Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ

УДК: 378:911.2:681.3

МЕТОДИКА НАВЧАННЯ ФІЗИЧНОЇ ГЕОГРАФІЇ УКРАЇНИ

ЗАСОБАМИ КОМП`ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

13.00.02 - теорія та методика навчання географії

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата педагогічних наук

БЕЗУГЛИЙ Віталій Вікторович

Харків - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Дніпропетровському національному університеті Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.

Науковий керівник: доктор педагогічних наук, професор Зеленська Любов Іванівна, Дніпропетровський національний університет, завідувач кафедри фізичної та економічної географії.

Офіційні опоненти: доктор педагогічних наук, професор Корнєєв Віктор Петрович, Інститут педагогіки АПН України, м. Київ, головний науковий співробітник лабораторії географічної освіти.

кандидат педагогічних наук, доцент Паламарчук Лариса Борисівна, Київський міський педагогічний університет ім. Б.Д. Грінченка, м. Київ.

Провідна установа: Одеський національний університет ім. І.І.Мечникова, кафедра економічної та соціальної географії, Міністерство освіти і науки України, м. Одеса.

Захист відбудеться “10” грудня 2003 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.108.01. в Українській інженерно-педагогічній академії за адресою: 61003, м. Харків, вул. Університетська,16, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Української інженерно-педагогічної академії за адресою: 61003, м. Харків, вул. Університетська, 16.

Автореферат розісланий 7 листопада 2003 р.

АНОТАЦІЯ

Безуглий В.В. Методика навчання фізичної географії України засобами комп`ютерних технологій. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук за спеціальністю 13.00.02 - теорія та методика навчання географії. - Українська інженерно-педагогічна академія, Харків, 2003.

Дисертаційна робота розкриває методику навчання студентів за допомогою сучасного засобу навчання географії - комп`ютерної навчальної системи (КНС) “Фізична географія України”. Аналізуються функціональні особливості й можливості застосування комп`ютерних технологій у процесі навчання фізичної географії. Комп`ютери є універсальним засобом навчання географії завдяки застосуванню динамічності, великої бази географічних даних, швидкості опрацювання інформації тощо.

Створена КНС “Фізична географія України”, визначене її місце в системі сучасних засобів навчання географії, призначення її дидактичних функцій, особливості змісту та структура, сформульовані основні вимоги до неї. Розроблена методика навчання фізичної географії України за допомогою даної КНС. Експериментально підтверджено, що застосування запропонованої методики навчання завдяки застосуванню КНС дозволяє подавати різнобічні географічні знання про природні умови й ресурси України та цілеспрямовано формувати географічні (картографічні) уміння.

Ключові слова: методика навчання, студенти-географи, комп`ютерні технології, комп`ютерна навчальна система, фізична географія України, комп`ютерні завдання, методична система.

SUMMARY

Bezuglyi V.V. Methods of the Physical Geography of Ukraine training by means of Computer technologies. - Manuscript.

Thesis on the competition of a scientific degree of the Сandidate of Pedagogical Sciences on speciality 13.00.02 - Theory and methods of teaching of geography. - Ukrainian Engineering-Pedagogics Academy, Kharkiv, 2003.

The thesis is devoted to the methods of training with the help of modern means of teaching geography - Computer Training System (CTS) “Physical Geography of Ukraine”. The functional peculiarities and possibilities of the use of computer technologies in the process of teaching physical geography are being analysed. Computer is an universal way of teaching geography by means of dynamics, a large geographical database and fast processing of the information.

The CTS “Physical Geography of Ukraine” has been created, its place in the system of modern means in teaching geography, the purpose of its didactic functions and the peculiarities of its contents and structure have been defined. The main requirements to it have been formulated. The methods of teaching physical geography of Ukraine by means of the CTS have been developed. It is experimentaly confirmed that the use of the presented methods with the help of CTS allows to teach various geographical knowledge of natural conditions and resources of Ukraine, to form geographical (cartographycal) skills purposefully.

Key words: methods of training, students-geography, computer technologies, computer training system, physical geography of Ukraine, computer tasks, methodical system.

АННОТАЦИЯ

Безуглый В.В. Методика обучения физической географии Украины средствами компьютерных технологий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук по специальности 13.00.02. - теория и методика обучения географии. - Украинская инженерно-педагогическая академия, г.Харьков, 2003.

В мировой науке накоплен достаточный опыт работы с компьютерными средствами обучения математики, информатики, кибернетики, химии, физики. Имеется также ряд оригинальных компьютерных программ для изучения социальных и социально-политических наук (история, правоведение, экономическая теория и др.). В природоведческих науках уровень компьютеризации низкий, недостаточно задействованы компьютерные технологии в процессе изучения географических дисциплин.

Применение компьютерных технологий в учебных заведениях Украины может создать новые возможности и перспективы в изучении физической географии Украины и развитии методики обучения. Благодаря использованию компьютерных технологий в обучении географии возникают принципиально новые подходы в повышении информативности учебного процесса, развиваются познавательная активность и навыки абстрактного мышления у обучаемых, расширяются возможности самостоятельной деятельности студентов.

Результаты исследований позволили определить ряд преимуществ обучения при помощи компьютерных обучающих систем (КОС) в сравнении с традиционным обучением: компьютерные технологии существенно расширили возможности представления учебной географической информации благодаря применению цвета, графики, анимации, динамизма, звука; компьютерные технологии позволяют усилить мотивацию обучения; компьютер позволяет качественно изменить контроль за деятельностью студентов; компьютерные технологии способствуют формированию у студентов рефлексии своей деятельности.

Разработанная компьютерная обучающая система (КОС) “Физическая география Украины” направлена на выполнение важнейших дидактических функций: информационная, обеспечение операционной деятельности студентов, трансформационная, систематизирующая, воспитательная, развивающая, закрепление и самоконтроль. Реализация данных функций КОС предусматривает широкий спектр требований к ней, среди которых: тематическая полнота и многоступенчатость содержания; соотношение эмпирических и теоретических знаний; внутреннее единство содержания и форм представления информации; специфичность функционального назначения; динамичность; доступность при высоком научном уровне; легкость восприятия информации; высокие эстетичные качества.

Для удовлетворения требований тематической и содержательной полноты географического материала в КОС предложен к применению комплекс методов отбора и обобщения географической информации в компьютерных обучающих системах, основанный на расчетах коэффициента полноты учебной информации и количества основных элементов географических знаний.

В процессе обучения при помощи разработанной КОС значительную роль играет аппарат организации усвоения, к которому относятся задания (22 наименования), которые призваны стимулировать и направлять познавательную деятельность студентов, содействовать развитию их познавательных интересов и способностей, а также формировать специальные учебные умения и навыки. Для осуществления обратной связи, позволяющей судить об уровне усвоения учебного материала, используются проверочные задания, которые подразделяются на 5 основных видов: задания на различения, распознавания, соотношения, дополнения, задачи.

Разработана методика обучения физической географии Украины при помощи КОС “Физическая география Украины”. Индивидуальная форма обучения является наиболее приемлемой для работы с КОС, поскольку она обеспечивает наибольшие возможности для самостоятельной работы студента. Такой способ овладения знаниями целесообразно осуществлять на практических занятиях, во время подготовки к семинарам, коллоквиумам, зачетам, когда каждый студент осуществляет при помощи КОС разные виды учебной деятельности: решение задач, изучение теоретических вопросов (в произвольном и удобном для себя темпе), выполнение практических заданий, моделирование географических явлений, контроль своих знаний.

В результате экспериментального педагогического исследования установлено, что разработанная и внедряемая методика обучения студентов-географов курсу “Физическая география Украины”, благодаря применению компьютерной обучающей системы, позволяет представлять разносторонние географические знания о природных условиях и ресурсах Украины и целенаправленно формировать географические (картографические) умения. Эксперты отметили такие преимущества КОС, как динамичность, удачное соотношение учебного текста и иллюстративного материала, возможность самооценки и произвольный выбор темпа работы. Проведенное анкетирование позволило выявить мнение студентов о специфике обучения при помощи разработанной методики. Абсолютное большинство респондентов как преимущество отметили высокое качество и уровень подачи информации в КОС, объективность оценок, произвольный темп работы. Практически все студенты отметили необходимость внедрения компьютерных технологий в процесс изучения физической географии Украины. комп`ютерний навчання географія дидактичний

Педагогический эксперимент показал высокую эффективность применения методики обучения студентов курсу “Физическая география Украины” в сравнении с традиционным обучением. Студенты, которые изучали материал при помощи представленной методики, достигли уровня свободного владения географической информацией и практического применения приобретенных знаний.

Ключевые слова: методика обучения, студенты-географы, компьютерные технологии, компьютерная обучающая система, физическая география Украины, компьютерные задания, методическая система.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність і доцільність дослідження. Вибір теми дослідження визначається об`єктивними потребами впровадження комп`ютерних технологій у процес вивчення природних ресурсів України, недостатнім педагогічним дослідженням особливостей застосування комп`ютерних технологій у процесі навчання фізичної географії України, невідповідністю між можливостями впровадження нових інформаційних технологій у процес навчання регіональної фізичної географії та рівнем їх практичного застосування.

У світовій науці накопичений значний досвід роботи з комп`ютерними засобами навчання математики, інформатики, кібернетики, хімії, фізики, історії, економічної теорії тощо. У природознавчих науках є певний досвід застосування комп`ютерних технологій у навчанні, але в географії вони представлені поодинокими розробками. Майже відсутні сучасні комп`ютерні підручники та посібники з фізичної географії.

Застосування комп`ютерних навчальних систем (КНС), які є різновидом комп`ютерних технологій, у навчальних закладах України створює нові можливості у вивченні фізичної географії. Вони дозволять суттєво перебудувати і вдосконалити вузівську географічну освіту. Застосування комп`ютерних технологій сприяє вирішенню проблеми змісту навчання географії, нових її форм і методів, значно підвищує рівень мотивації в навчанні, розширюються можливості самостійної діяльності студентів у процесі вивчення фізичної географії.

Нова парадигма навчання, що базується на особистісно-орієнтованому підході, вимагає використання сучасних комп'ютерних технологій у навчальному процесі вузу. У час зростаючої інтелектуалізації праці та активної участі населення у загально-політичному житті географічна наука повинна цілеспрямовано формувати у студентів комплексний підхід до об`єктів та явищ, що вивчаються, сприяти міжпредметній координації знань, відкритості та широті суджень, навчати комплексним методичним прийомам вирішення різних загальних проблем та конкретних завдань щодо розвитку природно-ресурсних систем території України.

Проблемі використання комп`ютерних засобів у навчальному процесі присвячено багато досліджень педагогів, психологів, методистів. Психолого-педагогічні аспекти застосування комп`ютерів в організації навчального процесу розглядалися М.М.Нечаєвим, П.Я. Гальперіним, Б.С.Гершунським, Є.І.Машбицем, Е.Л.Носенко, О.В.Петровським, Н.Ф.Тализіною, О.К.Тихомировим.

На цей час широко розробляються основи технології навчання (В.П.Беспалько, С.У.Гончаренко, Т.О.Дмитренко, І.А.Зязюн, Т.О.Ільїна, О.Е.Коваленко, В.П.Корнєєв, Б.І.Коротяєв, В.М. Мадзігон, Л.Б.Паламарчук, А.Й.Сиротенко, Б.А. Сусь, Н.Ф.Тализіна, М.Д. Ярмаченко та ін.) і, зокрема, технології комп`ютеризованого навчання (А.Т. Ашеров, Н.П.Брусенцов, А.М. Довгяло, Л.М.Панчешнікова, О.Я.Савельєв, О.Г.Молібог, М.Д.Нікандров, Е.М. Пасхін). Ці напрями розвитку технології навчання досліджувалися зарубіжними вченими (Дж.Брунер, В.Денінг, Г.М.Клейман, Н.Краудер, Д.Крем, Г.Паск, С.Пейперт, В.Скіннер).

Особливості застосування комп`ютерних технологій у навчальному процесі знайшли місце в дисертаційних дослідженнях О.М.Желюка, В.І.Клочка, Н.А.Клочко, Л.Л.Коношевського, Л.І.Павлюка, І.М.Пустинникової, В.Б.Пятуніна, Ю.П.Реви, І.В.Синельник, Т.В.Солодкої та ін. Останнім часом особлива увага приділяється використанню комп`ютерів під час навчання географії (І.І.Дробишева, Л.І.Зеленська, С.Г.Кобернік, Р.Р.Коваленко, В.П.Корнєєв, І.О.Портянський, В.Б.Пятунін та ін.).

Аналіз стану процесу навчання географії у практиці вищої школи свідчить, що результати навчання студентів, рівень їх пізнавальної активності, самостійності значною мірою не відповідають вимогам суспільства. Проблема впровадження комп'ютерних технологій у процес навчання географії дотепер не вирішена, що суперечить положенням Національної доктрини розвитку освіти України в XXI столітті, відповідно до якої пріоритетом у розвитку освіти є впровадження сучасних інформаційних технологій. Відсутня науково обґрунтована методика навчання фізичної географії України з використанням комп'ютерних технологій у вузівському навчальному процесі.

Таким чином, існує протиріччя між об'єктивною необхідністю впровадження в процес навчання географії комп'ютерних технологій, дидактичним потенціалом комп'ютерних засобів у підвищенні ефективності навчання фізичної географії України та недосконалістю забезпечення процесу навчання географії у вищих навчальних закладах сучасними комп`ютерними технологіями.

Необхідність розв`язання протиріччя, а також недостатність розробки питань теорії та практики навчання студентів-географів за допомогою сучасних комп`ютерних технологій, зумовили вибір теми дослідження “Методика навчання фізичної географії України засобами комп`ютерних технологій”.

Зв`язок теми роботи з науковими програмами, планами, темами. Проведене дисертаційне дослідження є складовою частиною роботи кафедри фізичної та економічної географії Дніпропетровського національного університету, яка була виконана в рамках держбюджетної теми Міністерства освіти і науки України (N держреєстрації 0194U0022577). Тема дослідження затверджена вченою радою ДНУ й узгоджена в Раді з координації наукових досліджень у галузі педагогіки і психології АПН України (протокол № 7 від 25.09.2001 р.). Особистий внесок дисертанта у виконання даної теми полягає у виявленні основних напрямків застосування комп`ютерних технологій у навчальному процесі, розробці та експериментальній перевірці методики навчання студентів-географів курсу “Фізична географія України” при застосуванні комп`ютерної навчальної системи.

Об'єкт дослідження - процес навчання фізичної географії України у вищих навчальних закладах.

Предмет дослідження - методика навчання фізичної географії України студентів вищих навчальних закладів на основі застосування комп`ютерних технологій (на прикладі ком`ютерної навчальної системи).

Мета дослідження полягає в теоретичному обґрунтуванні, розробці та експериментальній перевірці методики навчання студентів фізичної географії України на основі застосування комп`ютерної навчальної системи.

У процесі дослідження була висунута гіпотеза: підвищення ефективності методики навчання студентів-географів курсу “Фізична географія України” досягається завдяки застосуванню комп`ютерної навчальної системи, що дозволяє подавати різнобічну географічну інформацію та цілеспрямовано формувати географічні знання та вміння.

Мета та гіпотеза дослідження зумовили такі завдання:

1. Провести аналіз стану проблеми застосування комп`ютерних навчальних систем у процесі навчання географії, що існує у педагогічній теорії та практиці.

2. Визначити основні дидактичні функції комп`ютерної навчальної системи та сформулювати основні вимоги до неї, науково обґрунтувати зміст інформаційної бази та методичного апарату КНС, розробити пакет прикладних програм, що складають КНС.

3. Розробити науково обґрунтовану методику навчання за допомогою КНС на заняттях з фізичної географії України у вищих навчальних закладах.

4. Експериментально перевірити ефективність методики навчання фізичної географії України на основі застосування комп`ютерної навчальної системи.

Поставлені завдання обумовили вибір методів дослідження:

- теоретичний аналіз психолого-педагогічної, методичної та науково-технічної літератури з проблеми навчання студентів за допомогою комп`ютерних технологій із метою обґрунтування основних теоретичних положень дослідження і визначення шляхів вирішення проблеми;

- аналіз програм, підручників, навчальних посібників та методичних рекомендацій з курсу “Фізична географія України”;

- аналіз навчального процесу з географії у вищих навчальних закладах;

- метод експертної оцінки, педагогічний експеримент (констатуючий, формувальний, порівняльний), анкетування, якісний і кількісний аналіз результатів із застосуванням методів математичної статистики.

Методологічною та теоретичною основою дослідження є:

- педагогічні теорії розвиваючого навчання (В.В.Давидов, З.І.Калмикова та ін.) та розвитку пізнавальної активності й самостійності (І.Я.Лернер, В.І.Лозова, М.І.Махмутов та ін.);

- основні психолого-педагогічні концепції засвоєння знань (П.Я.Гальперін, С.Л.Рубінштейн, Н.Ф.Тализіна та ін.);

- учення про педагогічну діяльність у вищій школі (О.М.Алексюк, С.І.Архангельський, Ю.К.Бабанський, О.Е.Коваленко, О.В.Петровський);

- концепція особистісно-орієнтованого навчання (І.Д.Бех, О.В.Бондаревська, І.С. Якиманська та ін.);

- концепція інформатизації освіти та формування інформаційної культури (А.Т.Ашеров, М.Вільямс, Б.С.Гершунський, О.П.Єршов, М.І.Жалдак, К.Маклін та ін.);

- основні положення про відбір та структурування змісту навчального матеріалу (С.Я.Батишев, В.П.Беспалько, В.Г.Бейлінсон, У.Боумен, В.П.Корнєєв, М.М.Скаткін, А.Й.Сиротенко, О.М.Сохор, Н.Ф.Тализіна та ін.);

- нормативні документи, що визначають основу функціонування освіти: закон України “Про освіту”, закон України “Про вищу освіту”, Національна доктрина розвитку освіти України в XXI столітті, Державна національна програма “Освіта” (“Україна XXI століття”), Міжнародна хартія географічної освіти та ін.

Етапи дослідження:

Перший етап - пошуковий, охоплює період з 1994 по 1997 рр. У цей час вивчався стан дослідження проблеми шляхом аналізу наукових праць, публікацій стосовно комп`ютеризації навчання; визначалися основні напрямки дослідження; формувалися основні концептуальні положення; розроблялася структура КНС і складалися її програмні модулі.

Другий етап - експериментальний (1997-1999 рр.). На цьому етапі проводився педагогічний експеримент відповідно до розробленого алгоритму дослідження. Визначено вплив передбачених в експерименті педагогічних умов і методичних прийомів на ефективність навчання за допомогою комп`ютерної навчальної системи.

На третьому етапі (2000-2001 рр.) проводилася статистична обробка отриманих експериментальних даних, формулювалися основні висновки дослідження, оформлювався текст дисертаційної роботи.

Базою дослідження були Дніпропетровський національний університет (ДНУ), Дніпропетровський обласний інститут післядипломної педагогічної освіти (ДОІППО). Дослідницько-експериментальною роботою були охоплені студенти геолого-географічного факультету ДНУ (366 осіб), викладачі і фахівці ДНУ і ДОІППО, вчителі (199 осіб).

Наукова новизна роботи полягає в такому: виявлені основні функціональні особливості й можливості застосування комп`ютерних навчальних систем у процесі навчання фізичної географії України; вперше спроектований і розроблений новий засіб навчання фізичної географії України - комп`ютерна навчальна система, науково обґрунтована її структура, зміст та наповнення географічною інформацією, виявлені особливості її методичного апарату; вперше застосований комплекс методів відбору та узагальнення географічної інформації у комп`ютерних навчальних системах, що ґрунтується на розрахунках коефіцієнта повноти навчальної інформації (за В.П.Беспалько) та кількості основних елементів географічних знань; розроблена методика навчання фізичної географії України на основі застосування в навчальному процесі комп'ютерної навчальної системи.

Теоретичне значення дослідження полягає в тому, що сформульована система вимог до конструювання та розробки комп`ютерних технологій з географії (тематична повнота та багатоступінчастість змісту, співвідношення емпіричних і теоретичних знань, внутрішня єдність змісту та форм подання інформації, специфічність функціонального призначення, динамічність, доступність, легкість сприйняття інформації, високі естетичні якості); обґрунтовані принципи відбору та узагальнення змісту географічного матеріалу в комп`ютерних навчальних системах; розкриті особливості методичної системи навчання фізичної географії України в умовах застосування комп`ютерних технологій.

Практичне значення полягає в тому, що розроблений програмний засіб - комп`ютерна навчальна система - призначена для використання в процесі навчання студентів-географів курсу “Фізична географія України” у вищих навчальних закладах III-IV рівня акредитації. Визначені структура та зміст нових тем інформаційного блоку КНС (“Геополітика України”, “Стратегічні ресурси”, “Лікарські рослини”). Розроблена методика навчання на основі використання комп`ютерних технологій також може бути використана в педагогічному процесі і з інших географічних дисциплін (економічна географія України, геоекологія, краєзнавство, фізична географія материків та океанів тощо), і в той же час основні положення дисертації можна використовувати в процесі створення й удосконалення комп`ютерних засобів з інших навчальних курсів (з геофізики, геохімії, історії України, економічної теорії тощо).

Методику навчання студентів географічних спеціальностей вищих навчальних закладів упроваджено в Дніпропетровському національному університеті (довідка про впровадження від 30.09.2002) та Дніпропетровському обласному інституті післядипломної педагогічної освіти (довідка про впровадження від 02.10.2002).

Вірогідність та аргументованість результатів дослідження забезпечуються методологічними основами дослідження, відповідністю методів дослідження його об`єкту, предмету, меті і завданням, кількісним та якісним аналізом значного обсягу теоретичного та емпіричного матеріалу, результатами педагогічного експерименту, упровадженням результатів дослідження в педагогічну практику.

Апробація роботи. Основні положення дисертації доповідалися й обговорювалися на III Міжнародному науково-методичному семінарі “Непрерывное географическое образование /дошкольное, школьное, вузовское, последипломное/: новое в содержании и методике” (Харків, 1996), І Міжнародній науково-практичній конференції “Картографія та вища школа” (Київ, 1996), IV Міжнародному науково-методичному семінарі “Непрерывное географическое образование: инновационные методы и технологии” (Харків, 1998), II Міжнародній конференції “Географічна наука і освіта в Україні” (Київ, 2003), наукових семінарах кафедри фізичної та економічної географії Дніпропетровського національного університету, семінарах для вчителів м. Дніпропетровська й області.

Особистий внесок здобувача. Робота виконана в рамках держбюджетної теми Міністерства освіти і науки України, проведеної на кафедрі фізичної та економічної географії ДНУ. Автором складені змістовні частини та зроблено комп`ютерну реалізацію тем КНС: “Корисні копалини”, “Внутрішні води”, “Словник-визначник географічних об`єктів”. Основні результати і висновки, викладені в дисертації, є наслідком вивчення і дослідження розглянутої наукової проблеми особисто автором. У роботах, що написані у співавторстві, дисертанту належать: в [4] розробка апарату організації засвоєння та словника-довідника географічних назв України, в [5] формулювання наукової гіпотези, методики проведення та отримання результатів педагогічного експерименту серед студентів-географів, в [7] складання програми курсу, пакета практичних робіт та рекомендацій користувачам комп`ютерної навчальної системи.

Публікації. Основні положення дисертації відображені в 12 публікаціях, з яких 6 - у фахових виданнях, 1 навчальному посібнику, а також у матеріалах 5 конференцій та семінарах.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків з кожного розділу, загальних висновків, списку використаної літератури із 211 джерел, з яких 13 - іноземною мовою, 8 додатків на 32 сторінках. Загальний обсяг роботи складає 232 сторінки, з яких 154 сторінки основного тексту, робота вміщує 32 таблиці та 26 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність досліджуваної проблеми, визначені об`єкт, предмет, мета, гіпотеза, завдання, методологія, методи дослідження, виявлено наукову новизну, теоретичну та практичну значущість одержаних результатів, сформульовано вірогідність дослідження, подано відомості про їх апробацію.

У першому розділі “Психолого-педагогічні особливості навчання географії” аналізується стан проблеми організації навчання географії за допомогою комп`ютерних навчальних систем.

Згідно з положеннями Національної доктрини розвитку освіти України у XXI столітті, навчання географії повинно бути особистісно-орієнтованим, ураховувати виявлені індивідуальні особливості студентів: їх здібності, схильності, інтереси, ціннісні орієнтації та суб'єктивний досвід. Важлива увага мусить приділятися засобам навчання, які повинні максимально відповідати вимогам особистісно-орієнтованого навчання та розширювати інтелектуальний потенціал студентів.

Аналіз науково-педагогічної літератури показав, що студенти-географи переважно вивчають об`єктивний світ в узагальненому та систематизованому вигляді, сприймають знання, які виражені у словесно-понятійній формі, практика є засобом удосконалення набутих знань та вмінь. Тому основною особливістю та специфікою процесу навчання географії є необхідність застосування великої кількості додаткового матеріалу, який ілюструє та конкретизує основні уявлення, поняття, закономірності.

Засоби навчання створюються відповідно до мети й змісту навчання, сучасних вимог до методів навчання географії. Вони повинні бути пристосовані до особливостей діяльності студентів й педагога, сприяти більш ефективному оволодінню знаннями та вміннями. Процес вивчення фізичної географії потребує опори на велику кількість різноманітних засобів навчання (В.П.Дронов, І.В.Душина, Л.І.Зеленська, С.Г.Кобернік, В.П.Корнєєв, Л.Б.Паламарчук, Л.М.Панчешнікова, А.Й.Сиротенко). Обумовлено це, перш за все, особливостями самого навчального предмета, специфікою географічних знань і вмінь, що викликає необхідність систематичного залучення різноманітних засобів навчання - карт, таблиць, а останнім часом - персональних комп'ютерів.

Проведений аналіз існуючих класифікацій засобів навчання географії (В.П.Голов, О.П.Григор`єв, Н.В.Душина, В.О.Коринська, Л.М.Панчешнікова, Г.О.Понурова) показав, що комп`ютерні системи як засоби навчання знайшли своє відображення у класифікаційних шкалах щонедавно, унаслідок чого їх місце у загальній системі засобів навчання географії ще мало вивчене. Однак світовий та передовий вітчизняний досвід свідчить про те, що комп`ютери є універсальним засобом навчання географії та мають достатньо широкі функції та можливості використання в процесі навчання географії.

Застосування персональних комп'ютерів у навчальному процесі є природним продовженням багаторічного процесу впровадження у навчання технічних засобів. Результати досліджень у даній галузі дозволили визначити ряд переваг навчання за допомогою КНС у порівнянні з традиційним навчанням: 1) комп'ютерні технології значно розширили можливості надання навчальної інформації (застосування кольору, графіки, анімації, звуку дозволяє відтворювати реальну дійсність); 2) комп'ютерні технології дозволяють посилити мотивацію навчання; 3) комп'ютер дозволяє якісно змінити контроль за діяльністю студентів, що забезпечує гнучкість керування навчальним процесом. Перевірка знань відрізняється об`єктивністю, докладністю й повнотою; 4) комп'ютерні технології сприяють формуванню у студентів рефлексії своєї діяльності; 5) досвід застосування комп`ютерних систем у навчанні свідчить, що в порівнянні з традиційним навчанням значно скорочується час, необхідний на засвоєння навчального матеріалу.

За останні десятиліття відбувся значний прогрес в удосконаленні комп`ютерних технологій. З`явилися суперсучасні мультимедійні технології, комп`ютерні підручники, системи віртуальної реальності й майже перші віртуальні підручники, системи машинної графіки та штучного інтелекту та ін. Широко впроваджується у вищій школі дистанційне навчання. Однак ці сучасні реалії комп`ютеризації процесу навчання дотепер слабо впроваджуються у процес навчання географії. Серед можливих напрямків використання комп`ютерних технологій у географії як навчальні програми, комп`ютерні підручники і посібники, моделюючі та навчальні ігри, тренажери для перевірки географічних понять і термінів, вправи на запам`ятовування тощо, на цей час домінують лише комп`ютерні програми інформаційно-довідкового напрямку, які створені для вивчення окремої теми.

У вищій географічній освіті в Україні відчувається необхідність створення таких сучасних засобів навчання, які відповідають вимогам максимальної наочності, динамічності, оперативності опрацювання даних, об`єктивності контролю й самоконтролю, виконують виховну й розвиваючу функції, а також охоплюють вивчення цілісних навчальних курсів тощо. На нашу думку, найбільш повно цим критеріям відповідають комп`ютерні навчальні системи.

