Информационный подход к обучению

4.1. Концепция информационного подхода к обучению

Большое влияние на совершенствования методов обучения оказало становление кибернетики, что привело к рассмотрению процесса обучения в "информационном аспекте", т.е. рассмотрению возможностей применения понятий, методов и теоретических закономерностей преобразования информации к процессу обучения людей. При этом под информацией понимаются любые сведения и данные, являющиеся объектом передачи, хранения и переработки, а под обучением - целенаправленный процесс внешнего управления познавательной деятельностью ученика, ведущей к усвоению им информации, образованию и развитию его познавательных сил.

Для использования более точных методов в оценке эффективности процесса обучения рассматривают понятие обучающая система, обозначающее любую систему, способную на основе воспринятой ею информации улучшать свои характеристики. Обучающая система может быть образована при различных сочетаниях информации и ее приемника (педагог - учащийся, педагог - группа учащихся и т.п.). С точки зрения информационного подхода к обучению необходимо рассматривать его внешнее проявление (информационные процессы, обеспечивающие коммуникативный аспект системы) и внутреннее проявление (информационные процессы, протекающие в голове ученика под влиянием окружения и ведущие к накоплению и оперированию информацией).

В информационных процессах различают две стороны: содержательную (отвечающую на вопрос "чему учить?") и функциональную (отвечающую на вопрос "как учить?"). Значение информационного аспекта процесса обучения определяется установленным в кибернетике объективным законом необходимого разнообразия, который утверждает, что любая обучающая система может целесообразно функционировать только на основе полученной информации.

В концепции информатизации образования отмечается, что изменение содержания образования возможно по нескольким направлениям: а) становление учебных дисциплин, обеспечивающих общеобразовательную и профессиональную подготовку учащихся в области информатики; б) расширение использование средств информатизации (применение которых становятся нормой человеческой деятельности), что влечет за собой изменение содержания всех учебных дисциплин на всех уровнях образования; в) моделирование качественно новых целей обучения в направлении подготовки членов будущего "информационного общества", для которого способность к человеческим коммуникациям, активное овладение научной картиной мира, гибкое изменение своих функций в труде и творческое мышление станут очевидной жизненной необходимостью.

Среди проблем внешнего управления познавательной деятельностью с точки зрения информационного подхода наиболее интересны такие, как определение количества учебной информации, экономия и учебная трудоемкость содержания обучения, система и последовательность изучения учебного предмета, обоснование дозировки времени на обучение. Информационный подход дает возможность расширить понятие методов обучения как способов организации учебной деятельности учащихся на различных этапах информационного процесса и их выбора. Так, в выборе методов подготовки и подачи информации на первом этапе нужно отдавать предпочтение таким воздействиям, которые дают возможность увеличить пропускную способность непосредственного канала восприятия информации. Методы руководства переработкой информации и развитием мышления связаны с заданиями и командами, которые требуют от обучаемых выполнения определенных действий, способствующих целенаправленной обработке информации и формированию необходимых навыков поведения в заданных ситуациях. Здесь на первый план выступает методика поэтапного формирования умственных действий, ассоциативная концепция формирования ума, алгоритмизация учебного материала, использование обратной связи и т.п., что в наивысшей степени может быть обеспечено с помощью использования в обучении компьютера.

4.2. Алгоритмизация обучения

Известно, что основным методом кибернетики является метод алгоритмического описания функционирования управляющих систем; моделирование любой из них начинается с алгоритмического описания процесса управления и типов алгоритмов функционирования систем. Если учебный процесс рассматривается с точки зрения общей теории управления, одной из центральных проблем становится его алгоритмизация (Л.Н. Ланда, Н.Ф. Талызина, Л.М. Фридман и др.).

Анализ учебного процесса в аспекте алгоритмизации требует выполнения двух условий: учета специфических особенностей этого процесса и выполнения тех требований и ограничений, которые диктуются своеобразием кибернетических методов, в частности, требований к алгоритмам (определенность, массовость применения, результативность, формальность). Применительно к учебному процессу Л.Н. Ланда выделяет а) алгоритмы, которыми пользуются учащиеся при решении различных учебных задач и б) алгоритмы обучения, определяющие действия учителя (или указания обучающей программы). Первый вид алгоритмов фактически является составной частью второго; предписания, которые учитель дает учащимся, могут рассматриваться как выполнение им некоторой системы операций, предписываемых ему алгоритмом обучения.

