Информационно-образовательный портал СОДРУЖЕСТВА НЕЗАВИСИМЫХ ГОСУДАРСТВ
ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
И ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ В СНГ
Информационно-образовательный портал СОДРУЖЕСТВА НЕЗАВИСИМЫХ ГОСУДАРСТВ  

Страны
Азербайджанская Республика
Республика Армения
Республика Беларусь
Республика Казахстан
Кыргызская Республика
Республика Молдова
Российская Федерация
Республика Таджикистан
Туркменистан
Республика Узбекистан
Украина

Типы материала
Информационно-коммуникационные технологии
Дополнительные информационные материалы
Нормативно-правовое обеспечение
Организация и методики обучения
Экономика образования
Межгосударственное сотрудничество
Образовательные центры
Методики обучения
Межвузовское сотрудничество
Повышение квалификации
Международные проекты и гранты, конкурсы
Конференции, симпозиумы, семинары и др.
Библиотека
 
Журнал «Вестник РУДН» серия «Информатизация образования»
 
2014, №4
2014, №3
2014, №2
2014, №1
2013, №4
2013, №3
2013, №2
2013, №1
2012, №4
2012, №3
2012, №2
2012, №1
2011, №4
2011, №3
2011, №2
2011, №1
2010, №4
2010, №3
2010, №2
2010, №1
2009, №4
2009, №3
2009, №2
2009, №1
2008, №4
2008, №3
2008, №2
2008, №1
2007, №4
2007, №3
2007, №2-3
2007, №1
2006, №1(3)
2005, №1(2)
2004, №1
Научные и специальные электронные ресурсы
Учебная, научная и специальная литература
Комиссия по дистанционному обучению совета по сотрудничеству в области образования государств-участников СНГ
Новости

О ПОДХОДАХ К КЛАССИФИКАЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫМ ДИСЦИПЛИНАМ


Аннотация
В статье описываются классификации приборов, подключаемых к компьютерам, виртуальных приборов и приборов с удаленным доступом при обучении естественнонаучным дисциплинам.

Текст документа

Количество учебных занятий по различным предметам в школе, проводимых с использованием компьютерной техники, постоянно растет. Если десятилетие назад такие занятия, в основном, были посвящены обучению информатике, то сейчас информатизация и компьютеризация коснулась практически всех школьных аудиторий и педагогов, а уроки, на которых применяется компьютерная техника, характерны практически для всех школьных дисциплин.

В этой связи физика, биология, химия и другие дисциплины естественнонаучного цикла не являются исключением. При обучении естественнонаучным дисциплинам возможно применение специализированных средств информатизации, к числу которых относятся виртуальные компьютерные приборы и удаленное лабораторное оборудование, доступ к которому предоставляется с использованием телекоммуникационных технологий. Важно понимать, что такие компьютерные средства находятся в общей системе средств и технологий информатизации системы общего среднего образования.

Если говорить о специализированных средствах обучения естественнонаучным дисциплинам, то следует подчеркнуть, что традиционные учебные лаборатории не выполняют своей основной функции, которая состоит в том, чтобы научить обучающихся постановке, проведению и обработке результатов экспериментов, предусмотренных программами обучения. Вместо этого школьникам предлагается выполнить заданную последовательность действий по включению и отключению источников питания, записи показаний измерительных приборов, построению графиков.

Совершенствование системы обучения естественнонаучным дисциплинам может быть связано с реализацией новых подходов к организации лабораторных практикумов на основе средств информационных и телекоммуникационных технологий.

Современные подходы к такому обучению все чаще опираются на применение цифровых измерительных приборов с USB-интерфейсом для соединения с компьютером. Так, например, распространяемые сегодня USB-осциллографы обладают мобильностью и портативностью, для их подключения не требуется вскрытия корпуса компьютера, поскольку устройство автоматически определяется в операционной системе и программная установка происходит почти без участия пользователя, а сами устройства защищены от внешних воздействий [1].

В связи с небольшими размерами и простотой в использовании USB-осциллографы, генераторы, микроскопы и другие  приборы становятся идеальным инструментом для оперативных измерений, когда рабочее место школьника ограничено. К тому же, скорость передачи данных по USB-порту достаточно высока, что обеспечивает высокую достоверность для передачи сигнала. Технология создания таких приборов на современных контроллерах достигла такого уровня, что портативные приборы по своим параметрам уже приблизились к стационарным, а значит, могут с успехом использоваться в рамках обучения школьников большинству естественнонаучных дисциплин.

