3. Отбор и структурирование содержания учебного материала

При ИТО формирование знаний, навыков, умений и личностных качеств студента на требуемом уровне профессионального соответствия происходит информационным путем. При этом, информация, предъявляемая обучаемому, может отражать один и тот же объект изучения с различной степенью подробности и детализации. Исходя из этого необходимы проведение структурного анализа и выбор критериев оценки полноты содержания предъявляемой информации. Они должны возможно более точно отражать требования к знаниям и умениям обучаемых, которые возникают в профессиональной деятельности, как в отношении объема и уровня опыта в этой деятельности, так и в отношении творческих способностей будущего специалиста.

Отбор содержания учебной дисциплины, в которую входит изучаемая тема, проводится и отражается в учебной программе дисциплины. Однако, наличие учебной программы по дисциплине не исключает дальнейшей творческой работы преподавателя по отбору содержания учебных вопросов, изучаемых в данной теме. Этот отбор базируется на дидактических принципах, рассмотренных во первой главе настоящего исследования, и включает следующие элементы:

- отбор по принципу генерализации-концентрация содержания вокруг ведущих концепций, идей и закономерностей науки, на которой базируется учебная дисциплина;

- отбор по принципу научной целостности, который означает, что рассматриваемая тема является частью учебной дисциплины;

- отбор по принципу обеспечения внутренней логики науки, являющейся базой для учебной дисциплины;

- отбор, основанный на использовании современного научного содержания, новых научных достижений, теорий и фактов;

- отбор такого содержания, которое должно соответствовать общим целям подготовки специалистов;

- отбор содержания доступного для усвоения.

Этот процесс должен идти непрерывно в ходе работы преподавателя над структурой учебной дисциплины. Кроме широко распространенных научно-библиографических изданий преподаватель для отбора содержания темы и его обновления может воспользоваться автоматизированной информационно системой или услугами сетей научно-технической информации (в том числе и международных).

В основу структурирования содержания учебного материала следует положить системно-структурный подход к деятельности дидактической системы, основанный на достижении конечных целей обучения, то есть способствующий прочному усвоению тех разделов и тем учебной программы, которые являются наиболее значимыми. Структура этой системы устойчива, так как связи между отдельными ее элементами довольно жестко определены логикой науки и психолого-педагогическими требованиями, предъявляемыми к учебному предмету и технологии обучения в целом.

Структурный анализ учебного материала позволяет выделить наиболее существенные (опорные) элементы темы, выявить системообразующие связи, определяющие эффективность функционирования дидактической системы в целом. Необходимо учитывать и то влияние, которое та или иная структура учебного материала оказывает на мотивацию обучения, на формирование интереса к учению и научного стиля мышления. Анализируя содержание обучения, по данной дисциплине необходимо выделить элементы структуры (разделы, темы, понятия), по которым обучение следует вести на уровне знаний, умений, навыков, творческого подхода к практическому применению.

Важнейшей педагогической задачей при проведении структурного анализа учебного материала является составление полного перечня самых существенных элементов (тем, вопросов), работа над изучением которых в сумме даст усвоение предмета в целом. Критерием отделения несущественных элементов от существенных является проверка их влияния на качество целого.

Суть процесса структурирования - выявить систему смысловых связей между элементами содержания (знания) крупной дидактической единицы (учебной дисциплины, раздела, темы) и расположить учебный материал в той последовательности, которая вытекает из этой системы связей. Таким образом, процесс структурирования отвечает на вопросы: какова должна быть структура содержания (знания) и какова последовательность освоения элементов этого содержания? Применительно к структурированию содержания темы это означает выявление вопросов темы и последовательности их изучения в соответствии с логикой их взаимосвязи.

Для этапа структурирования содержания темы имеют значение практические формы реализации принципов структурирования и их наглядного представления в процессе непосредственной работы преподавателя над содержанием темы. К таким формам наглядного представления содержания и его структуры относятся: матрица связей, граф учебной информации, ее структурно-логическая схема, лист основного содержания учебного материала и другие.

Так, например, матрицы связей в наглядной форме отражают содержательные, смысловые связи между учебными дисциплинами (междисциплинарные связи), между темами (внутрипредметные связи), или между вопросами темы (внутритемные связи).

Любая из матриц строится по одному правилу: на пересечении строк и столбцов отмечается, например, знаком +, или цифрой 1 наличие связи между этими дидактическими единицами (вопросами, темами, дисциплинами).

Если связи содержания не противоречат законам формальной логики, то при правильно построенной последовательности рассматриваемых дидактических единиц матрица будет диагональной и ниже ее диагонали не окажется заполненных клеток. Если этого нет, то корректировкой содержания и изменением последовательности его изучения добиваются правильной логической последовательности изучения материала. Треугольная форма рабочего поля матрицы и отсутствие обозначений наличия связей между вопросами темы ниже главной диагонали матрицы свидетельствует о правильном выборе последовательности прохождения вопросов темы.

Граф учебной информации - это множество элементов содержания, построенных в определенных связях и отношениях. В отличие от матрицы, отражающей логические связи элементов содержания, граф отражает выбранный преподавателем замысел построения и изложения учебного материала. В нем все вершины (элементы) располагаются на горизонтальных линиях, каждая из которых соответствует выделенному основанию графа. Для построения графа сначала формируется спецификация его оснований, представленных в определенной, в соответствии с принятой преподавателем логикой изложения материала, последовательности, а затем отбираются сами элементы графа. Его основанием, как правило, выступают вопросы темы, а элементами - блоки содержательной информации, изучение которых приводит к раскрытию вопроса темы.

Последовательность изложения вопросов соответствует последовательности оснований графа сверху вниз, последовательность блоков, входящих в вопрос темы, - слева направо.

Структурирование содержания с помощью матриц и графов наиболее целесообразно для дисциплин физико-математического, технического и специального направлений, т.е. для дисциплин, основанных на точных науках.

Лист основного содержания учебного материала (ЛОС) -это система кадров, отражающая содержание его учебных элементов (понятий, вопросов, тем, разделов и т.д.) и раскрывающая смысловые связи между ними.

Главное назначение ЛОС состоит в сжатом, образном представлении реального содержания и микроструктуры учебного материала. В нем отражается минимально необходимое и вместе с тем наиболее важное научное и практическое знание о предмете. Основу ЛОС составляют кадры, в которых представлены понятия и выраженные через них принципы, законы и закономерности, относящиеся к изучаемой области науки. (Как правило, ЛОС создается для последующего представления учебного материала в компьютерных и обыкновенных слайдах).

В дополнение к кадрам ЛОС, раскрывающим основное содержание учебного материала, в него целесообразно включить кадры, содержащие: структуру темы (раздела, дисциплины); формулировку главной и частных проблем, подлежащих рассмотрению и решению; перечень умений, которые должны быть приобретены на основе знаний, отображенных в ЛОС; наиболее важные типовые задачи и примеры их решения.

Опыт показывает, что объем учебной информации, отраженной в одном кадре ЛОС, не должен быть больше пятидесяти слов. Этого количества слов оказывается, как правило, достаточно для записи сложного понятия или выражения одной законченной мысли. Текст такого объема может быть напечатан на половине стандартного листа бумаги заглавными буквами, а затем отснят с целью получения слайдов и уменьшенных по отношению к оригиналу фотоотпечатков.

Графики, рисунки, формулы, схемы также удобно изображать на указанном формате бумаги.

Основанием для группировки кадров ЛОС служит граф или схема логической структуры учебного материала. Кадры, относящиеся к учебному вопросу темы, располагаются в последовательности, отражающей последовательность учебных элементов этого вопроса, а кадры, отражающие основное содержание всей темы, - в последовательности вопросов, соответствующей графу темы. Система основных смысловых связей между кадрами ЛОС, относящимися к одному и тому же вопросу, может быть показана не только с помощью входящих и исходящих номеров, но и продублирована дугами.

Можно сказать, что в определенном смысле ЛОС-это тщательно структурированное содержательное ядро современного учебника. Именно поэтому ЛОС можно рассматривать и в качестве фундамента для построения комплекта средств обучения.

