Применение программных средств в учебном процессе

 
По целевому назначению программные  средства учебного назначения могут  быть разделены на следующие для школьников;

• для бакалавров;
• для дипломированных специалистов;
• для магистров;
• для взрослых.

По наличию  печатного эквивалента выделяются две группы программных средств  учебного назначения:

• электронный аналог печатного учебного издания;
• самостоятельное электронное средство учебного назначения.

 
По природе основной информации выделяются:

• текстовое (символьное) электронное издание;
• изобразительное электронное издание;
• звуковое электронное издание;
• программный продукт;
• мультимедийное электронное издание.

По технологии распространения можно выделить:

• локальное электронное средство учебного назначения;
• сетевое электронное издание;
• электронное издание комбинированного распространения.

По характеру  взаимодействия пользователя и электронного издания можно выделить две группы:

• детерминированное электронное издание;
• недетерминированное электронное издание.

За рубежом  существует разделение программных  средств учебного назначения на тренировочные (drill&practice), пошаговые (step-by-step), наставнические (tutorial), программы «учись через открытие» (discovery-learning).  
 
Проводит классификацию учебных программ по степени управления действиями учащихся Дж. Веллингтон. Он выделяет программы, которые предназначены для тестирования и закрепления знаний, умений и навыков – тренировочные (skill-and-drill) и наставнические (tutorial).  

Наиболее  перспективными в зарубежной литературе считаются такие направления  использования компьютеров в  обучении, как экспертные системы, разветвлённо-диалоговые обучающие системы, имитаторы эксперимента и обучающие среды. 
 
Некоторые зарубежные педагоги возможности использования компьютера в процессе обучения видят в следующем: компьютерное обучение (программы); компьютерное изучение (инструмент для решения проблем); компьютерное тестирование; обучение, проводимое компьютером (учителем); моделирование (один из лучших вариантов использования компьютеров в обучении); подготовка учебных пособий. 
 
На основе анализа существующего программного обеспечения, ориентированного на сферу образования, можно также увидеть, что тенденция развития программных средств учебного назначения заключается в отходе от идей программированного обучения и расширении информационного пространства программы. Под информационным пространством программы учебного назначения понимают её содержательную компоненту. 

1.3 Требования, предъявляемые к ПСУН 
 
Анализ педагогической практики использования программных средств учебного назначения позволяет заключить, что наиболее существенными причинами создания низкокачественных компьютерных программ являются, во-первых, частное, а порой и полное игнорирование дидактических принципов обучения при их разработке, и, во-вторых, неправомерный перенос традиционных форм и методов обучения в новую технологию обучения, использующую компьютер.  
 
Общеизвестно, что разработка ПСУН, используемых в учебных целях, представляет собой очень сложный процесс, требующий коллективного труда не только учителей, методистов, программистов, но и психологов, гигиенистов, дизайнеров. В связи с этим правомерно предъявлять комплекс требований к разрабатываемым ПСУН, чтобы их использование не вызывало бы отрицательных (в психолого-педагогическом или физиолого-гигиеническом смысле) последствий, а служило бы целям интенсификации учебного процесса, развития личности обучаемого. 
 
Основные требования, предъявляемые к ПСУН:

• педагогические требования (дидактические; методические; обоснование выбора тематики учебного курса; проверка на педагогическую целесообразность использования и эффективность применения);
• технические требования;
• эргономические требования;
• эстетические требования;
• требования к оформлению документации.

Остановимся более детально на раскрытии сущности дидактических требований, предъявляемых  к разрабатываемым ПСУН. 
 
 Дидактические требования к ПСУН. 
 
Требование обеспечения научности содержания ПСУН предполагает предъявление средствами программы научно-достоверных сведений (по возможности методами изучаемой науки). При этом возможность моделирования, имитации изучаемых объектов, явлений, процессов (как реальных, так и «виртуальных») может обеспечить проведение экспериментально – исследовательской деятельности, инициирующей самостоятельное «открытие» закономерностей изучаемых процессов, и вместе с тем приблизить школьный эксперимент к современным научным методам исследования. 
 
Требование обеспечения доступности означает, что предъявляемый программой учебный материал, формы и методы организации учебной деятельности должны соответствовать уровню подготовки обучаемых и их возрастным особенностям. Установление того, доступен ли пониманию обучаемого предъявляемый с помощью ППС учебный материал, соответствует ли он ранее приобретенным знаниям, умениям и навыкам, производится с помощью тестирования. От установленных результатов зависит дальнейший ход обучения с использованием ПСУН. 
 