Типичные случаи применения алгоритмов первого вида: а) части содержания обучения как предмета специального усвоения с целью формирования у учащихся способов учебно-познавательной деятельности; б) как средства усвоения знаний, для чего требуются определенные действия учащихся, а, следовательно, и алгоритмов их выполнения. Эти случаи в процессе обучения часто совпадают, т.к. действия и алгоритмы их выполнения, как правило, служащие средством усвоения знаний, одновременно входят и в цели, и в содержание обучения.

Алгоритмизация обучения способствует выявлению конкретной системы операций, входящих в умения и способы деятельности. С другой стороны, за счет формальности и жесткости алгоритма, это характерно для небольшого круга задач и не соответствует общим целям обучения. Поэтому авторы идеи алгоритмизация обучения предложили при определении последовательности операций алгоритма учитывать вероятности его шагов. В этом случае они не обладают формальностью и требованием строго определенной последовательности операций, допускают обращение к смыслу и содержанию объектов, с которыми оперируют учащиеся, и становятся предписаниями алгоритмического типа. Остальные свойства алгоритмов - определенность (детерминированность), массовость, результативность - в них сохраняются, но, следование им (выполнение не только исполнительских, но и ориентировочных действий) сближает их с приемами учебной деятельности. В этом состоит существенная разница между алгоритмами для машин и алгоритмическими предписаниями для учащихся.

4.3. Программированное обучение

Первым детищем союза педагогики и кибернетики стало программированное обучение - метод обучения, в котором изучаемый материал подается в строгой логической последовательности (линейной или разветвленной) "кадров", каждый из которых содержит, как правило, порцию нового материала и контрольный вопрос. В.П. Беспалько сформулировал дидактические принципы программирования усвоения на каждом его уровне: 1) управление усвоением осуществляется путем задания учащимся некоторой деятельности с объектом изучения; 2) деятельность, заданная учащимся, должна быть адекватной проектируемому уровню усвоения; 3) на каждом уровне усвоения деятельность строится как поэтапный переход от внешних форм к внутренним, причем исходная форма деятельности зависит от предпрограммы учащегося; 4) управление усвоением осуществляется с использованием обратной связи (циклично).

Дидактические возможности программированного обучения состоят в том, что оно: а) позволяет правильно отобрать учебный материал, четко определить последовательность учебных задач, которые должен решить ученик для его усвоения, и рациональную дозировку его подачи, основанную на оптимальном "алгоритме" обучения; б) дает возможность организовать активную самостоятельную работу всех учащихся класса и в известных пределах дифференцировать ее применительно к особенностям и возможностям отдельных учащихся; в) позволяет ученикам контролировать правильность каждого шага своей учебной деятельности и в соответствии с этим корректировать ее. В работах, посвященных программированному обучению, разрабатывались контролирующие программы по различным темам курса, которые использовались не только для контроля и учета знаний, но и в качестве тренировочных упражнений как в безмашинном, так и в машинном варианте; делались попытки организации обучения в автоматизированном классе.

Однако за большим и широко разрекламированным подъемом идей программированного обучения наступил спад, который объяснялся, в частности, необходимостью специальной разработки программированных учебников и технических средств, назначение которых - обеспечить строгое соблюдение инструкций соблюдения программы. Требуемые для этого материальные затраты не могли осуществиться в нашей стране, поэтому на практике стали использоваться элементы программированного обучения: разбиение изучаемого материала на части для самостоятельного изучения, после которого нужно ответить на поставленные учителем вопросы; перфокарты и перфопапки для программированного контроля; реализация простейших обучающих и контролирующих программ средствами ЭВМ.

