции по ее эксплуатации.

3. Сведения о необходимом составе технических средств и др.

Методическая документация содержит рекомендации преподавателю по применению обучающей программы и вспомогательных средств в учебном процессе.

Новые информационные технологии в образовании - это образовательные технологии с использованием компьютеров. По определению Смирнова А.В. «… новая информационная технология (НИТ) - технология обработки, передачи, распространения и представления информации с помощью ЭВМ, создание вычислительных и программных средств» [6, с.59].

Аппаратные и программные средства, необходимые для реализации информационных технологий, называют средствами новых информационных технологий ? СНИТ. В исследовании Смирнова А.В. дано следующее определение средств новых информационных технологий: «…аппаратные и программные средства учебного назначения, необходимые для реализации новых информационных технологий обучения» [6, с. 46].

Под средствами информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) Панюкова С.В. понимает «комплекс технических, программно-аппаратных, программных средств, систем и устройств, функционирующих на базе средств вычислительной техники.

Работа в которой рассматривается более детально вопрос классификации средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) по способу их использования в образовательных целях, является работа РобертИ.В. и Самойленко П.И. «Информационные технологии в науке и образовании» [7], в которой предлагается следующая классификация использования ИКТ. ИКТ можно применять в качестве:

? средств обучения;

? средств, совершенствующих процесс преподавания;

? инструмента познания окружающей действительности и самопознания;

? средств развития личности обучаемого;

? объекта изучения в рамках освоения курса информатики;

? информационно-методического обеспечения и управления учебно-воспитательным процессом;

? средства коммуникаций;

? средства автоматизации процесса обработки результатов эксперимента и управления;

? средства автоматизации процессов контроля и коррекции результатов учебной деятельности, тестирования и психодиагностики;

? средств организации интеллектуального досуга.

Компьютерные технологии по классификации Г.К. Селевко [8] используются в учебном процессе наиболее часто. Информационные технологии формируют идеи программированного обучения, ориентированы на локальные компьютеры (рисунок 1).

По организационным формам доминирует индивидуальная работа учащихся или работа в малых группах. При этом используются готовые программы (обучающие и демонстрационные), компьютерные проектные среды, например «Живая физика», готовые компьютерные лабораторные комплексы для проведения экспериментов, электронные задачники, интерактивные анимационные компьютерные модели физических процессов. К аппаратным средствам новых информационных (или компьютерных) технологий относится персональный компьютер с периферийными устройствами, к программным средствам относятся специально разрабатываемые дидактические материалы, называемые программно-педагогическими средствами (ППС).

Под телекоммуникационными технологиями мы будем понимать сетевые технологии, использующие локальные сети и глобальную сеть Интернет в синхронном и асинхронном режимах времени для различных образовательных целей.

Многие исследователи отмечают такую особенность телекоммуникационных технологий обучения, как многофункциональность, оперативность, продуктивность, насыщенность, возможность быстрой и эффективной творческой самореализации учащихся, наличие для них персональной образовательной траектории. «Это не только мощное средство обучения, позволяющее обучать работе с информацией, но, с другой стороны, компьютерные телекоммуникации - это особая среда общения друг с другом, среда интерактивного взаимодействия представителей различных национальных, возрастных, профессиональных и других групп пользователей независимо от их места нахождения.

Рисунок 1. Классификация программного обеспечения

Отличаясь высокой степенью интерактивности, компьютерные телекоммуникации создают уникальную учебно-познавательную среду, то есть среду, используемую для решения различных дидактических задач (например, познавательных, информационных, культурологических и пр.» [9, с.40].

Горбунова И.Б. [9] отмечает, что в настоящее время внимание специалистов сосредоточено на разработке различных учебных компьютерных моделей, моделирующих сред и различных видов программ для вычислительного эксперимента.

Горбунова И.Б. показывает, что создание учебных программ, учебных и методических материалов, а также учебников и учебных пособий нового типа, ориентированных на активное использование компьютерных технологий [10, с.38]. Это позволяет считать компьютерное обучение одной из важнейших современных тенденций в методике преподавания физики.

Карпушова И.Б., Сапрыкина Г.А., Старцева Н.А. [9, 10] подробно рассмотрели технологию создания программно-педагогических средств естественнонаучного цикла с психологической точки зрения. Ими была предложена таблица использования возможностей персонального компьютера (ПК) для интенсификации процесса усвоения учебного материала (таблица1).

