Компьютер - средство обучения

    Текст предоставляет обучаемому информацию по теме урока, помогает ему  использовать систему (в  форме управления обучающей программой) или ориентироваться в уроке, а также содержит сообщения об ошибках. Одно из главных преимуществ компьютера - выдача сообщения в любую точку экрана в любое время работы программы. Структура экрана при этом может быть разнообразной. Выделим основные три способа организации экрана. При первом способе экран разделяется на две, не обязательно равные, части. Одна часть может быть использована для ввода данных с клавиатуры, а другая - для вывода команд, подсказок. В другом случае - окна экрана могут иметь разный размер и содержание в разные моменты обучения. Второй способ организации пространства экрана означает, что нет зарезервированных участков экрана, которые содержат некоторый бланк для выдачи информации. Требуемая информация выдается по мере необходимости, а отводимая для этого часть экрана может использоваться для других целей. Третий способ - использование вложенных окон (или "выталкиваемых", "выпадающих"). Такое окно появляется в определенном месте экрана по требованию, оно исчезает либо когда на экране исчезает данное требование, либо появляется новое. Также необходимо иметь на экране участок для ввода ответа обучаемого на вопрос системы. Желательно, чтобы и вопросы задавались в определенном месте экрана. Постоянно в одном и том же месте должна появляться (или постоянно присутствовать) ориентировочная информация. Лучше, если ориентировочная информация помещена в одной строке вверху или внизу экрана. Необходимо иметь список управляющих воздействий, таких как прерывание обучения, очистка экрана и другие, которые выдаются в начале урока в рамке и затем могут просматриваться при нажатии клавиши с функцией "помощь".

    Местоположение  на экране обратной связи - "реплики компьютера" всегда было проблемой. В идеале обратная связь должна быть как можно ближе на экране к местоположению вопроса и ответа обучаемого. Однако важно, чтобы собственный ответ обучаемого не затирался репликой компьютера. Лучше для этого использовать часть экрана правее вопроса. Реплика компьютера может быть выделена цветом. Отметим наиболее важные требования к реплике:

• после каждой допущенной ошибки должно следовать сообщение о ней и, по требованию обучаемого, пояснение;
• сообщения после правильного ответа должны быть краткими и не злоупотреблять похвалой;
• сообщения по каналу обратной связи должны выдаваться через несколько секунд после ввода ответа обучаемым, если компьютеру потребуется для выдачи больше времени, необходимо об этом сообщить обучаемому;
• частота и вид помощи должны соответствовать модели обучаемого.

      Обратная связь,  осуществляемая обучающей  средой, может иметь вид воздействий, дающих возможность обучаемому изменять или адаптировать последовательность учебного материала.

    Наиболее  распространенные формы человеко-машинного диалога в компьютерных обучающих системах - это диалоги типа "вопрос-ответ" и "меню". Диалоги этих типов должны отвечать требованиям естественности, последовательности, неизбыточности, гибкости и поддержки пользователя. Естественность означает, что при взаимодействии с системой обучаемый не должен существенно изменять имеющиеся традиционные способы решения задач. Стиль ведения диалога должен быть разговорным, а не письменным, фразы, по возможности, не должны требовать дополнительных пояснений. Полезно, чтобы некоторые предложения имели яркую эмоциональную окраску, лексикон соответствовал возрастным особенностям обучаемого. Диалог, реализующий дидактический принцип последовательности, гарантирует также, что обучаемый, освоивший работу с одной частью системы, не запутается с инструкциями по работе с другой ее частью. Требование краткости предполагает ввод пользователем минимального размера сообщений. Это, во-первых, обеспечивает более быстрое взаимодействие и, во-вторых, сокращает количество ошибок при вводе, что облегчает контроль правильности ответов обучаемого. Краткость относится не только к входным (от обучаемого) сообщениям, но и к репликам компьютера, особенно к подсказке. Поддержка пользователя осуществляется в виде подсказок, справочной информации или обратной связи. Кроме поддерживающей обратной связи можно также выделить два типичных ее вида: репетиторскую (целенаправленно обучающую) и советующую. Подсказки и справочная информация могут опережать действия обучаемого, обратная связь осуществляется после ввода им сообщения. Гибкость диалога - это мера того, насколько хорошо он соответствует различным уровням подготовки обучаемого, индивидуализация компьютерного обучения зависит от гибкости используемого диалога.