На основе ЛОС может быть разработан его электронный эквивалент (ЭЛОС) и созданы наиболее важные элементы комплекта средств обучения: тезисы лекции, опорный конспект, макет записей на меловой доске, серии слайдов (в том числе компьютерных), раздаточный печатный материал, схема ориентировочной основы действия, полиэкранный слайдофильм.

Не вызывает сомнения то, что чем лучше структурирована и систематизирована совокупность знаний, подлежащих усвоению, чем в большей степени обучаемым ясны цели изучения и значимость овладения данной системой знаний и умений, тем легче и прочнее эти знания и умения усваиваются.

4. Задание требуемых уровней усвоения изучаемого материала и исходных уровней обученности

Следующим этапом проектирования ИТО выступает - этап задания требуемых уровней усвоения изучаемого материала и исходных уровней обученности студентов.

К сожалению, в современной дидактике еще не выработаны общие подходы к количественному и качественному определению уровней усвоения содержания учебного материала. До сих пор разные авторы предлагают свои трактовки этого понятия, определяют разное количество возможных уровней, что требует от преподавателя при проектировании ИТО творчески подходить к настоящему процессу и руководствоваться при этом своим педагогическим опытом, признанными и практикуемыми в вузе дидактическими концепциями и теориями.

Не стремясь провести полный анализ многообразия существующих подходов, остановимся лишь на тех которые могут быть использованы при проектировании современных ИТО.

И.Я. Лернер [47] и М.Н. Скаткин [86] выделяют три уровня усвоения знаний: восприятие, осмысление, запоминание; применение знаний в сходной ситуации, по определенному образцу; применение знаний в новой ситуации. С.И. Архангельский, И.Ф. Гербарт и В.П. Беспалько определяют четыре уровня научного познания как четыре ступени интеллектуального развития обучаемых в учебном процессе. Однако, если у С.И. Архангельского [8] это: оперирование представлениями и изучение признаков; оперирование понятиями и логическими связями; обобщение признаков, представлений и понятий, инвариантных и изоморфных представлений; свободное оперирование абстрактными понятиями и отвлеченной научной символикой, то у И.Ф.Гербарта [86] это: ясность - обучаемый, впервые знакомясь с учебным материалом, осознает его новизну и отличительные признаки, воспринимает основные положения предмета; ассоциация-обучаемый связывает новые сведения с имеющимися у него знаниями и устанавливает между ними необходимые связи и отношения, осознавая содержание предмета; система-обучаемый, овладев основными правилами и закономерностями, представляет себе весь учебный материал и готов использовать знания на практике; метод-обучаемый овладел способами применения знаний и при дальнейшей тренировке приобретает соответствующий навык.

Рассматривая эти уровни усвоения, В.П. Беспалько [14] как бы обобщает сказанное и предлагает "генетическую структуру мастерства человека в виде следующих последовательных уровней усвоения:

1. Узнавание (при повторном их восприятии) объектов и свойств процессов данной области явлений действительности (знания-знакомства).

2. Репродуктивное действие (знания-копии) путем самостоятельного воспроизведения и применения информации о ранее усвоенной ориентировочной основе для выполнения известного действия.

3. Продуктивное действие-деятельность по образцу на некотором множестве объектов (знания-умения, навыки). Обучаемым добывается субъективно новая информация в процессе самостоятельного построения или трансформации известной ориентировочной основы для выполнения нового действия.

4. Творческое действие, выполняемое на любом множестве объектов путем самостоятельного конструирования новой ориентировочной основы для деятельности (знания-трансформация), в процессе которой добывается объективно новая информация".

Б.С. Блюм [86] предложил рассматривать шесть уровней усвоения учебного материала: знания-обучаемый отвечает на вопросы, показывающие уровень запоминания изученного; понимание - обучаемый может переформулировать исходный материал; перенос - обучаемый может применить изученное в новых учебных ситуациях; анализ - обучаемый может расчленить объект на составные части, вскрывая их связи и отношения; синтез - обучаемый может объединять изученные части в целое, обладающее новым качеством; оценка-обучаемый может оценить рассматриваемое на основе известных или разрабатываемых критериев.

