Книги, научные публикации
Министерство образования Российской Федерации Брянский государственный педагогический университет имени акад. И. Г. Петровского
На правах рукописи
Шипицын Николай Павлович ДИДАКТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕХНИКИ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ УЧАЩИХСЯ 5-7 КЛАССОВ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОБЛАСТИ УТЕХНОЛОГИЯФ 13.00.01 - общая педагогика
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук
Брянск - 1996 - 2
Работа выполнена на кафедре УТеории и методики трудовой подготовкиФ Брянского государственного педагогического университета имени И. Г. Пет ровского.
Научный руководитель - член-корреспондент РАО, доктор педагогических наук, профессор Симоненко В. Д.
Официальные оппоненты - действительный член РАО, доктор редагогических наук, профессор Атутов П. Р.
кандидат педагогических наук, доцент Алехина И. В.
Ведущее учреждение - Калужский государственный педагогический университет
Защита состоится У_Ф_ 1996 г. в _часов на заседании диссертационного совета К 113.29.01 по присуждению ученой степени кан дидата педагогических наук при Брянском государственном педагогическом университете им. академика И. Г. Петровского по адресу:
241036, г. Брянск, ул. Бежицкая, 14.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Автореферат разослан У_Ф 1996 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор педагогических наук Р. И. Желбанова - 3 Введение Актуальность проблемы исследования. Современный период развития общества характеризуется процессом информатизации - использованием ин формации в качестве общественного продукта, обеспечивающего интенсифи кацию всех сфер экономики, ускорение научно-технического прогресса, ин теллектуализацию основных видов человеческой деятельности и демократи зацию общества. Одним из приоритетных направлений информатизации об щества становится процесс информатизации образования, предполагающий использование возможностей новых информационных технологий, методов и средств информатики для реализации идей развивающего обучения, интен сификации всех уровней учебно-воспитательного процесса, повышение его эффективности и качества, подготовку подрастающего поколения к рацио нальной организации жизни в условиях информатизации общества.
Исследованию основных тенденций использования компьютерной тех ники в процессе обучения посвящены работы А.П. Ершова, Г.А. Звенигород ского, Е.И. Машбица, В.М. Монахова, В.Г. Разумовского и др. В работах на званных авторов и ряде других исследований подчеркивается важность и не обходимость применения компьютерной техники в процессе обучения, со держится ряд положений, имеющих важное значение для подготовки уча щихся к овладению компьютерной грамотностью.
Теория и практика компьютерной технологии базируется на системе программированного обучения (В.П.Беспалько, Н.Д.Никандров, Н.Ф.Талызина и др.) и была подробно исследована в работах отечественных ученых: А.А.Абдукадырова, Б.С.Гершунского, А.П.Ершова, А.А.Кузнецова, В.Л.Матросова, Е.А.Машбица, В.Н.Монахова, и др., а также зарубежных ав торов: Дж.Веллингтона, А.Гленна, С.Пайперта, Б.Скиннера, С.Смитта, Э.Торндайка и др.
В большом количестве работ, посвященных различным аспектам компь ютерного обучения, рассматривается содержание курса УОсновы информати ки и вычислительной техникиФ и применения компьютерной техники в школьных курсах математики, физики, химии и т.д. Вопросы же применения ЭВМ в процессе преподавания трудового обучения, общетехнических дисци плин, а теперь и технологии разрабатываются недостаточно.
Вопросам подготовки учащихся по технологии обработки материалов посвящены исследования Гильбуха Ю.З., Новожилова Э.Д., Муравьева Е.М., Солдатова С.М., Андрияшина В.И., Антонова А.Ф. и др.
Содержание и методы изучения различных аспектов техники, техноло гической подготовки исследовали П.Н. Андриянов, Н.И. Бабкин, А.А. Поля ков, В.П. Беспалько, В.А. Кальней, В.И. Качнев, С.У. Калюга, В.С.Леднев, А.Я.Сова, Д.А.Тхоржевский, И.Д.Чечель, Ш.М. Рузиев и др.
Вопросы подготовки учащихся по отдельным аспектам технологии ос вещались в процессе исследования политехнического образования. Исследо ваниям в этой области посвящены работы видных ученых-педагогов: Атутова П.Р., Васильева Ю.К., Зубова В.Г., Ивановича К.А., Калашникова Г.А., Поля кова В.А., Скаткина М.Н., Шабалова М.Н., Эпштейна Д.А. и др.
Большое значение придавалось вопросам технологической подготовки подрастающего поколения в теории профессиональной ориентации. Этой проблеме посвящены работы Батышева С.Я., Думченко Н.И., Жиделева М.А., - 4 Катханова К.Н., Клочкова И.Д., Сазонова А.Д., Симоненко В.Д., Шапорин ского С.А. и др. Исследователями установлено, что тенденция развития со временного промышленного производства во многом определяет содержа тельную и процессуальную стороны подготовки молодежи к труду.
Однако, все эти исследования рассматривают названные вопросы в рам ках традиционной системы обучения.
В.Д. Горский, В.И. Дрига исследовали вопросы, связанные с изучением ЭВМ в процессе трудовой и профессиональной подготовки по профессиям, связанным с эксплуатацией и обслуживанием микропроцессорной и элек тронно-вычислительной техники. Исследование Понятишина В.В. посвящено изучению вопроса возможности и необходимости обучения учащихся 4- классов обработке материалов на станочном оборудовании. Применению компьютерной техники в профессиональном обучении старшеклассников применительно к профессии токаря посвящено исследование А.В. Коптелова.
В.К. Колесников исследовал применение компьютерной техники как средства технологической подготовки учащихся 5-7 классов в процессе трудового обу чения в школьных мастерских. Рубина Г.В. исследовала вопросы применения компьютерной техники в графической подготовке студентов.
Анализ педагогической литературы и диссертационных исследований показывает, что в работах авторы либо описывали частные методики препо давания с использованием компьютера, либо рассматривали общие возмож ности его использования. В трудовом обучении различными авторами иссле довалось применение компьютерной техники, в лучшем случае, в качестве обучающей, либо контролирующей системы. Применение же компьютерной техники как инструмента деятельности школьника в педагогических исследо ваниях не затрагивалось. Также не рассматривались вопросы применения компьютерной техники при решении проблемных задач и при разработке проектов.