    Наиболее  известным механизмом организации ввода запросов обучаемых является меню. Меню всегда отвечало требованию "дружественности", предъявляемого к компьютерным программам, особенно учебного назначения, и появление манипулятора "мышь" привело к еще более широкому использованию этой формы диалога. В диалоге-меню пользователю предоставляются в различных формах возможные варианты данных для ввода и он может либо скопировать один из вариантов посимвольным вводом с клавиатуры, либо выбрать его по номеру в списке вариантов, либо выделить "мышью". Меню может быть организовано в виде блока, в виде строки данных, в виде пиктограмм, в виде списка с пронумерованными вариантами. Меню можно с равным успехом применять и для ввода управляющих сообщений и для выбора ответа обучаемым.  
В обучающих системах, как правило, происходит накопление прошлого диалога, т.е. шагов обучения, пройденных обучаемым и результатов каждого шага. Это позволяет анализировать не только успехи обучаемого в данном курсе, но и определять пригодность данной программы для достижения поставленных целей обучения.

    Учебная среда в процессе диалога может  строить различные модели обучаемых и затем использовать эти модели для динамического построения обучающих путей и методик. Конструкция интерактивной обучающей системы должна развивать познавательные функции обучаемого и, в то же время, адаптироваться к его требованиям. Интерактивный (компьютерный) диалог обеспечивает коммуникацию между двумя партнерами - обучающим средством (компьютером) и обучаемым. Очевидно, что в процессе взаимодействия оба участника диалога осуществляют и другие действия : компьютер организует собственную работу, контроль блоков, передачу информации между устройствами и другие, а обучаемый может обмениваться репликами с другими обучаемыми, делать пометки и т.д. Однако, для обучения эти действия не являются главными. Адаптивные процессы показаны как взаимное приспособление двух компонент: и обучающих действий системы, и познавательных процессов обучаемого.

    Таким образом, используя  классические положения  дидактики, использование  компьютера в обучении вносит значительные изменения не только в практику, но и в теорию педагогики.

    §4. Трудности на пути внедрения компьютерных технологий в учебный  процесс школы

    Наряду  с открывающимися широчайшими перспективами  использования в  учебном процессе компьютерной техники, существует ряд проблем, строго очерчивающих круг применимости подобных технологий, и ограничивающих их технократическое влияние. Это:

1. Опасности для здоровья учащихся,
2. Стоимость программного обеспечения,
3. Быстрое устаревание программного обеспечения, компьютеров,
4. Обучение учителей,
5. Несоблюдение технологии.

    Санитарные  нормы, действующие в настоящие время в школе, разрабатывались в то время, когда визуальные, цветовые, контрастные, электромагнитные показатели компьютеров и их мониторов не позволяли работать за терминалом машины ребенку 10-17 лет больше 10-25 минут в сутки. Сегодня большинство поставляемых в школы компьютеров, если, конечно, это - не списанные где-то "ящики", являются машинами, соответствующими жестким европейским стандартам - MPR-II, TCO'95 и другим.

    Монитор компьютера является самым "опасным" элементом. При этом современные технологии позволили снизить уровень электромагнитного излучения монитора до уровня таких бытовых приборов, как настольная лампа. Но мерцание монитора (80-100 Гц), даже по сравнению со старыми моделями (50Гц), по-прежнему утомляет глаза. В последние годы появились жидкокристаллические мониторы для настольных компьютеров. При большом размере экрана они имеют малые габариты (практически как большая книга), они практически не излучают и не мерцают, что делает их не более опасными для зрения, чем тетрадь или учебник. Высокая на сегодняшний день цена (около 1500$) не позволяет комплектовать ими школьные компьютеры, но через 1-3 года это станет реальностью. При таком уровне оснащения можно станет говорить о пересмотре информационной концепции образования.

