В современных условиях резко возросло роль компьютеров во многих областях человеческой деятельности. Не составляет исключения здесь и система образования, особенно образования математического, связанного с проблемой компьютеризации наиболее тесно и естественно.
Если говорить об основных функциях компьютера в учебном процессе, то он выступает, с одной стороны, как объект изучения и, с другой, как средство обучения. Первое направление подразумевает обучение работе с компьютером, знание основных сфер применения компьютера, формирование умения самостоятельно составлять простейшие программы, усвоение определенной терминологии. Второе направление связано с созданием и использованием различных типов программ, необходимых и полезных в учебном процессе. Сегодня количество программ, используемых в обучении, велико, выполняемые ими функции разнообразны и обширны. Тем не менее, можно попытаться выделить несколько основных типов программ, различающихся прежде всего целью их применения. Так, наиболее естественным, на наш взгляд, является разделение программ на обучающие, контролирующие и учебно-технологические.
Обучающие программы предназначены, прежде всего, для помощи учащимся в осуществлении учебного процесса: усвоение и закрепление полученных ранее знаний, установление связей между теорией и ее конкретными (чувственными) проявлениями, наконец, на более высоком уровне, самостоятельное получение новых знаний, организация исследовательской деятельности. Из общего набора обучающих программ следует выделить программы-игры, стимулирующие инициативу и творческое мышление, способствующие формированию стратегий решения задач и структуры знаний и которые могут быть успешно применены в различных областях.
Контролирующие (экзаменующие) программы предназначены для контроля получаемых учащимися знаний. Следует отметить, что зачастую трудно провести грань между обучающей и контролирующей программами, так как обычно программы такого рода используются как одна из форм самостоятельной работы учащихся, а результаты, выдаваемые компьютером, выполняют роль промежуточной аттестации. Но есть и специальные программы-экзаменаторы, предназначенные только для контроля знаний - обычно, в отличие от программ обучающих - по достаточно обширному разделу.
Учебно-технологические программы характеризуются тем, что здесь с компьютером непосредственно взаимодействует не обучаемый, а педагог. При этом компьютер помогает преподавателю в осуществлении учебного процесса, в составлении и предъявлении учащимся учебных заданий, соответствующих разным этапам процесса усвоения и индивидуальным особенностям ученика. Эти программы облегчают рутинную работу при арифметических вычислениях, освобождают время преподавателя и позволяют иметь под рукой богатый материал для иллюстрации тех или иных математических утверждений.
Широкий спектр обучающих, контролирующих и учебно-технологических программ создан студентами и учениками подшефных классов при кафедре теории чисел математического факультета МПГУ. Среди них как программы, предназначенные для школьного обучения, так и программы, используемые в практике обучения в вузе. В их числе:
- обучающие (и контролирующие) программы: МАТЕМАТИК (арифметический ассистент учителя); ГРАФИКИ; ЧЕРНЫЕ ЯЩИКИ; СВ (системы вычетов);
- обучающие программы-игры: СТРЕЛЫ(рациональные дроби); STAR (пропедевтическое введение градусной меры угла); АРИФМЕТИК (обратные арифметические задачи);
- "чисто" контролирующие программы: АРИША (школьная арифметика); ЗАЧЕТ (допуск к зачету по курсу теории чисел);
- учебно-технологические: ЦЕПНЫЕ ДРОБИ и СИСТЕМЫСЧИСЛЕНИЯ (генерирующие пакеты заданий по указанным темам); программы составления таблиц индексов, таблиц нестандартных арифметических функций и т.п.
Компьютерный «учебник»
Компьютерные обучающие программы (КОП) представляют обучающее средство созданное при помощи компьютерных технологий, хранящиеся в памяти компьютера или на специальных носителях (дискетах, компакт-дисках и др.) и реализуемые при помощи компьютеров.
Смысловая нагрузка, которую несет любая КОП в образовательном процессе практически та же самая что и у полиграфических форм образовательных средств. Однако, у КОП имеется ряд особенностей, которые недоступны для полиграфических форм.
На рис. 1 показана сравнительная характеристика компьютерных и полиграфических форм обучающих средств.
Компьютерные обучающие программы, или “компьютерные учебники” могут повторять все формы учебной литературы, имеющейся на вооружении в современном, “классическом” образовании: учебные пособия, справочники, методические указания, атласы, базы данных, системы самоконтроля и самообразования (тест-системы), задачники. Наиболее эффективный вариант - создание набора мультимедийных компьютерных программ, видеофильмов и аудиоматериалов (компакт-диски) по данному предмету и создание комплексного компьютерно-видео-аудио набора программ, охватывающих целые курсы, например: общая и сравнительная цитология, гистология, анатомия низших и высших растений, их систематика и биогеография.
Рис. 1. Сравнительная характеристика компьютерных и полиграфических форм обучающих средств
Для создания компьютерных учебников, атласов, справочников, методических пособий и т.д. прежде всего необходимо определить программное средство (“оболочку”), которое автор образовательного документа будет использовать в своей работе. Это очевидно, так как в зависимости от выбранной программной “оболочки” автор разрабатывает сценарий КОП и выбирает необходимые способы подготовки текстовых, графических и др. элементов будущего учебного пособия. В настоящее время используются два подхода в выборе программных “оболочек”.
