Педагогические основы ориентации информационно-коммуникационной среды на новые образовательные результаты

В курсе обучения физической химии широко применяют графики, позволяющие иллюстрировать соотношения между переменными. В изометрической проекции можно изобразить сложные трехмерные диаграммы, такие как орбитальные или энергетические функции переходных состояний. Немалый потенциал для учебного процесса несет в себе возможность получения параметров для построения графиков в реальном времени. При изучении химии возможно использовать изображения молекул, уровень абстракции которых возрастает от твердых молекулярных орбиталей до формального изображения, такого как проекции Ньюмана и Фишера.

В курсе биологии для повышения наглядности можно представить в трехмерной графике органоиды клетки, основные процессы в клетках во время митоза и мейоза из курса цитологии. При изучении вопросов генетики, целесообразно показать в виде графиков вариационную изменчивость. Значительные возможности для повышения эффективности усвоения материала имеет наблюдение за хромосомами в трехмерном пространственном изображении, возможность увидеть различные схемы кроссинговера, решетки Пеннета, трехмерные модели спирали ДНК и РНК.

К третьей группе относятся задачи моделирования. Компьютерные модели являются мощным средством, расширяющим возможности активного обучения. Учебное моделирование способствует наглядному представлению изучаемого объекта, повышению интереса у студента к этой форме обучения, а изучение процессов в динамике - более глубокому усвоению учебного материала.

Г. Вернен и М. Шанон отмечают, что имеется множество причин применения моделирования при изучении химии, так как химическая наука сама построена на моделях как средствах понимания и прогнозирования практически всех изучаемых аспектов. Через моделирование формируется системно-комбинаторное мышление, умение решать реальные задачи. В химическом образовании моделирование используют также для экспериментально труднодоступных систем. Одной из сложностей обучения химии является невозможность увидеть изучаемые объекты.

Моделирование формирует научную картину мира у студентов. Приведем пример компьютерного программно-методического комплекса "Агрегатное состояние вещества", который может быть использован для моделирования процессов перехода воды из одного агрегатного состояния в другое. В состав программного комплекса входят две программы: программа DEMO, состоящая из демонстрационной и моделирующей частей и программа START, содержащая только моделирующую часть. Демонстрационная часть содержит динамические иллюстрации, проводящие аналогию между процессами изменения потенциальной и кинетической энергий. Моделирующая часть реализует графическую модель поведения молекул воды при агрегатных переходах.

Другим примером электронного образовательного ресурса для моделирования элементов и сложных систем, конструкции, процессов для различных областей естествознания является инструментальное программное средство Stratum Computer. Данное средство позволяет на основе простейших функциональных элементов создавать модели без знаний языков программирования, что значительно сокращает временные затраты преподавателя

К четвертой группе задач относится создание компьютерных информационно-справочных и обучающих систем (электронные учебники, справочники, глоссарии, энциклопедии и т.д.), которые являются источниками информации для самостоятельного обучения студентов. В недалеком будущем, обучаемый при подготовке к занятиям и на занятиях сможет получить любую информацию, имея доступ к компьютеризированному каталогу книг и периодических изданий, а также к любому организованному хранилищу информации и многим различным банкам данных.

Пятая группа задач связана с использованием компьютерных тренажеров, предназначенных для формирования и закрепления умений и навыков, а также для самоподготовки студентов. Выполнение упражнений и задач с использованием компьютера дает ряд преимуществ. Главное из них состоит в немедленной обратной связи со студентом в случае верных и неверных ответов. В программу, в зависимости от сущности задачи, может быть заложена возможность анализа и объяснения студенту сути допущенной ошибки. В качестве примера подобного рода средств можно указать на один из первых пакетов учебно-тренировочных программ, написанных для дополнения основного учебника - Concentrated Chemical Concepts.

Шестая группа задач включает задачи, направленные на осуществление химического и биологического эксперимента, который осуществляется в рамках лабораторного практикума. Химия и биология - это науки экспериментальные. Работа в лаборатории не только вносит соответствующий вклад в развитие практических навыков, но также помогает студентам связать теоретические закономерности и концепции со своими собственными наблюдениями и действиями. В настоящее время в силу ряда причин (высокие цены на реактивы и оборудование и др.) время, отводимое на практические работы, постоянно сокращается. В этих условиях использование виртуальных лабораторий с соответствующим программным обеспечением может стать реальным и достаточно эффективным решением этой проблемы. При этом можно совмещать применение имитационного моделирования и проведение реальных экспериментов. Здесь целесообразно использовать разнообразные подходы: предлабораторное моделирование, предварительный контроль готовности студентов к лабораторной работе, сбор и обработка данных, послелабораторное моделирование.

Инструменты учебной деятельности в виде компьютерных средств обучения создают среду, мотивирующую студентов более интенсивно анализировать изучаемый предмет и выдвигать при этом свои идеи и предлагать свое видение рассматриваемых проблем. Они являются инструментами, помогающими студентам не только формировать собственные представления, но и преобразовывать их с помощью создания соответствующих баз данных, электронных таблиц, презентаций, семантических сетей, новых моделей изучаемых процессов и объектов. Иначе говоря, образовательные среды на базе компьютерных средств обучения инициируют деятельность, в которой студенты сами конструируют свои знания, а не воспринимают мир таким, каким его интерпретирует для них учебник и преподаватель.

Состав средств обучения определяет инструментальную составляющую среды. К другим важнейшим компонентам среды следует отнести ее контент и организацию образовательной деятельности в ней (организационная составляющая).