В настоящее время проблема использования компьютерной техники, как инструмента деятельности, является весьма актуальной и должна быть пред метом специального исследования. Она имеет прямое отношение к систем ному подходу, реализованному в образовательной области УТехнологияФ.
Системный подход предполагает единство содержания, средств, форм и ме тодов. Применительно к использованию средств компьютерной техники это означает комплексное рассмотрение возможностей ЭВМ как в качестве тех нического средства обучения, так и в качестве инструмента деятельности во всех разделах интегративного предмета УТехнологияФ и на всех этапах обуче ния.
В обществе создалось противоречие между настоятельной необходимо стью применения преимуществ компьютерной технологии в трудовой, техно логической подготовке школьника и отсутствием педагогически обоснован ного программного обеспечения, методик использования ЭВМ. Таким обра зом, мы видим проблему - противоречие между требованиями жизни и обще ственного развития к применению компьютерной техники в образовательной области УТехнологияФ и сложившейся системой трудового обучения;
между требованиями программы и неподготовленностью учителей технологии к проведению занятий с использованием компьютерной техники;
между воз можностями компьютерной техники в совершенствовании процесса обучения образовательной области УТехнологияФ и непроработанностью и оторванно - 5 стью раздела УИнформационные технологииФ от других разделов программы, особенно от выполнения учащимися проектов.
Учитывая потребности практики и недостаточную разработанность ука занной проблемы, мы определили тему исследования: УДидактические усло вия применения компьютерной техники в процессе обучения учащихся 5- классов образовательной области УТехнологияФ. Избранная тема и ее поста новка определили объект и предмет исследования.
Объект исследования - процесс обучения учащихся 5-7 классов образо вательной области УТехнологияФ с использованием компьютерной техники.
Предмет исследования - содержание, формы и методы применения компьютерной техники в процессе обучения учащихся 5-7 классов техноло гии обработки конструкционных материалов, элементам машиноведения, ин формационным технологиям, при разработке и выполнении проектов.
Цель исследования - выявление дидактических условий эффективного применения компьютерной техники в процессе обучения учащихся 5-7 клас сов образовательной области УТехнологияФ.
Задачи исследования:
- определить дидактические условия и возможности применения компь ютерной техники в процессе обучения учащихся 5-7 классов образовательной области УТехнологияФ;
- осуществить разработку программного обеспечения для ПЭВМ IBM PC, ориентированного на обучение учащихся 5-7 классов разделу УТехноло гия обработки конструкционных материалов с элементами машиноведенияФ и применение учащимися компьютерной техники в процессе выполнения про ектов;
- разработать содержание и методику применения компьютерной техни ки в образовательной области УТехнологияФ на примере разделов УТехноло гия обработки конструкционных материалов с элементами машиноведенияФ, УИнформационные технологииФ и при выполнении проектов школьниками 5-7 классов;
- провести экспериментальную проверку разработанных компьютерных программ, внедрить их в практику работы школ.
В основу исследования положена следующая гипотеза. При использова нии компьютерной техники в процессе обучения учащихся 5-7 классов обра зовательной области УТехнологияФ на основе единства разделов УТехнология обработки конструкционных материалов с элементами машиноведенияФ, УИнформационные технологииФ и проектной деятельности учащихся созда ются условия, которые обеспечивают системный подход в обучении учащих ся образовательной области УТехнологияФ на базе комплексного применения ЭВМ. Это обеспечивает повышение познавательного интереса школьников, творческую направленность проектной деятельности, осознанное отношение к компьютеру как инструменту деятельности инженера-конструктора, инже нера-технолога, дизайнера, экономиста и т.д. В этом случае связь разделов программы УИнформационные технологииФ, УТехнология обработки конст рукционных материалов с элементами машиноведенияФ с проектной деятель ности учащихся становится действенной, осуществляется полноценная тех нологическая подготовка школьников.
Методологической основой исследования явились основные направле ния развития школьного образования в стране, государственная программа по - 6 вопросам компьютеризации образования, государственный стандарт школь ного образования по образовательной области УТехнологияФ, программа об разовательной области УТехнологияФ.
Теоретической базой исследования явились психологические теории развития личности в деятельности (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, А.В. Пет ровский, С.Л. Рубинштейн и др.), фундаментальные работы ведущих ученых по общей дидактике и программированному обучению (С.И. Архангельский, Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, Т.А. Ильина, Н.Ф. Талызина, Б.Ю. Ломов и др.), политехническому и технологическому образованию (П.Р. Атутов, С.Я.
Батышев, Ю.К. Васильев, В.Д. Симоненко и др.), теория компьютеризации образования (Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, Э.И. Кузнецов, М.П. Лапчик, Е.А. Машбиц, В.М. Монахов, И.В.Роберт и др.).
Для реализации целей и задач исследования применялись следующие методы: теоретический анализ педагогической, психологической, методиче ской литературы по исследуемой проблеме;
обобщение педагогического опы та;
опрос школьников, учителей, преподавателей;
наблюдение;
беседы;
тес тирование;
анкетирование;
педагогический эксперимент;
методы математиче ской статистики по обработке экспериментальных данных.
Опытно-экспериментальная база исследования: школа-гимназия № г.Киpова и школа №1 г.Брянска. Исследование выполнялось в несколько эта пов:
На первом этапе (1990-1994 гг.) был проведен теоретический анализ проблемы (обобщен педагогический опыт, проанализированы литературные источники, разработана стратегия эксперимента, определены цель и задачи исследования), намечены основные направления использования компьютер ной техники в школьном учебном процессе, была начата разработка компью терных программ.
На втором этапе (1994-1995 гг.) осуществлялся констатирующий экспе римент, был проведен анализ состояния применения компьютерной техники в процессе обучения учащихся образовательной области УТехнологияФ в тео рии и на практике, изучено влияние условий и средств обучения на формиро вание технико-технологических знаний, умений и навыков, выявлены специ фические возможности компьютерной техники в обучении, ее ведущие функ ции в процессе формирования технико-технологических знаний, умений и навыков, сформулированы требования к компьютерным программам для ЭВМ по трудовому обучению, разработаны и подобраны комплекты про грамм для ПЭВМ IBM PC, включающие в себя следующие компоненты: гра фический и текстовый редакторы, оболочка обучающе-контролирующих про грамм и развивающих программ-кроссвордов, комплект программ для выпол нения проектов: программа проектирования объектов труда для учащихся 5- классов на основе комбинированного молотка и табурета, программа для про ектирования художественного оформления изделия, графическая база данных по проектам, программа для экономического расчета затрат на изготовление изделия, разработана методика применения данных программ. Предложена программа тесного соприкосновения раздела программы УИнформационные технологииФ с проектной деятельностью учащихся на основе применения компьютерной техники.
- 7 На третьем этапе (1995-1996 гг.) были скорректированы предложенные компьютерные программы, проведен формирующий эксперимент, обобщены его результаты, оформлено диссертационное исследование.
Научная новизна исследования состоит в:
- обосновании системного подхода к применению компьютерной техни ки в образовательной области УТехнологияФ при изучении учащимися разде лов УИнформационные технологииФ, УТехнология обработки конструкцион ных материалов с элементами машиноведенияФ и при выполнении учащимися проектов;
- определении необходимых условий применения ЭВМ в технологиче ской подготовке (обеспечение всем школьникам возможности работать на ПЭВМ;
готовность учителей технологии к использованию ЭВМ в учебном процессе;
разработка программного обеспечения для ЭВМ;
разработка и экс периментальная проверка методики применения компьютерных программ в процессе обучения учащихся 5-7 классов образовательной области УТехноло гияФ);
- отборе содержания педагогических программных средств для образова тельной области УТехнологияФ;
- разработке методики применения ЭВМ в процессе формирования тех нико-технологических знаний, умений и навыков на занятиях образователь ной области УТехнологияФ и включения школьников в технико технологическую деятельность на основе моделирования трудовой деятель ности инженеров-конструкторов, инженеров-технологов, дизайнеров, эконо мистов и т.д. с использованием компьютерной техники.
Теоретическая значимость работы заключается в обосновании сис темного подхода к применению компьютерной техники в образовательной области УТехнологияФ;
разработке альтернативной учебной программы раз дела УИнформационные технологииФ для учащихся 5-7 классов.
Практическая значимость исследования состоит в:
- создании и экспериментальной проверке универсальной компьютерной среды-оболочки на компьютерах IBM PC для создания обучающих программ, среды-оболочки для развивающих программ-кроссвордов;
- разработанных на их основе программ для образовательной области УТехнологияФ;
- разработке комплекта компьютерных программ на компьютерах IBM PC для использования их в процессе проектной деятельности учащихся;
- разработке методики применения ЭВМ в образовательной области УТехнологияФ.
На защиту выносятся:
- дидактические условия применения ЭВМ в образовательной области УТехнологияФ;
- компьютерная cреда-оболочка для разработки обучающих программ, для программ-кроссвордов и созданных на их основе программ, применяемых при изучении учащимися раздела УТехнология обработки конструкционных материалов с элементами машиноведенияФ;
- комплект программ применяемых в проектной деятельности учащихся;
- методические указания по применению компьютерной техники в обра зовательной области УТехнологияФ.
- 8 Достоверность полученных результатов обеспечена использованием системного подхода и взаимосвязанного комплекса теоретических и эмпири ческих методов исследования;
длительной опытной проверкой результатов исследования в строго учитываемых и контролируемых условиях;
обсужде нием основных теоретических положений исследования и практических ре зультатов в широкой аудитории педагогических работников;
реализацией комплексной методики исследования, анализом итогов педагогического экс перимента с использованием современного аппарата математической обра ботки.
Апробация основных идей и результатов исследования проведена на следующих конференциях и семинарах: международной научно-практической конференции УТехнологическая подготовка учащейся молодежи: опыт, про блемы, перспективыФ (Брянск, 1994 г.);
научно-практической конференции УПроблемы подготовки учителя технологии и предпринимательстваФ (Брянск, 1994 г.);
областной научно-практической конференции УПодготовка учащих ся к трудовой жизни в условиях рыночной экономики средствами технологи ческого образованияФ (Брянск, 1995 г.);
международной научно-практической конференции УИнновационные процессы в подготовке учителя технологии, предпринимательства и экономикиФ (Тула, 1995 г.);
международном научно практическом семинаре методистов технолого-экономических факультетов и преподавателей технологии (Брянск, 1996 г.).
Диссертация состоит из введения, 2 глав, заключения, списка литерату ры, приложений.
Основное содержание диссертации Во введении обосновывается актуальность темы исследования, форму лируется объект, предмет, цель, задачи, методы, гипотеза исследования, его научная новизна, теоретическая и практическая значимость.
В первой главе - УТеоретические подходы к обоснованию применения компьютерной техники в процессе обучения учащихся образовательной об ласти УТехнологияФ дается обоснование дидактических условий применения ЭВМ в процессе обучения учащихся образовательной области УТехнологияФ, определяются направления эффективного применения компьютера в учебном процессе.
Основными тенденциями развития образования являются соединение науки и практики, технизация и компьютеризация образования. Содержание трудовой подготовки в современной школе также претерпевает большие из менения благодаря введению в школы страны важнейшей инвариантной со ставляющей базисного учебного плана - новой образовательной области УТехнологияФ, цель которой - заложить основы подготовки учащейся моло дежи к трудовой деятельности в новых экономических условиях, способство вать воспитанию и развитию инициативной, творческой личности, процессу ее самоопределения и самореализации в будущей профессиональной карьере.