    Вторым  серьезным препятствием на пути внедрения  компьютерных технологий обучения в школе  является немалая цена лицензионного программного обеспечения. Стоимость затрат на покупку программного обеспечения зачастую превышает стоимость самих компьютеров. Органы управления образования в своем большинстве прониклись мыслью о внедрении компьютеров в школах, во многих школах появляются современные компьютерные классы, но приобретение программного обеспечения пока не предусматривается. Таким образом в некоторых школах наблюдается следующая картина: школьники работают на суперсовременных компьютерах либо с ворованным "пиратским" программным обеспечением, либо с допотопным "Бейсиком".

    Выходов из подобной ситуации может быть несколько:

• частные школы и некоторые муниципальные, берущие плату за дополнительные образовательные услуги могут позволить себе приобретение нескольких программ;
• крупные компании, например Microsoft, проводят акции поддержки образования и предоставляют свою продукцию бесплатно или за меньшую цену, но такой ход оказывается неприемлем для небольших фирм, занимающихся разработкой программного обеспечения специально для образования;
• логично было бы выделять средства из бюджета, но в нынешней экономической ситуации ближайшие годы это не представляется возможным;
• возможно использование принципиально бесплатного ПО, примером которого на сегодняшний день может являться операционная система Red Hat Linux и приложения для нее, получающая все большее и большее распространение во всем мире.

    Еще одна трудность - революционный рост компьютерных технологий, при котором в последние годы оборудование и ПО безнадежно морально устаревают буквально за год-два. За подобными темпами система финансирования образования успеть не может. За рубежом практикуется бесплатное или почти бесплатное обновление лицензионного ПО и даже компьютерного парка для образовательных учреждений.

    Такое быстрое развитие информационных технологий делает специалиста, не повышающего свой профессиональный уровень, практически дилетантом в среднем за 3-4 года. Этот факт диктует необходимость организации процесса непрерывного повышения квалификации как учителей информатики, так и учителей других предметов, использующих компьютерные технологии в своей работе. Это может решаться путем организации ежегодных курсов без отрыва от работы, самообразования. Большую перспективу предоставляют дистанционные курсы.

    Особой  трудностью может  стать неумелое либо нецелесообразное, беспорядочное применение компьютерных технологий в учебном процессе. Согласно материалам недавнего исследования, проведенного в Соединенных штатах журналом Education Week, ученики, проводящие слишком много времени за освоением учебного материала с помощью компьютера, могут в итоге получить более низкие итоговые оценки за выполнение тестов. Причина, по мнению координатора проведенного журналом опроса "Technology Counts '98" (Итоги применения технологий '98) Крейга Джералда (Craig Jerald), состоит в том, что часть проводимого за компьютером времени на самом деле посвящается далеким от обучения целям.

    Согласно  результатам исследования, уровень оценок оказался на 20% ниже для тех  учащихся, которые  чаще других пользовались установленными в  учебном классе компьютерами. Частое использование  домашнего компьютера приводило к еще более значительному снижению успеваемости - на 26%.

    Кроме того, оказалось, что  некоторые виды компьютерного  обучения способствуют повышению итоговых оценок, тогда как  другие - скорее ведут  к их снижению. В  целом, чем лучше был подготовлен учитель, тем выше оказывались и результаты учеников.

    По  словам Джералда, главным в применении высокой технологии было то, насколько учителя сами владели компьютером, и как они использовали его в учебном процессе, соблюдали технологическую дисциплину.

    Аналогичных Российских исследований пока не проводилось, но можно предположить, что его результаты были бы схожими. 

    Глава 2. Технологии применения компьютеров в  учебном процессе.

    §1. Компьютерные технологии на уроках физики

    Исторически сложилось так, что  в первую очередь внедрение компьютерной техники шло в области естественной науки, промышленности высоких технологий. Этим во многом обусловлено то, что с компьютером в наших школах плотно знакомы учителя физики, математики, биологии, сами зачастую в недалеком прошлом ученые. Во внедрении компьютерных учебных технологий в этих предметах и были сделаны значительные успехи.

    Основными компьютерными технологиями на уроках физики и, возможно, астрономии, можно назвать

• Компьютерное моделирование;
• Проведение модельных лабораторных работ;
• Использование гипертекстовый (контекстно-связанных) учебных пособий;
• Контроль знаний, тестирование;