Если рассматривать ту часть контента, которая должна быть отражена в компьютерных средствах обучения, то можно сказать, что электронные образовательные ресурсы целесообразно наполнять таким содержанием, которое наиболее эффективно может быть усвоено только с помощью средств этой информационной технологии. Предметно-ориентированные среды и средства компьютерного моделирования, как наиболее адекватные средства формирования профессионально важных качеств личности, должны, прежде всего, содержать профессионально значимую проблему, решение которой ориентировано на использование указанных средств.

Предлагаемый при компьютерной технологии обучения предметный материал должен быть представлен в виде системы, то есть состоять из нескольких блоков содержания, которые, в свою очередь, могут быть представлены в виде систем со своими подсистемами и т.д. Связи между блоками содержания, их взаимное расположение и распределение во всем объеме обучения должны быть четко выражены и понятны обучаемому в момент нахождения правильного ответа или решения проблемы. При компьютерной технологии обучения наиболее удобна связь подчинения одного элемента другому - иерархия. Таким типом связи часто удается показать логику учебного предмета и логику научного рассмотрения изучаемого объекта. Одно из важнейших преимуществ компьютерной технологии при изучении химико-биологических дисциплин в высшей школе - многосторонность рассмотрения изучаемого объекта, процесса или явления. Это позволяет использовать компьютер для решения различного рода задач и проблем, то есть компьютер вводится в качестве инструментального средства в познавательный процесс при проблемном методе обучения

Важной составной частью контента, особенно в системе обучения естественнонаучным дисциплинам является освоение методов науки. Структура учебной дисциплины включает как ее предметное содержание, так и общие и частные методы науки. По мнению ряда исследователей (Попков В.А., Коржуев А.В. и др.) «отбор методов обучения должен быть подчинен задачам перенесения системы изучаемой науки в систему учебной дисциплины и использования дидактических методов, способствующих усвоению выделенного содержания». Для компьютерных методов обучения химии и биологии необходим такой подход к определению метода обучения, который позволяет дать его операциональное описание и тем самым осущетвить его технологизацию. Это дает возможность перенесения научных методов в учебный процесс в рамках соответствующих дидактических методов обучения. В рамах такого подхода особенно актуализируется использование компьютерных средств обучения, основанных на методах компьютерного моделирования. Именно они, являясь носителями соответствующей технологии обучения, одновременно являются и инструментом научной деятельности, средством реализации новых научных методов, привнесенных в естественные науки и другие отрасли научного знания информатикой. Овладение методами и средствами компьютерного моделирования, безусловно, можно отнести к универсальным способам действия, операциональным ресурсам личности, т.е. к новым образовательным результатам.

В третьей главе диссертации рассмотрены характеристики и свойства информационно-коммуниационной образовательной среды и принципы ее построения.

Проблемы проектирования компьютерных средств обучения (последовательность, содержание проектировочной деятельности на каждом конкретном этапе и т.д.) рассмотрены в работах Р.В. Бочковой, М.М. Буняева, Г.М. Киселева, Т.А. Сергеевой, Л.Ю. Невуевой, О.К. Филатова и др.

Отдельные аспекты информационного взаимодействия в учебном процессе, отличия информационно-коммуникационной предметной среды (ИКПС) от традиционной среды обучения, состава и условий функционирования ИКПС стали предметом исследования целого ряда работ (М.И. Башмаков, К.Г. Кречетников, С.В. Панюкова, С.Н. Поздняков, Н.А. Резник, И.В. Роберт и др.).

Методологическим обобщением этих исследований стало учебно-методическое пособие «Информационные и коммуникационные технологии в образовании» под ред. И.В. Роберт, в которой требования к среде и принципы ее формирования рассмотрены с позиций информационной структуры учебных взаимодействий в среде и оценки качества учебного процесса, реализуемого в ней. Опираясь на эту работу, мы конкретизируем ее позиции применительно к обучению химии и биологии и, вместе с тем, развиваем в нашем исследовании несколько иной аспект в анализе требований к среде и принципам ее построения. Если в указанной работе эффективность функционирования среды оценивается в основном с точки зрения организации и структур информационных потоков, а требования к среде и ее характерные особенности формулируются посредством анализа условий повышения качества образовательного процесса в условиях применения средств ИКТ, то в данном исследовании реализован несколько иной подход. Во-первых, исходя из темы этого исследования, главным критерием оценки среды является не столько качество образовательного процесса, сколько качество результата, его адекватность новым требованиям к образованию. Во-вторых, важнейшим для нас ориентиром в требованиях и принципах построения среды явился не анализ различных структур информационного взаимодействия и функций средств ИКТ в их эффективной реализации (что, безусловно, очень важно), а потенциал различных видов учебной деятельности, привнесенных в среду за счет использования этих средств, с точки зрения формирования на их основе принципиально новых образовательных результатов.

Таким образом, нами предлагается следующая логическая последовательность построения инструментального и организационного компонентов образовательной среды:

Личностные результаты (мотивации, потребности, ценностные отношения и т.д.) формируются в деятельности, требующей существенного расширения функционала традиционной образовательной среды. Речь, прежде всего, идет об обеспечении доступа обучаемых к новым источникам учебной информации (ресурсы Интернет, информационно-справочные системы, базы данных и т.д.). Одним из примеров программных средств, расширяющих арсенал источников учебной информации, может стать разработанный нами «Электронный справочник терминов и основных реакций» по курсу химии.