Требование адаптивности (приспосабливаемость ПСУН к индивидуальным возможностям обучаемого) предполагает реализацию индивидуального подхода к обучаемому, учет индивидуальных возможностей воспринять предложенный учебный материал. Реализация адаптивности может обеспечиваться различными средствами наглядности, несколькими уровнями дифференциации при предъявлении учебного материала по сложности, объему, содержанию. 
 
Требование обеспечения систематичности и последовательности обучения с использованием ПСУН предполагает необходимость усвоения обучаемым системы понятий, фактов и способов деятельности в их логической связи с целью обеспечения последовательности и преемственности в овладении знаниями, умениями и навыками. 
 
Требование обеспечения компьютерной визуализации учебной информации, предъявляемой ПСУН, предполагает реализацию возможностей современных средств визуализации (например, средств компьютерной графики, технологии Мультимедиа) объектов, процессов, явлений (как реальных, так и «виртуальных»), а также их моделей, представление их в динамике развития, во временном и пространственном движении, с сохранением возможности диалогового общения с программой. 
 
Требование обеспечения сознательности обучения, самостоятельности и активизации деятельности обучаемого предполагает обеспечение средствами программы самостоятельных действий по извлечению учебной информации при четком понимании конкретных целей и задач учебной деятельности. Активизация деятельности обучаемого может обеспечиваться возможностью самостоятельного управления ситуацией на экране, выбора режима учебной деятельности; вариативности действий в случае принятия самостоятельного решения; создания позитивных стимулов, побуждающих к учебной деятельности, повышающих мотивацию обучения (например, вкрапление игровых ситуаций, юмор, доброжелательность при общении, использование различных средств визуализации). 
 
Требование обеспечения прочности усвоения результатов обучения предполагает обеспечение осознанного усвоения обучаемым содержания, внутренней логики и структуры учебного материала, представляемого с помощью ПСУН. Это требование достигается осуществлением самоконтроля и самокоррекции; обеспечением контроля на основе обратной связи, с диагностикой ошибок по результатам обучения (и оценкой результатов учебной деятельности, объяснением сущности допущенной ошибки; тестированием, констатирующим продвижение в учении. 
 
Требование обеспечения интерактивного диалога предполагает необходимость его организации при условии обеспечения возможности выбора вариантов содержания изучаемого, исследуемого учебного материала, а также режима учебной деятельности, осуществляемой с помощью ПСУН. 
 
Требование развития интеллектуального потенциала обучаемого предполагает обеспечение: развития мышления (например, алгоритмического, программистского стиля мышления, наглядно-образного, теоретического); формирования умения принимать оптимальное решение или вариативные решения в сложной ситуации; формирования умений по обработке информации (например, на основе использования систем обработки данных, информационно-поисковых систем, баз данных). 
 
Методические требования к ПСУН предполагают необходимость: учитывать своеобразие и особенности конкретного учебного предмета; предусматривать специфику соответствующей науки, ее понятийного аппарата, особенности методов исследования ее закономерностей; реализации современных методов обработки информации. 
 
Обоснование выбора темы учебного предмета (курса) при разработке ПСУН необходимо аргументировать педагогической целесообразностью его использования и, в частности, методическими целями достижение которых осуществимо только при реализации возможностей средств новых информационных технологий [20].  
 
Ниже перечислим те требования, которые ввиду их специфики затрагивают не только педагогические проблемы. 

• Эргономические требования к содержанию и оформлению ПСУН обусловливают необходимость:

 
• учитывать возрастные и индивидуальные особенности учащихся, различные  типы организации нервной деятельности, различные типы мышления, закономерности восстановления интеллектуальной и  эмоциональной работоспособности; 
 
• обеспечивать повышение уровня мотивации обучения, положительные стимулы при взаимодействии обучаемого с ППС (доброжелательная и тактичная форма обращения к ученику, возможность неоднократного обращения к программе в случае неудачной попытки, возможность вкрапления в программу игровых ситуаций); 
 
• устанавливать требования к изображению информации (цветовая гамма, разборчивость, четкость изображения), к эффективности считывания изображения, к расположению текста на экране («оконное», табличное, в виде текста, заполняющего весь экран, и т. д.), к режимам работы с ПСУН. 

• Эстетические требования к ПСУН устанавливают: соответствие эстетического оформления функциональному назначению ПСУН; соответствие цветового колорита назначению ПСУН и эргономическим требованиям; упорядоченность и выразительность графических и изобразительных элементов ПСУН.