Практически все рассмотренные уровни при использовании их в практике преподавания оказываются достаточно абстрактными. Ю.Г. Фокин [86] предлагает при проектировании педагогической технологии обозначать уровень усвоения учебного материала в кодированном виде двумя цифрами, первая из которых, в соответствии с таблицей 1, указывает максимально достигнутый уровень применения изученного, а вторая - уровень абстрактности учебного материала. При таком кодировании легко обозначить различия между знаниями и умениями разного вида, например, между знаниями вида <21> (воспроизведение приема) и знаниями вида <26> (воспроизведение аксиоматической теории).

Таблица 1.

Обозначение уровней усвоения и учета абстрактности учебного материала

Данной таблицей, по сути дела, вводится шкала 36 уровней усвоения учебного материала. Тем не менее, нельзя не отметить, что уровень усвоение "творчество" остается в этой таблице достаточно крупным и не дифференцированным. В современных условиях нуждается в конкретизации и задание способа использования учебного материала в деятельности обучаемого, поскольку при использовании ИТО можно решать ряд задач, не запоминая необходимых для этого формул и даже методик.

Следует отметить, что классификация, предложенная В.П. Беспалько, признана большинством исследователей в качестве классической и является наиболее часто используемой в дидактике. Однако преподаватель при проектировании ИТО сам вправе выбирать наиболее приемлемый для него вариант.

Кроме задания требуемых уровней усвоения изучаемого материала преподаватель должен четко представлять себе, какой исходный уровень обученности должны иметь обучаемые, начинающие изучение вопросов темы. Под исходным уровнем обученности следует понимать уровень усвоения знаний студентами по предшествующим темам и дисциплинам.

Для задания требуемого уровня усвоения изучаемого материала и для установления требуемых исходных уровней обученности строятся матрицы межтемных и междисциплинарных связей.

Матрица межтемных связей отражает связь учебных вопросов данной темы с предыдущими и последующими темами учебной дисциплины. На пересечениях строк и столбцов ставится требуемый для каждой последующей темы уровень обученности. Окончательно этот уровень устанавливается как максимальный из всех уровней, обусловленных требованиями последующих тем.

Если рассматриваемая тема обеспечивает другие учебные дисциплины, то строится матрица междисциплинарных связей, которая отражает связь учебных вопросов данной темы с другими дисциплинами. Построение такой матрицы аналогично рассмотренной ранее, но уровень обученности устанавливает преподаватель, отвечающий за ту учебную дисциплину, которую обеспечивает учебный вопрос данной темы. Окончательное значение уровня обученности учебного вопроса темы определяется как максимальное значение уровней, полученных из анализа матриц межтемных и междисциплинарных связей.

Исходный уровень обученности устанавливается с помощью тех же матриц, что и требуемый уровень обученности - матриц межтемных и междисциплинарных связей. На пересечениях строк и столбцов нижняя цифра соответствует требуемому исходному уровню обученности предшествующих тем или учебных дисциплин.

В матрице междисциплинарных связей базовых учебных дисциплин, для которых определяется исходный уровень обученности, для конкретности могут указываться темы, имеющие значение для изучения ее вопросов. В этом случае требуемый исходный уровень обученности относится к темам базовых учебных дисциплин.

Определение требуемых уровней усвоения изучаемого материала и их правильное задание позволяет обеспечить в конечном результате подготовку специалиста-профессионала с гарантированным качеством обучения.

5. Выбор используемых компьютерных и информационных средств обучения

Одним из основных этапов проектирования ИТО является этап выбора или специальной разработки, в соответствии с решаемой дидактической задачей, компьютерных или других информационных средств обучения. Большое их разнообразие не позволяет в настоящей главе полностью осветить все особенности этого процесса. Однако необходимо выделить общие требования предъявляемые к ИТО как дидактической системе, в которой используются данные средства. Опора на эти требования позволяет преподавателю сориентироваться и, в соответствии с заданными дидактическими целями, выбрать наиболее оптимальный вариант комплекта КомСО, позволяющий повысить продуктивность учебного процесса.

