Основа компьютерных технологий обучения
Уровень развития общества, как было отмечено во введении, определяется его интеллектуализацией, информатизацией и гуманизацией, что в свою очередь, связано с компьютеризацией, компьютерными технологиями обучения подрастающего поколения.
На решение этих проблем направлены усилия отечественных психологов и педагогов. Среди них большое значение при разработке компьютерных технологий и программ имеет работа Б.Ф. Ломова о средствах развития человека. Он подчеркивает роль технических средств обучения (в частности, компьютеров) в развитии трех основных уровней познания: сенсорно-перцептивного, представленческого или образного и рече-мыслительного; в увеличении возможности накопления и применения знаний каждым человеком, в возможности доступа каждого человека к информации, накапливаемой обществом и в оперативности ее использования, а также в развитии способностей человека, «реализуемых в процессах ощущения, и восприятия, памяти, воображения и мышления, более широко – интеллекта, в котором интегрируются все когнитивные процессы» /62, с. 142). Он отмечает значение компьютера не только в развитии когнитивной, но и регулятивной, и коммуникативной функции психики, в частности, в целеполагании и планировании и особую роль компьютера (при его разумном использовании) в «практически всех уровней антиципации, и особенно «представленческого и вербально-логического» /там же /.
Компьютер, как средство труда учителя имеет ряд преимуществ по сравнению с другими техническими средствами, в том числе возможность в ходе занятий оценивать результат усвоения знаний учащимися, варьировать способы передачи информации и самое главное – позволяет учитывать индивидуально-психологические особенности учащихся, а значит, оптимальным образом сочетать фронтальную работу с индивидуальной. «Но эти преимущества проявляются только тогда, когда учитель владеет высоким уровнем профессионального мастерства. В противном случае перечисленные преимущества могут превратиться в свою противоположность (шаблонные методы, ригидность учебного процесса и т.д.)» /там же, с. 144/.
Участники круглого стола «Компьютер в обучении: психолого-педагогические проблемы» выразили свой взгляд на эту проблему /47/.
А.М. Матюшкин (два подхода в обучении информатике: 1) проблемное и
программированное обучение, 2) обучение в форме диалога, как основного условия творческого усвоения знаний и возможностей развития
исследовательской активности в обучении).
О.К. Тихомиров (влияние компьютеризации на психическое развитие человека, его познавательно-мотивационной и эмоциональной сферы, его самосознание, значимость психолого-педагогических проблем: «взаимопонимания» между человеком и компьютером, эффективности объяснений, поступающих от компьютера к человеку).
И.М. Яглом (необходимость развития при компьютеризации не алгоритмической, а образной составляющей мышления, поскольку умственная деятельность не должна копировать «систему мышления» робота или компьютера).
А.И. Тоом (психологические принципы объяснения в диалоге «компьютер – ученик», эффективность объяснения достигается при:
1) уточнении абстрактных понятий, наполнении их новым содержанием, 2) использовании не только логических, но и наглядных, образных форм аргументации, 3) выходе за пределы единичного, частного случая, комбинировании различных значений параметров задачи и др. Не выполнение хотя бы одного из этих 7 принципов приводит к простому заучиванию, а задача не становится для учащегося проблемной ситуацией.
В.Н. Каптелинин (компьютерная грамотность: а) бытовая, б) профессиональная, в) овладение компьютером как интеллектуальным средством, открывающим доступ к большим массивам информации).
Сказанное выше и анализ, поведенный в 4.4.1, 4.4.2, позволяют сделать вывод о целесообразности применения структурно-логических схем в компьютерных технологиях обучения.
СЛС, с нашей точки зрения, могут служить методической основой компьютерных технологий обучения, что объясняется следующим. Эффективность любой технологии обучения, в том числе компьютерной, по нашему глубокому убеждению, определяется тем, насколько эти технологии реализуют в учебном процессе: 1) основные психологические концепции обучения; 2) основные дидактические принципы (системности, научности, наглядности, самостоятельности, эффективности, связи теории с практикой, сочетания индивидуального подхода и коллективизма в обучении /7, 81, с. 185–197/ и 3) учитывают индивидуально-психологические особенности обучаемых, в частности, особенности когнитивных стилей. В связи с тем, что разработанный автором метод обучения на базе СЛС, как было обосновано в 4.4, 4.4.1, 4.4.2, удовлетворяет описанным выше принципам, то структурно-логические схемы можно считать дидактической основой компьютерных технологий обучения и применять в автоматизированных обучающих системах.
Компьютерные технологии обучения, разработанные с использованием СЛС и с учетом индивидуально-психологических особенностей студентов, позволяют обеспечить оптимальное соответствие методики обучения особенностями индивидуальной познавательной деятельности каждого обучающегося, а следовательно, ее эффективность и успешность – все это будет способствовать повышению качества обучения, качеству подготовки
специалистов в вузе, в частности в техническом.
4.4.4. Структурно-логические схемы по общетехническим дисциплинам
«Насосы, вентиляторы, компрессоры» и «Гидромеханика»
Первая дисциплина знакомит студентов с принципами действия, особенностями конструкций, основами теории и особенностями условий эксплуатации таких гидравлических машин, перемещающих жидкости и газы, как насосы, вентиляторы и компрессоры. Эти машины, имея определенные отличия, но осуществляя один и тот же процесс передачи энергии перемещающемуся через них потоку жидкостей или газов, имеют, вследствие этого, довольно много общего в теоретическом плане, что и нашло отражение при составлении структурно-логических схем по этой дисциплине. По шестнадцати основным темам курса составлено 19 структурно - логических схем, которые на протяжении 7 лет применяются автором в преподавании вышеназванных дисциплин.
Учебная информация при представлении ее в виде СЛС значительно обобщается, структурируется (схемы приложения 2) и наглядно раскрываются связи как между вопросами определенной темы, так и между этой темой и предыдущей, и последующей. Это обеспечивается за счет кодирования информации (например, на каждой схеме вопросы, относящиеся к насосам, отмечаются буквой Н, вентиляторам - В, компрессорам - К). Кроме того, иногда связи между «обобщенным образом восприятия» (опорным сигналом, символом) и его конкретным проявлением показываются стрелками (СЛС 2,3 приложения 2).
При наличии СЛС познавательную деятельность можно организовать по-
разному, что зависит от количественного и качественного состава аудитории,
особенностей изучаемого материала и пр.
1. Для многочисленной (3-4 учебных группы) с недостаточным уровнем обученности и привыкшей конспектировать аудитории наиболее подходящим является обычный информационно-рецептивный метод обучения, когда преподаватель прежде чем подробно объяснять, доказывать какой-либо теоретический вопрос, сначала кратко поясняет содержание всей темы, наглядно представленной на СЛС. Это способствует привлечению внимания обучающихся к учебной информации, предварительному краткому ознакомлению с ее содержанием, установлению связей между вопросами рассматриваемой темы, ее целостному восприятию, что совершенно необходимо для студентов с выраженными правополушарными и право-левополушарными функциями головного мозга - синтетиков, воспринимающих информацию в целом. Студенты, с доминированием левого полушария - аналитики, увидят цепочку взаимосвязанных элементов, что поможет им в
получить целостное представление о каждой теме изучаемой дисциплины.
Проработка и закрепление теоретического материала осуществляется за счет ответов на вопросы и решение задач чаще во внеаудиторное время, реже в часы практических занятий, которых по курсу мало.
2. Для 1-2 учебных групп учащихся, студентов со средним и высоким уровнем обученности и обучаемости, как показывает наш опыт, целесообразно организовывать познавательную деятельность следующим образом. После того, как преподаватель пояснить содержание очередной (например, 2,3 СЛС) темы курса, сделает вывод какого-то одного уравнения, зависимости, студенты самостоятельно выводят все другие уравнения, а затем используют их при решении задач, выполнении заданий и т.д. Таким образом, в учебном процессе реализуются эвристический и исследовательский методы обучения. При этом учитель, преподаватель может давать задания исследовательского характера как отдельным учащимся, студентам, учитывая уровень развития их интеллектуальных способностей или предложить то или иное задание группе из двух человек - диаде, включая в нее обучающихся с одинаковой или разной степенью обученности и обучаемости, но психологический совместимых. Совместная познавательная деятельность школьников, студентов, как известно, оказывается более эффективной, успешной и развивающей, чем индивидуальная.
3. Проведение занятий, лекций в форме диалога является средством наиболее активизирующим мыслительную и познавательную деятельность учащихся, студентов в целом. Такая форма проведения лекций хорошо принимается студентами, о чем свидетельствуют результаты анкетирования. При этом преподаватель, сначала кратко пояснив содержание рассматриваемой темы по СЛС, начинает вести совместные рассуждения со студентами постепенно перехода от одного вопроса темы к другому, задавая вопросы, получая ответы, уточняя их, иногда подробно поясняя или доказывая то, что труднее воспринимается студентами, обращая их внимание на связи между отдельными вопросами темы и связи с ранее изученным материалом. Такая методика проведения лекций наиболее целесообразна с 1-2 студенческими группами даже при среднем уровне их обученности, она, безусловно, повышает уровень обучаемости студентов, а по затратам времени такая же, как традиционная монологическая лекция.
4. Возможно такая форма организации познавательной деятельности, при которой преподаватель, пояснив по СЛС содержание темы и выделив отдельные вопросы, предлагает студентам сначала (ориентируясь на СЛС), выполнить иллюстрацию к рассматриваемому вопросу (чертеж, график, схему), а затем найти к нему пояснение в учебном или методическом пособии и отразить это пояснение в конспекте. Это и эвристический метод познания, и
развитие способностей к самообразованию.
5. Информация, представленная на СЛС, может рассматриваться как наглядно выраженная проблема с отдельными вопросами- задачами, и, следовательно, можно применять проблемный метод обучения с использованием структурно-логических схем. Причем, обобщение и структуризация учебной информации, наглядное раскрытие связей содействуют эффективному решению проблемных задач и ситуаций, выполнению комплексных заданий-задач даже при самостоятельной познавательной деятельности студентов, о чем свидетельствуют мнения студентов заочного обучения.
По 14 темам общеинженерной дисциплины «Гидромеханика» нами составлено 16 структурно-логических схем. В гидромеханике широко используется математический аппарат, выполняются достаточно сложные выводы дифференциальных уравнений, их интегрирование в более частных случаях. В связи с этим, наиболее целесообразно проведение лекций в форме диалога, так как тщательно проанализированный вместе с преподавателем материал легче осваивается и осмысливается студентами, а, следовательно, переходит в долговременное хранилище памяти и становится знаниями.
Довольно часто нами в преподавании этой дисциплины применяется эвристический и исследовательский методы, о которых было сказано выше, в пункте 2, когда преподаватель выводит или доказывает основное, главное, а все другие, часто подобные, выводы и доказательства студенты выполняют самостоятельно, что способствует развитию логического мышления, способностей к самообразованию.
В целом, представление учебной информации в виде структурно-логических схем не только повышают эффективность познавательной деятельности учащихся, студентов, но и превращает учителя, преподавателя из передатчика информации в дирижера, направляющего самостоятельную познавательную деятельность обучающихся, а самих школьников, студентов из пассивных слушателей, приемников информации в активных ее преобразователей и исследователей. При этом деятельность преподавателя как «дирижера» будет тем эффективнее, чем более стиль его обучения будет соответствовать стилю индивидуальной познавательной деятельности школьника , студента.
Кроме того, применение СЛС позволяет разнообразить методику
преподавания самых различных дисциплин, что способствует эффективности познавательной деятельности обучающихся. Об этом свидетельствуют результаты опроса студентов, которые подтверждают целесообразность применения СЛС в преподавании таких разных по содержанию и структуре учебного материала курсах как «Гидромеханика» и «Насосы, вентиляторы,
компрессоры».
4.4.5. Обоснование эффективности метода обучения техническим и специальным дисциплинам на базе структурно-логических схем (СЛС)
Влияние метода обучения на основе СЛС на активизацию и повышение
эффективности познавательной деятельности студентов обосновано нами
аналитически (4.4.1.), подтверждено результатами проведенного эксперимента (констатирующего и формирующего в трех экспериментальных – 68 студентов и трех контрольных группах – 65 человек) и результатами анкетирования студентов. Кроме того, эти результаты согласуются с исследованиями Н.Ф.Тищенко, который эмпирически доказал, что при применения СЛС:
· сокращается время обученияпри одном и том жекачестве знаний;
· повышается качество знанийпри одном и том же времени обучения;
· увеличивается количество изучаемой информации при одном и том же уровне знанийи тех жевременных затратах;
· сильными студентами обязательный программный материал осваивается в три раза быстрее,чем без СЛС /127/.