Таблица 1

Использование возможностей ПК для интенсификации процесса усвоения учебного материала.

Элементы процесса усвоения	Возможности компьютерного курса для интенсификации элементов процесса усвоения
1	2
Восприятие	Комплекс виртуальных лабораторий и интерактивных моделей, анимации, звук, красочность
Понимание	Гипертекст, справочные таблицы, интерактивный словарь, система гиперссылок, глоссарий, каталоги и путеводители
Осмысление	Контроль в журнале работы, помощь в выборе оптимального алгоритма решения; тестовые задания, вопросы
Обобщение	Выделение основных мыслей, схемы, таблицы, диаграммы и т. д.
1	2
Закрепление	Повторное воспроизведение важных элементов, воспроизведение других вариантов (многовариантность), тренинг, система дистанционного обучения. Тренирующе-тестирующий блок, интегрированный с базой данных задач
Применение	Тренирующе-тестирующий блок: решение задач, тестов. Работа с интерактивными моделями, выполнение заданий творческого характера, поисковая работа через рекомендуемые проблемные сайты, предметный и именной указатели

Структура средств компьютерной поддержки процесса обучения [11, 12].

Для систематизации имеющегося многообразия программно-педагогических средств необходимо уточнить это понятие и выйти за его рамки. Следует рассматривать всю включающую в себя ППС как подмножество систему средств компьютерной поддержки обучения, как программных, так и аппаратных. На рисунке 1 представлена схема, отражающая уровни соорганизации используемых для нужд обучения технологий.

Первый уровень, аморфный в плане каких-либо организационных форм, образуют технологии (вместе с реализующими их программными и аппаратными средствами), могущие быть в самом широком смысле полезными для образовательного процесса, - это и есть средства компьютерной поддержки обучения.

Второй уровень является основным с точки зрения организации образовательного процесса, - это виртуальная среда обучения. Средства компьютерной поддержки обучения включают в себя виртуальную среду обучения как подмножество, обеспечивают ее функционирование и наполнение.

На третий организационный уровень вынесены элементы виртуальной среды обучения, необходимые для осуществления собственно процесса предметного обучения в соответствии с локальными в смысле времени и персоналий задачами, - их и будем называть программно-педагогическими средствами (ППС). Отдельные ППС, как правило, не обеспечивают единых стандартов и преемственности обучения на различных его этапах, эти функции должна выполнять виртуальная среда обучения (рисунок 2).

ППС, наиболее активные в смысле педагогического воздействия на учащегося, обычно называют компьютерными обучающими программами (КОП). Выделять их в отдельный уровень нецелесообразно, поскольку КОП зачастую являются частями ППС в рамках одного программного продукта.



Рисунок 2. Эволюция программного обеспечения

Наконец, за рамки собственно процесса обучения, на административный уровень, вынесена на рисунке система мониторинга и управления.

Уровни программно-педагогических средств можно представить двумя примерами. Редактор MS Word для большинства учебных дисциплин не играет роли ППС, но может использоваться для поддержки процесса обучения как инструмент наполнения среды обучения, то есть относится к первому уровню. Программа электронной почты обычно не выступает в качестве ППС, но входит в состав виртуальной среды обучения, будучи средством организации учебного процесса (если иметь в виду технологически продвинутый его вариант, например, в рамках системы дистанционного обучения), то есть относится ко второму уровню.

Обсудим состав уровней изображенной иерархии более подробно.

1. Уровень средств компьютерной поддержки обучения включает практически все виды существующего программного обеспечения (вместе с их материальными носителями). Соответствующая часть рис. 1 не претендует на подробное их отображение, рассматривая лишь в самом общем плане - с точки зрения полезности для создания учебной среды и использования в процессе учения, то есть представляет эту структуру заведомо укрупненными блоками.

Ядром уровня являются языки программирования. В «укрупненном» представлении это языки высокого уровня, поскольку глубже рядовой пользователь обычно не погружается. Попытки же создания собственных (авторских) образовательных программных продуктов совершались и будут совершаться как педагогами, так и учащимися.

Первое кольцо вокруг ядра составляют среды программирования, например, Delphi, Visual Basic, MS Visual C++, Visual Java, MathLab, Flash Macromedia. С этими системами, как и с языками программирования, обычно работают профессиональные программисты.