Вторым фактором достижения таких личностных результатов, как мотивация, развитие познавательных потребностей и др. является возможность значительного расширения круга личностно и социально важных задач, которые можно решить в учебном процессе за счет использования ресурсов компьютера. Важную роль здесь играет подбор степени трудности задач. Излишне простые задачи не требуют от студента умственных усилий, а потому тормозят развитие его способностей, их решение не переживается обучаемым как успех. Более трудные задачи, безусловно, могут вызвать затруднения и ошибки при решении. Однако это не рассматривается нами как негативный результат с точки зрения мотивации учения. Многие из ошибок активизируют творческий потенциал учащихся и положительно сказываются на развитии их способностей, а также на мотивационной сфере. Мы считаем необходимым закладывать в программное средство конструктивную реакцию на ошибки обучаемых, особенно если таковые связаны с поисками способа решения предъявленной задачи. В этом случае реализуется принцип побуждения обучаемых к поиску, когда при ошибочном решении даются ориентирующие указания, направляющие тем самым действия студентов.

Средствами создания учебно-познавательный мотивации могут выступать не только содержание учебного задания, но и формы организации деятельности (игровая, учебно-игровая, коллективная, групповая, индивидуальная), арсенал которых гораздо обширней в информационно-коммуникационной среде.

Еще один фактор - использование средств компьютерного контроля учебных достижений. Применение компьютеров создает условия для организации такой формы учебного процесса, при которой студенты получают возможность постоянного самоконтроля и самооценки своей учебной деятельности. При этом контролирующие программные средства дают возможность представлять любое действие в развернутой последовательности операций, показать его результат, условия выполнения; фиксируют промежуточные пооперационные результаты, позволяют интерпретировать и оценивать каждый шаг в решении задач и т.д. Это, с одной стороны, служит важным средством мотивации и, с другой стороны, обеспечивает возможности результативной самостоятельной учебной работы (в частности, по решению учебных задач), направляемой предлагаемыми компьютером оценками.

Важным условием успешного формирования всех типов образовательных результатов является увеличение доли самостоятельной работы студентов при использовании средства обучения на базе ИКТ. И, тем не менее, самостоятельность учебной деятельности вносит наиболее значимый вклад в формирование мотивов, интересов и ценностных отношений студентов - к объектам познания, самому образовательному процессу, результатам своей учебной деятельности. Самостоятельность деятельности обеспечивается совокупностью ряда факторов и дидактических возможностей компьютера: индивидуализацией обучения; повышением мотивации и интереса; расширением круга задач, которые могут быть включены в учебный процесс; овладением студентами рядом новых методов познания, связанных с использованием средств ИКТ; возможностью постоянного самоконтроля и самооценки при работе в новой образовательной среде. Для самостоятельной работы студентов нами разработаны электронные учебники: по химии - «Биохимия», «Строение вещества», «Стереохимия», «Учение о химическом процессе» и биологии - «Эволюция и филогения растений».

Особую роль в развитии самостоятельной деятельности студентов имеет, на наш взгляд, интерактивная форма работы с компьютером. Диалог активно вовлекает обучаемых в учебный процесс, стимулирует и создает условия для самостоятельной работы. Немаловажное значение для обеспечения самостоятельной деятельности студентов имеет представленная компьютером возможность помощи в решении учебной задачи, обращения к справочному материалу и т.д. Причем студент сам может задавать компьютеру предпочтительную форму помощи (например, демонстрация способа решения с подробными комментариями или указание на принцип решения), способ изложения учебного материала (развернутый или сжатый, с иллюстрациями или без них и т.д.).

Важное значение для формирования познавательных интересов, ценностных отношений, нравственных позиций обучаемых имеет обращение в контенте образовательной среды к работе с краеведческим материалом, в частности, экологического характера. Примером этого могут служить созданные нами мультимедиа версии Красных книг Ставропольского края «Растения» и «Животные».

Основу развития личности составляет умение учиться - познавать окружающий мир через освоение и преобразование в продуктивном сотрудничестве с другими участниками образовательного процесса. Инструментальной основой познания являются универсальные учебные действия (А.Г. Асмолов, О.А. Карабанова и др.), которые определяют операциональный ресурс человека. Концептуальной основой универсальных учебных действий является системно-деятельностный подход, развиваемый в работах Л.С. Выготского, А.Н. Леонтьева, П.Я. Гальперина и др. Можно выделить пять видов универсальных учебных действий: обеспечивающие ценностно-смысловую ориентацию, регулятивные, познавательные, знаково-символические, коммуникативные.

Ориентацию образовательной среды на развитие операциональных ресурсов личности обучаемых (метапредметные образовательные результаты) рассмотрим здесь на примере знаково-символических универсальных учебных действий (в диссертации проанализировано влияние ИКОС и на формирование всех других видов универсальных учебных действий).

Знаково-символические действия обеспечивают способы преобразования учебного материала. Это действия моделирования, реализующие функции отображения учебного материала, формализации, выделения существенного, отрыва от конкретных ситуативных значений, формирования обобщенных знаний. Роль формирования знаково-символических действий для изучения химии и биологии очень велика, ведь специфика данных дисциплин заключается в том, что ведущими методами познания их объектов и явлений выступают эксперимент и моделирование. Моделирование позволяет не только визуализировать изучаемый объект, но, главное, дает возможность студенту исследовать этот объект, оперативно преобразовывать его модель в соответствии с познавательными задачами. В этом случае компьютерная модель выступает как средство построения действий самого обучаемого. Это в полной мере относится и к знаковым моделям. Возможность развития знакового опосредования при усвоении содержания нельзя переоценить. Именно благодаря этой способности компьютер является инструментом моделирования не только объектов, но также и процессов посредством фиксации, индексирования, схематизации как предметно-, так и коммуникативно-ориентированного содержания (устанавливать, видоизменять и моделировать реальные или возможные связи участников учебной коммуникации: студент-студент, преподаватель-студент, преподаватель-группа студентов и т.д.). Развертывая пооперационно познавательную деятельность студента, работа с моделями способствует формированию рефлексивного отношения обучаемого к собственному способу решения задачи, а значит, и развитию научно-теоретического мышления.