У другому розділі “Проектування, створення та методика застосування комп`ютерної навчальної системи (КНС) “Фізична географія України”” розглянуті основні особливості змісту й складових структурних компонентів КНС, критерії відбору навчального матеріалу, інформаційна насиченість системи та методика навчання за допомогою розробленої КНС.

На підставі аналізу процесу навчання фізичної географії у вищих навчальних закладах нами були визначені такі функції КНС “Фізична географія України”: інформаційна (полягає в поданні навчальної інформації про природні умови та ресурси території України; навчальний матеріал у КНС представлений текстом, картами, графіками, діаграмами, таблицями, рисунками тощо); функція забезпечення операційної діяльності студентів (виявляється у процесі формування практичних умінь та навичок за допомогою різних видів завдань); трансформаційна (полягає в перетворенні й переробці теоретичних та емпіричних знань, що включені до КНС у порядку втілення, конкретизації та уточнення навчальної програми на основі дидактичних принципів і правил); систематизуюча (представлена строгою послідовністю викладення навчального матеріалу в систематизованій та структурованій формі); виховна (полягає в тому, що рисункам і картам у КНС властиві підвищена виразність та емоційність, здатність впливати на почуття студентів, за допомогою яких вирішуються завдання екологічного та естетичного виховання тощо); розвиваюча (включає процес формування особистості, розвиває її сприйняття, мислення, вольову, емоційну та мотиваційну сфери); закріплення й самоконтроль (полягає в раціональній організації навчальної діяльності, самостійному оволодінню міцними знаннями та вміннями).

Реалізація цих функцій КНС передбачає широкий спектр вимог до неї, серед яких: тематична повнота та багатоступінчастість змісту (забезпечується вибором тематики та змісту тексту та ілюстративного матеріалу); співвідношення емпіричних і теоретичних знань; внутрішня єдність змісту та форм подання інформації; специфічність функціонального призначення; динамічність; доступність при високому науковому рівні; легкість сприйняття інформації; високі естетичні якості.

Для задоволення вимог тематичної та змістовної повноти географічного матеріалу в КНС був проведений кількісний та якісний аналіз навчальної інформації в КНС, який включає методи відбору й узагальнення географічної інформації та зіставлення критерію ілюстративної насиченості.

Комплекс методів відбору й узагальнення географічної інформації заснований на розрахунках коефіцієнта повноти навчальної інформації та кількості основних елементів географічних знань. Одним з орієнтирів для визначення обсягу інформації навчальних предметів є коефіцієнт повноти навчальної інформації (В.П.Беспалько), що визначається відношенням

де N пр - сукупність об`єктів, що складають зміст навчального предмета; N н - загальна кількість об'єктів науки, на основі якої здійснюється розумова діяльність в області географії.

Для визначення повноти змісту та обсягу навчальної інформації в КНС “Фізична географія України” коефіцієнт К визначався двома способами: а) за основу N н узята навчальна програма курсу “Фізична географія України” для 3-4-х курсів географічних спеціальностей університетів, N пр - навчальний матеріал підручників для вузів: Ф.Д. Заставного, О.М.Маринича, Н.Д.Пістуна й Е.Й.Шиповича. Значення коефіцієнта К складає в середньому 1; б) загальна кількість об`єктів науки визначалася за даними наукової серії “Природа Украинской ССР”, відповідно до чого коефіцієнт К не перевищує значення 0,7-0,75. Це свідчить про те, що навчальний матеріал у КНС поданий в обсязі, передбаченому навчальними програмами, сучасними уявленнями й новітньою науковою інформацією.

Якісні характеристики ступеня насиченості посібника навчальним матеріалом досягаються шляхом аналізу кількості основних елементів географічних знань, до яких в географії належать поняття, уявлення, факти, причинно-наслідкові зв`язки, закономірності й наукові теорії. Аналіз зіставлення кількості елементів знання в КНС (4674 одиниці) і традиційних навчальних підручниках (у середньому 3314 одиниць) показав, що КНС “Фізична географія України” є сучасним, модернізованим навчальним посібником, в якому наголос зроблено на вивченні одиничних понять, фактичного матеріалу, уявлень.

Зроблене аналітичне визначення рівня ілюстративної насиченості КНС і зіставлення його з аналогічними показниками відомих навчальних видань з географії України. Аналіз ілюстративного матеріалу проводився на основі розрахунку критерію ілюстративної насиченості (Н), що являє собою відношення обсягу ілюстрацій (U) до обсягу тексту (Т). Проведене порівняння підручників за показником ілюстративної насиченості виявило малу кількість ілюстративного матеріалу в традиційних підручниках, у чому відобразилися специфічні особливості структури вузівських підручників. Найвище значення коефіцієнта Н властиве КНС (Нср. = 1,3), що пояснюється включенням до тексту різноманітних видів ілюстративного матеріалу (карт, картосхем, рисунків, схем, графіків, профілів та ін.), що робить текст більш доступним для сприйняття та посилює емоційний бік викладання навчального матеріалу.

Поряд із текстом та ілюстративним матеріалом, велику роль в процесі навчання за допомогою розробленої КНС відіграє апарат організації засвоєння, до якого належать завдання, які покликані стимулювати та спрямовувати пізнавальну діяльність студентів, сприяти розвитку їх пізнавальних інтересів й здібностей, а також формувати спеціальні навчальні вміння та навички. Такі завдання розраховані не тільки на роботу з текстом, але й з ілюстраціями та вимагають практичної діяльності студентів: визначити та порівняти дані за картами, скласти опис або характеристику географічного об`єкта, скласти або пояснити географічну схему, проаналізувати дані таблиці, розв`язати географічні задачі. Уся система питань і завдань в КНС (22 найменування) не тільки орієнтована на засвоєння навчального матеріалу, а й на розвиток пам`яті та географічного мислення.

У КНС для здійснення зворотного зв'язку, що дозволяє судити про те, як засвоює навчальний матеріал студент, використовується контроль знань, який складається з різних видів завдань. Розроблені завдання в КНС відповідають сучасним вимогам до комп`ютеризованого контролю в процесі навчання фізичної географії України. У КНС контрольні завдання розрізняються за п`ятьма основними типами: завдання на розрізнення, розпізнавання, співвідношення, доповнення, задачі.

На цей час у дидактиці головні позиції займає рівневий підхід до контролю знань, при якому завдання відзначаються не тільки за видами, але й за рівнями засвоєння (М.М.Скаткін, І.С.Матрусов, Л.М.Панчешнікова та ін.). У КНС домінують (80%) завдання І (рецептивного) і II (репродуктивного) рівнів складності. Завдання III евристичного рівня (20%) подані в кожній темі КНС і дозволяють оцінити дослідницьке застосування знань та вмінь у новій навчальній ситуації.

У цілому, контроль знань та вмінь у КНС, поряд із деякими недоліками (обмеження, що накладаються на форму та зміст питань, відсутність мовної дії при відповіді на завдання тощо), відрізняється й певними позитивними якостями: контрольні завдання охоплюють перевіркою весь навчальний курс “Фізична географія України”, завдання рівноцінно здійснюють перевірку теоретичних (45% завдань) та емпіричних знань (55%), а також географічних умінь та навичок.

Процес навчання фізичної географії за допомогою КНС складається з мети навчання, змісту, принципів, засобів, методів та організаційних форм навчання. Метою навчання студентів-географів курсу “Фізична географія України” за допомогою КНС є: цілеспрямоване формування різнобічних географічних знань та вмінь про природні умови й ресурси України; моральне виховання студентів, формування в них любові до України; формування у студентів екологічної свідомості, пошани до природи, емоційного відношення до екологічних проблем; формування у студентів географічної культури, інтересу до географічних знань та вмінь.

Стрижнем змісту навчання є чітко виділена система наукових знань, практичних умінь і навичок, способів діяльності, досвіду творчої діяльності, світоглядних, моральних, естетичних ідей та правил відповідної поведінки, якими зобов'язаний оволодіти студент під час вивчення курсу. Для навчального блоку КНС характерна чітка тенденція до збільшення частки емпіричних знань відносно узагальнених теоретичних, збільшується роль специфічних географічних (картографічних) вмінь та навичок. Навчання за допомогою КНС побудовано з урахуванням основних принципів навчання, які виступають в органічній єдності, утворюючи спосіб регулювання практики навчання та впливають на вибір методів, засобів та форм організації навчання, які покликані забезпечувати засвоєння всіх компонентів змісту курсу “Фізична географія України”.

Пояснювально-ілюстративний метод застосовується на лекційних заняттях, коли сприйняття навчальної інформації організується шляхом поєднання викладення навчальної інформації викладачем та демонстрацією ілюстративного матеріалу КНС як складової частини демонстраційного комплексу “Комп`ютер-відеомагнітофон-проекційний пристрій”. Інформацію КНС треба проектувати за допомогою будь-якого електронного проектора. Викладач використовує інформацію КНС під час викладу нового матеріалу. У потрібному місці він може зупинити демонстрацію навчальної програми для пояснень, організувати показ яскравих географічних об'єктів та явищ, для опитування, а потім продовжити демонстрацію навчальних кадрів КНС.

Репродуктивний метод застосовується на лекційних та практичних заняттях з курсу. Діяльність студентів базується на застосуванні знань та вмінь за зразком. Однак при виконанні кожного завдання наявний і елемент творчості, що обумовлено своєрідністю географічних об'єктів та явищ. У КНС широко представлені типові завдання, що потребують пояснень причин явищ або порівняння об'єктів та явищ у повторюваній навчальній ситуації.

Проблемне викладення частково реалізоване під час проведення семінарських занять при обговоренні різних гіпотез й теорій, які існують у фізичній географії України. У даному випадку КНС виступає як джерело географічної інформації.

Частково-пошуковий метод застосовується на лабораторних та семінарських заняттях за допомогою проблемних завдань, спосіб виконання яких студентам заздалегідь невідомий. На семінарських заняттях, які сприяють творчому засвоєнню знань студентів, развитку вмінь самостійної роботи, інтелектуальних здібностей і практичної спрямованості в навчанні, КНС використовується для надання довідкової інформації, індивідуальних завдань, для контролю за їх виконанням.

Дослідницький метод застосовується на лабораторних заняттях з використанням КНС, коли студенти самостійно спостерігають та вивчають певні явища та процеси, визначають проблему дослідження, висувають гіпотези та планують шляхи їх вирішення. Як джерело знань інформаційна база КНС застосовується також на семінарських заняттях, на заняттях у формі евристичної бесіди.

Індивідуальна форма навчання є найбільш прийнятною для роботи з даною КНС, оскільки вона забезпечує найбільші можливості для самостійної роботи студента. Такий спосіб оволодіння знаннями доцільно здійснювати на практичних заняттях, під час підготовки до семінарів, колоквіумів, заліків, коли кожний студент здійснює за допомогою КНС різні види навчальної діяльності: розв`язання задач, вивчення теоретичних питань (у довільному й зручному для себе темпі), виконання практичних завдань, моделювання географічних явищ, контроль своїх знань.

У третьому розділі “Експериментальне дослідження ефективності методики навчання за допомогою КНС” викладена методика проведення, статистичне опрацювання даних й інтерпретація результатів експериментального педагогічного дослідження, у якому взяло участь у цілому 565 випробовуваних.

