Анализ современных тенденций развития образования, характерных в настоящее время для всего мирового сообщества и определяющих политику в области образования во многих странах, указывает на становление обновленной системы образования, реализующей возможности информационных и коммуникационных технологий.
Глобальная информатизация общества инициирует формирование информационно-коммуникационной среды и экономики, основанной на знаниях. При этом главным ее ресурсом становится человек, способный приобретать знания, творчески их применять, а также участвовать в процессе создания и использования новых знаний. Подготовка такого человека возможна только в новой системе образования, ориентированной на опережающее развитие индивидуума.
Информатизация образования - процесс обеспечения всей сферы образования теорией и практикой разработки и использования современных информационных технологий, ориентированных на реализацию целей обучения и воспитания и развития. Вопросами информатизации образовательного процесса на разных этапах его развития занимались многие ученые психологии, философии и педагоги Б.С. Гершунский, А.Н. Тихомиров, Н.Ф. Талызина, И.В. Роберт, А.И. Ракитов, Р.Ф. Абдеев [93].
Большой вклад в решение проблемы компьютерной технологии обучения внесли российские и зарубежные ученые: Г.Р. Громов, В.И. Гриценко, В.Ф. Шолохович, О.И. Агапова, О.А. Кривошеев, С. Пейперт, Г. Клейман, Б. Сендов, Б. Хантер и др.
Развернутый анализ особенностей и возможностей использования информационно-коммуникационных технологий в образовательном процессе представлен в работах Роберт И. В., Панюковой С. В., Кузнецова А. А., Кравцовой А. Ю. и других.
Представленная ниже характеристика дидактических и технологических аспектов использования информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения основана на анализе работ названных авторов [94].
Средства информационных и коммуникационных технологий (средства ИКТ) - программные, программно-аппаратные и технические средства и устройства, функционирующие на базе микропроцессорной, вычислительной техники, а также современных средств и систем транслирования информации, информационного обмена, обеспечивающие операции по сбору, продуцированию, накоплению, хранению, обработке, передаче информации и возможность доступа к информационным ресурсам локальных и глобальной компьютерных сетей.
К средствам ИКТ относятся:
- ЭВМ, ПЭВМ, комплекты оборудования для ЭВМ всех классов;
- информационные сети;
- устройства ввода-вывода информации;
- средства и устройства манипулирования текстовой, графической, аудиовизуальной информацией;
- средства архивного хранения больших объемов информации;
- устройства для преобразования данных из текстовой, графической или звуковой форм в цифровую и обратно;
- системы искусственного интеллекта;
- системы машинной графики;
- программные комплексы (языки программирования, трансляторы, компиляторы, операционные системы, пакеты прикладных программ и пр.);
- современные средства связи, обеспечивающие информационное взаимодействие пользователей как, на локальном уровне (например, в рамках одной организации или нескольких организаций), так и на глобальном (в рамках Всемирной информационной сети Интернет);
- электронные средства образовательного назначения, реализованные на базе технологий мультимедиа, гипертекст, гипермедиа, телекоммуникации.
Средства ИКТ образовательного назначения предполагают их использование вместе с учебно-методическими, нормативно-техническими и организационно-инструктивными материалами, обеспечивающими реализацию оптимальной технологии педагогического использования их дидактических возможностей. Реализация этих возможностей создает предпосылки интенсификации образовательного процесса, а также создания методик, ориентированных на развитие интеллекта обучаемого, на самостоятельное извлечение и представление знания, на развитие его познавательной активности.
К дидактическим возможностям средств ИКТ образовательного назначения относятся:
- незамедлительная обратная связь между пользователем и средствами ИТК, реализующая интерактивный диалог, характерный тем, что каждый запрос пользователя вызывает ответное действие системы и, наоборот, реплика последней требует реакции пользователя;
- визуализация учебной информации об изучаемом объекте, процессе (наглядное представление на экране: объекта, его составных частей или их моделей; процесса или его модели; графической интерпретации исследуемой закономерности, изучаемого процесса);
- моделирование и интерпретация информации об изучаемых или исследуемых объектах, их отношений, процессов, явлений - как реальных, так и виртуальных (представление на экране математической, информационно-описательной, наглядной модели адекватных оригиналу);
- архивирование, хранение больших объемов информации с возможностью легкого доступа к ней, ее передачи, тиражирования;
- автоматизация процессов вычислительной, информационно-поисковой деятельности, а также обработки результатов учебного эксперимента с возможностью многократного повторения фрагмента или самого эксперимента;
- автоматизация процессов информационно-методического обеспечения, организационного управления учебной деятельностью и контроля за результатами усвоения.