Возможность моделировать изучаемые процессы, явления и объекты, проводить с моделями эксперименты, исследовать их «поведение» под воздействием различных факторов как ни одна другая способность информационно-коммуникационной среды придает образовательной деятельности в ней креативный характер.

В ходе нашего исследования было разработано несколько компьютерных моделей биологических и химических объектов и процессов, которые стали составной частью упоминавшихся ранее электронных учебников по этим предметам и компьютерных тренажеров.

Ориентация образовательной среды на повышение качества предметных образовательных результатов также была предметом рассмотрения в нашей работе. Отметим здесь только один небольшой ее фрагмент. Как известно, значительное место в химии и биологии отводится классификации изучаемых объектов, а формирование классификационных умений считается одним из важнейших результатов изучения этих дисциплин. В связи с этим в состав формируемой нами образовательной среды включены КСО типа электронных определителей «Птицы Ставропольского края» и «Растения Ставропольского края».

Ведущим компонентом ИКОС являются средства обучения. Cоздание компьютерного средства обучения - это сложный процесс интеграции представления изучаемой предметной области со специальными дидактическими приемами и информационными технологиями. Все три составляющие тесно связаны друг с другом.

Создание новой информационно-образовательной среды должно опираться на основные принципы системного внедрения средств ИКТ в учебный процесс. Это принципы:

1. Принцип новых задач. Суть его состоит в том, чтобы не перекладывать на компьютер традиционно сложившиеся методы и приемы обучения, а перестраивать их в соответствии с новыми возможностями, которые дает ПК. На практике это означает, что при анализе процесса обучения выявляются потери, происходящие от недостатков его организации (недостаточный анализ содержания образования, слабое знание реальных учебных возможностей обучаемых и т.д.) В соответствии с результатом анализа намечается список задач, которые в силу различных объективных причин (большой объем, громадные затраты времени и т.п.) сейчас не решаются или решаются неполно, но которые вполне могут быть решены с помощью компьютера.

2. Принцип максимальной разумной типизации проектных решений (принцип универсальности). Это означает, с одной стороны, что, разрабатывая программное обеспечение, исполнитель должен стремиться к тому, чтобы предлагаемые им решения подходили бы возможно более широкому кругу заказчиков не только с точки зрения используемых типов компьютеров, но и различных типов образовательных учреждений, а с другой стороны, основываться на принципиально новых решениях в разработках, возможности тиражирования и учитывать востребованность на рынке потребителя (принцип инновационности).

3. Принцип непрерывного развития системы. По мере развития педагогики, частных методик, компьютеров, появления новых форм обучения возникают новые задачи, совершенствуются, видоизменяются старые. При этом созданная информационная база должна подвергаться дополнению, перекомпоновке, но не кардинальной перестройке.

При реализации современного подхода к созданию компьютерных средств обучения имеют место как тенденции универсализации, так и специализированности. Конструктивным решением здесь, как показывает практика выполненных коллективных разработок, является разделение дидактических, технических (общесистемных компьютерных инструментальных возможностей) и специализированных возможностей, определяемых спецификой предметной области применения компьютерных средств обучения.

Специализированные возможности КСО связаны с реализацией особенностей дидактических задач, решаемых в новой среде обучения. К их числу можно отнести создание и введение в учебный процесс инновационных модулей в отдельных дисциплинах. В нашем исследовании примерами такого подхода могут стать разработки автоматизированных специализированных баз данных; виртуальных лабораторных практикумов; лабораторий удаленного доступа с реальными приборами; инструментарий для полевых исследований (определители, электронные мини-лаборатории, словари, электронные журналы для наблюдений) и др. Соответствующее программное обеспечение типа математических конструкторов и редакторов сделало возможным появление исследовательской «математизированной» химии и биологии, а разнообразные виртуальные конструкторы и моделирующие среды позволили построить принципиально новые ИУМК по химическим и биологическим дисциплинам, основанные на анализе взаимодействия атомов и молекул.

Использование комплектов датчиков, устройств, специальных приборов, сопрягаемых посредством программного обеспечения с компьютерами, предоставляют обучаемому целый диапазон возможностей для исследования:

· многократное повторение эксперимента или фрагмента; регистрация его необходимых параметров;

· визуализация представлений и понятий различными формами предъявления изучаемого материала (графика, цвет, увеличение, динамика);

· различные виды моделирования;

· конструирование учебных роботов, имитирующих технические устройства и механизмы.

