Изучение естественнонаучных дисциплин является необходимой частью образовательной подготовки практически для всех направлений высшего образования в России. Роль естественнонаучных знаний состоит не только в формировании естественнонаучной картины мира; не менее важен их гуманитарный аспект, их развивающая функция. Естественнонаучные дисциплины обладают широкими возможностями развития мышления, творческих способностей человека. Естественнонаучные знания являются основой будущей профессии; качества будущего профессионального мышления специалиста определяются прежде всего его фундаментальной подготовкой.
Важную роль в обучении естественнонаучным дисциплинам играет тестирование, обеспечивая обратную связь между студентом и преподавателем. При этом в очном тестировании студентов возникают проблемы, связанные с субъективностью оценок преподавателей, невозможностью одним преподавателем протестировать большой поток студентов. В связи с этим в рамках развития информационных технологий особенно актуальна автоматизация процесса тестирования – создание систем компьютерного тестирования, которые позволяли бы моделировать методики работы преподавателя, тем самым управляя процессом тестирования. Они не только обеспечивают значительную экономию времени преподавателя, но и позволяют быстро и объективно оценить реальные знания студента, то есть могут быть эффективно использованы студентом при самоподготовке к экзаменам и зачетам.
Для создания благоприятных условий обучения студентов естественнонаучным дисциплинам необходимо следовать следующим принципам: доступность, адаптивность, систематичность и последовательность, компьютерная визуализация, прочность усвоения результатов обучения, обеспечение интерактивного диалога, развитие интеллектуального потенциала обучаемого и обеспечение обратной связи. Рассмотрим более подробно требования данных принципов.
Требование обеспечения доступности означает, что предъявляемый учебный материал, формы и методы организации учебной деятельности должны соответствовать уровню подготовки обучаемых и их возрастным особенностям. Установление того, доступен ли для понимания обучающегося предъявляемый с помощью информационных технологий учебный материал, соответствует ли он ранее приобретенным знаниям, навыкам и умениям.
Достижение адаптивности означает приспособление информационных технологий к индивидуальным возможностям обучающегося. Это предполагает реализацию индивидуального подхода в обучении, учет возможностей восприятия, осмысления, закрепления и воспроизведения (применения) учебного материала. Реализация адаптивности может обеспечиваться различными средствами наглядности, а также несколькими уровнями дифференциации учебного материала при его предъявлении обучающимся (по сложности, объему, времени, содержанию и т.п.).
Требование обеспечения систематичности и последовательности обучения с использованием информационных технологий предполагает необходимость усвоения обучающимся системы понятий, фактов и способов деятельности в их логической связи. Целью обеспечения систематичности и последовательности является достижение преемственности в овладении знаниями, навыками и умениями.
Обеспечение компьютерной визуализации учебной информации предполагает с помощью средств компьютерной графики, технологии мультимедиа реализацию как реальных, так и "виртуальных" объектов, процессов, явлений, а также их моделей, представленных в динамике, во временном и пространственном изменении.
Необходимость прочности усвоения результатов обучения предполагает обеспечение осознанного усвоения обучаемым содержания, внутренней логики учебного материала, представляемого с помощью информационных технологий. Это требование достигается осуществлением самоконтроля и самокоррекции; обеспечением контроля на основе обратной связи, диагностикой ошибок по результатам обучения и оценкой результатов учебной деятельности, объяснением сущности допущенной ошибки; тестированием, констатирующим продвижение в учении.
Создание возможности интерактивного диалога предполагает необходимость его организации при условии обеспечения выбора вариантов содержания изучаемого, исследуемого учебного материала, а также режима учебной деятельности, осуществляемой с помощью информационных технологий.
Требование развития интеллектуального потенциала обучаемого предполагает обеспечение: развития мышления (например, алгоритмического, программистского стиля мышления, наглядно-образного, теоретического); формирования умения принимать оптимальное решение или вариативные решения в сложной ситуации; формирования умений по обработке информации (например, на основе использования систем обработки данных, информационно-поисковых систем, баз данных).
Создание обратной связи при работе с информационными технологиями предполагает обеспечение своего рода реакции компьютерной программы на действия пользователя, в частности, при контроле с диагностикой ошибок по результатам учебной деятельности на каждом логически законченном этапе работы. Оно же дает возможность получить предлагаемый программой совет, рекомендацию о дальнейших действиях или комментированное подтверждение (опровержение) выдвинутой гипотезы или предположения. При этом целесообразно обеспечить возможность приема и выдачи вариантов ответа, анализа ошибок и их коррекции.
Перечень компьютерных обучающих средств включает в себя электронные учебники; электронные лекции; контролирующие компьютерные программы; справочники и базы данных учебного назначения; сборники задач и генераторы примеров (ситуаций); предметно-ориентированные среды; компьютерные иллюстрации для поддержки различных видов знаний.
Применение информационных технологий в преподавании предметов естественнонаучного цикла основано на широких возможностях вычислительных средств, компьютерных сетей и компьютерных обучающих программ.
Одной из предпосылок использования новых информационных технологий в процессе преподавания является создание как для педагогов, так и для обучающихся благоприятных условий для свободного доступа к учебной и научной информации, что характерно для дистанционного обучения.
Основными характеристиками системы дистанционного обучения являются:
- логическое представление учебного материала, его структурированность и обоснованность;
- предоставляемые системой возможности адаптивности учебного содержания к индивидуальным особенностям обучаемого;
- коммуникативная составляющая и способ ее реализации.
Полноценный дистанционный учебный курс по физике и математике должен включать несколько компонент:
- методические рекомендации по изучению курса;
- мультимедийные и интерактивные иллюстрации и примеры;
- виртуальный лабораторный практикум;
- решения типовых задач и анализ характерных ошибок;
- модули тестирования и контроля знаний;
- справочный материал.
В дистанционном учебном процессе компьютерные обучающие средства могут выполнять следующие функции:
- индивидуализировать и дифференцировать процесс обучения;
- осуществлять контроль с диагностикой ошибок и обратной связью;
- осуществлять самоконтроль и самокоррекцию учебной деятельности;
- высвободить учебное время за счет выполнения компьютером трудоемких рутинных вычислительных работ;
- визуализировать учебную информацию;
- моделировать и имитировать изучаемые процессы или явления;
- проводить лабораторные работы в условиях имитации на компьютере реального опыта (эксперимента);
- формировать у студентов умение принимать оптимальное решение в различных ситуациях;
- развивать определенный вид мышления (например, наглядно-образный, теоретический);
- усилить мотивацию обучения (например, за счет изобразительных средств или вкрапления игровых ситуаций);
- формировать культуру познавательной деятельности и др.
Из вышеизложенного следует, что основными педагогическими условиями совершенствования преподавания математических и естественнонаучных дисциплин с применением информационных технологий являются:
- формирование информационной культуры преподавателей вузов;
- совершенствование базовой подготовки студентов вузов по информатике;
- информатизация процесса обучения в вузе, оснащение предметных кабинетов техническими средствами информатизации, создание современной информационно-образовательной среды, формирование банка учебно-методической и научной информации.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что основными характеристиками системы дистанционного обучения должны быть:
- представление учебного содержания, его структурированность, обоснованность;
- предоставляемые системой возможности адаптивности учебного содержания к индивидуальным особенностям учащегося;
- коммуникативная составляющая и способ ее реализации.
Системы дистанционного обучения состоят из трех основных функциональных блоков: передача учащемуся содержимого предмета; организация самостоятельной работы учащегося по усвоению предложенного материала; контроль знаний – результатов усвоения материала.
Системы дистанционного обучения разнятся в части организации самостоятельной работы. Однако общей характерной чертой является необязательность взаимодействия учащегося и преподавателя и учащихся между собой. При этом инициатива общения с преподавателем в подавляющем большинстве рассмотренных систем принадлежит самому учащемуся.
Одним из противоречий образовательного процесса вузов является несоответствие между возможностями информационных технологий и их реализацией в процессе преподавания естественнонаучных дисциплин в системе дистанционного обучения. Разрешение данного противоречия и совершенствование преподавания учебных дисциплин возможно по нескольким направлениям. Одним из них является формирование информационной культуры у преподавателей высшей школы.
В современных условиях модернизации системы российского образования возрастают требования к культурному, нравственному и научному уровню преподавателя, его профессиональному педагогическому мастерству и творческим способностям. В связи с этим одним из важных критериев оценки профессионализма современного преподавателя вуза является его подготовка в области информатики и информационных технологий – информационная культура преподавателя.
- Литература:
1. Педагогические технологии дистанционного обучения: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Е.С. Полат, М.В. Моисева, А.Е. Петров [др.] – М.: «Академия», 2006. – С. 95
2. Носкова Т.Н., Никитина И.П., Павлова Т.Б. Информационно-методический инжиниринг слабоформализуемых областей знаний // Технологии информационного общества – Интернет и современное общество: Труды VIII Всероссийской объединенной конференции (Санкт-Петербург, 8-11 ноября 2005 г.). – СПб.: Филологический факультет СПбГУ, 2005. – С. 110–112. – http://conf.infosoc.ru/2005/thes/50.html
