Материал: Компьютерные технологии в науке и образовании. учебное пособие. Кремер О.Б

Таким образом, важной особенностью ТП является сотрудничество преподавателя и студентов в совместной деятельности, направленной на выполнение проекта, предполагающее динамику управляющей роли преподавателя от максимальной помощи преподавателя студентам в решении учебных задач к поддерживаемому действию, далее к последовательному нарастанию собственной активности студентов и самообучению, к появлению отношений партнерства с преподавателем.

Применение информационных технологий на занятиях и во внеурочной деятельности, расширяет возможности творчества, как преподавателя, так и обучающихся, повышает интерес к предметам, стимулирует освоение обучающихся новейших достижений в области компьютерных технологий, что ведет к интенсификации процесса обучения. Но нельзя забывать и о живом слове преподавателя.

4.5. История развития, современное состояние и перспективы развития информационных технологий обучения

Информатизация образования – целенаправленная деятельность по разработке и внедрению информационно-коммуникационных технологий:

– в учебный процесс для подготовки граждан к жизни и деятельности в условиях современного информационного общества; повышения качества общеобразовательной и профессиональной подготовки специалистов на основе широкого использования информационно-коммуникационных технологий;

– в управление системой образования для повышения эффективности и качества процессами управления;

– в методическую и научно-педагогическую деятельность для повышения качества работы педагогов; разработки и внедрению новых образовательных технологий на основе использования информационно-коммуникационных технологий.

Ретроспективный анализ процесса внедрения и использования средств вычислительной техники и компьютерных технологий в учебном процессе позволил выделить три этапа информатизации образования (условно названные электронизацией, компьютеризацией и информатизацией образовательного процесса).

Первый этап информатизации образования (электронизация) характеризовался широким внедрением электронных средств и вычислительной техники в процесс подготовки обучающихся сначала технических специальностей (конец 50-х - начало 60-х годов), а затем гуманитарных специальностей (конец 60-х - начало 70-х годов) и предполагал обучение основам алгоритмизации и программирования, элементам алгебры логики, математического моделирования на ЭВМ.

Подобный подход предусматривал формирование у обучающихся алгоритмического стиля мышления, овладение некоторыми языками программирования, освоение умений работы на ЭВМ с помощью вычислительно-логических алгоритмов. Относительно малая производительность компьютеров того времени, отсутствие удобных в работе, интуитивно понятных для обычного пользователя (не программиста) и имеющих дружественный интерфейс программных средств не способствовали широкому использованию вычислительной техники в сфере гуманитарного образования.

Второй этап информатизации образования (компьютеризация) (с середины 70-х годов по 90-е годы) связан с появлением более мощных компьютеров, программного обеспечения, имеющего дружественный интерфейс, и характеризуется в первую очередь использованием диалогового взаимодействия человека с компьютером. обучающиеся как субъекты образовательного процесса впервые получили возможность, работая на компьютере, взаимодействовать с моделями -"заместителями" реальных объектов и, что самое главное, управлять объектами изучения. Компьютерные образовательные технологии позволили на основе моделирования исследовать различные (химические, физические, социальные, педагогические и т.п.) процессы и явления. Компьютерная техника стала выступать в качестве мощного средства обучения в составе автоматизированных систем различной степени интеллектуальности. В сфере образования все больше стали использоваться автоматизированные системы обучения, контроля знаний и управления учебным процессом.

Третий, современный, этап информатизации образования характеризуется использованием мощных персональных компьютеров, быстродействующих накопителей большой емкости, новых информационных и телекоммуникационных технологий, мультимедийных технологий и виртуальной реальности, а также философским осмыслением происходящего процесса информатизации и его социальных последствий.

Различные подходы к определению образовательной технологии можно суммировать как совокупность способов реализации учебных планов и учебных программ, представляющую собой систему форм, методов и средств обучения, обеспечивающую достижение образовательных целей. Различие образовательных технологий специалисты обычно выводят из различия применяемых средств обучения. Информационные образовательные технологии возникают при использованием средств информационно-вычислительной техники.

Сегодня одной из характерных черт образовательной среды является возможность студентов и преподавателей обращаться к структурированным учебно-методическим материалам, обучающим мультимедийным комплексам всего университета в любое время и в любой точке пространства. Помимо доступности учебного материала, необходимо обеспечить обучаемому возможность связи с преподавателем, получение консультации в он-лайн или офф-лайн режимах, а также возможность получения индивидуальной «навигации» в освоении того или иного предмета.

Разработчики дистанционного образования (ДО) конкретизируют индивидуализацию образовательного поведения следующим образом, считая, что в ДО наиболее ярко проявляются черты личностно-ориентированного способа обучения: гибкость, модульность, доступность, рентабельность, мобильность, охват, технологичность, социальное равноправие, интернациональность.

Информационные технологии приносят возможность и необходимость изменения самой модели учебного процесса: переход от репродуктивного обучения — «перелива» знаний из одной головы в другую, от преподавателя к студентам — к креативной модели (когда в учебной аудитории с помощью нового технологического и технического обеспечения моделируется жизненная ситуация или процесс, студенты под руководством преподавателя должны применить свои знания, проявить творческие способности для анализа моделируемой ситуации и выработать решения на поставленные задачи). Специалисты считают, что развитие традиционных и новых технологий должно идти по принципу дополнительности и взаимокоррелирования, что, в свою очередь, позволяет говорить о принципиально новом измерении образовательной среды — глобальном, измерении, существующем в реальном времени и ассоциирующем в себе всю совокупность образовательных технологий.