В нашей деятельности по разработке КСО большое значение придавалось созданию творческого коллектива, его составу, принципам взаимодействия. В диссертации раскрыт функционал основных участников коллектива (автор учебного материала, компьютерный методист, технический руководитель, специалист по внедрению КСО), обоснована идеология их взаимодействия. Особенностью нашей разработки является целенаправленное привлечение к ней студентов. Это, в частности, обусловлено тем, что, по нашему мнению, подтвержденному результатами эксперимента, акценты должны смещаться в сторону современного активно-деятельностного способа обучения: активизация обучения за счет вовлечения в процесс разработки КСО самих студентов (организация самостоятельной работы, научно-исследовательской деятельности, возможность создания проблемных ситуаций, принятие коллективных решений, участие в научных мероприятиях - конференциях, выставках, конкурсах, симпозиумах).

В нашем исследовании мы придаем особое значение зоне компьютерного творчества ИКОС, так как свое наиболее целостное выражение задача наращивания творческого потенциала обучаемых в условиях вуза получает в форме собственного конструирования и реализации информационно-коммуникационных технологий, которая может стать фактором их эффективной профессионализации. Данная стратегия призвана обеспечить как личностный рост обучаемого, так и формирование у них психологических содержательных новообразований, составляющих различные аспекты концептуальной модели профессионала.

В рассматриваемой зоне компьютерного творчества информационной образовательной среды создаются условия для реализации двух важнейших для формирования новых образовательных результатов аспектов деятельности студентов: самостоятельности деятельности, которая определяет мотивационно-потребностную сторону организации и проведения образовательного процесса и самоорганизации, характеризующий операционно-деятельностную сторону этого процесса. Студенты, вовлеченные в процесс разработки КСО, овладевают информационными средствами труда для осуществления самостоятельной познавательной активности и реализации самодеятельности и самоорганизации в своей деятельности. Возможность выбора средств деятельности и способов взаимодействия с ИКОС в зоне компьютерного творчества стимулирует, с одной стороны самостоятельную работу обучаемых, а с другой - иллюстрирует им богатство инструментальных возможностей среды. Эти две стороны способствуют формированию у студентов исследовательской деятельности и позиции личного выбора.

Вместе с тем, предложенный подход оправдан и по другой причине: принимая участие в разработке КСО, только сам студент может прочувствовать, что именно ему может быть полезно при обучении и каким способом это можно осуществить. Поэтому, обоснованно направляя его действия и контролируя ситуацию, можно на выходе получить программный продукт, адекватный с позиции обучаемого, т.е. увидеть его облик глазами самого студента. Это важный момент, так как в основном все разработки КСО осуществляются без участия студентов и тем более без учета их мнения. Это приводит к дисгармонии (психологический барьер, нарушение эргономики и др.) при работе обучаемых с уже созданными компьютерными средствами.

Кроме того, у студентов, участвующих в разработке КСО, открывается творческий потенциал, таланты, скрытые возможности, и они в процессе нетрадиционной деятельности как бы «примеряют на себя» новые профессиональные и социальные роли в создаваемой творческой микросреде - «я - исполнитель», «я - организатор», «я - консультант», «я - наставник», «я - менеджер», «я - экспериментатор», участвовать в социально-экономической коммуникации.

В четвертой главе рассматриваются инновационные формы образовательной деятельности в рамках информационно-коммуникационной образовательной среды, дается описание организации педагогического эксперимента и его основных результатов.

Сегодня происходит интеграция высшего образования, науки и инновационной деятельности. На базе крупных университетов образуются технопарки, разрабатываются проекты реализации приоритетных направлений развития науки, образования, производства, создаются молодежные исследовательские коллективы. В таких условиях необходимо организовывать принципиально новые структуры, позволяющие обеспечить среду, стимулирующую инновационные проекты и осуществление их внедрения в образовательную деятельность вуза.

Быстро развивающимися в настоящее время формами интеграции науки и производства, органически вписывающимися в формирующуюся социально-экономическую среду, являются структуры типа инновационных инкубаторов.

В 2007 году Федеральным агентством по образованию был подготовлен приказ «О мерах по созданию в 2007 году инновационных бизнес-инкубаторов для студентов, аспирантов и научных работников с использованием недвижимого имущества, находящегося в оперативном управлении федеральных государственных образовательных учреждений высшего профессионального образования, подведомственных Рособразованию».

Формирование внутривузовской системы привлечения студентов к инновационной деятельности является одним из важнейших элементов и составной частью процесса формирования национальной инновационной системы. Можно также сказать, что создание инновационных инкубаторов является частью реализации молодежной политики страны в сфере образования.

В настоящее время практически в каждом вузе есть творческие организации студентов, аспирантов и молодых ученых. Это могут быть:

- научные образовательные центры (НОЦ);

- проблемные научно-исследовательские лаборатории (ПНИЛ);

- научные студенческие общества;

- студенческие бригады;

- инновационно-технологические центры.

Перечисленные выше молодежные организации могут стать предвестниками (прототипами) актуальных сегодня бизнес-инкубаторов, поэтому для анализа проблем их организации и функционирования необходимо разобраться в предшествующем опыте работы их прототипов.

В нашем исследовании рассмотрен опыт работы Инновационно-технологического центра (http://www.itc.stavsu.ru), созданного в структуре медико-биолого-химического факультета Ставропольского государственного университета в 2003 году.

Деятельность Инновационно-технологического центра осуществляется в целях оптимизации условий для создания инновационных разработок, обеспечивающих повышение качества классического университетского образования, формирования медиатеки электронных учебных материалов для обеспечения соответствующих образовательных курсов, вовлечения студентов, аспирантов и преподавателей в создание основ единой системы информационного и научно-методического обеспечения образования.

