Педагогические условия использования компьютера для управления первичным формированием знаний

В условиях крупных изменений в производстве, народном хозяйстве, социальных условиях непрерывно растут темпы развития науки и техники, что ставит перед обществом новые задачи. Особую роль в их решении должна сыграть система народного образования. Одной из ее задач является совершенствование процесса обучения в учебных заведениях. Но на пути его улучшения возникают существенные трудности среди которых усложнение и увеличение объема работы преподавателя. Он не успевает делать все то, что нужно было бы для обеспечения эффективной работы всех учащихся. Не все действия он имеет возможность выполнять адекватно учебным задачам и состоянию обучения.

Совершенствование процесса обучения идет непрерывно по многим направлениям. В том числе изменяются его средства и способы их применения. Традиционные способы информации — устная и письменная речь, телефонная и радиосвязь уступают место компьютерным средствам обучения. Компьютерная техника и педагогические программные продукты все больше и больше проникают, внедряются в педагогическую практику. Компьютер научились использовать на всех этапах процесса обучения. В литературе рассматривается специфика его применения на каждом этапе. Установлено, что способы, характерные для одного этапа, могут использоваться и на других.

В педагогических исследованиях в большинстве случаев применение компьютера рассматривается для проверки знаний, умений и навыков и для тренажа. Редко изучаются способы его использования при первичном формировании знаний.

Традиционно сложился такой опыт формирования новых знаний, когда их излагает педагог. Широкую известность получило использование при этом технических приспособлений (средств) для иллюстрирования преподносимого преподавателем материала. Педагоги, как правило, не задумывались над тем, что техника на этом этапе может приносить еще и какую-нибудь другую пользу. Однако многие специалисты из числа инженеров, педагогов, психологов, медиков и т. п. указывают на новые возможности использования компьютера для улучшения качества обучения, в том числе и на этом этапе, которые целесообразно изучить. Но раскрытие и использование этих возможностей в литературе представлено пока еще очень бедно.

Из отмеченного вытекает проблема: как использовать компьютер для улучшения первичного формирования знаний.

Наше внимание привлекла идея управления формированием знаний, поэтому рамках этой проблемы темой нашего исследования мы избрали: «Педагогические условия использования компьютера для управления первичным формированием знаний» .

Выполнение этой темы должно послужить упорядочению процесса первичного формирования знаний.

Сказанное выше обосновывает актуальность темы.

Объектом исследования является процесс первичного формирования знаний.

Предметом исследования являются педагогические условия компьютеризации процесса первичного формирования знаний.

Цель исследования заключается в раскрытии педагогических условий использования эффективной модели компьютеризированного управления первичным формированием знаний.

Гипотеза. Мы исходили из предположения, что:

— включение в процесс первичного формирования знаний внешних для обучаемого текущих ориентиров, возникающих на основе анализа действий учения и выражающих их оценку, помогает субъекту учения принимать оптимальное решение о направлении своего, внимания на тот компонент учебного материала, который наиболее целесообразно осмысливать в текущей учебной ситуации для первичного формирования очередного знания;

— эти текущие ориентиры могут создаваться взаимодействием обучаемого с компьютером;

— использование этих ориентиров обеспечивает замыкание циклов учебных познавательных действий учащегося и циклов педагогического взаимодействия (превращают учение и обучение в замкнутые процессы).

В соответствии с проблемой, целью и гипотезой исследования поставлены следующие его задачи:

1. Изучить состояние проблемы первичного формирования знаний с применением технических средств управления познавательной деятельностью.

2.Разработать модель первичного формирования знаний с применением компьютера.

3.Исследовать педагогическую эффективность экспериментальной модели первичного формирования знаний.

4. Вывести педагогические условия использования компьютера для управления первичным формированием знаний.

Нами применены следующие методы исследования, адекватные его целям, предмету и задачам:

1. Изучение специальной научной литературы.

2. Педагогическое моделирование.

3. Информационное программирование (для создания программного продукта, реализующего педагогическую модель).

4. Естественный педагогический эксперимент.

5. Анкетирование.

6. Параметрические и непараметрические методы математической статистики.

Методологической основой исследования являются философские трактовки всеобщей связи и взаимообусловленности явлений, перехода количественных изменений в качественныедеятельностная теория формирования знаний, умений и навыковтеория поэтапного формирования умственных действийфизиологическая теория функциональной системыкибернетическая трактовка управляемой системы.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключаются в следующем:

— описание педагогических условий использования компьютера для управления первичным формированием знанийпедагогическое обоснование модели процесса первичного формирования знаний с применением компьютерараскрытии содержания и вариантов действийной (состоящей из действий) структуры шага обучения, шага преподавания и шага при первичном формировании знаний с применением компьютеравыделена совокупность функций компьютеризированного педагогического действия формирования знаний, в их числе выведена новая для теории педагогики делегирующая функция.

