Специфика использования компьютерного моделирования в педагогических программных средствах

При этом, как показывает анализ, огромные средства затрачиваются во всем мире на разработку многочисленных конкретных прикладных систем и уделяется совершенно недостаточное внимание методическим вопросам.

Технологической основой информационного  общества являются телекоммуникационные и информационные технологии, которые  стали лидерами технологического прогресса, неотъемлемым элементом любых современных  технологий, они порождают экономический  рост, создают условия для свободного обращения в обществе больших  массивов информации и знаний, приводят к существенным социально-экономическим  преобразованиям и, в конечном счете, к становлению информационного  общества.

Усиление роли самостоятельной  работы обучаемого позволяет внести существенные изменения в структуру  и организацию учебного процесса, повысить эффективность и качество обучения, активизировать мотивацию  познавательной деятельности в процессе обучения.

Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения

В сегодняшнее время роль информационных технологий (ИТ) чрезвычайно важна, они занимают центральное место  в процессе интеллектуализации общества, развития его системы образования  и культуры. Их широкое использование  в самых различных сферах деятельности человека диктует целесообразность наискорейшего ознакомления с ними, начиная с ранних этапов обучения и познания. Система образования  и наука являются одним из объектов процесса информатизации общества. Информатизация образования в силу специфики  самого процесса передачи знания требует  тщательной отработки используемых технологий информатизации (ТИ) и возможности  их широкого тиражирования. Кроме того, стремление активно применять современные  информационные технологии в сфере  образования должно быть направлено на повышение уровня и качества подготовки специалистов.

Обучающие программы реализуются  с помощью компьютера, и вполне естественно, что при их разработке ведущее место приобрели проблемы, связанные с машинной (программной) реализацией программ.

Термин "программирование" трактуется по-разному: в более узком смысле - как составление программы для  компьютера и как разработка программ в широком смысле слова. Когда  мы говорим, что система образования  и общество в целом программируют  личность, то очевидно, что здесь  речь идет о том, что общество в  целом и, в частности через  систему образования, оказывает  большое влияние на становление  человека как личности. Применительно  к компьютерному обучению выражение "программирование обучающих курсов" стало восприниматься как синоним "разработки обучающих курсов".

В настоящие время все большее  число специалистов в области  компьютерного обучения вынуждено  признать, что основные проблемы при  разработке обучающих программ - психолого-педагогические. По мнению многих специалистов, программирование обучающей программы - это лишь один этап её разработки, который требует  не более 10-20% времени и усилий. К  тому же данный этап относится к  наиболее изученным, его реализация при наличии опытных специалистов, как говорится, - дело техники. Компьютеризация  обучения отчетливо показала, что  многие психологические и дидактические  понятия и концепции требуют  пересмотра, поскольку в настоящие  время они "не работают": основываясь  на них, нельзя разработать эффективные  обучающие программы.

Следующая проблема компьютерного  обучения связана с тем, что использование  компьютера не вписывается в стандартную  классно-урочную систему.

Отдельное направление использования  компьютера в обучении - интегрирование предметных учебных курсов и информатики. При этом компьютер используется уже не как средство обучения, а  как средство обработки информации, получаемой при изучении традиционных дисциплин - физики, математики, химии, экологии, биологии, географии.

Весьма перспективной технологией  обучения является метод групповых  исследовательских проектов, моделирующий деятельность реального научного сообщества. Такая технология включает следующие  моменты:

• первоначальную мотивацию исследования;
• обнаружение какого-либо парадокса, постановку проблемной задачи;
• поиск объяснения парадокса, построение гипотез;
• проведение исследований, экспериментов, наблюдений и измерений,
• литературных изысканий с целью доказать или отвергнуть гипотезы, объяснения;
• групповое обсуждение результатов, составление отчёта, проведение научной конференции;
• решение вопроса о практическом применении результатов исследований; разработку и защиту итогового проекта по теме.

Использование компьютера очень хорошо вписывается в эту технологию обучения, особенно, если имеется возможность  реализовать компьютерные телекоммуникации: обмениваться сообщениями по электронной  почте с классами в других городах  и даже странах, параллельно выполняющими такой же проект.

Содержание обучения по методу проектов является межпредметным, интегрированным, привлекающим знания из различных областей, как и проблемы, возникающие на практике. Обучение по методу проектов, кроме изучения конкретных разделов наук, позволяет достигать и другие педагогические цели:

• развитие письменной речи;
• овладение компьютерной грамотностью, освоение текстового редактора, компьютерных телекоммуникационных программ;
• развитие общих навыков решения проблем;
• развитие навыков работы в группе;
• развитие навыков творческой работы.

Современные исследования в области  применения компьютеров в обучении развиваются, в основном, в рамках нескольких основных направлений, которые  можно обозначить следующим образом:

• интеллектуальные обучающие системы;
• учебные мультимедиа и гипермедиа;
• учебные среды, микромиры и моделирование;
• использование компьютерных сетей в образовании;
• новые технологии для обучения конкретным дисциплинам.

Наиболее перспективным направлением развития систем компьютерного обучения является технология искусственного интеллекта (ИИ) - путь создания самообучающихся  систем, приобретающих знания в диалоге  с человеком. Общая архитектура  системы совместного обучения человека и компьютера может определяться следующими компонентами:

• микромир;
• учащийся-человек;
• учащийся-компьютер;
• интерфейс между двумя учащимися и микромиром;
• интерфейс между двумя учащимися.

Другое направление развития систем искусственного интеллекта - распределенные системы, связывающие два и более  компьютеров так, что ученики  могут обучаться, сотрудничая или  соревнуясь, каждый на своем компьютере. В этом случае возникает некое  подобие "классного" обучения, но на совершенно ином уровне. Эксперименты и оценки показывают, что такое  обучение оказывается более эффективным  и интересным, чем обучение в одиночку. Основанные на знаниях модели обучаемых, стратегии решения задач могут  быть построены с использованием различных видов дифференциального  анализа, когнитивной диагностики.

В современных интеллектуальных обучающих  системах, в основном, используются знания о качественных (количественных) аспектах процесса обучения. Однако необходимо учитывать и мотивационную сторону  обучения. Мотивационные аспекты  обучения можно классифицировать в  соответствии с такими явлениями, как  соревновательность, заинтересованность, самоконтроль, уверенность и удовлетворение.

Таким образом, выделив основные направления  исследований в области компьютерного  обучения и основные подходы в  компьютерном обучении, можно сделать  вывод, что существуют психолого-педагогические аспекты, влияющие на развитие компьютеризацию  учебного процесса.

Основные  факторы, влияющие на эффективность  использования информационных ресурсов в образовательном процессе.

На эффективность информационных ресурсов в образовательном процессе влияют следующие факторы:

Информационная перегрузка - это  реальность. Избыток данных служит причиной снижения качества мышления прежде всего среди образованных членов современного общества;

Внедрение современных информационных технологий целесообразно в том  случае, если это позволяет создать  дополнительные возможности в следующих  направлениях:

• доступ к большому объему учебной информации;
• образная наглядная форма представления изучаемого материала;
• поддержка активных методов обучения;
• возможность вложенного модульного представления информации.
• Выполнение следующих дидактических требований:
• целесообразность представления учебного материала;
• достаточность, наглядность, полнота, современность и структурированность учебного материала;
• многослойность представления учебного материала по уровню сложности;
• своевременность и полнота контрольных вопросов и тестов;
• протоколирование действий во время работы;
• интерактивность, возможность выбора режима работы с учебным материалом;
• наличие в каждом предмете основной, инвариантной и вариативной частей, которые могут корректироваться.

Компьютерная поддержка каждого  изучаемого предмета, и этот процесс  нельзя подменить изучением единственного  курса информатики.

Положительным при использовании  информационных технологий в образовании  является повышение качества обучения за счет:

• большей адаптации обучаемого к учебному материалу с учетом собственных возможностей и способностей;
• возможности выбора более подходящего для обучаемого метода усвоения предмета;
• регулирования интенсивности обучения на различных этапах учебного процесса;
• самоконтроля;
• доступа к ранее недосягаемым образовательным ресурсам российского и мирового уровня;
• поддержки активных методов обучения;
• образной наглядной формы представления изучаемого материала;
• модульного принципа построения, позволяющего тиражировать отдельные составные части инфёёормационной технологии;
• развития самостоятельного обучения.

Отрицательными последствиями  использования информационных технологий в образовании являются следующие:

• психобиологические, влияющие на физическое и психологическое состояние учащегося, и, в том числе, формирующие мировоззрение, чуждое национальным интересам страны;
• культурные, угрожающие самобытности обучаемых;
• социально-экономические, создающие неравные возможности получения качественного образования;
• политические, способствующие разрушению гражданского общества в национальных государствах;
• этические и правовые, приводящие к бесконтрольному копированию и использованию чужой интеллектуальной собственности.

В этих условиях информатизация образования  должна быть управляемой.

• Наиболее важным при использовании компьютерных технологий являются следующие дидактические требования:
• целесообразность представления учебного материала;
• достаточность, наглядность, полнота, современность и структурированность учебного материала;
• многослойность представления учебного материала по уровню сложности;
• своевременность и полнота контрольных вопросов;
• протоколирование действий во время работы;
• интерактивность, возможность выбора режима работы с учебным материалом.

Делая вывод, отмечу, что необходимо учитывать как положительные  так и отрицательные факторы, влияющие на эффективность использования  информационных ресурсов, так как  их недооценка может не благоприятно сказаться на всем образовательном  процессе.

Заключение

В соответствии с поставленными  задачами исследования получены следующие  основные результаты:

1. Проведенный анализ литературы  по изучению моделей и моделирования  позволил выделить ряд теоретических  положений, характеризующих их  с гносеологических, кибернетических  и др. позиций. Моделирование является  универсальным методом познания  мира. И модели, как результат  процесса моделирования, имеют  многоаспектное значение. Применение  моделей позволяет упростить  сложные природные явления, выделив  при этом наиболее сложные  стороны объекта. Это дает возможность,  как правило, воспользоваться  математическим языком описания, наиболее приспособленным для  переработки информации, получить  доступные экспериментальной проверке  количественные результаты, и соотнести  эти результаты с реальным  объектом. Процесс обучения является  своеобразным аналогом процесса  научного познания. А поскольку  научному познанию свойственно  упрощать описание реальных объектов  посредством модельных представлений,  то и использование моделей  и моделирования в обучении  следует признать обоснованным. Моделирование широко применяется  при обучении в школе, особенно  современная его форма - компьютерное  моделирование. Компьютерные модели  сочетают в себе достоинства  учебных моделей, особенно такие,  как возможности абстрагирования  и исследования поведения динамических  систем, с имитационными свойствами  компьютера и разнообразными  способами обработки, хранения  и получения информации. Поэтому  слияние достоинств моделирования  с возможностями компьютера позволяет  получить достаточно сильный  эффект в обучении, который мы  назвали познавательным резонансом  в обучении.