Проект по созданию и реализации работы студенческого Инновационно-технологического центра предназначен для осуществления следующих задач:

Осуществление студенческой и педагогической научно-образовательной деятельности в рамках дисциплин отдельных факультетов вуза, выраженной в производстве программных продуктов образовательного и исследовательского направления, создания инновационного архива и медиатеки для координации научно-образовательной деятельности факультета.

Внедрение программно-информационного обеспечения по дисциплинам учебного плана в учебный процесс, в научную деятельность факультета и систему оценки образовательных результатов.

Работа студенческих групп по созданию и использованию информационных ресурсов в образовательной и научной деятельности осуществляется в творческом сотрудничестве с профессорско-преподавательским составом факультета. Творческая группа разрабатывает электронное программное обеспечение учебного и научного назначения для факультета, осуществляя при этом трансферт информации в рамках факультета и вуза в целом.

Как мы уже отмечали, способности и качества личности, отражающие новые образовательные результаты, не появляются спонтанно - их нужно целенаправленно развивать в специально созданной творческой образовательной среде. В экспериментальном инновационно-технологическом центре в условиях подобного взаимодействия студентов, происходит формирование творческой микросреды, которая создает благоприятнй микроклимат (вырабатываются система мотивов, собственные правила работы, традиции, траектории взаимодействий, стратегии поиска решения поставленных задач и т.д.).

По утверждению А.С. Запесоцкого, профессионально-ролевая подготовка специалиста осуществляется в процессе усвоения некоего многоуровневого комплекса, суть которого можно выразить формулой: «ценности - цели - средства - методы - ресурсы - объекты». Принимая этот подход, мы на основе теоретического анализа и обобщения опыта нашей деятельности в инновационно-технологическом центре предлагаем свою формулу подготовки будущего специалиста в сформированной нами творческой микросреде: «потребности (осознание перспективы) - мотивы - деятельность - качества специалиста - образовательный результат».

Рассматривая современный образовательный процесс с позиции повышения качества подготовки, формирования профессионально важных качеств будущего выпускника и реализации их профессиональной направленности, необходимо акцентировать внимание на перестройке системы мотивов, которые направлены на преобладающий интерес к специфическому содержанию деятельности и личностного смысла выбора. Изменение в перспективе общественной значимости тех или иных результатов деятельности, осознание и адекватная оценка степени рассогласования перспективных требований с наличными знаниями и умениями приводит к появлению новых потребностей и интересов, системы целей и установок, взглядов, убеждений и мировоззрения. Эти изменения как бы побуждают к активной деятельности. Это, прежде всего, познавательная потребность, с которой связывают продуктивную творческую активность личности в учебном процессе; это - потребность в самореализации, самовыражении; это - социальный престиж, поощрения, зарплата или материальный достаток (относятся к внешней мотивации). В нашем исследовании особую роль играет эмоциональный настрой и энтузиазм студентов и преподавателей, которые поддерживаются группами мотивов.

Организация активной пробы сил в сфере будущей профессиональной деятельности в инновационно-технологическом центре предполагает постановку перед молодыми людьми задач, раскрывающих специфику этой деятельности, ее творческих сторон. В самой деятельности, наряду с ориентацией на самостоятельность и индивидуализацию, отражающими специфику способностей и уровень подготовки каждого студента, явно выражена и направленность на ее коллективный характер (коллективно-творческая деятельность).

В нашем исследовании мы выделим три вида деятельности, в которые включается обучаемый на разных этапах работы в экспериментальном Инновационно-технологическом центре: организационная, научная и образовательная.

Организационная деятельность заключается в деятельности по самопрезентации (разработка и обновление сайта центра, рекламных буклетов, плакатов, компьютерных презентаций; участие в интервью для прессы; проведение семинаров для учителей и преподавателей и др. деятельность).

Главный акцент организационной деятельности делается на создание и применение компьютерных средств обучения в образовательной и научной деятельности. Экспериментальный студенческий Инновационно-технологический центр разрабатывает по курсам химических и биологических дисциплин электронные учебники; компьютерные контролирующие программы с базой тестовых заданий; виртуальные тренажеры и эмуляторы химических приборов; виртуальные лабораторные практикумы; электронные определители и справочники по редким и исчезающим растениям и животным Ставропольского края; ведутся проекты по перспективным научным направлениям: молекулярный комбинирующий конструктор фармацевтических и косметических соединений; разрабатывается инновационный проект локальной электронной библиотеки и локальной базы данных по химии и химическим процессам; идет работа над электронной каталогизацией музейного и гербарного коллекционного фонда факультета.

Научная деятельность проявляется, прежде всего, в проводимых студентами исследовательских работах как учебного, так и практического характера. Большая часть студентов постоянно участвует в работе научных конференций, в конкурсах на лучшую научную студенческую работу, в выставках, форумах, салонах. О стабильно высоком уровне научных разработок ИТЦ свидетельствуют результаты научно-инновационной деятельности студентов и молодых ученых, разрабатывающих и внедряющих компьютерные средства обучения по дисциплинам химического и биологического профиля. Это подтверждают высокие награды в конкурсах на лучшую научную студенческую работу, участие в выставках, на конференциях, форумах, на Международном салоне инноваций и инвестиций (в период с 2003 - 2007 гг).

Образовательная деятельность экспериментального молодежного инновационно-технологического центра реализуется в том, что студенты в процессе разработки электронного ресурса приобретают компьютерные навыки работы со средствами ИКТ (учатся программировать, приобретают «дизайнерский вкус» и др.), методические навыки (происходит обучение и трансляция собственного опыта между собой или прибывающему «молодняку» в виде резервной группы студентов) и, наконец, они, пропуская через свое сознание содержательную часть создаваемой компьютерной обучающей системы, таким образом отшлифовывают знания по текущим изучаемым дисциплинам своего профиля.