Наряду с реальными приборами, подключаемыми к компьютеру, расширяется использование виртуальных учебных приборов, работающих с использованием компьютерной техники. Примерами таких приборов являются виртуальные мультиметры, функциональные генераторы, анализаторы сигналов, регистраторы температуры. Все они существуют только на экране компьютера.

Средства информатизации обучения, построенные на основе полностью компьютерных программных виртуальных приборов, представляет собой хороший учебный тренажер, который способен имитировать работу практически любой реальной измерительной системы и объекта исследования. На уроках по естественнонаучным дисциплинам школьники, работая только с компьютером, могут изучить теорию, выполнить лабораторные работы и сформировать необходимые отчеты [2]. Видимые части моделей и их функционирование при запуске программы при таком подходе в большой степени соответствуют реальным прототипам, а погрешности измерений и внешние факторы могут при необходимости моделироваться.

В рамках обучения школьников получение идеальных результатов может оказаться достаточно полезным при изучении сути происходящих процессов, в то время как присутствующие методическая и инструментальная погрешности, искажающие результаты, могут мешать правильному пониманию материала. При этом существенным недостатком такого подхода является отсутствие возможности наблюдения школьниками реальных естественных процессов измерения и управления, но подход, основанный на использовании виртуальных средств обучения, экономичен, легко реализуется и все чаще используется при самоподготовке обучающихся.

Другими средствами информатизации обучения естественнонаучным дисциплинам являются полноценные автоматизированные измерительные системы. С их использованием при обучении в школе ученики имеют возможность видеть объект исследования, средства измерений и управлять ходом происходящих процессов. В отличие от предыдущего данный подход обеспечивает высокое качество обучения, но требует существенных затрат на разработку, изготовление виртуальных приборов и поддержку учебного процесса в школе.

Школьный лабораторный практикум по любой из естественнонаучных дисциплин с учетом описываемых подходов и средств информатизации может быть классифицирован на традиционные и виртуальные лабораторные работы, а также лабораторные работы с удаленным доступом. Параллельно с ним целесообразно применение домашнего исследовательского практикума, представляющего собой вид лабораторных занятий, в рамках которого обучающиеся в домашних условиях и с использованием бытового оборудования самостоятельно осуществляют задания экспериментального характера.

Исследовательский практикум по школьной учебной дисциплине, в том числе и проводимый с применением средств информатизации, имеет внешние и внутренние признаки [3].

К числу внешних признаков исследовательского практикума можно отнести:

  • состав участников обучения (школьники разных классов);
  • продолжительность учебного занятия;
  • место обучения (школьные или домашние условия);
  • материально-техническую базу (компьютерное или бытовое оборудование).

В этом случае внутренними признаками физического исследовательского практикума будут являться:

1) цели и содержание обучения естественнонаучной дисциплине (эксперимент позволит расширить область связи теории с практикой, развить творческие способности, приучить обучающихся к самостоятельной исследовательской работе, дополнить классные лабораторные работы тем материалом, который никак не может быть выполнен в классе, таких как ряд длительных наблюдений или наблюдение природных явлений);

2) система средств обучения (научно-методическая литература, ресурсы сети Интернет, реальные и виртуальные компьютерные приборы, приборы с удаленным доступом);

3) обучающийся, свойства личности которого определяют выбор самим обучающимся организационной формы занятия;

4) особенности процесса обучения, реализуемого на основе использования избранных методов и средств информатизации.

В зависимости от применяемых материальных средств подобные работы можно разделить на следующие группы:

  • экспериментальные работы, для выполнения которых обучающиеся должны собрать соответствующую установку;
  • экспериментальные работы, которые связаны с проведением обучающимися простейших опытов без специальных установок;
  • экспериментальные работы, связанные с наблюдением явлений в домашней обстановке;
  • экспериментальные наблюдение явлений, происходящих на улице, в хозяйстве и в природе.

Очевидно, что к подобной классификации следует добавить и экспериментальные работы, проводимые с применением компьютерной техники и, в частности, с применением виртуальных приборов и приборов с удаленным доступом.

С учетом этих и других факторов можно выделить наиболее приемлемые критерии для классификации видов информатизированных экспериментальных работ по естественнонаучным дисциплинам (домашних и выполняемых в классе). В числе таких критериев материальные средства, связь экспериментальных работ с изучаемым материалом, конкретное содержание, характер заданий, охват обучающихся и организация их деятельности, используемое оборудование, задачи и цели, степень сложности.

Можно выделить следующую систему подходов к проведению экспериментальных практикумов по естественнонаучным дисциплинам, реализуемых с использованием различных средств информатизации.