В современных программных разработках, предназначенных для образования, активно реализуются вышеперечисленные возможности, что позволяет организовать следующие виды учебной деятельности:
1. Регистрация, сбор, накопление, хранение, обработка информации, представленной в цифровой форме, об изучаемых объектах, явлениях, процессах, в том числе реально протекающих, и передача достаточно больших объемов информации, представленной в различном виде.
2. Интерактивный диалог - взаимодействие пользователя с программной (программно-аппаратной) системой, характеризующееся реализацией более развитых средств ведения диалога (например, возможность задавать вопросы в произвольной форме, с использованием «ключевого» слова, в форме с ограниченным набором символов и пр.); при этом обеспечивается возможность выбора вариантов содержания учебного материала, режима работы с ним. Интерактивный режим взаимодействия пользователя с ЭВМ характерен тем, что каждый его запрос вызывает ответное действие программы и, наоборот, реплика последней требует реакции пользователя.
3. Компьютерная визуализация учебной информации - наглядное представление на экране объекта, его составных частей или их моделей, а при необходимости - во всевозможных ракурсах, в деталях, с возможностью демонстрации внутренних взаимосвязей составных частей; компьютерная визуализация изучаемого процесса - наглядное представление на экране данного процесса или его модели, в том числе скрытого в реальном мире, а при необходимости - в развитии, во временном и пространственном движении, представление графической интерпретации исследуемой закономерности изучаемого процесса.
4. Управление отображением на экране моделей различных объектов, систем, явлений, процессов, в том числе и реально протекающих.
5. Автоматизированный контроль (самоконтроль) результатов учебной деятельности, коррекция по результатам контроля, тренировка, тестирование.
Перечисленные выше потенциальные возможности информационных и коммуникационных технологий позволяют реализовать в учебном процессе следующие основные функции этих средств:
- информационно-справочная, за счет представления разного рода информации (при использовании баз данных, средств телекоммуникаций и связи) на экране, в том числе теоретического материала, чертежей, графиков, алгоритмов, методов решения задач и т. п.;
- иллюстративно-моделирующая, на основе наглядной демонстрации материала, компьютерной визуализации изучаемого объекта и его составных частей; моделирования реальных опытов, имитации работы разнообразных лабораторных стендов, объектов, процессов и явлений;
- индивидуализации и дифференциации процесса усвоения учебного материала в ходе занятий и самостоятельной работы обучаемых, за счет генерации заданий различного уровня сложности, выдачи справок и подсказок;
- контролирующая за счет осуществления объективного контроля с обратной связью, оценки знаний, умений и навыков с диагностикой ошибок, осуществления самоконтроля знаний, умений, навыков;
- корректирующая за счет осуществления в процессе обучения тренировки, консультаций и других видов помощи;
- диагностирующая за счет информирования учителя о результатах обучения, о наиболее часто встречающихся ошибках;
- управляющая, автоматизирующая процессы управления учебной деятельностью при осуществлении регистрации, сбора, анализа, хранения информации об обучаемых, рассылки необходимого материала и информации по сети; оптимизирующая учебный процесс за счет возможностей поэтапной работы или работы в определенном темпе;
- автоматизирующая процессы обработки результатов лабораторного эксперимента, построения графиков, таблиц и диаграмм; получение информации о протекающем в реальных условиях процессе или явлении, что позволяет выводить на экран компьютера полученные в ходе эксперимента данные и производить их обработку.
Использование в процессе обучения информационных и коммуникационных технологий обеспечивает возможности для достижения следующих педагогических целей.
1. Реализация социального заказа современного общества в условиях информатизации, глобализации и массовой коммуникации.
Общество заинтересовано в том, чтобы система общего образования обеспечивала своим выпускникам необходимый уровень подготовки в области информатики, информационных и коммуникационных технологий, а система профессионального образования обеспечивала подготовку профессиональных кадров и специалистов к реализации возможностей ИКТ во всех сферах их жизнедеятельности в информационном обществе.
2. Развитие личности обучающегося, его подготовка к комфортной жизнедеятельности в условиях современного информационного общества массовой коммуникации и глобализации.
Достижение данной педагогической цели предполагает использование средств ИКТ для развития мышления обучаемых, формирования у них системы знаний, позволяющих осуществлять построение структуры своей умственной деятельности. Средства ИКТ обеспечивают возможность осуществления сбора, обработки, продуцирования, транслирования, архивирования информации, деятельность по представлению и извлечению знания. При этом обучаемый получает возможность одновременного восприятия информации различного вида и из различных информационных источников. Это позволяет ему принимать оптимальное решение или предлагать варианты решения в сложной ситуации. Кроме того, при информационном взаимодействии возможно развитие коммуникативных способностей, умений осуществлять информационно-поисковую, экспериментально-исследовательскую деятельность в предметной среде.
3. Интенсификация, повышение эффективности и качества образовательного процесса на всех уровнях системы образования.
Повышение эффективности и качества образовательного процесса может быть обеспечено за счет реализации уникальных, с точки зрения педагогики, возможностей информационных и коммуникационных технологий, которые были перечислены выше. При этом развиваются побудительные мотивы (стимулы) к получению образования, обусловливающие активизацию познавательной деятельности с использованием средств ИКТ, углубляются межпредметные связи за счет использования современных средств обработки информации, в том числе и аудиовизуальной. Особое место принадлежит возможности реализации идеи открытого образования на основе использования распределенного информационного ресурса.
При использовании широкого потенциала средств ИКТ в процессе обучения существенно меняется роль учителя и ученика. Роль учителя как единственного источника учебной информации смещается в направлении кураторства или наставничества. Педагог уже не тратит время на передачу учебной информации, на пересказ учебных материалов, на сообщение «суммы знаний». Это время высвобождается для решения творческих и управленческих задач.
Роль обучаемого как «потребителя» фактографической учебной информации или, в лучшем случае, участника проблемно поставленной учебной ситуации также меняется. Он переходит на более сложный путь поиска, выбора (например, по определенным признакам, представленным учителем) информации, ее обработки (возможно в больших объемах за сравнительно малый промежуток времени) и передачи.
Применение учебной информации, «добытой» самостоятельно, переводит процесс обучения с уровня «пассивного потребления информации» на уровень «активного преобразования информации», а в более совершенном варианте - на уровень самостоятельной постановки учебной задачи (проблемы), выдвижения гипотезы для ее разрешения, проверки ее правильности и формулирования выводов и обобщений по искомой закономерности. При этом важна организация как индивидуальных, так и групповых, а также коллективных форм и видов учебной деятельности с использованием средств информатизации.
Как было отмечено выше, возможности средств информационных и коммуникационных технологий, позволяющие моделировать и имитировать на экране учебные сюжеты, объекты, процессы, явления, обеспечивают реализацию новых видов учебной деятельности, как по форме, так и по методам представления и извлечения знания (регистрация, сбор, накопление, хранение, обработка информации; интерактивный диалог; визуализация учебной информации; управление реальными объектами; управление отображением на экране моделей различных объектов; автоматизированный контроль и самоконтроль). Использование распределенного информационного ресурса Интернета позволяет ученику и учителю осуществлять, помимо вышеперечисленных видов учебной деятельности, еще и поиск информации, в том числе аудиовизуальной, в различных базах данных, на сайтах и порталах сети Интернет в диалоговом режиме реального времени.
Таким образом, дидактические и технологические возможности использования ИКТ в процессе обучения способствуют изменениям структуры, видов учебной деятельности и форм информационного взаимодействия, осуществляемого между учеником, учителем и средствами ИКТ.
По мнению Л.П. Мартиросян [72] использование ИКТ в процессе обучения математике позволяет реализовать следующие методические цели:
формирование представлений о функциональной зависимости в условиях интерактивного взаимодействия системы с пользователем;
самостоятельное «открытие» закономерностей в построении графиков при компьютерной визуализации;
формирование умения конструировать, интерпретировать и использовать формулы и выражения;
возможность использовать ИТ для решения практических задач, исследований реальных жизненных ситуаций;
возможность исследовать математические модели, изменяя их параметры, создавать свои собственные модели;
формирование умения выдвигать предположения и гипотезы, разрабатывать методы их проверки в условиях обеспечения обратной связи и интерактивного диалога;
- построение экранных объектов по заданным параметрам в системах, реализующих возможности компьютерной графики;
построение двухмерных стереометрических изображений трехмерных
объектов.
В большинстве цифровых образовательных ресурсов по математике чаще всего реализуются следующие возможности ИКТ:
- выполнение построения графиков различных функций (с предварительным созданием таблицы значений x и y);