Компьютеризация школьного образования

2

• ОГЛАВЛЕНИЕ
• Введение
• Глава 1. Теоретические основы компьютеризации обучения химии
• 1.1 Функции компьютера
• 1.2 Важнейшие прикладные программы для работы на компьютере
• 1.3 Организация усвоения учебного материала с использованием компьютерных систем
• 1.4 Электронные учебники
• Глава 2. Применение некоторых направлений компьютеризации обучения
• 2.1 Реализация технологического подхода к обучению химии
• 2.2 Электронный мультимедийный учебник на уроке химии
• Заключение
• Список литературы

Введение

Современный период развития общества характеризуется сильным влиянием на него компьютерных технологий, которые проникают во все сферы человеческой деятельности, обеспечивают распространение информационных потоков в обществе, образуя глобальное информационное пространство. Неотъемлемой и важной частью этих процессов является компьютеризация образования. В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение в мировое информационно-образовательное пространство. Этот процесс сопровождается существенными изменениями в педагогической теории и практике учебно-воспитательного процесса, связанными с внесением корректив в содержание технологий обучения, которые должны быть адекватны современным техническим возможностям, и способствовать гармоничному вхождению ребенка в информационное общество. Компьютерные технологии призваны стать не дополнительным «довеском» в обучении, а неотъемлемой частью целостного образовательного процесса, значительно повышающей его эффективность.

За последние 5 лет число детей, умеющих пользоваться компьютером, увеличилось примерно в 10 раз. Как отмечает большинство исследователей, эти тенденции будут ускоряться независимо от школьного образования. Однако, как выявлено во многих исследованиях, дети знакомы в основном с игровыми компьютерными программами, используют компьютерную технику для развлечения. При этом познавательные, в частности образовательные, мотивы работы с компьютером стоят примерно на двадцатом месте. Таким образом, для решения познавательных и учебных задач компьютер используется недостаточно.

Одна из причин такого положения связана с тем, что компьютерные технологии в школе не нашли еще своего должного применения. В школах же, где ведется обучение детей на компьютере, не все его возможности реализуются в полной мере. Проблема широкого применения компьютерных технологий в сфере образования в последнее десятилетие вызывает повышенный интерес в отечественной педагогической науке. Большой вклад в решение проблемы компьютерной технологии обучения внесли российские и зарубежные ученые: Г.Р. Громов, В.И. Гриценко, В.Ф. Шолохович, О.И. Агапова, О.А. Кривошеев, С. Пейперт, Г. Клейман, Б. Сендов, Б. Хантер и др.

Различные дидактические проблемы компьютеризации обучения в нашей стране нашли отражение в работах А.П. Ершова, А.А. Кузнецова, Т.А. Сергеевой, И.В. Роберт; методические - Б.С. Гершунского, Е.И. Машбица, Н.Ф.Талызиной; психологические - В.В.Рубцова, В.В. Тихомирова и др.

Компьютеризация школьного образования

Компьютеризация школьного образования относится к числу крупномасштабных инноваций, пришедших в российскую школу в последние десятилетия. В настоящее время принято выделять следующие основные направления внедрения компьютерной техники в образовании:

1. использование компьютерной техники в качестве средства обучения, совершенствующего процесс преподавания, повышающего его качество и эффективность;

2. использование компьютерных технологий в качестве инструментов обучения, познания себя и действительности;

3. рассмотрение компьютера и других современных средств информационных технологий в качестве объектов изучения;

4. использование средств новых информационных технологий в качестве средства творческого развития обучаемого;

5. использование компьютерной техники в качестве средств автоматизации процессов контроля, коррекции, тестирования и психодиагностики;

6. организация коммуникаций на основе использования средств информационных технологий с целью передачи и приобретения педагогического опыта, методической и учебной литературы;

7. использование средств современных информационных технологий для организации интеллектуального досуга;

8. интенсификация и совершенствование управления учебным заведением и учебным процессом на основе использования системы современных информационных технологий/11/.

На этапах урока, когда основное обучающее воздействие и управление передается компьютеру, учитель получает возможность наблюдать, фиксировать проявление таких качеств у учащихся, как осознание цели поиска, активное воспроизведение ранее изученных знаний, интерес к пополнению недостающих знаний из готовых источников, самостоятельный поиск. Это позволит учителю проектировать собственную деятельность по управлению и постепенному развитию творческого отношения учащихся к учению.

Подача эталонов для проверки учебных действий (через учебные задания или компьютерные программы), предоставление анализа причин ошибок позволяют постепенно обучать учащихся самоконтролю и самокоррекции учебно-познавательной деятельности, что должно присутствовать на каждом уроке.

Проникновение современных информационных технологий в сферу образования позволяет педагогам качественно изменить содержание, методы и организационные формы обучения. Целью этих технологий в образовании является усиление интеллектуальных возможностей учащихся в информационном обществе, а также гуманизация, индивидуализация, интенсификация процесса обучения и повышение качества обучения на всех ступенях образовательной системы. И.В.Роберт/15/ выделяет следующие основные педагогические цели использования средств современных информационных технологий:

1) Интенсификация всех уровней учебно-воспитательного процесса за счет применения средств современных информационных технологий :

a) повышение эффективности и качества процесса обучения;

b) повышение активности познавательной деятельности;

c) углубление межпредметных связей;

d) увеличение объема и оптимизация поиска нужной информации.