4.4. Компьютеризация обучения

Первые попытки внедрения ЭВМ в процесс обучения связаны с разработкой контролирующих программ для целей программированного обучения и проблемой его компьютеризации, которая в настоящее время предполагает два направления: а) компьютер как объект изучения, которое реализуется с введением отдельного предмета "Основы информатики и ВТ"; б) компьютер как средство управления учебной деятельностью учащихся, когда они выступают в роли пользователя современной вычислительной техники, получают доступ к различной информации, сделав ее средством деятельности. Компьютер усиливает наглядность учебного материала (используя цвет, движение, мультипликацию); способствует активизации учебной деятельности учащихся; новизна работы с ним вызывает повышенный интерес и усиливает мотивацию учения; с его помощью реализуется индивидуализация обучения "в массовом порядке"; расширяются возможности решения задач с помощью моделирования, повышается уровень процессуальной стороны обучения с помощью вычислительных, контролирующих программ и программ-тренажеров.

Выделяют два типа компьютерного обучения: 1) непосредственное взаимодействие учащихся с компьютером (обучение без учителя); 2) взаимодействие учащихся с компьютером через учителя (как правило, тогда, когда нет возможности снабдить компьютером каждого ученика). В том и другом случае среди функций учителя, которые передаются компьютеру, выделяют следующие: а) создание положительных мотивов изучения материала, объяснение, показ и фиксация формируемой деятельности и входящих в нее знаний; б) организация и контроль учебной деятельности учащихся; в) передача машине рутинной части учебной деятельности учащихся и управляющей деятельности учителя; г) составление и предъявление учебных заданий, соответствующих разным этапам процесса усвоения, а также индивидуальным особенностям каждого ученика и уровню его учебной деятельности в данный момент. В стратегии модернизации российского образования определены информационные ресурсы - программные средства, источники информации, виртуальные конструкторы, тренажеры, тестовые среды, языки программирования, обучающие пакеты, информационно-обучающие системы и др.

Теоретические работы по созданию компьютерных учебных программ ведутся по разным направлениям; это программы а) ориентированные на усвоение материала в режиме программированного обучения; б) реализующие проблемное обучение с учетом его стратегии; в) тренажеры (для выработки умений и навыков); г) демонстрационные и иллюстрационные, моделирующие и анализирующие конкретные ситуации; д) обучающие игровые; е) контролирующие ж) информационные; з) вычислительные. Но их педагогическое обеспечение пока еще не отвечает требованиям современной парадигмы образования.

Основные(наиболее значимые) направления использования компьютера сегодня связаны с организацией и методической поддержкой обучения. Это - 1) визуализация изучения нового материала, наглядная демонстрация динамики изучаемых процессов, графическая интерпретация исследуемых закономерностей; 2) средство самообразования учащихся - а) индивидуальное выполнение учебных заданий в предложенном учителем программном режиме (электронный учебник, тренажер), б) виртуальная лабораторная работа; в) групповая работа ("мозговой штурм"), в которой ученики, сидящие возле одного компьютера, отвечают на вопросы учителя, работающего с конкретной программой; г) электронная почта - обмен сообщениями по схеме: группа-компьютер-группа; д) компьютерное информирование с использованием сети Интернет, автоматизация библиотек; е) компьютерное накопление учебного материала (под руководством учителя); з) компьютерный контроль (тестирование), мониторинг качества образования; и) автоматизация подготовки заданий учителем для самостоятельной работы учащихся и самоконтроля. Это позволяет реализовать дифференциацию и индивидуализацию процесса обучения, осуществление контроля с обратной связью, самоконтроля и самокоррекции.

Выделены три уровня компьютеризации учебного процесса: 1-й уровень - создание образовательного пространства на основе глобальных или региональных компьютерных систем; 2-й уровень - создание обучающей среды на основе локальных компьютерных систем (в рамках учебного заведения, класса); 3-й уровень - включение компьютерной техники в комплекс дидактических средств на занятиях.

Компьютеризация обучения реализуется в трех вариантах: 1) как "проникающая технология" (в отдельных темах, разделах, отдельных задач обучения); 2) как основная, определяющая, наиболее значимая из всех других; 3) как монотехнология изучения всего курса.