В образовательную область УТехнологияФ включен раздел УИнфор мационные технологииФ. Это связано в первую очередь с ускорением научно технического прогресса, основанном на внедрении в производство гибких автоматизированных систем, микропроцессорных средств и устройств про граммного управления, роботов и обрабатывающих центров. В связи с этим перед современной педагогической наукой поставлена важная задача - воспи - 9 тать и подготовить подрастающее поколение, способное активно включиться в качественно новый этап развития современного общества, связанный с ин форматизацией. Компьютер как средство обучения в силу своей универсаль ности позволяет не только формировать знания, умения и навыки, но и ре шать более важную задачу - развивать личность, удовлетворяя ее познава тельные запросы.
Процесс развития средств компьютерной техники идет столь стреми тельно, что ставит перед школой проблему выбора компьютерной техники в качестве средства обучения. Наиболее перспективными для требований зав трашнего дня являются машины IBM PC/AT 486 и Apple Macintosh. Целесо образность выбора этих компьютеров подтверждается и тем фактом, что в настоящее время самыми распространенными и широкоиспользуемыми в де ловой жизни являются компьютеры совместимые с компьютерами IBM. Ре ально исследование проводилось на базе Упилотных классов IBMФ.
Исследователи Бабенко Л.П., Верник Л.В., Комиссарова Е.Ю., Маргулис Е.Д., Машбиц Е.И., Проколиченко Л.Н., Симак А.Д., Смульсон М.Л. выделя ют пять основных достоинств компьютера, благодаря которым использование его в учебном процессе повышает эффективность последнего: 1) расширение возможности предъявления учебной информации;
2) усиление мотивации учения;
3) активное включение учащихся в учебный процесс;
4) расширение наборов применения учебных задач;
5) качественное изменение контроля за деятельностью учащихся.
В процессе проведения теоретических исследований и практического опыта подмечена еще одна особенность применения компьютерной техники в процессе обучения. Она, очевидно, является доминирующей именно в про цессе трудового обучения. Это возможность почувствовать и увидеть школь никам полезность своей деятельности, осознать себя инженерами, технолога ми, экономистами, дизайнерами, ощутить свой труд, познать компьютер с но вой стороны, как инструмент различного рода деятельности человека.
В учебном процессе компьютер может быть как объектом изучения, так и средством обучения, т.е. возможны два варианта направления компьютери зации обучения. При первом - усвоение знаний, умений и навыков ведет к осознанию возможностей компьютера, а также его использованию при реше нии разнообразных задач, другими словами, ведет к овладению компьютер ной грамотностью. При втором - компьютер является мощным средством по вышения эффективности обучения. Указанные два направления и составляют основу компьютеризации обучения как социального прогресса. К сожалению, в настоящее время в педагогических исследованиях большое внимание уде ляется именно второму направлению использования компьютеров в учебном процессе и совсем мало первому, незаслуженно забывая его.
Первому же варианту посвящены лишь отдельные исследования, но они касаются в основном лишь такого предмета как информатика. Совсем мало публикаций об использовании этого направления компьютеризации обучения в других школьных предметах. В трудовом обучении вопросы использования компьютерной техники в этом направлении почти совсем не раскрыты. В этом плане в нашей стране трудовое обучение остается как бы в стороне от научно-технического прогресса, в то время как основой этого предмета явля ется совершенствование связей с другими предметами и современной жиз нью, и все достижения научно-технического прогресса, в первую очередь, - 10 могут быть отражены, в том числе и с помощью компьютерной техники, именно в этом предмете. Без этих знаний выпускникам школы будет трудно ориентироваться в предстоящей сложной жизни.
Анализируя программу образовательной области УТехнологияФ для мальчиков 5-7 класса, мы выявили, что примерно половина учебного времени от общего количества часов уделяется разделу УТехнология обработки конст рукционных материалов с элементами машиноведенияФ. Большая часть этого раздела уделена практическим работам, но изучается также и часть теорети ческого материала. Вся программа технологии построена таким образом, что вначале учащиеся изучают в течение года различные разделы учебного пред мета технология, а в конце года, в четвертой четверти, выполняют проекты, на которые отводится 16 часов.
Исходя из всего вышесказанного, мы определили нашу позицию: ис пользование компьютерной техники на уроках технологии должно включать в себя интеграцию основных разделов программы образовательной области УТехнологияФ. При достижении комплексного подхода использования ком пьютерной техники к содержанию образовательной области УТехнологияФ при изучении разделов УТехнология обработки конструкционных материа ловФ, Информационные технологииФ и при выполнении проектов у школьни ков будут сформированы правильные представления о компьютере как инст рументе деятельности, как источнике знаний (базе данных), и как техниче ского средства обучения. Все это будет способствовать успешному закрепле нию знаний по технике и технологии, привитию навыков работы на компью терной технике, умению работать на компьютере, применять технико технологические знания, в частности, по информационным технологиям, обеспечивая качественную технико-технологическую подготовку школьников 5-7 классов в образовательной области УТехнологияФ.
Поэтому нами выбрана, исходя из содержания деятельности учащихся при изучении разделов программы УТехнологияФ, следующая стратегия при менения ПЭВМ в трудовом обучении:
1. В качестве технического средства обучения при изучении раздела УТехнология обработки конструкционных материалов с элементами машино веденияФ следует применять комплекс программ, состоящий из:
а) обучающих, включающих в себя собственно обучающие, контроли рующие и контрольно-обучающие программы;
б) развивающих программ, которые можно использовать как во время уроков, так и во внеклассной и внеурочной работе;
в) моделирующих программ с элементами обучения и контроля.
2. В качестве инструмента деятельности школьников при изучении раздела УИнформационные технологииФ и при выполнении учащимися проек тов следует применять специализированные компьютерные программы обес печивающие:
а) текстовое редактирование;
б) графическое редактирование;
в) экономические расчеты;
г) выбор варианта проекта из базы данных;
д) проектирование изделий и их художественного оформления.
- 11 Компьютерная техника имеет свои специфические особенности в систе ме средств обучения. Компьютер является лишь средством обучения, а ком пьютерное обучение, так же, как и безмашинное, определяется теми же ди дактическими принципами, но эти принципы наполняются новым содержани ем. Рассматривая основные дидактические принципы компьютерного обуче ния, исследователи выделяют: научность, доступность, наглядность, сис тематичность и последовательность, сознательность, адаптивность. Для компьютерного обучения характерен еще один общий принцип, который хотя и присутствовал всегда в процессе обучения, но не являлся основополагаю щим. Это принцип когнитивности коммуникации.
Мы же отмечаем еще один принцип компьютерного обучения, присущий комплексному изучению образовательной области УТехнологияФ. Это прин цип системного подхода. Сама образовательная область УТехнологияФ бази руется на системном подходе, она интегрирует в себя различные области зна ний из всех наук, приводит эти знания в систему. Таким образом у школьни ков формируются целостные, а не отрывочные знания о каких-либо предме тах или явлениях. Точно также и компьютерная техника может быть пред ставлена комплексно, в системе, то есть использоваться и как техническое средство обучения, и как инструмент деятельности школьника. При этом сам термин Укомпьютерная техникаФ рассматривается нами с точки зрения сис темного подхода, то есть как сама электронно-вычислительная машина (ЭВМ), состоящая из отдельных узлов и блоков (системный блок, монитор, клавиатура, мышь), а также комплекс различных устройств работающих со вместно с ней (принтер, сканер, модем и т.д.).
Таким образом, названные дидактические принципы компьютерного обучения являются основополагающими при составлении и подборе про граммного обеспечения для школьного пользования.
Компьютеризация в системе образования затрагивает еще одну пробле му - проблему неподготовленного пользователя. Поэтому при разработке компьютерных программ необходимо использовать одинаковый и доступный, понятный интерфейс, с которым подготовленным школьникам не составит труда самостоятельно разобраться, а нерегулярные пользователи, к которым мы относим основную массу школьников 5-7 класса, смогут освоить его с помощью преподавателя в течении 5-10 минут.
Во второй главе - УПрименение компьютерной техники в процессе обу чения учащихся образовательной области УТехнологияФ рассматриваются во просы перестройки процесса обучения в связи с применением ЭВМ, методи ки разработки и применения программ для ЭВМ в образовательной области УТехнологияФ, дана экспертная оценка эффективности программ и процесса обучения с применением компьютерной техники.
Как выяснилось из первой главы, имеются все возможные предпосылки для создания разнообразных педагогических программных средств предна значенных для изучения учащимися различных тем программы УТехнологияФ.
Однако, подчеркнем, что использовать подобные программы надо только в таких случаях, где это дает определенный эффект. Особо это относится к предмету УТехнологияФ, где основным видом учебной деятельности школь ников является практическая работа.
- 12 Процесс разработки программ занимает значительное время. Для облег чения этого процесса нами создана так называемая УоболочкаФ для различных обучающих и контролирующих компьютерных программ, позволяющая реа лизовать почти все принципы программированного обучения. Преподаватель, не имеющий навыков программирования, но знакомый с ЭВМ как пользова тель, с помощью данной компьютерной среды-оболочки может самостоя тельно создавать программы различного назначения.
Созданная оболочка позволяет создавать различные алгоритмические структуры: линейные, циклические, с ветвлениями и с переходами по меткам.
Перечисленные алгоритмические структуры позволяют реализовать весь спектр компьютерных программ. Но их содержание зависит не только от реа лизованной алгоритмической структуры, но и от разнообразных функцио нальных возможностей системы.
Нами подготовлены несколько программ, работающих в такой оболочке, для использования на уроках технологии в 5-7 классах средней школы. При необходимости, учитель, имея навыки работы с компьютером и инструкцию по работе с УоболочкойФ, может изменять или разрабатывать программы по своему сценарию. Причем на это уходит времени значительно меньше, чем при работе традиционными способами на языках программирования.
Аналогичным образом нами сделана программа, также являющаяся своеобразной оболочкой, позволяющая вводить в компьютер различные кроссворды и разгадывать их. Вместо того, чтобы чертить кроссворд, писать вопросы, а затем проверять заполненный кроссворд, учитель просто записы вает в текстовый файл вопросы и ответы с учетом координатной сетки кросс ворда. Как правило, на это уходит всего 15-20 минут. Все остальные опера ции выполняет компьютер: рисует на экране кроссворд, задает вопросы в за висимости от положения управляемого учеником курсора, проверяет запол ненный кроссворд и, если есть ошибки, предлагает еще раз попытаться отве тить на вопросы. В режиме проверки неправильно введенные буквы стирают ся, а правильные - остаются.
У моделирующих программ имеются свои особенности, и их применение достаточно ограниченно для некоторых учебных предметов. Но для трудово го обучения здесь открываются широкие возможности (например: моделиро вание различных технологических процессов). Нами была сделана програм ма, моделирующая технологический процесс работы токарного станка. Пока зана зависимость перемещения резца от вращения лимба поперечной подачи станка. Даются примеры, показывающие эту зависимость. Для проверки ус воения учебного материала имеются контрольные задания с использованием функции УrandomizeФ. Три типа вариантов различных по своему составу задач позволяют достаточно эффективно оценить полученные знания школьников.
Подобная программа реализована с помощью описанной выше программной оболочки, однако, в большинстве случаев, такие программы значительно труднее программировать, так как процессы, проходящие в моделирующих программах являются УуникальнымиФ, не повторяются в других программах.
Но в то же время такие программы более наглядны, а значит более действен ны с точки зрения дидактики.
Рассматривая использование компьютерной техники в учебном процессе как инструмента деятельности школьника, мы выделяем два направления:
- 13 при изучении раздела УИнформационные технологииФ и при выполнении учащимися проектов.
Программой образовательной области УТехнологияФ предусмотрено вве дение нового и важного раздела УИнформационные технологииФ в практику школ, которое сдерживается множеством проблем. Это и недостаточная ос нащенность школ компьютерной техникой, несовершенство отечественных КУВТ, различные типы компьютерной техники в школах и многое другое. Но можно выделить, на наш взгляд, две важнейшие причины, которые могут на долго задержать введение этого курса.
Причина первая, и наверное самая главная - это слабая подготовка учи телей трудового обучения к проведению занятий по УИнформационным тех нологиямФ и не только по ним. Ведь разделом УТехнология обработки конст рукционных материалов с элементами машиноведенияФ также предусматри вается активное использование компьютерной техники на занятиях в школь ной мастерской.
С целью выявления соответствия между требованиями программы и по ложением этой проблемы на практике, нами было проведено анкетирование 58 учителей трудового обучения Брянской и Кировской областей, а также студентов старших курсов Брянского госпедуниверситета, которое позволяет сделать вывод о том, что необходимо ввести в базовый учебный план техно лого-экономических факультетов курс УИнформационные технологииФ, а для учителей, уже работающих в школе, проводить специальные курсы. Воспол нить же временный недостаток программного обеспечения для школьных уроков технологии, как нам кажется, можно, предложив студентам выполне ние курсовых проектов по данной теме. Это будет способствовать повыше нию уровня знаний студентов, приобретению необходимого навыка работы на компьютерной технике, созданию новых педагогических программных средств для уроков технологии и проверке их во время школьной практики.
Причина вторая, не менее важная, заключается в несовершенстве разра ботанной программы, недостаточной проработке всего раздела УИнформа ционные технологииФ. На наш взгляд, в программе, имеются большие и неоп равданные разрывы. Изучение этого раздела программы предусмотрено во 2, 5, 8, 10 и 11 классах. Непонятна прерывность в изучении данного раздела.
Выходит, что в 3, 4, 6, 7, а затем в 9 классах школьники практически не будут сталкиваться с компьютерной техникой, что в наше время кажется просто не разумным. Таким образом теряется преемственная связь в изучении этого важного раздела программы.
С нашей точки зрения, более рациональным будет следующий подход к изучению этого раздела программы в интересующих нас 5-7 классах. Необхо димо в каждом классе уделить по несколько, например, по 6 часов, для изу чения этого раздела. При этом у школьников необходимо сформировать пер воначальные умения в использовании компьютера как инструмента, позво ляющего создавать рисунки или тексты и при этом расширяющего границы творческой деятельности человека за счет возможностей современного про граммного обеспечения.
Изучение информационных технологий должно тесно соприкасаться со всеми разделами программы технология. Так, при изучении работы ЭВМ в режиме калькулятора можно предложить учащимся подсчитать затраты на материалы для какого-либо изготовленного ими изделия, рассчитать длину - 14 проволоки необходимую для изготовления кольца заданного диаметра и т.д.
При изучении графического редактора стоит обратить внимание учащихся на использовании ЭВМ в работе конструкторов, дизайнеров, модельеров. Зада ниями для таких занятий можно выбрать, например, художественное оформ ление изделий, изготавливаемых учащимися.
Такая направленность будет способствовать более осознанному отноше нию к компьютерной технике. В любом случае компьютер должен являться инструментом деятельности школьников, позволяющим автоматизировать трудоемкие операции при работе с графическими изображениями, текстом, при выполнении расчетов и т.д. Наиболее широко такая деятельность рас крывается при выполнении школьниками проектов. Именно такие уроки по зволяют значительно разнообразить область применения компьютерной тех ники в школе, позволяют отойти от традиционной роли ЭВМ, как электрон ного учебника, и стать настоящим помощником школьников при разработке проектов.
Здесь компьютеры, как никогда, могут быть полезны учащимся на орга низационно-подготовительном этапе и, частично, на заключительном, при расчете себестоимости. При подборе объектов труда можно использовать компьютерную технику как информационно-справочную систему. Работая с программой, учащиеся решают проблему выбора изделия и, частично, его конструкции. Такой тип программ легко реализуется на различных типах ПЭВМ, имеющих дисковую память, позволяющую хранить множество раз личных примеров проектов, которые легко добавляются, удаляются или ви доизменяются. Некоторой разновидностью такой программы может быть программа баз данных, включающая различные сферы деятельности, пробле мы и готовые решения проектов в виде схем, чертежей, описания технологии изготовления и т.д.
Полезной может оказаться и программа проектирования художественно го оформления изделия, например, выжигания, резьбы, чеканки, росписи, ап пликации соломкой и т.д. Она представляет собой специфический графиче ский редактор, включающий в себя определенный набор графических эле ментов, которые можно перемещать по экрану, изменять размеры, вращать, копировать и т. п. В результате на дисплее компьютера получается рисунок, который затем можно распечатать на принтере и использовать при оформле нии изделия. Мы подобрали графический редактор соответствующего назна чения, который по нашему заказу специально разработали старшеклассники школы-гимназии, в которой проходил эксперимент, под руководством учите ля информатики.
На начальном этапе конструкторской деятельности, а также в период подготовки к нему можно использовать программы, позволяющие проектиро вать какое-либо изделие. Нами разработаны программы, используемые в ка честве системы автоматизированного проектирования объектов труда в курсе УТехнология обработки конструкционных материаловФ в 5-7 классах. После соответствующей подготовки, учитель ставит определенную задачу, и уча щиеся начинают работать с прообразом системы автоматизированного проек тирования (САПР), используя различные элементы конструирования (изме нение формы, размеров, количества деталей).
- 15 Очень эффективной оказалась программа помогающая школьникам оп ределить затраты на материалы при изготовлении какого-либо изделия. Про грамма универсальна, так как позволяет рассчитать практические затраты на изготовление любого изделия. В данной программе имеются два немаловаж ных фактора, которые хотелось бы отметить. Во-первых, цены всегда будут реальны, так как учитель перед занятием заносит в специальный файл ры ночные цены на сырье. Например, 1 тонна листовой стали - 7000000 рублей;
1 куб.м древесины - 600000 рублей и т.д. Во-вторых, быстрота, а главное пра вильность всех вычислений. Ведь школьнику пятого класса очень трудно ра зобраться с цифрами, имеющими по 5-6 нулей до или после запятой. Особые трудности возникают у школьников при переводе единиц измерения материа лов в стандартные единицы измерения. Например, 1 мм3 = 0,000000001 м3. С применением нашей программы эта проблема исчезает. Школьник вводит привычные для него размеры, а компьютер переводит их в стандартные.
Таким образом, учащиеся полностью выполняют требования программы по выбору, проектированию, составлению технологических карт и изготовле нию изделия. У них возникает правильное представление о культуре умст венного труда инженеров, современном технологическом процессе, что вы ступает элементом трудового воспитания, культуры труда. Помимо этого, школьникам в дальнейшем будет проще справляться с конструкторско технологическими задачами, возникающими в процессе трудовой деятельно сти. Уже в среднем школьном возрасте они приобретают начальные навыки проектирования с использованием информационных технологий.
При экспериментальной проверке данного типа программ, учащиеся двух параллельных классов работали с программой по проектированию одно го изделия (табурета). У каждого ученика получилось свое собственное изде лие, повторений почти не было. Различия имелись и в форме изделия, и в конструкции, и в его размерах. При этом школьники получили готовую тех ническую документацию на спроектированное ими изделие, хотя работа с программой заняла не более получаса.
Оценка эффективности разработанного программного обеспечения уро ков образовательной области УТехнологияФ проводилась как с помощью экс пертов, так и проведением экспериментальной работы со школьниками. При чем экспертная оценка являлась определяющей, а работа со школьниками лишь подтверждала мнение экспертов. В качестве экспертов, оценивающих качество разработанных нами ППС нами были выбраны учителя, работающие совместно с нами, и студенты старших курсов технолого-экономического фа культета Брянского педуниверситета. Общее количество экспертов было человек. Эксперимент проводился в течение двух лет, общее число участни ков эксперимента составило: в контрольных классах - 108 человек, в экспе риментальных классах - 92.
Проанализировав результаты экспертной оценки для обучающей компь ютерной системы по технологии, мы выделили среди факторов, характери зующих качество обучения, следующие, на наш взгляд, наиболее значимые:
возможность работы в режиме диалога;
моделирование технологических процессов;
возможность контроля знаний учащихся.
С учетом этих критериев нами и была разработана компьютерная обу чающая УоболочкаФ и другие компьютерные программы, применяемые в про цессе изучения учащимися раздела УТехнология обработки конструкционных - 16 материалов с элементами машиноведенияФ, описанные нами в первом пара графе второй главы.
Для развивающих программ-кроссвордов наиболее значимыми оказались следующие показатели: развивает познавательный интерес к предмету;
по вышает уровень знаний;
способствует запоминанию специальных (техниче ских и технологических) терминов.
Эффективность обучающих, развивающих и моделирующих программ проверялась и на школьниках, путем проведения контрольных работ. Оценка знаний производилась следующим образом: каждому школьнику присваива лась оценка, вычисленная по формуле: O = P / N, где О - оценка в баллах;
Р - количество правильных ответов;
N - общее количество вопросов. Оценка заключена между 0 и 1, и чем ближе она к единице, тем выше оценка учени ка. В идеале О = 1, когда число правильных ответов и общее число вопросов совпадают, то есть ученик правильно ответил на все вопросы.
Далее находилась средняя оценка учеников контрольных и эксперимен тальных классов. Были получены следующие результаты (рис. 1).
Средний балл всех экспериментальных классов Средний балл всех контрольных классов Обучающие Работа № Работа № Работа № Развивающие Работа № Работа № Работа № Моделирующая 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Рис. 1. Сравнение баллов, полученных учениками контрольных и экс периментальных классов Для программы по проектированию объектов труда наиболее значимыми оказались следующие показатели: развивает конструкторские и технологиче ские умения и навыки;
способствует выполнению проекта;
обучает чтению чертежей, схем и технологических карт.
Для программы по определению затрат на материалы наиболее значи мыми оказались следующие показатели: способствует выполнению проекта;
способствует улучшению межпредметных и политехнических связей;
повы шает уровень знаний.
При практической работе школьников с компьютерными программами, предназначенными для работы при выполнении проекта, наблюдалась колос сальная экономия времени учащихся и сил учителя при составлении и оформлении технической документации для проекта (рис. 2). При этом: по высилось качество чертежей и технологических карт;
учащиеся доводят про цесс проектирования до конца и самостоятельно;
изделия учащихся более разнообразны, причем, наблюдается многовариантность выбранных изделий;
- 17 значительное увеличение твор ческой направленности и заин подготовка технической документации тересованности;
высвобожда изготовление изделия ется время, которое можно эф резерв времени фективно использовать как для 12 развития творческой деятель 10 ности школьников, так и для выполнения более сложных 8 проектов.
При практической работе на занятиях школьники в счи танные секунды могли изме нить как размеры, так и форму изделия и количество деталей, причем у всех учащихся полу Без применения С применением чились разнообразные изделия.
компьютерной техники компьютерной техники Высвободившееся время было Рис 2. Диаграмма распределения вре- потрачено на многовариант мени при выполнении проекта ность выбора, т.е. творческую деятельность по технологии, предмету, в настоящее время считающемуся учителями многих школ совсем не творческим. Многим может показаться, что школьники в этом случае не научатся чертить чертежи и составлять тех нологические карты, но мы можем возразить, что для этого есть уроки черче ния, и уроки технологии. В данном же случае имеется возможность организо вать творческую разнообразную деятельность учащихся с применением ком пьютерной техники.
В заключении приведены общие выводы, сформулированы научно методические рекомендации и определены перспективы дальнейших иссле дований.
Результаты нашего исследования позволяют сделать следующие выводы:
Разработка проблемы применения ЭВМ в процессе обучения учащихся образовательной области УТехнологияФ является перспективным направлени ем информатизации образования. Использование компьютерной технологии в технологической подготовке школьников позволяет использовать компью терную технику как инструмент деятельности человека и как техническое средство обучения, позволяет дифференцировать и индивидуализировать творческую деятельность учащихся в процессе выполнения проектов, тем са мым способствовать подготовке выпускников школ к использованию компь ютерной техники в современной деловой жизни.
Применение ЭВМ в процессе технико-технологической подготовки ока зывает наибольшее положительное влияние в том случае, когда компьютер ная техника используется по назначению, целенаправленно, в соответствии с системным подходом, основывается на дидактических принципах обучения, применяется и как техническое средство обучения, и как инструмент дея тельности с учетом ведущих функции компьютерной техники в процессе обу чения (информационная, развивающая, инструментальная).
Экспериментально определены возможности применения ЭВМ в процес се обучения учащихся образовательной области УТехнологияФ в разделах УТехнология обработки конструкционных материалов с элементами машино количество часов - 18 веденияФ, УИнформационные технологииФ и при выполнении проектов путем формирования у учащихся знаний и умений (обучающие, моделирующие и развивающие программы), закрепления технико-технологических знаний (программы-кроссворды), применения и развития умений использования компьютерной техники на занятиях по УИнформационным технологиямФ и в процессе выполнения учащимися проектов.
Применение компьютерной техники в процессе разработки и выполне ния проектов позволяет учащимся осознать свой труд, понять нужность и по лезность компьютерной техники, познать ее в качестве инструмента деятель ности, а не красивой, заманчивой, современной, дорогой игрушки. Все это позволяет включать школьников в УопережающуюФ деятельность по проекти рованию различных объектов труда, что выступает как элемент воспитания культуры труда и как элемент профессиональной ориентации школьников на профессии непосредственно связанные с производством и ориентированные на умения работы с компьютерной техникой: инженера-конструктора, инже нера-технолога, дизайнера, экономиста и т.д.
Эффективное применение ЭВМ в процессе изучения учащимися образо вательной области УТехнологияФ возможно, если будут выполнены следую щие дидактические условия:
- обеспечена индивидуальная работа учащихся на компьютере;
- разработано программное обеспечение, способствующее формирова нию технико-технологических, информационных и специальных информаци онно-технологических знаний и умений в соответствии с выявленными ди дактическими возможностями;
- разработана и внедрена в практику методика применения компьютер ной техники в процессе изучения разделов УТехнология обработки конструк ционных материалов с элементами машиноведенияФ и УИнформационные технологииФ образовательной области УТехнологияФ, а также при выполне нии учащимися проектов, разработанная на основе дидактических принципов обучения;
- обеспечена техническая и психологическая готовность школьников к использованию компьютерной техники в различных областях деятельности.
Экспериментально доказано, что применение компьютерной техники как средства обучения на основе обучающих, развивающих, моделирующих ком пьютерных программ повышает уровень знаний учащихся, является основой формирования технико-технологических знаний и умений;
как инструмента деятельности на основе проектирующих программ развивает их технико технологическое мышление, существенно сокращает время на разработку проекта, увеличивая творческую направленность, способствуя овладению информационными технологиями, а также активизирует процесс обучения, повышает познавательный интерес школьников.
Проведенное нами исследование не исчерпывает всех вопросов данной проблемы. В настоящее время, все чаще в школах появляется компьютерная техника нового поколения, которая обладает более мощными техническими возможностями (мультимедийные технологии, конструкторы проекта Lego Logo, системы виртуальной реальности и др.). Однако, не следует забывать об опасности чрезмерного увлечения компьютерной техникой в процессе обучения учащихся образовательной области УТехнологияФ, она должна при меняться только в тех видах деятельности, где способна оказать принципи - 19 альное влияние на учебный процесс, там, где другие средства обучения не дают того эффекта или их применение педагогически не целесообразно.
Материалы исследования отражены в следующих публикациях автора:
1. Применение ПЭВМ в трудовой подготовке школьников // Технологи ческая подготовка учащейся молодежи: опыт, проблемы, перспективы: Тез.
докл. и сообщ. на междунар. научно-практ. конф. - Брянск, 1994. - С. 87.
2. Творческие проекты для учащихся 5-7 классов по обработке конструк ционных материалов. - Брянск: Изд-во БГПИ, 1995. -56 с. (в соавторстве).
3. Применение ЭВМ в проектной деятельности учащихся // Проблемы подготовки учителей технологии и предпринимательства: Тез. докл. и сообщ.
на научно-практ. конф. - Брянск, 1995. - часть 1. - С. 66-67.
4. Опыт внедрения творческих проектов в общеобразовательные школы // Проблемы подготовки учителей технологии и предпринимательства: Тез.
докл. и сообщ. на научно-практ. конф. - Брянск, 1995. - часть 1. - С. 80-81.
(в соавторстве).
5. Воспитание культуры труда на занятиях в школьных мастерских с ис пользованием компьютерной техники // Подготовка учащихся к трудовой жизни в условиях рыночной экономики средствами технологического образования: Тез. докл. обл. научно-практ. конф. - Брянск, 1995. - С. 45-46.
6. Практическое использование компьютерной техники на уроках технологии // Проблемы технологической подготовки учащихся: Межвуз. сб.
науч. тр. - Брянск: Изд-во БГПУ, 1995. - С. 36-44. (в соавторстве).
7. О подготовке будущих учителей технологии к руководству творчески ми проектами // Проблемы технологической подготовки будущих учителей технологии: Межвуз. сб. научн. тр. - Брянск: Изд-во БГПУ, 1995. - С. 29-37.
(в соавторстве).
8. Подготовка учителя технологии к проведению занятий с использова нием компьютерной техники // Инновационные процессы в подготовке учи теля технологии, предпринимательства и экономики: Тез. докл. междунар.
научно-практ. конф. - Тула: Изд-во ТГПУ, 1995. - С. 118-120.
9. Проекты по техническому труду в 5-7 классах // Школа и производст во. - 1996. - №1. - С. 24-26. (в соавторстве).
10. Информационные технологии // Технология. Пробный учебник для мальчиков 5 класса / под ред. В.Д.Симоненко. - Брянск: Изд-во БГПУ, 1995. - С. 5-17. (в соавторстве).
11. Информационные технологии // Технология. Пробный учебник для мальчиков 6 класса / под ред. В.Д.Симоненко. - Брянск: Изд-во БГПУ, 1996. - С. 6-17. (в соавторстве).
Подписано в печать 15.05.1996 г.
Заказ № 111. Тираж 100 экз.
241036, г. Брянск, ул. Бежицкая, Подразделение оперативной полиграфии БГПУ
Книги, научные публикации