Наблюдения: наблюдения в домашних условиях без использования компьютерной техники, наблюдения в школьных или домашних условиях с использованием компьютерных средств, моделирующих естественные явления или процессы, наблюдения вне дома или школы, наблюдения на природе.

Эксперимент: простые естественнонаучные опыты без использования оборудования, опыты с реальными приборами из кабинетов физики, биологии, химии и других, опыты с использованием виртуальных компьютерных приборов, опыты с реальными приборами, к которым осуществляется телекоммуникационный доступ при помощи компьютерной техники, разработка способа измерения величин для установления закономерностей.

Работа с приборами и техническими устройствами: изготовление самодельных приборов, моделирование приборов и режимов их функционирования при помощи компьютерной техники, изучение принципов действия приборов и технических устройств с использованием их реальных прототипов, в том числе и при использовании удаленного доступа, изучение принципов действия приборов и технических устройств с использованием их компьютерных моделей, использование компьютерной техники в рамках вычислительного эксперимента.

При этом в рамках конкретного исследовательского практикума по любой из естественнонаучных дисциплин можно использовать не все предложенные виды деятельности обучающихся: следует исключить технически сложные задания, а также необходимо учитывать целесообразность использования только бытового или распространенного компьютерного оборудования.

В рамках информатизации обучения дисциплинам естественнонаучного цикла нужно учитывать тот факт, что имеют место задания, при выполнении которых обучающийся должен вспомнить ту или иную предшествующую лабораторную работу. В этих условиях применение компьютерной техники и средств информатизации существенно упрощает соответствующие напоминания.

Таким образом, информационные и телекоммуникационные технологии способны повлиять на повышение эффективности обучения естественнонаучным дисциплинам в школе. И если в рамках обучения большинству школьных предметов средства информатизации применяются, как правило, в рамках свой информационно-справочной и контрольно-измерительной функции, то при обучении подобным дисциплинам такое применение приобретает новый акцент. Благодаря использованию приборов, подключаемых к компьютеру, виртуальных приборов и приборов с удаленным доступом на принципиально иной уровень поднимается качество проводимых экспериментальных, практических и творческих работ. Необходимым условием эффективного проведения занятий по естественнонаучным дисциплинам при этом становится профессиональная готовность учителей к обучению с применением таких средств информатизации образования, а также наличие эффективной системы формирования подобной готовности у педагогов в вузах [4].

ЛИТЕРАТУРА

 

[1] Григорьев С.Г., Гриншкун В.В., Реморенко И.М. «Умная аудитория» в Институте математики и информатики МГПУ: теория и практика // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия информатика и информатизация образования. – 2013. – № 2 (26). – С. 8–18.

[2] Rovai Alfred P., Ponton Michael K., Derrick M. Gail, Davis John M. Student evaluation of teaching in the virtual  and traditionalclassrooms: A comparative analysis // Internet and Higher Education. – 2006. – №  9. – P. 23–35.

[3] Оспенникова Е.В. Развитие самостоятельности школьников в учении в условиях обновления информационной культуры общества: В 2 ч.: Ч. I. Моделирование информационно-образовательной среды учения: монография.  – Пермь: ПГПУ, 2003. – 294 с.

[4] Бидайбеков Е.Ы., Гриншкун В.В., Шармуханбет С.Р. О необходимости и особенностях подготовки учителей физики в области информатизации образования // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Информатизация образования». – 2012. – № 3. – С. 83–87.

 


Автор оригинала: В.В. Гриншкун
Источник оригинала: Журнал "Вестник РУДН" Серия «Информатизация образования», 2014, №4

Новости
16.06.2017

Российский университет дружбы народов объявляет о проведение первой волны вступительных испытаний среди иностранных граждан для обучения на программах магистратуры на контрактной основе. Первая ...

13.10.2016

26 октября-27 октября 2016 года Российский университет дружбы народов проводит Международную конференцию «Сетевые университеты и международный рынок труда (пространства БРИКС, СНГ, ШОС)».

19.05.2016

The Peoples’ Friendship University of Russia (PFUR) announces the beginning of admission of foreign citizens who graduated from Bachelor and Specialist Degree programs of PFUR and other Russian and ...

19.05.2016

Российский университет дружбы народов (РУДН) объявляет о наборе иностранных граждан -выпускников бакалавриата и специалитета РУДН и других российских и зарубежных ВУЗов на программы магистратуры на ...

11.12.2015

Проект рекомендаций Семинара-совещания научной общественности по проблемам международного научно-технического и образовательного сотрудничества