Информационные и коммуникационные технологии по признанию специалистов являются одним из приоритетных направлений науки и техники, которые в XXI веке станут решающими, критическими.

Под критическими понимают такие технологии, которые носят межотраслевой характер, создают существенные предпосылки для развития многих технологических областей или направлений исследований и разработок, дают в совокупности главный вклад в решение ключевых проблем развития и прогресса.

В образовании роль критических несомненно принадлежит базовым информационным технологиям, т.е. таким, которые являются основой образовательных технологий, использующих средства информационно-вычислительной техники и в совокупности образующих технологическую инфраструктуру учебного заведения.

Критические образовательные технологии обеспечивают создание на основе инфраструктуры корпоративных телекоммуникационных сетей образовательных учреждений распределенных баз образовательных технологий, которые благодаря этой инфраструктуре могут использоваться в любом месте образовательного пространства, в том числе и в процессе реализации идеологии дистанционного образования.

Для решения проблемы качественного изменения состояния всей информационной среды системы образования необходимо представление новых возможностей как для опережающего, развивающего образования каждой личности, так и для роста совокупного общественного интеллекта.

Еще одним перспективным направлением развития системы образования является широкое внедрение методов дистанционного обучения и самообразования на основе использования информационных и телекоммуникационных технологий и средств удаленного доступа к распределенным базам данных и знаний. Разработка соответствующих рекомендаций составляет первое направление необходимых исследований.

Второе направление исследований заключается в необходимости разработки психолого-педагогического сопровождения применения ИКТ на всех уровнях образования.

К важнейшим направлениям перехода к новой образовательной концепции, которая станет основой необходимой для условий XXI века перспективной системы образования, относятся, в частности, фундаментализация образования на всех его уровнях; реализация концепции опережающего образования; широкое использование методов инновационного и развивающего образования на основе применения перспективных информационных технологий; повышение доступности качественного образования путем развития системы дистанционного обучения и средств информационной поддержки учебного процесса современными информационными и телекоммуникационными технологиями.

Таким образом, компьютеризация обучения вызывает свои, подчас довольно сложные проблемы. Чтобы ожидаемый от неё положительный эффект был достигнут, необходимо последовательно создавать качественно иные методики обучения с учётом особенностей восприятия и освоения человеком новых типов информации. Эффект появления так называемых "компьютерных детей", т.е. оторванных от жизни и не способных к полноценному общению молодых людей, уже обозначился. Необходимо постоянно иметь в виду, что "мегамашина" может не только помогать в обучении, но и деформировать личность.

5. Математические модели обучения

Первые попытки моделирования процессов обучения относятся, по-видимому, к 1907 г. (Gulliksen [1934]). До настоящего времени большинство исследователей ограничивается изучением частных ситуаций обучения и развивает модели, описывающие процесс обучения в этих ситуациях. Рассмотрим один из таких подходов. В экспериментах, которые имеются в виду, используется Т-образный коридор, показанный на рис. 9. Крыса, войдя в коридор, может повернуть направо (R) или налево (L). Предположим, что мы хотим "обучить" крысу поворачивать направо и пытаемся достичь этого, поощряя ее пищей, если она поворачивает направо, и, оставляя ее без поощрения, если она поворачивает налево.

Рис. 9. Г-образный коридор

Помещая крысу в Т-образный коридор и проводя серию испытаний, мы можем изучить последовательность ее ответов (R или L) и попытаться сделать некоторые предсказания относительно этой последовательности. Аналогичные эксперименты проводились и с участием людей. Состояли они в следующем. Перед испытуемым помещается табло, где находятся две лампочки. Начинается серия испытаний. Перед каждым опытом испытуемый предсказывает, какая лампочка загорится — правая или левая.

После этого в соответствии с определенным правилом загорается одна из лампочек. Предположим сначала для простоты, что мы постоянно зажигаем правую лампочку, т.е. всегда поощряем ответ R. Как и ранее, здесь нас интересует возможность предсказания последовательности ответов или некоторых ее свойств.

5.1. Линейная модель обучения

По-видимому, простейшая модель обучения - так называемая линейная модель. Эта модель предполагает, что обучение есть бесконечный процесс, уровень обученности постоянно возрастает, но состояние полного обучения не наступает никогда.

Для построения модели положим, что p_t есть вероятность правильного ответа R при испытании номер t. Тогда q_i = 1 - p_i есть вероятность неправильного ответа при испытании t. Испытания будем нумеровать числами 0, 1, 2,... Таким образом, первое испытание имеет номер 0. В линейной модели предполагается, что с каждый новым испытанием вероятность q_i убывает, причем коэффициент убывания остается постоянным для всех испытаний. Это означает, что существует константа α, 0 < α < 1 такая, что

Для вероятностей p_i имеем

откуда, собственно, и проистекает название линейная модель. Постоянная α называется параметром модели. Это некоторая числовая величина, конкретное значение которой необходимо знать для применения данной модели к изучению различных процессов обучения. Оценка параметра α должна быть получена на основе экспериментальных данных.

Согласно прогнозу, сделанному на основе линейной модели, имеем