Первый подход предполагает использование комбинации стандартных программных пакетов (Word c гипертекстовыми переходами, Excel, Power Point и др.).
Второй подход связан с использованием специальных программных “оболочек” разработанных отдельными авторскими коллективами и специальными фирмами. Как указывалось выше в нашей стране для этой цели в 90-х годах был разработан ряд программ, таких как оболочка для локальной информационной системы (CLIS), инструментальная среда “Адонис” (научно-техническая фирма “РосФайл”, Москва), универсальная инструментальная система “Aosmicro” (авторы Чернышев Ю.А. и Воронин А.Т.), программно-инструментальный комплекс “Урок” (фирма “Дисофт Лтд., Москва) и др.
К сожалению, в настоящее время эти программы, невзирая на их большие возможности, практически не используются, так как они были рассчитаны на работу в операционной системе MS DOS.
В Центре аналитической микроскопии создана инструментальная система “Фотомир” (ИС “Фотомир”) специально для создания атласов изображений, полученных при помощи телевизионно-компьютерной микроскопии. Однако разработанная инструментальная система представляет универсальную оболочку для разработки различных мультимедийных баз данных и знаний в среде Windows.
Заключение
На современном этапе НТР происходит компьютеризация всех сфер человеческой деятельности. Мы являемся свидетелями информационного "взрыва", когда человеческий мозг уже не в состоянии справится с непрерывно увеличивающимся потоком информации.
Обилие информационных потоков, особенно при плюрализме образовательных идей, технологий, также настоятельно вызывает потребность в использовании возможностей современной вычислительной техники в обучении.
Очевидно, что обучение на базе компьютерных технологий это динамический процесс, основные тенденции развития которого связаны с расширением сферы использования компьютеров во всех сферах жизни и, соответственно, в учебном процессе.
Практическое использование компьютерных учебных пособий требует разработки специальных методик их использования. Это связано с тем, что в отношения преподаватель-студент-преподаватель включается компьютер с виртуальными учебниками, находящимися в его памяти. С моей точки зрения, роль преподавателя в учебном процессе в “компьютерную эру” останется такой же важной как и в “эру классических форм” образовательного процесса. Компьютерные учебные пособия необходимо рассматривать только как средства позволяющие преподавателю значительно повысить эффективность своего труда. Проблема заключается в том, что преподаватель должен правильно определить место компьютерных “помощников” в образовательном цикле своего курса и составить соответствующий график проведения лекционных занятий, практикумов, семинаров и др.
Учитывая, что использование компьютерных обучающих программ связано с использованием сложных и дорогих технических средств, наиболее целесообразной формой организации учебного процесса в этом случае является организация специализированных учебных классов. Рассмотрим пример специализированного класса по Аналитической микроскопии, проект которого разработан в Центре аналитической микроскопии в Пущино.
А) Специализированный учебно-научный класс предназначен для проведения практических учебных занятий по курсам: опыт работы с микроскопом, цитология, гистология, эмбриология растений и животных, биофизическая цитология, цито- и гистохимия, клеточная и тканевая инженерия, генетика, клеточная биотехнология (микроклональное размножение растений, культура клеток и тканей), биоразнообразие микроскопических форм жизни (сравнительная микроанатомия растений и животных, зоология беспозвоночных, низшие растения), медицинская цитодиагностика. В области небиологического образования класс может использоваться для проведения занятий по микрохимии (качественный и количественный микроанализ), криминалистике, микрокристаллографии, материаловедении и др.
Б) В свободное от занятий время в Классе могут проводиться научно-исследовательские работы студентами первого уровня обучения, магистрантами и аспирантами в области аналитической микроскопии. Повышение квалификации специалистов в области микроскопии.
В) В Классе возможно организация кружковой работы с учащимися старших классов образовательных школ, лицеев, колледжей и др. довузовских учебных заведений.
С нашей точки зрения имеется три возможных варианта организации класса.
а) Самый простой вариант включает организацию нескольких рабочих мест, обеспеченных телевизионно-компьютерными микроскопами (ТКМ), на которых проводится практикум по предметам, изучение которых связано с использованием микроскопии.
б) Средний вариант содержит систему рабочих мест, связанных между собой локальной сетью и имеющих связь с ТКМ преподавателя, через который последний осуществляет руководство практикумом. Такой класс можно использовать для чтения лекций и проведения Семинаров, студенческих конференций и др. В этом случае Класс должен дополнительно снабжен крупноформатными средствами отображения компьютерной информации (телевизор с большим экраном, плазменная панель, проектор на жидкокристаллической матрице).
Список использованной литературы
1. Анатомия компьютера (мультимедийная энциклопедия). Программный продукт: Институт проблем искусственного интеллекта, Донецк, 2006.
2. Жигарев А.Н. Основы компьютерной техники. М., 2008.
3. Кузнецов Е.Ю., Осман В.М. Персональные компьютеры и история их развития: Учеб. пособие для ВУЗов М., 2005.
4. Персональный компьютер от А до Я (мультимедиа энциклопедия). М., 2006.
5. Растригин Л. А. С компьютером наедине - М.: Радио и связь, 2006.