В нашем исследовании мы проводили тестирование всех вовлеченных студентов в работу экспериментального Инновационно-технологического центра по следующим критериям:

1. оценка уровня конкурентоспособности личности;

2. оценка творческого потенциала личности;

3. оценка способностей к самообразованию, саморазвитию;

4. оценка коммуникативно-лидерских способностей;

5. оценка трудолюбия и работоспособности;

6. оценка способностей к принятию творческих ответственных решений;

7. оценка делового, творческого и нравственного климата в коллективе.

Такие тесты предлагалось пройти студентам в начале своей трудовой деятельности в центре по мере достижения каких-либо успехов (результатов) в работе (промежуточное тестирование) и на выходе (выпуск дипломированного специалиста). При обработке тестов на выходе мы сравнивали результаты с предыдущими этапами тестирования. Все перечисленные параметры, по которым тестировались студенты, неуклонно возрастали в среднем на 20-25%. Особенно заметен рост самооценки конкурентоспособности и способности к самообразованию.

В заключение подчеркнем, что все «выращенные» и апробированные в инновационном инкубаторе методические идеи и компьютерные средства обучения, направленные на получение новых образовательных результатов, постепенно, шаг за шагом внедрялись в практику обучения всех студентов медико-биолого-химического факультета университета. Таким образом, за последние три года сформировалась новая образовательная среда, результаты обучения в которой позволяют говорить не только о повышении качества обучения по традиционным показателям, но и о росте значений параметров, характеризующих операциональные и личностные ресурсы студентов. Этот вывод сделан на основе обобщения и анализа проведенного в ходе исследования педагогического эксперимента.

Опытно-экспериментальная апробация новой методической системы обучения на базе формируемой информационно-коммуникативной образовательной среды проводилась в рамках традиционного для педагогических исследований метода сравнения результатов обучения в контрольных и экспериментальных группах. Было принято, что в процессе сопоставительного анализа процедура диагностики качества образования должна включать четыре оценки:

I. Стандартизированную, полученную в результате тестовых испытаний.

II. Самооценку обучаемых интересующих исследователя параметров, полученную в ходе анкетирования.

III. Анализ мнений специалистов-экспертов о качестве: процессуальной стороны образования, управление качеством образования, оценок компетенций обучаемых, творческого содружества преподавателя и обучаемого.

IV. Опрос и обработку заключений преподавателей о моделях образовательного процесса, причин-мотивов использования новых технологий.

Эксперимент проводился на базе медико-биолого-химического факультета Ставропольского государственного университета. Общее число участников эксперимента на всех этапах составило 540 человек, которые обучались в контрольных и экспериментальных группах на специальностях «Биология», «Химия», «Экология и природопользование» в период с 2003 по 2007 гг.

Для получения первой из выделенных нами оценок качества образования был предварительно выявлен интеллектуальный уровень студентов контрольных и экспериментальных групп, а затем введен экспериментальный фактор - компьютерные средства обучения в новой методической системе обучения для экспериментальной группы и проведено компьютерное тестирование (в контрольной и экспериментальной группе) на завершающих этапах изучения курса химии. Таким образом, предметом экспериментального исследования была проверка эффективности изучения тем: «Атомно-молекулярное учение», «Строение атома», «Понятие химической связи», «Метод молекулярных орбиталей», «Метод валентных связей», «Химическая термодинамика», «Химическая кинетика» с помощью предложенных компьютерных средств обучения.

Интеллектуальный уровень студентов в контрольной и экспериментальной группах был примерно одинаков, что было установлено в результате проведенной на предварительном этапе оценке с использованием теста развития интеллекта Амтхауэра.

В ходе основного этапа эксперимента в контрольных группах занятия по указанным выше темам (модулям) проводились по традиционной методике, в экспериментальных - с использованием разработанных компьютерных средств обучения. Разработанные нами компьютерные программно-методические комплексы «Строение вещества» и «Учение о химическом процессе» включают теоретическую часть, в рамках которой используются, в частности, и моделирующие программные средства, и практические задания в форме расчетных задач и упражнений. По мере прохождения части материала студенты выходили на контролирующий блок, тем самым осуществлялось текущее и итоговое оценивание как предметных результатов, так и учебных достижений в сфере развития инструментальных ресурсов.

В ходе эксперимента, проведенного в рамках нашего исследования, оценивалась общая характеристика результатов тестирования студентов названных специальностей, а также относительная эффективность объема усвоенного материала (Q_v) с введением экспериментального фактора - модулей компьютерных средств обучения, которая представлена следующим уравнением:

где:

Q_v - относительная эффективность объема усвоенного материала;

U_кп - объем знаний, усвоенный с использованием компьютерных программ

( компьютерных программно-методических комплексов);

U_тм - объем знаний, усвоенных с использованием традиционных методов.

Необходимо подчеркнуть, что U_кп и U_тм необходимо рассматривать за одинаковый промежуток учебного времени.

В обобщенном виде сравнительные данные результатов обучения приведены в табл. 1, 2.