ИТО как дидактическая система, в составе которой используются КомСО, должна отвечать следующим требованиям:

1. Адаптивность. Система должна функционировать в соответствии с динамической моделью обучаемого.

2. Устойчивость. Система должна быть способной обнаруживать и корректировать ошибки ввода, которые человеку кажутся очевидными.

3. Полезность. Система должна уметь оказывать помощь испытывающему затруднения обучаемому, в соответствии с заложенными в ней принципами обучения и моделью обучаемого, вплоть до выдачи на дисплее документации, описывающей ее собственную структуру и способ действия.

4. Простота. Система должна минимизировать ввод с клавиатуры команд, необходимых для достижения поставленной задачи (то есть решение стандартных или простых задач должно достигаться нажатием нескольких ключевых клавиш) и обеспечивать диалог по всем вопросам относящимся к решению задач.

5. Понятность. Система не должна затруднять обучаемого необходимостью выбора из нескольких сот кнопок.

6. Мощность. Возможности вычислительного комплекса должны быть доступны всем обучаемым.

7. Контролируемость (управляемость). При работе с системой пользователь всегда должен иметь возможность определить свое место на пути к достижению учебной цели.

8. Согласованность. С точки зрения обучаемого система должна действовать понятно и последовательно (логично). Сообщения об ошибках должны быть тщательно спроектированы с тем, чтобы соответствовать представлениям обучаемого о способе действия системы.

9. Очевидность. Результаты действий обучаемого всегда должны демонстрироваться.

10. Гибкость. Опытные пользователи должны знать все возможности системы. Все обучаемые, даже среднего уровня и новички, должны иметь возможность отклоняться от стандартных способов решения.

11. Избыточность. Преподаватели с разными взглядами на проектирование должны иметь возможность использовать систему, не изменяя их (взглядов), и приходить к одному результату разными путями с применением по требованию педагога различных методов обучения (по крайней мере отличающихся по формальным компонентам).

12. Чувствительность. Система должна подчинять свои ответы известным ей нуждам обучаемого.

13. "Всеведение". Система должна уметь вести обучаемого "за руку" в тех случаях, когда есть основания считать, что ей уже известна большая часть того, что он хочет сделать.

14. Послушание. Система должна находиться под управлением обучаемого.

Предлагаемый подход к созданию ИТО как дидактической системе позволяет преподавателю при выборе или разработке конкретного КомСО (некоторой их совокупности) определить насколько полно могут быть при этом реализованы все перечисленные требования. Это значит, что изначально будут учтены дидактические особенности компьютерного обучения, ориентированного на развитие индивидуальных способностей студентов.

Особое внимание при проектировании ИТО следует обратить и на этап подготовки программно-методической документации. По трудоемкости, как показывает опыт, он вполне соизмерим с этапом разработки КОП, лежащей в основе любого КомСО.

Как правило, все современные программные продукты самодокументированы и инструкции по их использованию имеют вид контекстных подсказок. Тем не менее, пользователь должен иметь возможность ознакомиться с программным продуктом до его установки на компьютер и, кроме того, хорошо подготовленная документация дает определенные гарантии качества программного продукта.

В комплекс программно-методической документации должны обязательно входить эксплуатационная документация (руководство по установке КОП на компьютер, инструкция по эксплуатации, методика испытаний) и методическая документация, включающая руководства для преподавателя и обучаемого.

Этапы подготовки программной документации определены в стандартах ИСО 9000-3, ГОСТ Р/ТР 9294-93, ГОСТ Р ИСО 9127-94.

На методическую документацию стандарты не разработаны. В общем виде они могут содержать следующие разделы: описание назначения программы с точки зрения ее использования в ИТО, постановка учебной задачи, описание контрольных заданий, описание возможностей обучающей программы по проведению практических расчетов и оформлению результатов работы с ней, ссылки на базовую литературу, практические рекомендации по использованию КОП, примеры занятий и другие.

Разработка комплекса программно-методической документации позволяет в дальнейшем использовать КомСО при ИТО не только преподавателем-разработчиком но и его коллегами по кафедре.