На першому етапі педагогічного дослідження була проведена експертна оцінка з метою отримання колективної думки у формі експертного судження про необхідність та ефективність використання розробленої КНС в навчальному процесі. Для цієї оцінки було залучено 199 фахівців (з яких 4 професори та 27 доцентів). Експерти в цілому високо оцінили розроблену методику навчання фізичної географії за допомогою КНС, відзначили дидактичні переваги КНС над традиційними засобами навчання. Окремо зазначили такі переваги КНС, як динамічність, вдале співвідношення навчального тексту та ілюстративного матеріалу, можливість самооцінки і довільний вибір темпу роботи. У цілому експерти зазначили, що розроблена методика навчання студентів з фізичної географії України на основі використання КНС має істотні переваги над традиційним навчанням, вона проста та зручна у використанні.

На другому етапі був проведений педагогічний експеримент з метою визначення ефективності розробленої методики навчання студентів-географів. У даному дослідженні основними показниками ефективності методики виступають результати навчання - сформовані знання й географічні вміння, а під самою ефективністю методики будемо розуміти психолого-педагогічну категорію, при якій найбільші результати навчання (середній бал, швидкість засвоєння знань, коефіцієнт засвоєння навчального матеріалу) досягаються за менший час, ніж при традиційному навчанні.

Експеримент проводився у двох навчальних групах спеціальності “Географія” геолого-географічного факультету ДНУ, які вивчали такий професійно значущий курс, як “Фізична географія України”. Студенти однієї групи (контрольної, усього 181 студент) протягом 5 та 6 семестрів навчалися за традиційною методикою, а іншої (експериментальної, 185 студентів) - за розробленою методикою.

Під час проведення констатуючого експерименту був здійснений аналіз контингенту студентів обох груп за такими параметрами, як результати навчання (середній бал) за 2-й навчальний курс (експериментальна група - 3,89, контрольна - 4,01), здійснена оцінка репрезентативності студентів за статтю й віком. Також була проведена контрольна робота з даного курсу, яка показала, що початковий рівень знань в обох групах низький, але однаковий. За допомогою критерію Пірсона (ч²) було виявлено, що групи мають близькі вихідні рівні.

Під час проведення формувального експерименту на лекційних та практичних заняттях було організовано засвоєння навчального матеріалу за допомогою КНС. Студенти експериментальної групи вивчали теоретичний матеріал та виконували завдання КНС, що спрямовані на формування вмінь та навичок, студенти контрольної групи займалися за традиційною методикою. Порівняльний експеримент проводився з метою виявлення результативності навчання за допомогою розробленої методики в порівнянні з традиційним навчанням. Дані експерименту показали, що навчання за допомогою розробленої методики дозволяє формувати більш повні знання з фізичної географії України.

Студентів експериментальної групи відзначають більш повні географічні знання. Наведені види географічних знань потребують для свого вивчення певних джерел інформації, і, як свідчать дані експерименту, КНС у найбільшому ступені відповідає цим вимогам. Так, формування знань про розміщення географічних об`єктів у просторі відбувається завдяки наявності картографічних джерел (а в КНС їх нараховується 224 найменування); формування знань про зовнішній вигляд географічного об`єкта пов`язано з використанням графічних зображень; знання про властивості потребують узгодженого залучення тексту та ілюстрацій (у КНС ілюстративний матеріал займає 42% її об`єму) та ін.

Серед фахових географічних умінь, якими повинні володіти студенти-географи, важливе місце займають картографічні вміння. Для оцінки сформованості картографічних умінь після вивчення курсу обом групам було запропоновано дати порівняльну фізико-географічну характеристику двох природно-територіальних комплексів (на прикладі Кримських та Карпатських гір) за певним планом. Дані експерименту показали, що в експериментальній групі 89% студентів виконали це завдання (тобто отримали оцінки не нижче “3”), у контрольній - 72%. Кожний пункт плану оцінювався за п`ятибальною шкалою.

В обох групах після вивчення лекційного матеріалу та виконання практичних робіт проводився контроль знань, який показав, що використання КНС у процесі навчання фізичної географії України приводить до досягнення більш високих результатів навчання в експериментальній групі. Як параметр, що характеризує процес засвоєння навчального матеріалу, застосовувався коефіцієнт засвоєння (В.П.Беспалько), який визначався підрахуванням кількості правильно виконаних на етапі контролю істотних операцій до загальної їх кількості. Розрахунки показали, що значно вищий коефіцієнт засвоєння навчального матеріалу характерний також для експериментальної групи.

Отримані під час експерименту абсолютні значення зіставлення середніх оцінок за критерієм Стьюдента (t= 3,56>1,96, де 1,96 - це табличне значення для рівня достовірності 5 %) та критерієм Пірсона (² = 12,74>9,49, для рівня достовірності 5%), підтверджують висунуту гіпотезу про те, що результати навчання достовірні, а застосування КНС приводить до більш високих результатів навчання у порівнянні з традиційними засобами.

Експериментальні дані свідчать, що навчання за допомогою розробленої методики сприяє також високій швидкості оволодіння матеріалом. Установлено, що загальний час, витрачений студентами на роботу з КНС, відповідає часовим межам, відведеним навчальними програмами на вузівський курс “Фізична географія України”.

Під час педагогічного дослідження було проведено анкетне опитування студентів, яке дозволило виявити думки респондентів щодо КНС. Абсолютна більшість опитуваних як переваги відзначили високу якість і рівень подачі інформації в КНС, об`єктивність оцінок, регульований темп роботи. Як позитивний момент студенти відзначили диференційованість оцінки відповідей з урахуванням складності завдань, конкретність і продуманість постановки тестових завдань. На думку всіх респондентів, використання КНС на лекціях з фізичної географії України дозволяє зробити процес навчання різноманітним і цікавим, а 100% студентів (майбутніх учителів географії) хотіли б використовувати дану КНС у своїй майбутній педагогічній діяльності.

Педагогічний експеримент показав високу ефективність застосування методики навчання студентів фізичній географії України в порівнянні з традиційним навчанням. Студенти, які вивчали матеріал за допомогою представленої методики, досягли рівня вільного володіння географічною інформацією й практичного застосування набутих знань.