Практическая значимость исследования состоит в том, что предложенная модель процесса первичного формирования знаний с применением компьютера, которая диссертантом доработана и педагогически обоснована, готова к использованию авторами учебных материалов и преподавателями (практическими педагогами) для разработки их и последующего применения на учебных занятиях.

На защиту выносятся следующие результаты.

1 .Совокупность педагогических условий использования компьютера для управления первичным формированием знаний.

2. Педагогическое обоснование модели процесса первичного формирования знаний с применением компьютера.

3. Описание содержания действийной структуры шага обучения, преподавания и учения при первичном формировании знаний с применением компьютера.

4. Совокупность функций компьютеризированного действия преподавания при первичном формировании знаний.

5. Делектирующая функция компьютеризированного действия преподавания при первичном формировании знаний с применением компьютера.

Базой исследования явился Новороссийский филиал Кубанского государственного технологического университета.

Исследование выполнялось по следующим этапам.

1. Исследование состояния проблемы. Изучение специальной научной литературы, наблюдение опыта применения компьютера в процессе обучения, посещение научно-практических конференций и семинаров.

2. Разработка модели первичного формирования знаний с применением компьютера и ее педагогическое обоснование. Определялись исходные позиции авторской разработки, выполнялось педагогическое проектирование действий преподавания, улучшающих управление формированием знаний, и вносились соответствующие изменения в действия учения. Составлялись пробные сценарии учебных материалов. Составленные сценарии преобразовывались в программные продукты. После этого созданные продукты испытывались в естественном лабораторном педагогическом эксперименте. На основе результатов испытаний вносились коррективы в структуры действий, сценарии и программные продукта. Затем опять следовало лабораторное испытание и т. д. до признания модели и инвариантного продукта (электронной оболочки) готовыми.

3. Разработка учебных материалов для экспериментальных занятий. Отбирался для эксперимента учебный материал, составлялись учебные задания для самостоятельного изучения нового материала, раздаточный материал, сценарии программного продукта, а затем и сам этот продукт.

4. Проведение экспериментальных занятий с использованием разработанных материалов и обобщение результатов исследования.

Достоверность результатов исследования обеспечена применением комплекса мер, в который входят: опора на признанные методологические и педагогические концепции (ассоциативно-рефлекторная концепция обучения, теория формирования понятий, теория поэтапного формирования умственных действий) — результаты исследований других авторовпромежуточные и итоговые испытания разрабатываемых структур и положенийприменение методов математической статистики, среди которых непараметрические методыоценка значимости и достоверности математических результатов на уровне 0,005 (с точностью до 99,5%).

Личный вклад соискателя в выполнение диссертационной темы заключается в развитии модели первичного формирования знаний с применением компьютера, педагогическом обосновании этой модели, выделении функций компьютеризированного действия преподавания по формированию знаний, организации и проведении педагогического эксперимента, обобщений результатов исследования.

Апробация и внедрение результатов исследования. Разработанный нами пакет обучающих программ используется в учебном процессе Новороссийского филиала Кубанского государственного технологического университета с 1997 года на вторых курсах двух факультетов. Материалы диссертации докладывались на заседаниях кафедры инженерных дисциплин Новороссийского филиала КубГТУ, кафедры педагогики КубГУ, обсуждались на заседаниях методических советов НФ КубГТУ, отражены в отчетах по научно-исследовательской работе НФ КубГТУ (1996;1998), на Всероссийском симпозиуме «Математическое моделирование и компьютерные технологии» (г.Кисловодск, 1997), на научно-методической конференции вузов Северо-Кавказского региона (г.Новочеркасск, 19 971 998). Материалы исследований публиковались и в других сборниках.

Автором опубликовано учебно-методическое пособие «Электронный сборник упражнений по теории вероятностей», которое используется в учебном процессе по формированию новых знаний (объемом 108 стр.).

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

Итак, описаны проведенные эксперименты по построенной модели первичного формирования знаний с использованием компьютера.

Нами был подготовлен пакет обучающих программ по дисциплине высшая математика, климатология и метеорология. Для исследования эффективности применения компьютера при первичном формировании знаний выделялись экспериментальные (Э) и контрольные (К) группы студентов. После занятий по формированию знаний проводились письменные контрольные работы, одинаковые для студентов контрольной и экспериментальной групп. При анализе результатов применялись параметрические и непараметрические методы математической статистики. За исходные данные принимались оценки, полученные до эксперимента.

Анализ оценочных результатов по дисциплине Высшая математика Э и К в эксперименте показал, что:

— средний уровень оценочных успехов обоих групп (Э и К) был почти одинаков, т. е. вероятность получения неудовлетворительной оценки случайно выбранным обучаемым в обеих группах была почти одинаковой;

— показатель оценочных успехов Э относительно К (прирост среднего балла экспериментальной выборки относительно контрольной с учетом исходного состояния), характеризующий изменение среднего уровня знаний в результате эксперимента, оказался равным 0,50;

— студенты группы Э выполняли проверочные работы всегда лучше студентов группы К;

— относительные частоты появления оценок «2» и «3» в Э меньше соответствующих частот появления их в К (оценка «2» появлялась в Э в 3,70 раза реже, чем в К, а «3» — в 2,0);

— относительные частоты появления оценок «4» и «5» в Э больше соответствующих частот появления их в К (оценка «4» появлялась в Э в 1,40 раза чаще, чем в К, а «5» — в 1,70).

С позиций других показателей учебных успехов (количества данных ответов на поставленные ответы) эксперимент показал, что:

— на каждый вопрос студенты группы Э дали больше правильных ответов, чем студенты К;

— количество правильных ответов в группе Э почти в два раза (1,93) превосходит количество правильных ответов в К.

Анкетирование студентов показало их положительное отношение к использованию компьютера в учебном процессе, в частности при первичном формировании знаний.

В нашем эксперименте индекс удовлетворенности студентов выдачей нового учебного материала только на экран компьютера оказался равным 0,27, индекс удовлетворенности выдачи его только на бумажном носителе 0,47, а индекс удовлетворенности одновременной выдачи на экран и на бумажном носителе 0,92. Итак, эксперимент показал, что по мнению почти всех студентов новый материал лучше всего выдавать одновременно на экран и на бумажном носителе.

Поскольку все индексы положительны и рассмотренные способы предъявления нового материала являются приемлемыми.

На основании экспериментальных данных и анкетировании обучаемых был сделан вывод о том, что использование компьютера для управления первичным формированием знаний (особенно в условиях возможного появления у обучаемых иллюзий усвоения новых знаний) существенно совершенствует процесс обучения.

Заключение

.

Выполненное нами исследование выявило педагогические условия использования компьютера для управления первичным формированием знаний, выполнение которых приводит к значительному улучшению усвоения учебного материала, повышению качества знаний. Они подразделяются на условия установления последовательности и общего характера, дидактического назначения действий учения и условия организации действийной структуры преподавания.

Использование компьютера для управления первичным формированием знаний заключается в выполнении действий, которые а) поддерживаются компьютером, б) входят в структуру управления первичным формированием знаний. Поэтому педагогическими условиями использования компьютера для управления первичным формированием знаний являются условия обеспечения соответствующей необходимой совокупности действий.

К условиям установления последовательности и общего характера, дидактического назначения действий учения относятся следующие.

1. Включение в процесс первичного формирования знаний внешних для обучаемого текущих ориентиров, создающихся на основе анализа и оценивания действий учения и направляющих внимание на оптимальное в текущий момент действие.

2. Включение в текст изучаемого материала заданий, предназначенных для создания оценочных ориентиров, и придание им формы, обеспечивающей их включение в программный продукт.

3. Обеспечение выдачи оценочных ориентиров компьютером после логического завершения промежуточных действий.

4. Предоставление обучаемому возможности запрашивать дополнительную консультацию и возвращаться к рассмотрению содержания текущего фрагмента нового учебного материала.

Условия организации действийной структуры преподавания отражены в модели первичного формирования знаний с применением компьютера, которая в нашем исследовании получила свое развитие и педагогическое обоснование. Компьютеризация процесса первичного формирования знаний по этой модели сосредоточена в соответствующем реконструировании преподавания. Для этого разработана дидактическая модель компьютеризированного инвариантного действия преподавания при первичном формировании знаний. В соответствии с этой моделью вносятся изменения и в организацию действий учащихся.

В результате построения, испытания и коррекции модели мы пришли к следующему результату. В модель инвариантного компьютеризированного действия преподавания на этапе первичного формирования знаний включена известная модель компьютеризированного инвариантного действия преподавания по закреплению знаний [77- 79] и добавлены специфичные для новой ситуации компоненты и требования. Промежуточные вопросы (задания) при первичном формировании знаний должны быть более дробными, чем при закреплении. Это обусловлено тем, что при первичном формировании знание только начинает складываться и в сознании учащегося имеются лишь мелкие компоненты его. Поскольку эти компоненты непрерывно объединяются, растут, выдаваемые учащемуся в рамках одной темы вопросы, задания тоже постепенно усложняются.

Кроме контролируемых вопросов наша модель предусматривает возможность выдачи на экран компьютера новой учебной информации и запроса для повторения последнего фрагмента нового материала.

В диссертации дано педагогическое обоснование модели процесса первичного формирования знаний с применением компьютера:

— показаны педагогические причины обращения к использованию компьютера при первичном формировании знаний;

— раскрыта с позиций двусторонности обучения действийная структура первичного формирования знаний с применением компьютера. Показано расщепление необходимых компонентов процесса компьютеризированного формирования знаний и выделения на этой основе внутри процесса обучения процессов преподавания и учения с применением компьютера на этом этапе;

— развито раскрытие идеи выбора одного из возможных вариантов действия в каждом необходимом звене цикла (шага) компьютеризированного процесса формирования знаний;

— охарактеризованы особенности обратной связи в цикле первичного формирования знаний с применением компьютера;

— раскрыты особенности структуры и содержания сценария учебного материала для компьютеризированного формирования знаний, а также педагогические особенности соответствующего программного продукта;

— раскрыты функции компьютеризированного действия преподавания при первичном формировании знаний;

— развито представление о необязательности применения компьютера в первом звене цикла компьютеризированного формирования знаний;

— представлено экспериментальное подтверждение возможности применения разработанной модели в преподавании разных учебных дисциплин;

— представлено экспериментальное подтверждение высокой эффективности применения в процессе обучения разработанной модели компьютеризированного формирования знаний.

В диссертации представлено развитие описания содержания действийной структуры звена (шага) обучения, преподавания и учения при первичном формировании знаний с применение компьютера. Построена блочная схема действийной структуры компьютеризированного дидактического инвариантного действия преподавания при первичном формировании знаний. Приведены символьные схемы, которые показывают варианты проявления соответствующих блочных структур и построение из них процесса обучения на этапе первичного формирования знаний.

В диссертации выделена совокупность дидактических функций компьютеризированного действия преподавания при первичном формировании знаний. К ним относятся следующие. Обучающая, воспитывающая, развивающая — это общие функции любого процесса обучения, в том числе и компьютеризированного. Они хорошо описаны в научной и учебной литературе. Делектирующая функция заключается в том, что компьютеризация действий преподавания привносит в процесс обучения элементы, вызывающие радость, удовлетворение самим выполнением учебных действий. Адаптирующая приспосабливает деятельность учащегося к содержанию учебного материала. Управляющая формированием знаний имеет специфику, обусловленную действиями компьютера. Ориентирующая направляет внимание учащегося на необходимые действия. Дисциплинирующая имеет специфику, обусловленную отсутствием эмоций. Индивидуализирующая обеспечивается частым осуществлением обратных связей. Мотивирующая обусловлена частым переживанием наслаждения достигнутым успехом, о котором сообщает компьютер.

Активизирующая заключается в том, что приятные реплики и другие сообщения компьютера возбуждают желание знать, не отставать, стремиться вперед. Закрепляющая функция обеспечена частой обратной связью. Гуманизирующая функция выполняется потому, что частая обратная связь снимает психологический барьер между обучающим и обучаемым и доставляет удовольствие достижениями. Объективизирующая функция обеспечивается тем, что компьютер не проявляет ни зла, ни жалости, не делает поблажек, не допускает незаслуженной обиды.

Нами выведена делектирующая функция компьютеризированного действия преподавания при первичном формировании знаний.

Педагогический эксперимент показал высокую эффективность компьютеризации первичного формирования знаний. Анализ оценочных результатов Э и К в эксперименте показал, что: показатель оценочных успехов Э относительно К (прирост среднего балла экспериментальной выборки относительно контрольной с учетом исходного состояния), характеризующий изменение среднего уровня знаний в результате эксперимента, оказался равным 0,50- студенты группы Э выполняли проверочные работы всегда лучше студентов группы Ккритерии Z и U показали, что оценочные успехи экспериментальной выборки учащихся выше оценочных успехов учащихся контрольной. Этот вывод получен на уровне значимости 0,005 (с точностью 99,5%).

На основании экспериментальных данных был сделан вывод о том, что использование компьютера для управления первичным формированием знаний (особенно в условиях возможного появления у обучаемых иллюзий усвоения новых знаний) существенно совершенствует процесс обучения.

Разработка проблемы использования компьютера для улучшения первичного формирования знаний может быть продолжена Для педагогической науки и практики полезными были бы исследования по темам: педагогические условия использования компьютеризированной мультипликации для первичного формирования знаний, использование компьютеризированной генерации фактического материала при первичном формировании знаний, педагогическая обратная связь при изучении нового материала, использование компьютера для варьирования исходного фактического материала при первичном формировании знаний, особенности компьютеризированной обратной связи при первичном формировании знаний.