Во втором кольце разместим более доступное для пользователя программное обеспечение (ПО), разделив его по трем сопредельным секторам:

? сектор ПО1 включает пакеты прикладных программ, в том числе офисные программы, являющиеся средствами создания простейших элементов наполнения среды обучения: текстовые и графические редакторы, продуцирующие файлы текстов и изображений; программы записи, обработки и воспроизведения видео- и аудиоинформации; электронные таблицы как средство построения графиков и диаграмм; сюда же можно отнести программы, обеспечивающие сканирование и распознавание информации, представленной на традиционных носителях (бумаге, фотопленке);

? сектор ПО2 содержит средства, служащие для обработки и передачи информации внутри среды обучения и для связи с внешним миром (программы взаимодействия с периферийными устройствами и реальным оборудованием, браузеры, программы электронной почты и т. д.); электронные таблицы, предоставляющие возможность обработки данных, в этом смысле могут быть также отнесены к ПО2;

1 сектор ПО3 объединяет продукты, несущие в себе структурообразующее начало: программы поддержки html-технологии, создания и обработки баз данных, оболочки дистанционного обучения, образовательные платформы (1С, Формоза).

Третье кольцо первого уровня образуют инструментальные средства разработки, позволяющие решать профессиональные задачи конечному пользователю, то есть не программисту, а специалисту в некоторой предметной области. В число таких средств входят системы, предназначенные для создания образовательных продуктов самими педагогами, - так называемый педагогический инструментарий [13,14]. Для платформы MS Windows это системы типа «Урок» и другие, ориентированные, по большей части, на создание гипертекста. Оболочки для создания тестов также относятся к педагогическому инструментарию. Среди более «интеллектуальных» систем одним из самых удобных и мощных инструментов является среда визуального проектирования и математического моделирования Stratum-2000 [15,16,17,18].

За пределами изображенных колец первого уровня, возможно, расположатся по достижении ими «педагогической степени зрелости» системы искусственного интеллекта.

Для всей изображенной на рисунке 1 структуры характерно, что элементы, расположенные ближе к периферии, более доступны в плане их использования. Но, в целом, технологии первого уровня востребованы как профессиональными программистами, так и пользователями. Их «соседство» в рамках первого уровня может казаться эклектичным, однако поскольку четкой границы между программистами и пользователями нет, то нет и оснований усматривать в этом противоречие. Подразделять технологии по принципу «профессиональные-непрофессиональные», на наш взгляд, непродуктивно. С течением времени рождаются продукты, открывающие пользователю новые возможности информационных и коммуникационных технологий, доступные лишь профессионалам.



Рисунок 3. Структура информационно - моделирующего модуля

На второй уровень представленной на рис. 1 иерархии передаются технологии обработки, хранения, передачи информации во всем многообразии ее видов: текстовой и графической (сканированные фотографии и рисунки, двумерная и трехмерная компьютерная графика, диаграммы, схемы, таблицы) в форме гипертекста и гиперграфики, видео- и аудиоинформации, анимаций, интерактивных моделей диалоговых систем.

Уровень 2, виртуальная среда обучения, - это совокупность технологий, структур данных и содержательного наполнения, так называемых виртуальных учебных объектов. Возникнув в недрах уровня 1, виртуальная среда обучения, однако, представляет собой качественно новое явление: законченную, функционально полную систему, призванную обеспечить все формы учебной деятельности пользователя. Виртуальная среда обучения в целом является носителем определенной метатехнологии и организационных форм образовательного процесса. Она содержит:

* ориентированные на обучение и его обслуживание технологии в виде:

- средств подготовки и предъявления информации, обработки обратной связи;

- систем, обеспечивающих связность среды, единство правил игры внутри среды обучения (эту роль могут выполнять html-продукты, образовательные платформы, оболочки дистанционного обучения и др.);

- средств взаимодействия пользователей внутри среды друг с другом и с внешним миром (электронная почта, удаленный сетевой доступ);

- различные ППС и инструменты их настройки на уровень пользователя;

- базы данных, в том числе отражающие результаты обучения;

- ссылки на внешние библиотеки книг, программ, информационные сайты;

- систематизированные файлы пользователей (блоки материалов учителя и учащегося, продуцируемые при подготовке к обучению и по ходу его).