2) Развитие личности обучаемого, подготовка индивида к комфортной жизни в условиях информационного общества:

a) развитие различных видов мышления;

b) развитие коммуникативных способностей;

c) формирование умений принимать оптимальное решение или предлагать варианты решения в сложной ситуации;

d) эстетическое воспитание за счет использования компьютерной графики, технологии мультимедиа;

e) формирование информационной культуры, умений осуществлять обработку информации;

f) развитие умений моделировать задачу или ситуацию;

g) формирование умений осуществлять экспериментально-исследовательскую деятельность.

3) Работа на выполнение социального заказа общества:

подготовка информационно грамотной личности;

подготовка пользователя компьютерными средствами;

осуществление профориентационной работы в области информатики.

Принимая во внимание огромное влияние современных информационных технологий на процесс образования, многие педагоги все с большей готовностью включают их в свою методическую систему. Однако, процесс информатизации школьного образования не может произойти мгновенно, согласно какой-либо реформе, он является постепенным и непрерывным. В концепции информатизации образования /7/ охарактеризованы несколько этапов этого процесса.

1 этап характеризуется следующими признаками:

· начало массового внедрения средств новых информационных технологий и в первую очередь компьютеров;

· проводится исследовательская работа по педагогическому освоению средств компьютерной техники и происходит поиск путей ее применения для интенсификации процесса обучения;

· общество идет по пути осознания сути и необходимости процессов информатизации;

· происходит базовая подготовка в области информатики на всех ступенях непрерывного образования;

2 этап характеризуется следующими признаками:

· активное освоение и фрагментарное внедрение средств НИТ в традиционные учебные дисциплины;

· освоение педагогами новых методов и организационных форм работы с использованием компьютерной техники;

· активная разработка и начало освоения педагогами учебно-методического обеспечения;

· постановка проблемы пересмотра содержания, традиционных форм и методов учебно-воспитательной работы;

3 этап характеризуется следующими признаками:

· повсеместное использование средств современных ИТ в обучении;

· перестройка содержания всех ступеней непрерывного образования на основе его информатизации;

· смена методической основы обучения и освоение каждым педагогом широкого круга методов и организационных форм обучения, поддерживаемых соответствующими средствами современных информационных технологий.

Практическая реализация компьютерных технологий и переход на последующие этапы информатизации связана с отбором содержания отдельных предметов с целью создания компьютерных программ. Программное обеспечение должно отражать действующий учебный план и быть сопряженным во времени с учебным планом школы. Таким образом, одной из ведущих научно-методических проблем в данном случае становится создание методологии проектирования современных учебных (информационных) технологий применительно к школьному образованию.

Компьютерные учебные программы заявили о себе, как о средстве обучения, в начале 70-х годов в период появления персональных компьютеров, но до сих пор не имеют общепризнанного и «узаконенного» названия. Наиболее часто встречаются такие формулировки, как: программно-методический комплекс, обучающие программы, программные средства учебного назначения, контролирующе-обучающие программы и др.

Глава 1. Теоретические основы компьютеризации обучения химии

1.1 Функции компьютера

Зачастую персональный компьютер (ПК) дома и в школе служит игровым автоматом, при этом наиболее существенные возможности машины как мощного средства восприятия, переработки и представления информации остаются невостребованными. Моя задача/13/ - познакомить с системой доступных программ, превращающих компьютер в неоценимого помощника учителя и ученика.

Что может компьютер в этой роли?

1. Быть удобной малотиражной типографией с возможностями печати текста, фотографий и рисунков в черно- белом и цветном исполнении.

2. Воспринимать, распознавать тексты на русском и множестве иностранных языков с переводом их на русский язык, помогать редактировать переведенный текст перед выводом на печать. Работать с англоязычными программами при начальном отсутствии знаний этого языка у пользователя.

3. Воспринимать, исправлять, копировать на бумаге и запоминать для хранения тексты, рисунки, фотографии.

4. Создавать текстовые документы на русском языке с автоматической проверкой орфографии. Выполнять разнообразную художественно- оформительскую работу.

5. Создавать и хранить постоянную основу годового, тематического и поурочного планирования с возможностью ежегодной коррекции планов и воспроизведения на бумаге текущего пакета планов в высококлассном типографическом оформлении за 5- 10 минут работы машины.

При обучении химии, наиболее естественным является использование компьютера, исходя из особенностей химии как науки/19/. Например, для моделирования химических процессов и явлений, лабораторного использования компьютера в режиме интерфейса, компьютерной поддержки процесса изложения учебного материала и контроля его усвоения.

Моделирование химических явлений и процессов на компьютере - необходимо, прежде всего, для изучения явлений и экспериментов, которые практически невозможно показать в школьной лаборатории, но они могут быть показаны с помощью компьютера.

Использование компьютерных моделей позволяет раскрыть существенные связи изучаемого объекта, глубже выявить его закономерности, что, в конечном счете, ведет к лучшему усвоению материала. Ученик может исследовать явление, изменяя параметры, сравнивать полученные результаты, анализировать их, делать выводы. Например, задавая разные значения концентрации реагирующих веществ (в программе, моделирующей зависимость скорости химической реакции от различных факторов), учащийся может проследить за изменением объема выделяющегося газа и т.д.

Второе направление использования компьютера в обучении химии - контроль и обработка данных химического эксперимента.