Результаты эти понятны, ибо преподаватель затратил время и энергию на обобщение, структурирование информации, и если это обобщение и связи между элементами знания студентам понятны, то процесс усвоения информации ускоряется, что подтверждено нашими наблюдениями.
Повышение качества знаний при применении СЛС, по нашему мнению, объясняется тем, что на схемах наглядно представлена информация по той или иной теме, разделу изучаемой дисциплины и наглядно отражены связи между элементами знания. Это способствует тому, что студенты лучше понимают сущность рассматриваемой проблемы, что и определяет качество знаний.
Крупноблочное представление информации в виде СЛС наиболее соответствует особенностям восприятия обладателями синтетического стиля мышления, а аналитикам СЛС помогают увидеть целое. Такое представление информации помогает студентам развивать различные мыслительные операции (дифференцирование, сравнение, обобщение и др.), а также развивать образную и логическую память как за счет запечатления учебной информации, так и за счет обработки ее по логическому принципу, что повышает эффективность процессов познания.
В связи с тем, что студенты изучают технические дисциплины на основе разработанного нами метода обучения на базе СЛС в течение одного семестра (3–3,5 месяца), изучая в это же время другие дисциплины при традиционных методах обучения, то не представляется возможным экспериментально проверить происходящее за это время изменение уровня развития их образного, логического, пространственного мышления, образной и логической памяти, воображения и т.д. Однако, влияние СЛС на развитие мыслительных операций дифференцирования, нахождения сходства и сравнения нами было установлено экспериментально по результатам констатирующего (К эк) и
формирующего (Ф эк). экспериментов. При этом после первой лекции по курсу
«Насосы, вентиляторы, компрессоры», на которой студенты (3-х экспериментальных и 3-х контрольных групп) познакомились с классификацией и принципом действия машин, перемещающих жидкости и газы, им были выданы задания установить различия, найти сходства и сравнить в целом какие-либо три машины, используя разную литературу. Результаты выполненных студентами заданий оценивались по 10 балльной шкале и в процентах, по соотношению 10 баллов – 100% . Спустя три месяца по окончании курса, студентам этих же групп (экспериментальных, изучающих предмет с применением СЛС и контрольных – занимающихся по традиционной методике) были выданы задания на установление различий, нахождение сходства и проведение сравнений по разным теоретическим и практическим вопросам и темам изучаемой дисциплины. Оценка проводилась, как и первоначально, результаты эксперимента представлены в табличной форме.
Таблица
Развитие мышления у студентов экспериментальных и контрольных групп
| Экспериментальные группы | Контрольные группы | ||||||||
| Группа | Кол-во студен | Рез-ты констат | Рез-ты формир | Раз- личия | Группа | Кол-во студен | Рез-ты констат | Рез-ты формир | Раз- личия |
| Гр. 1э | 0,47 | 0,77 | 0,30 | Гр.1к | 0,58 | 0,70 | 0,12 | ||
| Гр. 2э | 0,56 | 0,80 | 0,24 | Гр. 2к | 0,56 | 0,70 | 0,14 | ||
| Гр. 3э | 0,47 | 0,84 | 0,37 | Гр. 3к | 0,55 | 0,72 | 0,17 | ||
| Средн. | 0,50 | 0,80 | 0,30 | Средн. | 0,56 | 0,70 | 0,14 |
Результаты эксперимента свидетельствуют о следующем. В 2-х из 3-х экспериментальных группах первоначальный уровень выполнения мыслительных операций дифференцирования, нахождения сходства и сравнения был (0,47) на 9 % ниже, чем у контрольных групп (0,56). После обучения с применением СЛС уровень выполнения этих операций повысился на 24 – 37 %, по сравнению с первоначальным, а в контрольных группах на 12 – 17 %.
Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о целесообразности применения СЛС при изучении общетехнических и специальных дисциплин, т.к. это способствует более эффективному развитию мыслительных операций и мышления в целом по сравнению с традиционными методами обучения.
Кроме того, целесообразность применения СЛС подтверждается тем, что
студенты становятся способными решать задачи более высокого класса (чем
обычные учебные задачи) – комплексные задачи-задания, соответствующие их
склонностям к инженерно- технической или инженерно-гуманитарной
профессиональной деятельности.