Учитель имеет доступ к инструментам, обеспечивающим возможность развития информационного наполнения среды и организационно-методических форм работы с ней учащихся. В идеале он может модифицировать не только методические тексты (материалы учителя), но и сами ППС - вплоть до редакции модели обучения. Ученик имеет доступ к инструментам, обеспечивающим выполнение учебных заданий на базе ППС и создания собственных файлов (отчеты, рефераты и пр. - материалы ученика).

Виртуальная среда обучения может функционировать на одном компьютере, или в локальной сети образовательного учреждения, или даже в глобальной сети.

«Обитатели» среды обучения - конечные пользователи, педагоги и учащиеся (хотя координирует процесс обучения и обслуживает его администратор, который на нынешней стадии развития ПО должен обладать знаниями и навыками профессионального программиста). Среда обучения может быть ориентирована на отдельную учебную дисциплину, а может включать в себя широкий их спектр. Пользователи группируются внутри среды «по интересам»: по изучаемым дисциплинам, возрасту или стадии обучения, «прикрепленности» к тому или иному преподавателю, а также по формам возможной совместной деятельности (проектная деятельность, деловые игры). Такая группа может быть названа виртуальным классом, но ее состав более подвижен по сравнению с классом традиционным.

В перспективе оболочкой (платформой) единой виртуальной среды обучения может стать Интернет. Но только оболочкой, потому что виртуальная среда обучения - это больше, чем информационное пространство. Пока Интернет дает лишь удобство поиска информации, но не дает нового образовательного качества.

1.2 Анализ современных программно-педагогических средств в курсе информатики средней школы

Вопрос применения новых информационных технологий в обучении информатике в средней школе является очень важным и актуальным.

Современные программно-педагогические средства развиваются очень интенсивно. Поэтому необходимо определить дидактические требования к современному понятию «электронный учебник», к комплексу программно-педагогических и телекоммуникационных средств обучения, рассмотреть вопросы методики применения программно-педагогических и телекоммуникационных технологий в преподавании информатики.

Используя учебные имитационные компьютерные программы, учитель может представить изучаемый материал более наглядно. Например как рисовать в программе PAINT.

Анализ имеющихся ППС позволяет сделать вывод, что в настоящее время созданы различные современные мультимедийные курсы по информатике.

В дальнейшем надо создать мультимедийный курс, в котором кроме интерактивных моделей, учебно-справочного блока, тестирующего комплекса, имеется виртуальная лаборатория, в моделирующей среде которой учитель и учащиеся смогут самостоятельно создавать интерактивные модели.

По своему дидактическому назначению ППС можно разделить на следующие группы:

1. Демонстрационные программы. Предназначаются для наглядного представления учебного материала, для иллюстрации новых понятий.

2. Обучающие программы. Предназначаются для ознакомления учащихся с новым материалом, для формирования основных понятий, отработки основных умений и навыков путем их активного применения в различных учебных ситуациях. Эти программы направляют обучение, исходя из имеющихся у обучаемого знаний и его индивидуальных особенностей.

3. Контролирующие. Позволяют учителю проводить текущий и итоговый контроль знаний учащихся. Позволяют оперативно оценить знания больших групп учащихся.

4. Обучающе-контролирующие ППС. Это самый распространенный вид программно-педагогических средств.

5. Тренажеры. Используются для закрепления новых понятий, отработки операционных навыков. Такие программы обеспечивают достижение целей путем предъявления школьнику одних и тех же заданий и требований. Наиболее целесообразно применять, если требуется довести отработку темы или совокупности навыков до совершенства.

Программно-педагогические средства позволяют:

* индивидуализировать и дифференцировать процесс обучения;

* осуществлять контроль с диагностикой ошибок, обратную связь;

* проводить самоконтроль и самокоррекцию учебной деятельности;

* высвобождать учебное время за счет выполнения компьютером рутинных вычислительных работ;

* визуализировать учебную информацию;

* моделировать и имитировать изучаемые процессы или явления;

* проводить лабораторные работы в условиях имитации на компьютере реального опыта или эксперимента;

* формировать умение принимать оптимальное решение в различных ситуациях;

* развивать определенный вид мышления (например, наглядно- образного, теоретического);

* усиливать мотивацию обучения (например, за счет изобразительных средств программы или вкрапления игровых ситуаций);

* формировать культуру познавательной деятельности и др.» [19].