Компания IBM разработала «Персональную научную лабораторию» (ПНЛ) - комплект компьютеров и программ для них, различных датчиков и лабораторного оборудования, позволяющий проводить различные эксперименты химического, химико-физического и химико-биологического направления.

Такое использование компьютера полезно тем, что прививает учащимся навыки исследовательской деятельности, формирует познавательный интерес, повышает мотивацию, развивает научное мышление.

Третье направление использования ИКТ в процессе обучения химии - программная поддержка курса.

Содержание программных средств учебного назначения, применяемых при обучении химии, определяется целями урока, содержанием и последовательностью подачи учебного материала.

В связи с этим, все программные средства, используемые для компьютерной поддержки процесса изучения химии, можно разделить на программы:

? справочные пособия по конкретным темам;

? решения расчетных и экспериментальных задач;

? организация и проведение лабораторных работ;

? контроль и оценка знаний.

На каждом конкретном уроке могут быть использованы определенные программы, исходя из целей урока, при этом функции учителя и компьютера различны.

Нужно ли иметь учителю какие-либо «компьютерные» знания для начала работы с машиной? Нет. Современные программы обеспечивают дружелюбный динамичный диалог с пользователем лишь движением мышки и двумя её кнопками по указаниям на экране монитора. Необходимость знания «машинных языков», которое требовалось непосвященному пользователю ранее для работы с ПК, осталось в прошлом. Одним из требований к рассматриваемой ниже системе программ для ПК является возможность установки и использования их учителем без каких-либо специальных знаний.

Примерная рекомендуемая конфигурация компьютерного комплекта следующая/13/:

1. Системный блок, включающий материнскую плату процессором Pentium 2 или 3, дисковод жесткого диска вместимостью от 1 ГБ, лазерный многоскоростной проигрыватель для чтения компакт-дисков(CD-ROM), дисковод для дискет вместимостью 1,44 МБ, видео- и звуковые карты, оперативная память не менее 32 МБ. Желательна также установка дисковода-архиватора для дискет вместимостью 100МБ.

2. Цветной монитор.

3. Лазерный или струйный принтер для формата бумаги А₄ или А₃ . Выбирать его следует с учетом перспектив смены печатающих картриджей, стоимости их перезарядки специальными чернилами или порошком.

4. Сканер.

5. Стандартная клавиатура и мышь с ковриком.

Чтобы не было проблем с совместимостью указанных блоков, техническую комплектацию и установку компьютера на рабочем месте необходимо поручить специалистам компьютерного салона.

1.2 Важнейшие прикладные программы для работы на компьютере

Важнейшими прикладными программами/13/ являются текстовые и графические редакторы. Имеющиеся в пакете Windows 98 текстовой редактор Word Pad и графический редактор Paint обладают ограниченными возможностями, поэтому лучше сразу установить распространенный на множестве дисков пакет офисных программ Microsoft Office 97(русскую версию) или Microsoft Office 2000.

Для работы с текстами химического языка (формулами, уравнениями реакций), для моделирования строения органических веществ в виде шаростержневых моделей в трехмерном начертании следует установить пакет химического редактора Chem Office от корпорации Cambridge Soft, состоящий из трех приложений. Первое из них - Chem Draw(версии 4.5или 5) позволяет строить формулы состава и строения органических веществ. Для графически сложных формул на панели инструментов имеются заготовки начертаний, например, бензольных ядер, углеводов, аминокислот и т.п.

Второе приложение химического офиса- Chem 3D служит для объемного шаростержневого моделирования. Модель углеводорода может быть построена за 2-3 с: при движении курсора по экрану каждый щелчок левой кнопки мыши вводит в углеводородную цепь модели по углеродному «атому». Установка углов связей и насыщение их «водородом» происходит моментально и автоматически. Одиночный щелчок мышью приводит к появлению на экране хорошо знакомой тетраэдрической модели молекулы метана. Панель инструментов позволяет применять для построения двойные и тройные связи между «атомами», вводить в модель различные «химические элементы». Подведение курсора мыши к «атому» или «связи» приводит к появлению окна с информацией об атоме и длине связи. Модель можно вращать вручную и автоматически вдоль одной из трех пространственных осей, плавно изменять её размер, что особенно удобно для печати.

Важное свойство пакета программ химического офиса - их взаимосвязь. Например, можно построить формулы строения изомеров, какого - либо органического вещества в Chem Draw, затем переместить их через буфер обмена в Chen 3D. При переносе происходит автоматическая перестройка формул в объемные модели. Сочетание этих двух приложений позволяет проводить ряд уроков по органической химии в компьютерном классе, например при рассмотрении номенклатуры, строения и изомерии органических соединений.

Третье приложение офиса - Chem Finder предназначено для накопления, обработки и быстрого представления химической информации. Оно дает возможность работать с базой данных офиса или ещё проще - представляет собой организованный склад химической информации. Имеющаяся здесь начальная база данных - несколько тысяч органических соединений. В меню Chem Finder можно вызвать периодическую систему химических элементов в форме клавиатуры. При нажатии клавиши со знаком элемента всплывает информация о нем: порядковый номер, английское название, относительная атомная масса, электроотрицательность, возможные валентности, сведения о том, когда и кем был открыт. Подобным же образом выводятся данные 24 аминокислот. Программный пакет офиса может быть дополнен редактором для построения схем лабораторных химических установок из посуды, входящей в типовой перечень, редактором WEB страниц для отправки в Интернет; справочниками. Все приложения офиса имеют учебники на английском языке, которые помогает прочитать переводчик Stylus.