Таблица 1

Общая характеристика результатов тестирования студентов 1 курса специальности "Биология" и относительная эффективность объема усвоенного материала с помощью компьютерного обучения химии - Q_v

Таблица 2

Общая характеристика результатов тестирования студентов 1 курса специальности "Химия" и относительная эффективность объема усвоенного материала с помощью компьютерного обучения химии - Q_v

Анализ и оценка результатов выполнения тестов позволяет сделать вывод с помощью дидактического показателя эффективности обучения (Q_v), что студенты экспериментальных групп специальности «Биология» и «Химия» достигли лучших результатов по сравнению со студентами контрольных групп. Уровень знаний, полученных в ходе эксперимента, в среднем на 6,76 % выше по сравнению со студентами контрольной группы. Уровень знаний и умений студентов экспериментальной группы биологов в среднем на 9,15 % выше по сравнению со студентами контрольной группы. Средняя эффективность объема усвоенного материала экспериментальной группы биологов - 16,01 %. Уровень знаний и умений студентов химиков экспериментальной группы в среднем на 3,93 % выше по сравнению со студентами контрольной группы. Средняя относительная эффективность по объему усвоенного материала (Q_v) составила в первом блоке тем (I полугодие) 3,88 %, во втором блоке тем (II полугодие) - 6,69 %. Средняя эффективность объема усвоенного материала у химиков за весь период эксперимента составила 5,285 %.

Для получения значений второй составляющей оценки качества образования использовались данные самооценки обучаемых, полученные в ходе анкетирования.

В ходе анкетного опроса выявлялось влияние компьютерного обучения химии на профессиональную направленность у студентов, основанное на построении профессиограмм педагогической деятельности. Понятие профессиональной направленности включало в себя следующие факторы и характеристики: мотивацию достижения, мотивацию одобрения, общительность, организованность, направленность на предмет, интеллигентность. В результате проведенного исследования выяснилось, что профессиональная направленность у студентов после формирующего эксперимента на 7% выше результата до него. Характеристики профессиональной направленности тоже увеличились: общительность в среднем - на 1 балл, направленность на предмет - на 1,5 балла, мотивация одобрения - на 1 балл, организованность - на 0,5 балла.

Для реализации третьей оценки процедуры качества образования проводился анализ и обобщение мнений специалистов - экспертов об изменении процессуальной стороны образования, управления качеством образования, оценке компетенций обучаемых, уровня творческого содружества преподавателя и обучаемого.

По мнению экспертов, новые информационные технологии обучения позволяют повысить эффективность практических и лабораторных занятий по естественнонаучным дисциплинам до 30%, объективность контроля знаний учащихся - на 20 - 25%. Успеваемость в экспериментальных группах, обучающихся с использованием НИТО, как правило, выше в среднем на 0,5 балла (при пятибалльной системе оценки).

Для реализации четвертой оценки процедуры качества образования был проведен опрос и обработка заключений преподавателей о моделях образовательного процесса, причин-мотивов использования новых технологий.

Среди целого ряда результатов, полученных в ходе исследования по этому показателю, приведем только один, характеризующий расширение возможностей студентов и преподавателей в образовательном процессе в среде, образованной компьютерными средствами обучения:

Таблица 3

Рейтинг возможностей для студента и преподавателя, предоставляемых информационными технологиями обучения

Заключение

В результате проведенного теоретического и экспериментального исследования можно сделать следующие основные выводы:

1. Формирующееся информационное общество, выдвигая новые требования к системе образования, во многом меняет сущность понятия «образовательные результаты» не только в когнитивной сфере, но и, в не меньшей степени, в области развития личности обучаемых. Подготовка специалиста в вузе должна быть направлена в целом на достижение ряда личностных качеств, выступающих как профессионально важные практически для любого вида профессиональной деятельности (ответственность, коммуникативность, самоконтроль, профессиональная самооценка и др.), а также на развитие способностей (познавательные, коммуникативные, организаторские способности).

Однако, новые образовательные результаты не могут быть эффективно и полноценно сформированы в рамках традиционной образовательной среды и традиционного образовательного процесса.

2. Необходимость ориентации на достижение новых образовательных результатов приводит к существенному изменению всей системы образования - не только целей и содержания, но и методов, средств, организационных структур, т.е. к пересмотру принципов формирования и функционирования информационно-коммуникационной образовательной среды в целом. В этих условиях особенно актуализируется идеология построения среды не столько на основе реализации дидактического потенциала средств ИКТ, сколько, исходя системного анализа приоритетных потребностей реформируемой образовательной системы.

3. Идеология ориентации информационно-коммуникационной среды на современные образовательные результаты исходит из того, что новая образовательная среда должна приобрести качества, способные обеспечить перестройку характера образовательного процесса (личностно-ориентированное образование), расширение круга источников учебной информации, возможность осуществления новых видов учебной деятельности, направленных повышение самостоятельности, реализацию творческих способностей студентов, переход на новый уровень учебной коммуникации. Состав и набор компонентов информационно-коммуникационной образовательной среды (ИКОС) должны иметь гибкую структуру и функционал, адаптирующиеся к особенностям конкретного контента среды, возможностям, потребностям и способностям обучаемых. Центр тяжести операционной части ИКОС должен быть перенесен со средств ИКТ, поддерживающих традиционный образовательный процесс и репродуктивные методы обучения, на обеспечение внедрения методов и средств, ориентированных на развитие универсальных умений, творческих, исследовательских способностей студентов (создание информационных моделей изучаемых процессов и объектов, эксперименты с ними и т.д.). Многие профессионально значимые качества личности специалистов формируются в процессе коллективно распределенной учебной деятельности, сетевого взаимодействия, что диктует необходимость обеспечения в среде соответствующих средств коммуникации.