Термин «учебная компьютерная среда» употребляют многие исследователи. Сметанников А.Л. считает, что «учебная компьютерная среда» применяется «… для изучения отдельных тем и разделов дисциплин, усвоение которых направлено на формирование функциональных навыков умственных действий. Суть их заключается в том, что учащемуся предоставляется математическая, информационная или структурная модель обучаемого объекта, явления или процесса (среда)».

Под термином обучающая компьютерная моделирующая среда мы понимаем интерактивную среду, в которой можно изучать поведение среды (объекта, явления или процесса), самостоятельно создавать интерактивные эксперименты.

Современные ППС и телекоммуникационные средства обучения должны удовлетворять дидактическим требованиям:

1) соответствия содержанию обязательного минимума образования и одновременного превышения этого минимума;

2) интерактивности моделей;

3) обратной связи;

4) обеспечения условий для формирования исследовательских умений;

5) единства обучающей и контролирующей функций;

6) разнообразия видов и дифференцированности заданий;

7) соответствия возможностям учащихся и создания условий для индивидуального роста.

В последнее время, в связи с развитием технических возможностей современных компьютеров, стало реальным соединение всех вышеперечисленных свойств ППС в одном мультимедийном учебном компьютерном диске.

1.3 Виртуальные компьютерные лаборатории: классификация

Использованию компьютерных технологий уделяется в современном учебном процессе все большее внимание. Компьютерные технологии эффективны и могут значительно повысить качество обучения. Однако факт использования компьютера в учебном процессе еще не является залогом успеха, и значимых результатов можно добиться только при грамотном его применении.

Сейчас сформировано множество программно-педагогических средств, начиная от простого текста, переведенного в электронный вид, и заканчивая программами с различным уровнем интерактивности. Современные программно-педагогических средства являются программными продуктами, и в их создании участвуют, как правило, не менее двух человек: автор содержательной части и программист.

Одной из серьезных проблем, с которыми приходится сталкиваться при создании программно-педагогических средств, является взаимодействие между автором и программистом, реализующим идеи автора в виде компьютерной программы. Сложность состоит в том, что автор часто имеет смутные представления о возможностях компьютерных программ, а программист не является специалистом в предметной области создаваемого учебника. Следствиями такой ситуации могут являться недоиспользование возможностей компьютерной технологии и постановка автором нереальных и непоследовательных задач, приводящая к увеличению трудозатрат и времени разработки.

Основываясь на проведенном анализе существующих программ можно выделить отдельные виды компьютерных лабораторий и близких к ним программ. Разделение на виды произведено, исходя из возможностей, предоставляемых программой. Было выделено четыре вида программ, между которыми существуют качественные различия.

1.3.1 Интерактивные демонстрации

В большинстве случаев демонстрационные программы не являются компьютерными лабораториями, так как не содержат достаточно элементов интерактивности, но могут успешно выполнять функции по показу проведения экспериментов. Чаще всего такие программы являются частью электронных учебников как вспомогательное средство для восприятия учебного материала.

Принципы построения интерактивных компьютерных моделей [20,21].

1) Работа с ИКМ должна предусматривать построение знания, а не его усвоение. ИКМ не иллюстрация теоретического материала, а орудие его формирования.

2) ИКМ должна сочетать наглядность, описание и понятие, логику. То есть она должна быть не внешним отображением изучаемого явления, а его образным представлением. Причем она должна быть простроена таким образом, чтобы учащиеся овладевали знаниями о взаимосвязи явлений, составляющих целостную систему; давать знание о внутренних, существенных зависимостях, которые непосредственно наблюдать невозможно. Добиться этого можно отображением невидимых (векторов сил, скоростей, поля, энергия и.т.п) и скрытых (внутренние части механизмов например) элементов во взаимосвязи.

3) Работа с ИКМ должна предусматривать активную работу учащихся, поскольку она в обучении позволяет быстрее и успешнее осваивать опыт, формирующий отношение к исследуемой деятельности.

4) В работе с ИКМ предусматривается работа над развитием базовых мыслительных операций: обобщения, ограничения, определения, и сравнения понятий, логических отношений между ними, выделения существенных признаков предметов.

5) При моделировании объектов и явлений должны сохраняться общепринятые обозначения и терминология;

6) Программа должна иметь справочный режим, содержащий определение всех определение всех используемых объектов и отношений;

7) Программа должна иметь справочный режим, описывающий правила работы;

8) Должны быть выдержаны стандартные требования к интерфейсу[22].

Принципы отбора содержания интерактивных компьютерных моделей

1) Значимость материала: необходимые теоретические сведения должны быть сформулированы максимально кратко, количество информации не должно превышать норм, определяемых психолого-педагогическими и гигиеническими требованиями;

2) Научная достоверность: В ИКМ включается только то содержание учебной дисциплины, которое признано объективно истинным;

3) Гуманистичность обучения: создание максимально благоприятных условий для овладения обучаемыми материала, предоставление им широких возможностей для всестороннего развития[23];

4) Сжатость и краткость изложения, максимальная информативность текста;

5) Отсутствие нагроможденности, четкий порядок во всем; тщательная сгруппированность информации;

6) Органичность: графика должна органично дополнять текст;

7) Принцип стадийности: детальная и интегральная информация может разделяться в пространстве и времени;

8) Четкость, ясность, лаконичность в разработке инструкций по выполнению заданий[23];

9) Соответствие содержания ИКМ уровню современного состояния науки: предполагает, что ИКМ должны быть адекватны современным образовательным моделям. Высокая информационная емкость не должна идти в ущерб восприятию и усвоению учебной информации.

10) Принцип неантагоничности: создаваемые ИКМ важно широко внедрять в образовательный процесс, этим может быть достигнут необходимый педагогический эффект.

1.3.2 Простые модели

Простая модель представляет собой, как правило, модель одной лабораторной работы. Объединенные по некоторому признаку, простые модели представляют собой набор лабораторных работ, который является полноценной виртуальной компьютерной лабораторией. Распространенность такого вида лабораторий обоснована относительно простотой их создания, так как рассматривается один несложный процесс, описываемый одной или двумя математическими формулами, а различные лабораторные работы могут создаваться независимо разными программистами. Можно рекомендовать такой подход для создания небольших курсов лабораторных работ, когда не является целесообразной разработка универсальной системы. При этом следует учитывать, что минусами подхода являются:

? сложность масштабирования: для добавления в курс новой лабораторной работы необходимо привлекать программиста, создавать новую модель практически с нуля;

? невозможность комбинирования моделей: две модели из различных лабораторных работ являются полностью независимыми и не могут взаимодействовать, описывая новое явление;

? программы этого вида, как правило, не дают обучаемому полной свободы действий.

1.3.3 Универсальные лаборатории для класса явлений

Универсальные компьютерные лаборатории являются сложными моделирующими системами, в основе функционирования которых лежит мощный математический аппарат. Универсальность таких систем обеспечивается системным подходом к моделированию и разработке моделей. Такие виртуальные компьютерные лаборатории могут быть близки по своим возможностям к программам, используемым для реальных научных или производственных расчетов. Особенностью универсальных лабораторий является ярко выраженный компонентный подход [25].

Сложность и возможности таких лабораторий могут варьироваться в широких пределах, что позволяет создавать несложные версии таких лабораторий силами одного программиста.

Преимуществами универсальных компьютерных лабораторий являются:

? простота масштабирования: в состав универсальных лабораторий входят средства по добавлению новых компонентов;

? возможность объединения компонентов для построения большого количества моделей различных экспериментов.

1.3.4 Универсальные лаборатории

Действительно универсальными являются компьютерные лаборатории, в возможности которых заложено использование в одном эксперименте явлений различной природы.

Разработка универсальных лабораторий ведется группами опытных программистов, часто как побочный или пробный продукт при создании моделирующей системы научного или производственного назначения.

Можно надеяться, что приведенная классификация и примеры программ помогут разработчикам виртуальных компьютерных лабораторий в выборе вида реализации программы.

1.4 Подготовка учителя к использованию программно-педагогических средств на уроках информатики

Для успешной подготовки и проведения лабораторных занятий в условиях ИКТ-насыщенной предметной среды учитель должен: оценивать основные педагогические свойства учебной деятельности, определять педагогическую целесообразность их использования на лабораторных занятиях; иметь представления о тенденциях развития аппаратной компьютерной техники и ПО для автоматизированного лабораторного эксперимента; иметь навыки использования типовой аппаратной компьютерной техники и ПО для автоматизированного лабораторного эксперимента; быть способным к самостоятельной постановке автоматизированных экспериментов для лабораторных занятий с использованием типового оборудования, предназначенного для средней общеобразовательной школы; знать состав и назначение инструментов виртуальной среды обучения, поддерживающих процедуры сбора и обработки данных лабораторного эксперимента (стандартных программ MS и специальных учебных инструментов); владеть инструментами виртуальной среды обучения, поддерживающих сбор и обработку учащимися данных лабораторного эксперимента на адаптированном для средней школы уровне использования (стандартными программами MS и специальными учебными инструментами); иметь представление о компьютерных технологиях обучения и направлениях их использования на лабораторном занятии (работа с мультимедийными средами, телеметрическими системами; испольование телекоммуникационных технологий и WEB-технологий); владеть инструментами реализации компьютерных технологий обучения в рамках лабораторных занятий (работа с мультимедийными средами, телеметрическими системами; использование телекоммуникационных технологий и WEB-технологий); знать различные организационные модели использования ИКТ на лабораторных занятиях, учитывающие разную степень оснащенности рабочих мест учителя и учащихся в школьном кабинете; быть готовым реализовать наиболее рациональную модель организации лабораторного занятия с использованием доступных средств ИКТ; знать основные методы и приемы формирования экспериментальных умений учащихся, в том числе обобщенных, с использованием средств ИКТ; знать основные методы и приемы организации основных этапов лабораторного занятия с использованием средств ИКТ, включая этапы: постановки экспериментальной задачи; планирования и выполнения эксперимента; обработки результатов эксперимента и формулировки выводов; контроля и учета достижений учащихся в выполнении учебного эксперимента; быть способным к разработке простейших цифровых образовательных ресурсов для лабораторных занятий (графических иллюстраций, анимации, моделей, тематических презентаций); иметь представление о системе дидактических материалов для самостоятельной работы учащихся с ресурсами и инструментами виртуальной среды на лабораторном занятии; быть способным к разработке дидактических материалов для самостоятельной работы учащихся на лабораторном занятии с ресурсами и инструментами виртуальной среды; реализовать в содержании дидактических материалов технологию формирования у учащихся обобщенных умений работы с объектами виртуальной среды; владеть методикой проектирования лабораторных занятий с использованием средств ИКТ; быть способным избирательно и целенаправленно использовать ЦОР, инструменты учебной деятельности и компьютерные технологии обучения на лабораторном занятии (виртуальные учебные объекты, стандартное и специализированное ПО - текстовые, графические и вычислительные инструментальные программы; мультимедийные среды, телеметрические системы; телекоммуникационные и WEB-технологии); владеть методикой руководства самостоятельной работой учащихся на лабораторном занятии в условиях ИКТ-насыщенной предметной среды, включая руководство их учебно-исследовательской деятельностью; быть способным учитывать при использовании средств ИКТ специфику форм организации лабораторных занятий (традиционных - фронтальные лабораторные работы, лабораторный практикум, домашний лабораторный эксперимент, инновационных - виртуальный лабораторный практикум); быть способным учитывать при использовании средств ИКТ специфику форм учебной работы учащихся на лабораторном занятии (учебной или внеклассной; аудиторной или домашней, самостоятельной или совместной); знать состав предметных ИКТ-компетенций, необходимых учащимся для успешного выполнения лабораторных экспериментов (для основной и старшей школы); быть способным избирательно и целенаправленно использовать средства ИКТ для формирования у учащихся предметных ИКТ-компетенций в области постановки лабораторного физического эксперимента; быть способным к организации лабораторных занятий по предмету с использованием сетевых технологий обучения: иметь представление об имеющихся дистанционных курсах по подготовке учащихся в области лабораторного эксперимента; быть способным к организации учебной работы школьников в рамках лабораторного практикума с использованием элементов системы ДО; владеть навыками использования специализированного ПО для управления учебным процессом на лабораторном занятии, в частности: контроля и учета уровня учебных достижений учащихся; сопровождения баз данных и подготовки образовательной статистики относительно учебного процесса.

Требования к ППС и критерии оценки качества [26]. Общие требования к обучающей программе. Оценка учебных программ. Категории критериев оценки качества ППС.

Общие требования к обучающей программе

Обучающая система должна:

Позволять строить содержание учебной деятельности с учетом основных принципов педагогической психологии и дидактики;

Допускать реализацию любого способа управления учебной деятельностью, выбор которого обусловлен, с одной стороны, теоретическими воззрениями разработчиков обучающей программы, а с другой - целями обучения;

Стимулировать все виды познавательной активности учащихся, включая, естественно и продуктивную, которые необходимы для достижения основных учебных целей - как ближайших, так и отдаленных;

Учитывать в содержании учебного материала и учебных задачах уже приобретенные знания, умения и навыки учащихся;

Стимулировать высокую мотивацию учащихся к учению, причем оно не должно идти за счет интереса к самому компьютеру. Необходимо обеспечить учебные мотивы, интересы учащихся к познанию;

Обеспечивать диалог как внешний, так и внутренний, причем диалог должен выполнять следующие функции:

-активизировать познавательную деятельность учащихся путем включения их в процесс рассуждения;

-моделировать совместную (субъект - субъектную) деятельность;

-способствовать пониманию текста;

-содержание учебного предмета и трудность учебных задач должны соответствовать возрастным возможностям и строиться с учетом индивидуальных особенностей учащихся;

-обратная связь должна быть педагогически оправданной, информировать о допущенных ошибках, содержать информацию, достаточную для и устранения;

-диагностировать учащегося с целью индивидуализации обучения, а также оказания требуемой помощи;

-не пробовать специальных знаний и усилий для ввода ответа, свести к минимуму рутинные операции по вводу ответа.

Оказывать содействие при решении учебных задач обеспечивая педагогически обоснованную помощь, достаточную для того, чтобы решить задачу и усвоить способ ее решения;

Оценка учебных программ

Качественная характеристика программ складывается из трех компонентов:

а) техническое и операционное качество;

б) педагогическая приемлемость;

в) степень поддержки процесса обучения.

Исходя из этого, в оценочную модель введены три категории критериев:

а) технический уровень;

б) дидактический уровень;

в) степень интерактивности.

По каждой из этих категорий разработан ряд критериев. При оценивании следует помнить, что не всякая оценка в равной мере применима ко всем программам, необходимо учитывать тему, цель и тип программы. Каждое свойство оценивается отдельно.

Технический уровень

1.Прогон программы (запуск, ввод данных, управление).

Надежно ли работает программа, т.е. гарантируется ли работа при неправильном нажатии клавиш? Точно ли указывается опасность вывода программы из строя?

Сразу ли начинается прогон (автостарт)? Можно ли осуществить демонстрационный прогон с указанием хороших (и иных) параметров?

Может ли программа быть остановлена в любой момент (без риска сбоя)?

Можно ли повторять отдельные части программы (подобно возвращению на несколько страниц назад при чтении) или пропускать их? Можно ли отменять ввод?

Насколько последовательны и ясны функции клавиш?

Продолжительны ли временные задержки при загрузке и/или прогоне программы? Если да, то как заполняются промежутки?

2.Распознавание, запуск и управление программой

Обеспечивается ли четкое общее представление программы (т. е. уровни меню)?

Может ли любая программная функция (например, конкретное меню) быть запущена в любой момент?

Всегда ли ясны инструкции для пользователя (и комбинации на клавиатуре)?

Обладает ли программа функциями подсказки? Например, можно ли получить в сжатом виде инструкции по редактированию или по всем командам ввода?

Разумна ли аббревиатура и, следовательно, мнемоника, легко ли запоминается?

3.Качество графики на экране дисплея.

Четко ли представляются тексты и графика?

Адекватно ли и соответствует ли содержанию изображение на экране?

Используются ли графические средства (цвет, рамки, подчеркивание) для пояснения содержания?

Хорошо ли располагается изображение на экране, т. е. соблюдается ли разумное соотношение между неиспользуемым пространством и текстом/графикой?

Выделяются ли наиболее важные элементы информации, например центрированием или использованием цвета?

Имеются ли прописные и строчные буквы?

Учитывают ли шрифты критерий читабельности?

Достаточно ли однозначны буквенные обозначения?

Выдержаны ли интервалы между строками и буквами?

Четки ли контуры графических изображений?

Привлекательны ли формы изображений?

В случае динамических изображений равномерно ли и плавно движение?

4. Подключение периферийного оборудования.

Существует ли возможность для работы в локальной сети. Internet и Intranet.

Существуют ли возможности для измерений и вывода сигнала?