6. Совокупность способов и приемов организации познавательной деятельности обучаемых

При проектировании ИТО выбор преподавателем совокупности способов и приемов организации познавательной деятельности обучаемых (методы и формы обучения, схемы ее управления) является процессом сугубо творческим. Он зависит не только от решаемой дидактической задачи, но и от подготовленности самого преподавателя, его педагогического опыта, контингента обучаемых и других факторов, определяемых особенностями изучения конкретной учебной дисциплины в данном вузе. Исходя из этого, в настоящем параграфе будут приведены наиболее общие рекомендации, позволяющие сделать этот выбор менее болезненным и более продуктивным.

Метод обучения представляет собой систему регулятивных принципов и правил целенаправленной деятельности преподавателя и студента, реализующихся через сочетание методических приемов решения определенных дидактических задач.

Наиболее глубокое, комплексное исследование проблем методов обучения проведено И.Я. Лернером [47], который характеризует их как способы достижения дидактических целей, представляющие собой систему последовательных и упорядоченных действий преподавателя, организующего с помощью средств обучения учебно-познавательную деятельность студентов по усвоению ими содержания учебной дисциплины. При проектировании ИТО предлагается опираться на предложенную им в [47] классификацию общедидактических методов обучения (см.табл.2).

Форма обучения - организационная сторона обучения, предусматривающая состав и группировку студентов, структуру занятий, место и продолжительность его проведения, роль и специфику деятельности обучаемых. К традиционным формам обучения относятся: лекция, практическое занятие, групповое упражнение, семинар, дипломная работа и т.п. При ИТО формы проведения занятия могут оставаться прежними, но при этом в корне меняются приемы и содержание их проведения, что в первую очередь зависит от выбранного метода обучения и применяемых компьютерных или других информационных средств. В этом случае они становятся более многогранными и ориентируются прежде всего на активизацию познавательной деятельности обучаемых. Им становятся присущи такие свойства как, проблемность, наглядность, эмоциональность, высокая активность, наличие игровой ситуации. В связи с этим при проектировании ИТО можно предложить использование следующих разновидностей проведения занятий: проблемная лекция, лекция-консультация с использованием динамических и статических компьютерных слайдов, семинар-диспут, семинар-компьютерный практикум, деловая игра с моделированием на компьютере нештатных ситуаций, самостоятельное программирование с использованием инструментальных компьютерных оболочек, телеконференция и другие, используемые сегодня в вузах при организации компьютерного обучения.

Таблица 2.

Методы и характер деятельности преподавателя и обучаемого.

Немаловажное значение при проектировании ИТО имеет процесс построения схемы управления познавательной деятельностью обучаемых. Он достаточно полно изложен в исследованиях В.П. Беспалько [17,18] и в параграфе 2.3 настоящей работы. Обобщая изложенное в них, можно сделать заключение, что данная схема образуется путем сочетания:

В этом случае возможно построение восьми схем управления познавательной деятельностью обучаемых.

1. Р-Р-Р - "традиционная" (разомкнутое, рассеянное, ручное);

2. Р-Р-А - "автоинформатор" (разомкнутое, рассеянное, автоматическое);

3. Р-Н-Р - "консультант" (разомкнутое, направленное, ручное);

4. Р-Н-А - "средства обучения индивидуального пользования" (разомкнутое, направленное, автоматическое);

5. З-Р-Р - "малая группа"(замкнутое, рассеянное, ручное);

6. З-Р-А - "автоматизированный класс" (замкнутое, рассеянное, автоматическое);

7. З-Н-Р - "хороший репетитор" (замкнутое, направленное, ручное);

8. З-Н-А - "адаптивное управление" (замкнутое, направленное, автоматическое).

Предложенная совокупность схем управления познавательной деятельностью обучаемых должна полностью удовлетворить преподавателя-разработчика ИТО. Однако процесс выбора наиболее оптимальной из них достаточно сложный, требующий к себе творческого подхода и предварительного анализа.

Обобщая сказанное, в соответствии с рекомендациями, изложенными в [20], можно предложить следующую пошаговую технологию оптимального выбора совокупности способов и приемов организации познавательной деятельности обучаемых при проектировании ИТО.