• Программно-технические требования к ПСУН определяют требования по обеспечению: устойчивости к ошибочным и некорректным действиям пользователя; минимизации времени на действия пользователя; эффективного использования технических ресурсов (в том числе и внешней памяти); восстановления системной области перед завершением работы программы; защиты от несанкционированных действий пользователя; соответствия функционирования ПСУН описанию в эксплуатационной документации.

 
 
1.4 Основные технологии и принципы  ПСУН 
 
Технологии создания программных средств обучения включают в себя достаточно много различных этапов, в ходе реализации которых разрабатываются отдельные компоненты или подсистемы ПСУН. Разбиение всего процесса создания средств обучения на этапы можно проводить разными способами. В основу выделения этапов можно положить компонентный состав ПСУН или процессы предварительного проектирования, непосредственной разработки и совершенствования ПСУН [18]. На практике все эти этапы объединяются. Создание качественных программных средств учебного назначения, как правило, во многом зависит от правильности выделения технологических этапов при разработке и слаженности их реализации. 
 
Выделение технологических этапов создания программных средств учебного назначения возможно с учетом нижеследующих компонент, присущих большинству ПСУН.  
 
Первые этапы разработки могут быть связаны с основной содержательной частью программного средства учебного назначения, включающей: 

• титульный лист (экран) ПСУН,
• аннотацию,
• обращение (представление) автора-разработчика (авторов) курса (с фотографией или с видеофрагментом),
• учебную программу (цели, задачи, содержание, тематический план),
• учебные тексты (структурированные, построенные с учетом требований эргономики),
• иллюстративные материалы (изобразительные, логико-структурные, разработанные сценарии для мультимедиа-фрагментов),
• список рекомендуемой основной и дополнительной литературы по всем темам, включенным в содержание ПСУН,
• словарь терминов и понятий (глоссарий) по отдельным темам и ко всему курсу в целом; глоссарий должен быть связан гиперссылками с основным текстомПСУН,
• хрестоматийные и дополнительные материалы (перечень книг, изданий, статей, нормативных актов, указов, постановлений, если они имеются),
• методические рекомендации по изучению курса с использованием данного ПСУН (желательны рекомендации по изучению каждой темы) и организации самостоятельной работы студентов,
• инструкцию педагогам и учащимся по работе с программным средством учебного назначения, контекстно-зависимую систему помощи.

Следующие технологические  этапы [18] создания ПСУН связаны с  разработкой компонентов, обеспечивающих поддержку практических занятий, измерение  результативности обучения, предоставляющих  справочный материал для педагогов  и обучаемых. В числе таких  компонентов: 

• вопросы для самоконтроля и самопроверки по каждой теме, главе, разделу и ко всему курсу, обучение которому осуществляется с помощью ПСУН,
• тренинговые задания и вопросы по каждой теме-главе, разделу и ко всему курсу (если необходимо),
• тестовые задания и вопросы для контроля уровня знаний по каждой теме, главе, разделу и ко всему курсу,
• список персоналий с краткими биографическими сведениями (если необходимо),
• тематический список рефератов или итоговых проектных работ,
• примерный перечень экзаменационных вопросов по всему курсу,
• систему мероприятий и рекомендаций для проведения мониторинга эффективности процесса обучения,
• Интернет-ресурсы (виртуальные электронные библиотеки, образовательные сайты и другие информационные ресурсы),
• хронологический указатель (если необходимо),
• указатель имен (если необходимо),
• перечень сокращений (если необходимо).

Как уже отмечалось, не существует универсальной технологии создания электронных средств обучения. Каждый разработчик применяет собственную  технологию. Ее разбиение на этапы  может учитывать как компонентный состав ПСУН, так и общие подходы  к проектированию и разработке. Так, в частности, очень часто при  разработке средств обучения выделяют два основных технологических этапа  – предварительный этап и этап непосредственной разработки ПСУН [18]. 
 
В ходе предварительного этапа, в основном вручную, осуществляется подготовка учебных и методических материалов, необходимых, для создания программных средств учебного назначения. 
 
В рамках этапа непосредственной разработки ПСУН осуществляется представление подготовленных учебных материалов в электронном виде. Во многих случаях такое представление осуществляется с учетом возможности последующей публикации в сети Интернет. 
 
Необходимо отметить, что большая часть педагогов-разработчиков незнакома с технологией создания электронных средств обучения, с одной стороны. С другой стороны, специалисты по информационным технологиям – программисты, дизайнеры, разработчики мультимедийных компонентов, как правило, не владеют методиками решения дидактических задач. Разработчик ПСУН в редких случаях может сочетать в одном лице автора курса, методиста и специалиста по информационным технологиям (программиста, дизайнера).  
 