Из графических редакторов полезна также программа по кристаллографии Diamond v2.1 (автор Klauss Branderburg, Cristall Impact Gbr, Bonn). База данных программы содержит подробные количественные данные и трехмерные рисунки кристаллов 39 минералов. Подборка минералов позволяет иллюстрировать на конкретных примерах типы кристаллических решеток: атомные - алмаза, графита; молекулярные - серы; ионные - галита, флюорита; металлические - меди, а также формы решеток - кубические, гексагональные и т.д. Рассматриваемый в окне программы кристалл можно вращать, менять размер изображения, степень прозрачности для рассматривания и внешнего вида, и деталей внутреннего строения, моделировать процесс роста кристалла. Выбранное изображение можно вывести на печать.

Для быстрой подготовки математической основы создания и проверки серий типовых задач по химии к самостоятельным работам учащихся полезны молекулярные калькуляторы. Их программы можно встретить на компакт - дисках, адресованных школьникам. Удобен калькулятор, разработанный аспирантом университета Северной Каролины - «Molecular Weight Calculator» (в каталогах дисков Mwtwin). Для расчета молярной массы достаточно ввести с клавиатуры формулу состава соединения. Здесь же можно моментально выяснить массовые доли элементов в этом соединении, узнать массу заданного количества вещества и определить количества вещества по его массе.

Связь между всеми рассмотренными программами осуществляется через буфер обмена. Весь предлагаемый пакет программного обеспечения занимает примерно 300 МБ жесткого диска.

Программная продукция стремительно развивается и совершенствуется. Перечень приведенных программ - лишь незначительная часть предложений компьютерного рынка. Существует немало отечественных и зарубежных программ с учебными и контрольными пособиями по химии, адресованные школьникам.

Освоение приведенного программного пакета вводит пользователя в область самых современных методик работы с информацией, которые раскрывают новые горизонты творчества, позволяют оперировать новыми методическими приемами и тем самым вносить разнообразие в процесс обучения.

1.3 Организация усвоения учебного материала с использованием компьютерных систем

По ряду качеств ЭВМ, персональные компьютеры и другие компьютерные устройства могут быть успешно применены как вспомогательные, но, тем не менее, мощные средства обучения. Следует заметить/4/, что использование термина «обучение» в данном его понимании оказывается не точным. Современная педагогика называет обучением двусторонний процесс усвоения знаний и навыков профессиональной деятельности, проходящей между преподавателем и обучаемым. При этом двусторонность процесса обеспечивается громкой обоюдной речью (диалог, диспут) и коллективным взаимодействием преподавателя и обучаемых. Именно непосредственный речевой и целенаправленный контакт между всеми участниками познавательного процесса и является главной отличительной чертой обучения (а не преподавания других способов усвоения знаний). Компьютеры без преподавателя и без коллективного взаимодействия обучаемых не могут создать необходимых предпосылок для обучения. Поэтому ниже использование термина «обучение» в некоторой мере условно, понимая его ограниченность и оправдываясь отсутствием иного, более точного, и в то же время будем стремиться сделать компьютерное обучение, отвечающим всем признакам классического обучения.

Компьютерные обучающие системы по типу их взаимодействия с обучаемыми и преподавателем могут быть представлены в виде трех основных типов (рис. 1):

1. Компьютер - один обучаемый. Это - типичный случай учебной работы с персональным компьютером или другим индивидуальным компьютерным средством обучения. В этом типе обучения происходит усвоение знаний без коллективного взаимодействия (общения) обучаемых и преподавателя и без формирования навыков устной речи. Преподаватель может вмешиваться в процесс обучения наблюдением за экраном компьютера и устными замечаниями по ходу процесса и результатам усвоения материала.

2. Компьютер - несколько обучаемых. Обычно такая система обучения допускается при недостатке компьютеров или дисплеев. Однако она имеет определенные преимущества перед предыдущей - обучаемые находятся в коллективном взаимодействии и их межличностный контакт осуществляется через речевую деятельность. Малая группа обучаемых (2-4 человека) у одного дисплея проводит поиск решения задаваемой проблемы, общаясь внутри группы и с преподавателем при помощи устной речи. Преподаватель, как и в предыдущем случае, корректирует деятельность групп, но для неё этот процесс оказывается крайне затруднительным физиологически и психически при переходе от одной группы к другой, которые могут находиться на разных стадиях усвоения материала или решения поставленной задачи. Необходимость вхождения в познавательную деятельность различных групп приводит к сильнейшим умственным перегрузкам преподавателя.

3. Несколько компьютеров с группами обучаемых связаны между собой и с компьютером преподавателя информационной сетью и внутригрупповым и межгрупповым учебным общением. Данный случай в наибольшей степени приближается к обучению: малые группы связаны между собой общими целями решения поставленной задачи и познавательной коллективной деятельностью, и в то же время они связаны через компьютеры, что позволяет всем участникам оценивать достижения других групп. Преподаватель при помощи собственного компьютера может следить за ходом обучения, контролировать его и одновременно осуществлять общение как с отдельными группами, так и со всеми группами сразу, превращая их в коллектив.

1.

2

2.

2

3.

2

Рис.1

1.4 Электронные учебники

Электронный учебник - это автоматизированная обучающая система, включающая в себя дидактические, методические и информационно-справочные материалы по учебной дисциплине, а также программное обеспечение, которое позволяет комплексно использовать их для самостоятельного получения и контроля знаний.

Электронные учебники были изначально разработаны для организации дистанционного образования. Однако, со временем, благодаря своим возможностям обучения они переросли эту сферу применения. Электронный учебник на лазерном диске теперь может использоваться совершенно самостоятельно и автономно как в целях самообразования, так и в качестве методического обеспечения какого либо курса, точно так же, как и обычный бумажный учебник.

Для того чтобы электронный учебник стал популярным, он должен быть универсальным, то есть одинаково пригодным как для самообразования, так и для стационарного обучения, полным по содержанию, высоко информативным, талантливо написанным и хорошо оформленным. Такой учебник можно предложить любому учащемуся и он может стать существенным подспорьем для преподавателя при организации им занятий по самоподготовке учащихся или студентов, а также проведении зачетов и экзаменов по отдельным предметам.

Несмотря на то, что пользоваться бумажным учебником по сравнению с электронным более удобно, электронный учебник приобрел в последнее время большую популярность благодаря своим функциональным возможностям. Рассмотрим преимущества электронного учебника по сравнению с простым типографским.

Возможность быстрого поиска по тексту. Не всякая печатная книга обладает индексом, а если и обладает, то он ограничен. Отсутствие такого ограничения - неоспоримое преимущество электронного учебника.

Организация учебной информации в виде гипертекста. Гипертекст- возможность создания «живого», интерактивного учебного материала, снабженного взаимными ссылками на различные части материала. Термин «гипертекст» ввел в 1963 г. Т. Nelson для обозначения понятия - комбинации текста на естественном языке со способностью компьютера осуществлять интерактивный выбор следующей порции информации или динамичного воспроизведения нелинейного текста, который не может быть напечатан обычным способом на листе бумаги. В.С. Токарева дает следующее определение: «гипертекст - это способ хранения и манипулирования информацией, при котором она хранится в виде сети связанных между собой узлов» Гипертекст дает возможность разделить материал на большое число фрагментов, соединив их гиперссылками в логические цепочки. А затем на основе одного оформленного соответствующим образом материала моделирование «собственных» учебников для каждого учащегося, в зависимости от его уровня подготовки, быстроты усвоения и, интересов.

Наличие мультимедиа (multi -- много, media -- среда) - богатейшего арсенала способов иллюстрации изучаемого явления. Продукты мультимедиа применяют многообразные разновидности информации: компьютерные данные, теле- и видеоинформацию, речь и музыку. Такое объединение ведет к использованию разнообразных технических устройств регистрации и воспроизведения информации, допускающих управление от компьютера телевизором, видеомагнитофоном, HiFi-аудиосистемой, проигрывателем компакт-дисков (CD), магнитофоном и электронными музыкальными инструментами. Мультимедиа-средства по своей природе интерактивны, то есть зритель и слушатель мультимедиа-продуктов не остается пассивным. Мультимедиа повышает качество обучения и позволяет удерживать внимание обучаемого.

Моделирование изучаемых процессов и явлений, возможность проводить «компьютерные эксперименты» в тех областях человеческого знания, где реальные эксперименты очень трудоемки или попросту невозможны. Наличие системы самопроверки знаний, системы рубежного контроля, совместимость с электронной экзаменационной системой. Возможность оценки приобретенных знаний.

При создании электронных учебников нецелесообразно просто переносить типографский вариант учебного пособия в электронный вид и затем конвертировать в гипертекст. Конечно, в результате появятся некоторые преимущества в плане поиска и гиперссылок, но такой учебник будет неудобен для обучающегося, так как читать с монитора не так удобно, как книгу. Поэтому, при создании электронных учебников целесообразны:

1. иная организация материала учебника: главы целесообразно сделать более короткими чтобы их было проще читать на экране;

2. разделение материал на несколько контекстов (например, обязательный для прочтения, дополнительный, вспомогательный, определения и т.п.) и визуально их выделить;

3. содержание учебного материала, в соответствии с требованиями психологов, рекомендуется разбивать на модули. Освоение учебного материала, соответствующее конкретному модулю, должно быть ориентировано не более чем на два часа контактного времени;

4. после изучения очередного модуля приобретенные учащимися или студентами знания следует контролировать с помощью соответствующей программы, включенной в состав электронного учебника;

5. уделение особого внимания интерфейсу пользователя;

6. сжатость и краткость изложения материала при максимальной информативности текста. Сокращения, встречающиеся в тексте, должны быть общеупотребительными и их количество сведено к минимуму. Отсутствие нагромождений, тщательное структурирование информации. Наличие кратких и «емких» заголовков, маркированных и нумерованных списков для того, что бы весь текст легко просматривался. Каждому положению должен быть отведен отдельный абзац текста, при этом основная идея абзаца должна находиться в самом его начале. Целесообразно использование табличного формата предъявления материала, который позволяет представить материал в компактной форме и наглядно показать связи между различными понятиями;

7. архитектура учебника должна включать графическое обеспечение, которое позволяет передать необходимый объем информации при краткости его изложения. Графическую информацию можно использовать в учебном процессе не только как фрагмент гипертекста. Известна, например, американская методика преподавания на основе конкретных ситуаций принципам ведения бизнеса, основанная на серии рисунков или рисованных фильма. Однако, требуется соблюдение меры в графическом оформлении, так как это может привести к отходу от целей обучения.

Глава 2. Применение некоторых направлений компьютеризации обучения

2.1 Реализация технологического подхода к обучению химии

Использование компьютерной техники для изучения и контроля знаний по химии лимитируется отсутствием программного обеспечения. Постоянное использование компьютера как средства обучения предоставляет учащимся новые возможности для учения, развития алгоритмического способа мышления, в рефлексии учебной деятельности, в познании самих себя, для эмоционального и интеллектуального роста; учителю качественно изменить контроль за деятельностью учащихся, обеспечивая гибкость управления учебным процессом, освобождает его от необходимости поддерживать темп и тонус деятельности ученика, снижает до минимума психологическую несовместимость, которая имеет место, иногда, между учителем и учеником, создает дополнительные условия для дифференцированной и индивидуальной работы с учащимися, возрастает эффективность труда учителя без увеличения его нагрузки, дает экономию учебного времени за счет изложения теоретического материала в обучающих программах смысловым блоком, позволяет изложение материала сделать более доступным за счет использования графических возможностей, учебного моделирования.

В гимназии № 1 г. Пинска /8/ на компьютерах с обучающими и обучающе-контролирующими программами работают учащиеся 8-11-х классов. В параллели 10-11-е два гимназических класса гуманитарный и математический, в параллели 8-9-е гимназические гуманитарный, математический, экономический классы.

Цель: создать банк обучающих и обучающе-контролирующих программ по химии; апробировать созданные программы на уроках химии в процессе учебной деятельности.

Какие задачи ставим перед собой в процессе проектирования обучающей программы:

· написания сценария и машинной реализации сценария, перевода его в программу для компьютера;

· формирование познавательных интересов учащихся;

· создание условий для активного вовлечения учащихся в учебный процесс;

· развитие логического мышления;

· адаптация каждого учащегося в процессе обучения через создание условий для его посильного участия в диалоге с ЭВМ;

· повышение уровня продуктивности взаимодействия учителя и учащегося;

· повышение уровня самостоятельности учащихся в процессе работы, добывания знаний, саморегуляции своей деятельности;

· улучшение эмоциональной атмосферы учебного процесса, обеспечение комфортности его участников.

Гипотеза: использование компьютеров и обучающих программ в учебной деятельности, моделирование с помощью компьютера педагогического общения, моделирование абстрактных понятий будет способствовать:

· осуществлению более гибкого, мягкого, сугубо целенаправленного управления учебной деятельностью;

· развитию познавательных интересов;

· активному вовлечению учащихся в учебный процесс, активному усвоению материала;

· развитию логического и алгоритмического способа мышления;

· повышению уровня самостоятельности, саморегуляции своей деятельности;

· созданию условий для дифференцированной и индивидуальной работы с учащимися;

· экономии учебного времени;

· созданию благоприятного эмоционального климата обучения.

Использование обучающе-контролирующих программ позволит решить проблему достаточной частоты контроля знаний, определить усваиваемость разделов темы. Каких критериев придерживаемся при создании обучающих программ:

1) обучающая программа должна быть простой в работе и дружественной по отношению к учащемуся;

2) учащегося должна быть возможность самостоятельно принимать решения в процессе обучения.

Тщательная подготовка и отбор изучаемого материала. В одной программе изучаемый материал дается смысловым блоком, выполнение которой потребует от ученика знания и понимания предшествующего материала (формирование познавательного интереса).

Учебный материал целесообразно разделять на небольшие порции таким образом, чтобы каждая порция смогла уложиться на экране монитора, а ученик не пассивно читал данные тексты, но имел бы возможность чаще отвечать на поставленные вопросы после достаточного времени для обдумывания. Создание условий для неявного включения учащихся в процесс обучения через предъявление проблемных текстов и проблемных ситуаций. В обучающих программах используются элемент контроля, в контрольных тестах элемент обучения. Для этой цели после каждого вопроса теста предусмотрены три ответа, три выхода: когда ответ верен; когда он ошибочен; когда ученик не знает, что делать и не дает никакого ответа. Учащиеся, работающие с обучающими программами, имеют возможность проверить, насколько они усвоили материал, выполнив предлагаемые в программе разного типа задания для самоконтроля. Учащемуся должна быть предоставлена возможность саморегулировать свою деятельность, доработать отдельные неосвоенные вопросы темы, путем возврата программы.

Исходя из опыта работы и ориентируясь на пожелания учащихся, изучаемый материал подается в форме рассказа, сказки с поясняющими рисунками. Такие программы актуальны для 8 классов (программы "Химическая связь", "Степень окисления", "Составление окислительно-восстановительных реакций", "Валентность"). Создаются обучающие программы облегченного уровня, рассчитанные на учащихся среднего уровня знаний, в которых материал излагается более наглядно, т.е. шире используются графические возможности компьютера и всевозможные эффекты (мультипликация).

Проводятся уроки химии и в кабинете информатики. При этом класс делится на подгруппы, и урок проводится в каждой из них. В связи с загруженностью кабинета информатики на уроке с обучающей программой работает группа учащихся (5 человек). Учащимся сообщаются цели, предоставляется сопроводительный лист, содержащий рекомендации по работе с обучающей программой. Учащиеся работают в удобном для них ритме, им предоставляется возможность проверить усвоение материала с помощью заданий для самоконтроля, дополнительно поработать с программой.

Изложение теоретического материала в обучающих программах смысловым блоком, разделенным на учебные элементы, дает экономию учебного времени, которое может быть использовано на решение качественных и расчетных задач, рассмотрение учебного материала в новых связях, проведение самостоятельных работ, а также на индивидуальную работу с учащимися.

Дифференцированная и индивидуальная работа с учащимися на уроке оказывает положительное воздействие на учащихся: вселяет в них уверенность, воспитывает интерес к учебе, создает благоприятный климат в классе.

Как оценить эффективность компьютерного обучения и обучающей программы? Исследователи выделяют следующие показатели: тип используемого компьютера, способ взаимодействия с ним учащегося, длительность и широта его применения, уровень подготовки учащихся, время апробации программы.

Методы исследования эффективности неоднозначны. Предлагается диаграмма - сравнение оценок четвертной и полученной за письменную работу после изучения темы "Химическая связь. Учащиеся изучали тему, работая с обучающей программой.

Перспективы:

1. создание обучающих программ, в которых изучаемый материал излагается более наглядно, т.е. шире используются графические возможности компьютера и всевозможные эффекты (мультипликация).

2. создание моделирующих обучающих программ, условий для самостоятельного конструирования объектов и управления их динамикой.

3. запись обучающих программ на видеокассету с последующей демонстрацией через видеосистему.

2.2 Электронный мультимедийный учебник на уроке химии

Учителя средней школы, занятые преподаванием дисциплин естественно-научного цикла (в том числе химии), сталкиваются со следующей проблемой: с одной стороны, постоянно увеличивается объем информации, которую должен усвоить ученик согласно современным программам (критерии усвоения учебного материала в них четко сформулированы), с другой стороны, сокращается время, отводимое учебными планами на изучение данных дисциплин. Это противоречие может быть преодолено только за счет внедрения высококачественных средств обучения: хороших учебников с полным комплектом приложений (сборников задач и упражнений, тетрадей на печатной основе и т.п.) и интенсивных технологий обучения, позволяющих сократить время обучения и повысить его качество/6/.

Особые трудности у школьников возникают при изучении органической химии. Этот раздел химической науки очень сложен для усвоения детьми, поскольку у них еще плохо сформировано пространственное воображение, которое необходимо для понимания свойств сложных по конструкции молекул. Типовые учебники по органической химии имеют ряд существенных недостатков. Например, в учебниках обильный фактический материал плохо подкреплен теоретическими положениями, которые приведены не в полной мере и включаются в изложение отдельными фрагментами без акцента на общность теории; нет системы упражнений по закреплению теоретического материала; низко качество иллюстраций моделей молекул и химических связей; допущены неточности и фактические ошибки. Отсутствие в большинстве типовых учебников логической последовательности в изложении основных теоретических положений органической химии, усвоение которых помогает ее осознанному изучению, нередко вынуждает учащихся прибегать к механическому заучиванию большого объема фактического материала.

Учебник состоит из шести частей: 1) введение в органическую химию (теория строения, природа связи, классификация органических соединений, типы реакций); 2) углеводороды; 3) методика решения задач; 4) кислородсодержащие соединения; 5) азотсодержащие соединения; 6) высокомолекулярные соединения. Каждая часть учебника подкреплена контрольными вопросами и упражнениями для активизации, осмысления и закрепления теории.

Структура учебника предусматривает освоение учебного материала на двух уровнях. Первый уровень соответствует требованиям общеобразовательного стандарта, второй - предназначен для углубленного изучения химии. Материал второго уровня представлен, как правило, мелким шрифтом или в виде гиперссылок (электронные эффекты заместителей, механизмы реакций и т.п.).

Учебник содержит материал для закрепления теории в виде тестовых заданий для различных уровней усвоения. Контроль знаний может осуществляться выборочно и по билетам. Кроме того. в состав учебника входят прикладные программы для учебных исследований на математических моделях (раздел "Природа химической связи") и развивающие химические игры.

При работе с данным учебником учитель может использовать разные схемы уроков, опирающиеся на типовые сценарии взаимодействия учащихся с компьютером, предусмотренные технологией КАДИС. Например, после объяснения учебного материала учителем учащиеся могут просмотреть теорию по электронному учебнику, поработать со словарем терминов, осуществив тренаж и самоконтроль, а затем пройти контроль по билетам. Возможен просмотр теории без предварительного объяснения учителя, затем выборочный контроль с анализом ошибок и контроль по билетам, а также и другие варианты уроков, Работа учителя в значительной мере облегчена тем, что контроль знаний учащихся ведется автоматически, в журнале анализируется усвоение отдельных учебных элементов, что позволяет выявить пробелы и наметить пути их устранения.

Данный учебник использовался на уроках химии в средней школе № 124 с сентября 1999 г. Проведен сравнительный анализ успеваемости учащихся трех 10 классов, в одном из которых при изучении химии использовался электронный учебник. Результаты первого полугодия показали 100%-ную успеваемость и более высокое качество знаний химии в данном классе по сравнению с двумя другими, более сильными классами, где показатели качества знаний, например, по математике и физике значительно выше. Оценка эффективности проведенных занятий свидетельствует не только о повышении успеваемости и качества знаний, но и возможности ускоренного получения и усвоения знаний, более глубоком понимании особенностей строения вещества и умении прогнозировать (а не заучивать!) его свойства, повышенном интересе учащихся к занятиям и облегчении труда учителя.

Заключение

Компьютеризация обучения имеет многочисленные аспекты, как положительные, так и отрицательные. ЭВМ и компьютер- это такие же инструменты исследования и познания, как микроскоп и калькулятор. Но, с другой стороны, они обладают целым рядом положительных качеств, которые позволяют получить огромные возможности при их использовании в обучении.

В работе /18/ в качестве положительных сторон использования ЭВМ в обучении акцент делается на то, что ЭВМ позволяет индивидуализировать закрепление знаний и умений, и, кроме того, отработка умений совершается за более короткий срок. Нам представляется более важным усиление коллективного взаимодействия в обучении, а не его индивидуализация. Далее автор пишет, что для ряда учащихся компьютер создает благоприятный климат (психологический): машина эмоционально нейтральна и обучающийся может без излишней робости обратиться к ней необходимое число раз с просьбой об оказании помощи. Однако с точки зрения автора, существеннее то, что работа с компьютером позволяет обучаемому преодолеть признаки робости и воспитывает у него способности смело задавать вопросы и не бояться просить помощи.

Высказывается также интересная мысль, что в условиях компьютеризации главной функцией школы должно стать воспитание, так как компьютерную обучающую систему можно использовать дома, а связь с преподавателем осуществлять на расстоянии.

Часто индивидуализация предлагается в качестве одного из критериев выбора ТСО. Некоторые специалисты по технологии обучения предсказывают, что в ближайшем будущем обучение при помощи компьютера приобретет массовый характер и при этом произойдёт усиление индивидуализации обучения. Разумеется, только время покажет правильность этого прогноза.

Вспомним ещё раз, что обучение состоит в передаче старшим поколением молодому опыта социальной (общественной, научной, художественной и другой) деятельности. Социальная (и научная) деятельность предполагает широкое общение между людьми. Опыт общения передается не при помощи учебников или других средств обучения, а только при непосредственном контакте обучаемого с преподавателем и другими обучаемыми. В этом отношении замена преподавателя даже наиболее совершенной диалоговой ЭВМ нарушит необходимый обучающий контакт поколений. В этом аспекте воспитательное значение компьютера в будущем обучении трудно оценить.

На наш взгляд, даже непродолжительное обучение машиной может выработать у обучаемого неправильное представление о более высоком уровне знаний машины по сравнению с преподавателем. Общение с машиной (если это можно назвать общение) может привести к потере способности обучаемых к постоянной адаптации к новым типам личностей при смене одного преподавателя другим. Обучение машиной рассчитано на быстрое приспособление к её органам управления и на привыкание к её машинному крайне ограниченному языку и запрограммированной логике рассуждений.

В этом отношении обучение при помощи компьютера покажется обучаемому боле легкими и, возможно, будет наблюдаться предпочтение машине перед преподавателем.

Всё вышесказанное ни в коем случае не умаляет значения ЭВМ для поиска информации, обработки массивов данных, проведение расчетов, поиска оптимальных путей осуществления процесса.

Список литературы

1.Гальперин П.Я., Решетова З.А., Талызина Н.Ф. Психолого-педагогические проблемы программированного обучения на современном этапе.

2. Дорофеев М.В. Информатизация школьного курса химии// Химия. Изд. дом. «Первое сентября».2002.№37

3.Зазнобина Л.С. Медиаобразование при обучении химии// Химия в школе.- 1995.- №2

4.Зайцев О.С. Методика обучения химии - М.: ВЛАДОС, 1999, 384с.: ил.

5. Информационная технология в университетском образовании. М.,1991.- 207с.

6. Кантарян Г.В., Дерябина Г.И., Браузе Б. Электронный мультимедийный учебник на уроке химии - Самара. Муниципальная школа №124,2001.

7. Клейман Г.М. Школа будущего: Компьютеры в процессе обучения: Пер. с англ.- М.: Радио и связь, 1987.

8.Леонтьева А.И. Реализация технологического подхода к обучению химии- Пинск: гимназия №1

9. Машбиц Е.И. Обучение как управление учебной деятельностью -Киев,1980.

10. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютерного обучения - М.,1988.

11. Монахов В.М. Концепция создания и внедрения новой информационной технологии обучения/ Проектирование новых информационных технологий обучения.- М.,1991.

12. Педагогические технологии: что это такое и как их использовать в школе - Москва - Тюмень. 1997.

13. Прокопенко В.Г., Плужник О.М. Компьютер в кабинете химии// Химия в школе.- 2000.-№8.

14. Роберт И.В. Распределение изучения информационных и коммуникационных технологий в общеобразовательных предметах // информатика и образование.- 2001.-№5.

15. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании. - 16.Сергеева Т.А. Об обучающих программах для ЭВМ// Химия в школе. - 1986. -№6.

17. Сергеева Т.А. Об использовании персональных ЭВМ в обучении химии// Химия в школе. - 1985. -№5.

18. Сергеева Т.А., Зайцев О.С. Моделирование с помощью компьютеров при обучении химии// Химия в школе.- 1987.- №2.

19. Третьякова Г.П. Основные направления использования информационных технологий в процессе обучения химии - Тольятти

20. Шолохович В.Ф. Информационные технологии обучения// Информатика и образование.-№2,1998.