Таким образом, использование компьютера в обучении использует алгоритмизацию обучения, развивает идеи программированного обучения и открывает его новые варианты, средством реализации которых является компьютер; основывается на использовании некоторой формализованной модели содержания обучения, которое представляется педагогическими программными средствами, записанными в память компьютера, и возможностями телекоммуникационной сети. Эти программные средства применяются в зависимости от учебных целей и ситуаций.

Положительные стороны использования компьютера для организации самостоятельной работы учащихся: а) компьютерные учебники позволяют многократное к ним обращение в свойственном ученику режиме и темпе; б) время и место обучения и контроля усвоения не регламентировано, что снимет личностный момент усвоения и его оценки; в) мотивация учебной деятельности формируется учителем с помощью большого количества мультимедийных материалов; г) использование компьютера экономит время обучения и формирует информационную компетентность учащихся.

Основные направления исследований по использованию компьютера в обучении: а) общие проблемы и перспективы использования компьютера в образовании; б) психолого-педагогические проблемы использования компьютера в учебном процессе; в) автоматизированные обучающие системы и инструментально-педагогические средства; г) использование микрокалькуляторов в учебном процессе; д) использование элементов программирования и персонального компьютера при изучении конкретных дисциплин; е) разработка интегрированных курсов информатики с другими дисциплинами; ж) раннее использование компьютера при изучении математики в 5-6 классах.

Остаются актуальными и следующие проблемы компьютерного обучения: а) отбор содержания учебного материала для компьютерных программ и принципы его структурирования; б) выделение функций учителя и учебной деятельности учащихся, которые можно автоматизировать и передать компьютеру; в) выявление возможностей использования в обучении современных прикладных программных средств (текстового редактора, баз данных, расчетно-графических пакетов, экспертных систем, программных средств общего назначения, систем искусственного интеллекта и других информационных ресурсов); г) усиление обучающей функции обучающих программ; д) создание базовых программ учебных дисциплин для использования компьютера в учебном процессе и др.

4.5. Компьютерный (электронный) учебник

Компьютерный (электронный) учебник, который сегодня становится основным средством компьютеризации обучения, должен удовлетворять ряду требований - психофизиологических, технических, педагогических.

Психофизиологические требования связаны, во-первых, с учетом возможностей человека (его зрительного анализатора) по приему и переработке воспринимаемой информации; с этих позиций необходимо дифференцировать цветовой фон для различных дидактических материалов и увязывать объем изображаемой дозы информации с интенсивностью (цветовым тоном, насыщенностью или интенсивностью) цветовой гаммы. Во-вторых, правильное сочетание цветов способствует художественно-эстетической стороне учебника и оказывает радостное влияние на пользователя.

Технические требования состоят в том, что компьютерный учебник, как систематизированное изложение информации для формирования умений и навыков, должен представлять собой некоторую информационную систему, которая включает три основных компонента - базу данных и знаний, подсистему принятия решений и пользовательский интерфейс.

Среди педагогических требований, кроме общих требований (таких, как научность, системность, полноты, доступность и др.), это требования, связанные с возможностями компьютера: а) полнота материала - включение в его содержание наглядности и моделирования, справочного материала, обратной связи (проверочных заданий); б) имитация объяснения материала учителем (а не в печатном учебнике) при минимуме текста, предназначенного для прочтения с экрана, использование голоса, визуальных образов, игровых моментов и др.; в) наличие диалогового режима для повторения, тренинга, оперативной проверки усвоения и др.; г) совмещение контроля и самоконтроля; д) желательно - наличие индивидуальных программ обучения; е) сбор статистики; ж) доступность учебника для неквалифицированного пользователя.

Таким образом, компьютерный учебник должен представлять собой программно-методический комплекс, объединяющий в себе свойства обычного учебника, справочника, задачника, лабораторного практикума, систему контроля и оценки усвоения изучаемого материала.

4.6. Информационные технологии обучения

Все технологии обучения, использующие специальные информационные средства (кино, аудио, видео, ЭВМ) и учитывающие возможности, которые дает процесс информатизации обучения, называют информационными технологиями обучения. Их основу составляет: а) появление новых средств накопления информации на машиночитаемых носителях (магнитные ленты, кинофильмы, магнитные и лазерные диски и т.д.); б) развитие средств связи, обеспечивающих доставку информации практически в любую точку земного шара (радиовещание, телевидение, спутниковая связь, телефонная сеть и др.); в) возможность автоматизированной обработки информации с помощью компьютера по заданным алгоритмам (ее сортировка, классификация, представление в нужной форме и др.).

Информационные технологии (ИТ) делят на три группы: 1) сберегающие, экономящие время, затраты и материальные ресурсы труда; 2) рационализирующие, улучшающие автоматические системы поиска, заказа и т.д. информации; 3) созидающие (творческие), включающие человека в систему переработки и использования информации.

Новые информационные технологии обучения (НИТО) определяются как совокупность внедряемых ("встраиваемых") в системы организационного управления образованием и в системы обучения принципиально новых систем и методов обработки данных, представляющих собой целостные обучающие системы, и отображение информационного продукта с наименьшими затратами и в соответствии с закономерностями той среды, в которой они развиваются. Это - синтез современных достижений педагогической науки и средств информационно-вычислительной техники. Разработка НИТО подразумевает научные подходы к организации учебно-воспитательного процесса с целью его оптимизации и повышения его эффективности, формирование информационной компетентности ученика, а также постоянного обновления материально-технической базы образовательного учреждения.

Основные направления развития новых информационных технологий обучения: 1) использование в обучении а) универсальных информационных технологий (текстовых редакторов, графических пакетов, систем управления базами данных, процессоров, электронных таблиц, систем моделирования, экспертных систем и т.п.), б) компьютерных средств коммуникаций; в) Интернета; 2) разработка для использования в обучении а) компьютерных обучающих и контролирующих программ, б) компьютерных (электронных) учебников, в) мультимедийных и программных продуктов.

4.7. Использование ресурсов Интернет в обучении

По мнению разработчиков современной концепции информатизации образования, использование ресурсов Интернет в образовании обусловлено а) свойствами Интернет-среды как информационно-образовательной среды современного общества; 2) свободным доступом к информации; 3) дидактическими возможностями Интернет-технологий; 4) возможностями информационного взаимодействия между участниками учебного процесса; 5) возможностями использования ресурсов Интернет для а) организации самостоятельной работы учащихся в учебной интерактивной среде, где Интернет-технологии служат методом, а Интернет-ресурсы - средством обучения; б) интенсификации обучения на основе интеграции их с методами обучения различным дисциплинам; в) дистанционного обучения.

В применении Интернет в обучении выделяют два основных дидактических подхода. Первый имитирует традиционную учебную работу в группе (семинары, дискуссии и т.п.), организованную в виде электронных телеконференций, форумов. Учащиеся, как правило, самостоятельно знакомятся с информацией по теме по учебникам или указанным Интернет-ресурсам. Осмысление и закрепление знаний осуществляется в ходе групповой работы в виртуальной классной комнате. Такой подход требует высокоскоростных линий электронной связи и наличие большого количества образовательных ресурсов в сети вуза. Второй подход больше ориентирован на самостоятельную познавательную деятельность учащихся с использованием специально-подготовленных электронных интерактивных учебно-методических материалов. Взаимодействие студентов между собой и с преподавателем осуществляется с помощью электронной почты, телеконференций, в форуме, что предъявляет бСльшие требования к подготовке учебных материалов. Такой подход характерен для России с её пока недостаточно развитыми компьютерными сетями.

Использование ресурсов Интернет в обучении позволяет организовать различные виды самостоятельной работы студентов. При этом наиболее существенным является: 1) самостоятельный поиск информации по заданной теме или проблеме, или работа с электронным учебником (обучающийся может отвлекаться, посещая доступные и интересные лично ему разделы и дисциплины, формируя вольно или невольно свою индивидуальную базу знаний). Независимо от индивидуальных особенностей информация особенно хорошо усваивается в том случае, когда обучающийся целенаправленно ищет ее для решения стоящей перед ним задачи, актуализируя уже имеющиеся у него знания; обучающийся в этом случае и объективно и субъективно готов к восприятию нового знания); 2) содержание Интернет-ресурса не ограничивается только тем, которое может поместиться в учебнике, что активизирует мотивацию открытия нового; 3) ресурсы Интернет делают возможным не только нелинейное представление информации, но и нелинейное обучение (online-связи могут следовать по такому количеству направлений, сколько есть студентов и преподавателей); 4) студенты становятся "производителями" собственной online-информации и участниками мирового образовательного сообщества, что активизирует мотивацию успеха; 5) студенты, осознавая значимость Интернет в будущей профессиональной деятельности, связывают свои успехи при изучении дисциплины (в частности математики) с использованием ресурсов Интернет с будущими профессиональными успехами.