В ходе создания ПСУН, необходимо придерживаться общих принципов построения ресурса, являющихся неотъемлемой частью изучаемой технологии. Такие принципы должны входить в содержание методической системы подготовки учителей к созданию и использованию ПСУН. 
 
Обучение, основанное на компьютерных технологиях, в значительной степени базируется на технической инфраструктуре: компьютере (как инструменте для размещения и представления учебной информации) и компьютерных сетях (как средстве доступа к ней). Поэтому в качестве одного из принципов, который необходимо учитывать при создании программных средств учебного назначения, является принцип распределенности учебного материала [7]. 
 
ПСУН могут быть разделены на две группы: находящиеся непосредственно у обучаемого или в рамках локальной сети (Интернет-ресурсы) и размещаемые на серверах глобальной сети Интернет (Интернет-ресурсы). Способ размещения информации накладывает определенные требования на технологии создания ПСУНи последующего доступа к ним. 
 
Компьютер становится основным дидактическим инструментом. Вместо разрозненных обучающих программ нужен цельный интерактивный курс, с достаточной полнотой представляющий всю учебную информацию. Принцип интерактивности учебного материала – второй важный принцип, который следует учитывать при разработке программных средств учебного назначения. 
 
Интерактивные средства дают возможность интегрировать различные среды представления информации, такие как текст, статическую и динамическую графику, видео и аудио записи, в единый комплекс, позволяющий обучаемому стать активным участником учебного процесса, поскольку выдача информации происходит в ответ на его соответствующие действия. Использование мультимедиа позволяет в максимальной степени учесть индивидуальные особенности восприятия информации, что чрезвычайно важно при опосредованной компьютером передаче учебной информации от педагога ученику. Таким образом, третий принцип, который следует учитывать при создании программных средств учебного назначения – принцип мультимедийного представления учебной информации [7]. 
 
Основой создания сетевых программных средств учебного назначения являются телекоммуникационные технологии, которые используются для доставки учебных материалов или организации контролируемого доступа к ним. 
 
Для создания ПСУН широко используются различные HTML-редакторы. Однако следует учесть, что широкая гамма применяемых браузеров использует разные версии языка HTML, поэтому при разработке ПСУН нужно учитывать возможность использования различных браузеров.  
 
Следует заметить, что системы программирования, используемые для создания локальных компонентов электронных средств обучения, позволяют включать в мультимедиа средство и обращение к ресурсам сети Интернет, интегрируя сетевые и локальные ПСУН. 
 
Любая новая форма обучения требует создания психолого-педагогической основы [8], без которой невозможно говорить об успешности и эффективности учебного процесса. Поэтому следует выделить также ряд психологических принципов, влияющих на успешность и качество обучения с использованием ПСУН. 
 
Особое место занимает проблема учета психо-физиологических особенностей человека при реализации технологии создания программных средств. 
 
Успешность обучения главным образом связана с особенностями сенсорно-перцептивных процессов, определяющих восприятие информации и составляющих процессы, создающие возможность удерживать информацию в памяти и воспроизводить ее [9]. 
 
Современные технологии обучения, базирующиеся на повсеместном использовании компьютерной техники, потенциально обладают колоссальными возможностями. Однако полноценное применение компьютеризированных технологий требует серьезной проработки проблемы взаимодействия человека и технических средств. По сути дела, речь идет о формировании биотехнической системы, в которой некоторым образом распределены управляемые информационные потоки [8]. Сложность такого комплекса при неоптимальном использовании психофизиологических возможностей обучающегося может быть чрезмерной. Это приводит, как показывает практика, к малой эффективности процесса обучения. Именно эта причина во многих случаях служит основанием для отказа от использования некоторых программных средств учебного назначения. 
 
Основная проблема на пути оптимизации обучения с точки зрения сохранности и развития адаптационных резервов – оценка и коррекция состояния человека в процессе получения новых знаний. Отсюда следует четвертый принцип, который следует учитывать при создании программных средств учебного назначения – принцип адаптивности к личностным особенностям обучаемого [7]. 
 
Несмотря на определяющую роль самостоятельной работы в обучении с применением ПСУН, основными субъектами учебного процесса являются ученик и преподаватель. Соучастие ученика в познавательной деятельности наравне с преподавателем есть одно из условий качественного образования. 
 
Использование сформулированных выше принципов при создании программных средств учебного назначения, позволяет повысить их качество и эффективность. Эти принципы можно рассматривать как неотъемлемую часть общей технологии создания средств обучения. 
 
Кроме этого, важно учитывать, что информационные технологии, используемые при создании программных средств учебного назначения, базируются на нескольких основных функциях, а именно [18]: