Computer Using Educators, Inc., Usa центр новых педагогических технологий Московский областной общественный фонд новых технологий в образовании «Байтик» ано «ито» Материалы
| Вид материала | Документы |
- Computer Using Educators, Inc., Usa федерация Интернет Образования Центр новых педагогических, 2693.99kb.
- XVIII международная конференция «применение новых технологий в образовании», 160.82kb.
- XXII международная конференция «применение новых технологий в образовании», 155.52kb.
- Computer Using Educators Inc., Usa материалы, 4875.63kb.
- Computer Using Educators Inc., Usa материалы, 5788.98kb.
- Первая студенческая региональная научно-практическая конференция «Компьютерные технологии, 32.52kb.
- Положение о конкурсе областной конкурс «web-сайт года», 75.11kb.
- Положение о проведении республиканского дистанционного конкурса среди учащихся образовательных, 77.97kb.
- Опыт преподавания Web-дизайна и программирования для Internet школьникам старших классов, 34.09kb.
- «Использование новых информационных технологий в обучении английскому языку в школе», 460.19kb.
Раскина И.И. (raskina@omgpu.omsk.edu)
Омский государственный педагогический университет
В.С.Ледневым (1) сформулирован принцип отражения образовательных областей в содержании общего образования, названный принципом бинарного вхождения базовых компонентов в структуру образования” и заключающийся в том, что каждая образовательная область включается в содержание образования двояко. Во-первых, как отдельный учебный предмет и, во-вторых, имплицитно - в качестве “сквозных линий” в содержание школьного образования в целом.
Применение этого принципа к информатике, как образовательной области, означает, что он реализуется как отдельный учебный предмет, посвященный информатике, и как информатизация всего школьного образования.
Развивая эту мысль, А.А.Кузнецов (2), считает, что научные основы информационной технологии - прерогатива курса информатики, а формирование навыков использования информационных технологий в различных областях деятельности человека - задача всех других школьных предметов.
Несмотря на всевозрастающий поток публикаций по проблемам совершенствования системы обучения информатике и информационным технологиям необходимо констатировать, что существующие и вновь разрабатываемые курсы информатики в большинстве своем направлены на овладение информационными технологиями как средствами информатизации.
Изменение парадигмы обучения информатике предполагает изменение целей и ценностей образования. Это ведет и к изменению содержания обучения информатике. Реализация современных целей обучения информатике, направленных на фундаментализацию, опережающий характер образования, реализацию личностно-ориентированного характера образования может быть обеспечена, если методика изучения информатики будет основана на единстве подходов к изучению информационных технологий, независимо от их конкретного назначения; будет сочетаться с алгоритмизацией, как средством описания информационных технологий; органично связана с идеологией моделирования и формализации.
Основные компоненты содержания научных основ информационных технологий можно выделить на основе системного анализа всей совокупности существующих информационных технологий, а также основных закономерностей построения любой информационной технологии как целенаправленного информационного процесса.
Рассмотрение вопросов, связанных с единством методов формального представления информации, а также с наличием алгоритмов, на которых основывается автоматизация процессов позволит создать базу для перехода от информационных процессов к информационным технологиям, сформировать представление о том, как информационный процесс становится технологией. Вопросы представления информации необходимо рассматривать через призму понятий языка, как системы знаков, структуры языка, формализации, как одного из аспектов технологизации информационных процессов.
Особую актуальность, как компонент научных основ информационных технологий, приобретает изучение информационного моделирования, важного с точки зрения формирования целостной научной картины мира у школьников. С одной стороны, информационное моделирование это целенаправленный информационный процесс, обладающий четко выраженной технологичностью. Структура процесса моделирования представляет собой последовательность таких основных этапов, как постановка задания, выбор (построение) модели, ее исследование, экстраполяция знания с модели на оригинал. С другой стороны, информационное моделирование – это инструмент, используемый для построения других информационных технологий.
Важным компонентом научных основ информационных технологий является также алгоритмический аспект.
Алгоритм является некоторой моделью деятельности, но в то же время он служит условием и средством автоматизации деятельности. Алгоритмическая сущность информационных технологий заключается, с одной стороны, в том, что любая технология может рассматриваться как набор алгоритмов, обладающих определенными свойствами, функциональным наполнением, закономерностями построения и использования, с другой стороны информационная технология - универсальный исполнитель алгоритмов. Эти вопросы важны также и с точки зрения формирования у учащихся информационных основ управления.
При изучении информационных технологий в курсе информатики, с одной стороны, должны получить развитие и конкретизацию все основные содержательные линии школьной информатики (информационных процессов, представления информации, алгоритмов, формализации и моделирования, информационных технологий, телекоммуникаций), с другой стороны, эти содержательные линии выступают научной основой изучаемых информационных технологий.
В большинстве существующих учебников информатики идет речь об отдельных аспектах научных основ информационных технологий, таких как вопросы представления информации, формализация, алгоритмизация и другие, однако ни в одном из них не акцентируется внимание на выстраивании цепочки, приводящей к решению этой задачи.
Кроме этого необходимо более внимательное отношение к содержательным линиям курса информатики. В большинстве учебников информатики превалирует отношение к этим линиям как к соответствующим темам курса. Однако содержательные линии – это сквозные идеи, пронизывающие курс информатики. Современное состояние курса информатики не допускает его линейного изучения, когда понятие можно ввести и всесторонне рассмотреть один раз, а затем использовать при рассмотрении других вопросов. Каждый раздел вносит что-то новое в содержание основных понятий, раскрывает их с новой точки зрения. Изучение информационных технологий не может осуществляться в рамках лишь одной из содержательных линий. Различные компоненты информационных технологий должны рассматриваться в разных содержательных линиях курса, образуя систему обучения информационным технологиям и, естественно, это обучение должно строится на фундаменте научных основ информационных технологий.
Литература
- Леднев В.С. Содержание образования: сущность, структура, перспективы. – М.:Высшая школа, 1991.
- Кузнецов А.А. Школьная информатика: что дальше// Информатика и образование . –1998. - №2.
The possibility of a quantitative estimation of the information, represented in learning systems
Rykova E.V., Rykov V.T. (rykovw@rambler.ru)
Kuban State Technological University, Krasnodar
Abstract
The possibility of a quantitative estimation of the information, represented in learning systems, is considered by introduction of information space as Riemannian spaces, which curvature is distinct from zero only at presence of the information. A basis for construction of the metrics of space is the concept of a measure of the information, and the principle of invariancy of the information converts metric space into an affinely connected space. The principle geodesic in such space can be interpreted as a principle of a maximum short. Learning process represents deviation of a trajectory in information space from a geodesic line owing to increase of a measure.
СПЕЦИФИКАЦИЯ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ, ОСНОВАННАЯ НА ИНВАРИАНТНОСТИ СОДЕРЖАНИЯ ИНФОРМАЦИИ О ПРЕДМЕТЕ
Рыкова Е.В., Рыков В.Т. (rykovw@rambler.ru)
Кубанский государственный технологический университет
Обучение не может протекать эффективно без учета возможности человека усваивать ограниченное количество информации. Обычный для таких оценок интуитивный подход, основанный на опыте преподавания, желательно формализовать – разработать спецификацию обучающих систем, учитывающую количественные характеристики семантической информации. Перспективным представляется геометрический подход к описанию информационных семантических систем.
Согласно гипотезе [1] количество семантической информации, зафиксированной памятью человека, связано с количеством входной семантической информации логарифмической функцией y = lg x, где у – количество семантической информации, зафиксированной в памяти человека; x – количество входной (первичной) семантической информации, поступившей к человеку.
Представление о предмете познания связано с количеством входной семантической информации о нем нелинейной асимптотической функцией y = 1– b/X, где y – представление о предмете познания; b = 1 – порог чувствительности к семантической информации; Х – количество входной семантической информации о предмете.
Количественной характеристикой семантической информации является мера, а одним из основных принципов информационных семантических систем является принцип семантической топологии: семантическая информация об объекте остается неизменной независимо от форм ее представления. Если ввести понятие информационного пространства как множества количественных характеристик форм представления и переработки семантической информации, то этот принцип можно рассматривать как требование инвариантности информации об объекте по отношению к преобразованию координат в этом пространстве.
Пусть dS(xi) – мера семантической информации, передаваемой путем изменения dxi количественного содержания форм представления. Тогда dS(xi) = (дS/дxi)dxi – полный дифференциал (по повторяющимся дважды индексам производится суммирование по всем формам представления информации), а производные дS/дxi представляют собой линейные плотности меры в данной форме представления. Квадрат меры dS2 = (дS/дxi) (дS/дxj) dxi dxj можно рассматривать как метрику некоторого, вообще говоря, неевклидова пространства с метрическим тензором gij = (дS/дxi) (дS/дxj), компоненты которого представляют собой квадраты линейной плотности меры. Если далее положить, что в отсутствие информации (дS/дxi) (дS/дxj) = dij – символы Кронекера (это соответствует отсутствию информации, остающейся в памяти человека, т.к. lg1 = 0), то появление информации можно рассматривать как отображение евклидова пространства средств представления на риманово информационное пространство с отличным от нуля тензором кривизны.