Преимущества, которые дает использование ресурсов Интернет в обучении, сами по себе не решают педагогических задач. Дидактические функции Интернет реализуются лишь на основе педагогической технологии, с помощью которой преподаватель выстраивает образовательный процесс.

В то же время отмечается ограниченность возможности вхождения в образование высоких технологий. По мнению исследователей этой проблемы, "по своим системным, глубинным качественным характеристикам господствующая модель школьного образования не соответствует Интернету. Интернет децентрализован, динамичен, экономичен, разгосударствлен; он одновременно индивидуалистичен и коммуникативен. Образование - централизованно и иерархично, консервативно и статично, практически лишено экономического измерения; оно находится сегодня в серьезнейшем противоречии с тенденцией становления информационного и коммуникативного общества".

В целом компьютеризации препятствует как слабая материальная база образовательных учреждений, так и недостаточно решаемая проблема правильного сочетания информационных технологий с педагогическими.

4.8. Оптимизация и интенсификация процесса обучения

Из информационной сущности процесса обучения следует, что для обучения человека определенной деятельности необходимо: а) получать и фиксировать необходимое количество информации; б) обрабатывать эту информацию по определенным правилам для ее "присвоения" на заданном уровне; в) сохранять информацию достаточно долго; г) точно и эффективно воспроизводить и своевременно применять информацию. Все эти элементы находят то или иное выражение в общепринятых системах обучения; задача состоит в нахождении методики оптимального ведения информационного процесса (в частности, например, в системе заочного обучения), т.е. оптимального управления им.

Под оптимизацией понимают научно обоснованный выбор и осуществление наилучшего для данных условий варианта обучения с точки зрения успешности решения его задач и затрат времени учащихся и учителя. Концепция оптимизации обучения теоретические представления об обучении как целостной системе, критериях оптимизации и оптимальности, мерах, обеспечивающих достижение оптимальных результатов в обучении и развитии школьников. Ю.К. Бабабнским сформулированы два критерия оптимальности: наилучшее для данных условий и возможностей ученика результаты обучения (критерий оптимальности результатов обучения) и минимально необходимые затраты времени и усилий учителя и ученика на достижение этих результатов (критерий оптимальности времени). Основные требования к выбору оптимального сочетания методов обучения: наиболее эффективное решение задач образования; учет а) специфики содержания учебного материала; б) возможностей учащихся в учебной деятельности; в) своих возможностей использования различных методов обучения.

Оптимизация обучения находится в тесной связи с его интенсификацией, т.к. оба процесса есть важнейшие принципы научной организации труда. Интенсификация обучения (от лат. intensio - напряжение, усиление) определяется как повышение производительности учебного труда учителя и учащихся на каждую единицу времени через увеличение напряженности, производительности, применение все более эффективных технологий, передовых методов труда, достижений науки.

Основные направления интенсификации обучения: повышение уровня его целенаправленности (в частности, усиление акцента на развивающие цели образования), усиление мотивации учения, повышение информативной емкости содержания образования, применение активных методов и форм обучения, ускорение темпа учебной деятельности, развитие умений учебной деятельности (которое непосредственно влияет на ее темп, т.к. позволяет за м е ньшее время овладевать б о льшим объемом материала), использование технических средств обучения и компьютеризация обучения.

Для того, чтобы в каждой конкретной ситуации напряженность труда всех участников учебного процесса оставалась на допустимом уровне, не вела к перегрузке, и в то же время труд всех был высокоэффективным, целесообразно выбирать оптимальные варианты обучения.