Существование отличного от нуля тензора кривизны вытекает из принципа семантической топологии, трактуемого как принцип инвариантности информации относительно преобразований форм ее представления, т.е. базисных векторов информационного пространства. Требование инвариантности приводит к понятиям параллельного переноса, ковариантной производной и коэффициентов аффинной связности, а также к последующему утверждению, что метрическое информационное пространство одновременно является пространством аффинной связности.
Геодезические линии как экстремали в таком пространстве соответствуют траекториям движения в информационном пространстве к конкретной цели обучения при минимальной мере информации. Принцип геодезической в этом случае трактуется как принцип максимальной лаконичности изложения. Отклонение реальной траектории в информационном пространстве от геодезической линии соответствует наличию обучения как действию, невозможному без увеличения меры.
При таком подходе мера представляет собой канонический параметр для некоторой кривой xi = xi (S) и может рассматриваться как собственное («информационное») время, определяющее скорость передачи, преобразования и усвоения информации.
Геометрический подход с использованием понятия Риманова пространства, координаты которого представляют собой некоторые не обязательно интерпретируемые числа, позволяет рассматривать несколько римановых пространств, заданных на одном многообразии – лишенном информации пространстве средств ее представления. В этом случае можно более четко сформулировать задачу обучения, основанную на модельном представлении об исходном состоянии обучаемого – отображение одного Риманова пространства на другое.
Разделение информации о предмете и средств ее представления как некоторого базиса информационного пространства позволяет рассмотреть возможность решения еще одной важной задачи обучения – его научности. Изменение форм представления обязательно сопряжено с количественными изменениями информации, но это изменение не должно влиять на содержание информации о предмете, т.е. нарушать принцип научности обучения.
Литература
- Соломатин Н.М. Информационные семантические системы. – М.: Высшая школа, 1989. – 127с.
the specification of the requisitions on development of training systems
Rykova E.V., Rykov V.T. (rykovw@rambler.ru)
Kuban State Technological University, Kuban State University, Krasnodar
Abstract
The task of the specification of the requisitions on development of training systems is considered, proceeding from tasks of audio-visual representation of the educational infor-mation on the basis of the requirements to organization of attention of the pupil. It is of-fered division of systems of representation of educational knowledge to divide into two basic classes: consistently connected and block-basic, each of which requires the approach to representation of the educational information.
СПЕЦИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЗАДАЧ АУДИО-ВИЗУАЛЬНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
Рыкова Е.В. , Рыков В.Т. (rykovw@rambler.ru)
Кубанский государственный технологический университет, Кубанский государственный университет,
Обучение – целенаправленный педагогический процесс организации и стимулирования активной познавательной деятельности учащегося по овладению научными знаниями, умениями, навыками. Задача управления процессом обучения является самим существом этого процесса. Вне этой задачи передача информации перестает быть обучением. Непреложным является утверждение, что любой учитель должен хотя бы отчасти быть актером, уметь доносить до сознания учащихся смысл информации, воздействуя, прежде всего, на органы чувств, органы восприятия, управляя распределением внимания учащихся, чередуя моменты активной мыслительной деятельности с мгновениями отдыха, необходимого для сохранения готовности учащихся к восприятию.
Спецификация элементов воздействия на органы восприятия информации естественно связана с задачами активизации и переключения внимания обучаемого. Терминология, необходимая для описания таких процессов в значительной мере сформировалась в процессе развития теоретических основ подготовки и реализации театрального действия и содержится, прежде всего, в работах К.С. Станиславского [1, 2].
Уточнение смысла этой терминологии по отношению к компьютерной реализации обучающих систем и является, в основном, задачей спецификации.
В процессе работы над ролью актер вынужден разбивать каждую сцену на куски, в каждом из которых решается определенная задача. По отношению к компьютерным формам представления информации эта задача может быть переформулирована в двух направлениях.
1. Все экранное пространство делится на области, каждая из которых содержит информацию, направленную на решение конкретной задачи с точки зрения организации внимания – пространственное распределение задач.
2. Long-кванты информации делятся на куски – последовательность кадров, в каждом из которых решается своя изобразительная задача – распределение задач во времени.
Необходимо отметить, что в наших рассуждениях понятие куска не тождественно понятию кванта. Разделение информации на куски и кванты преследует разные цели. Квантование информации связано с особенностями усвоения информации, а разделение на куски – с особенностями восприятия конкретной формы ее представления.
Определим кусок как ограниченную часть информации, требующую своего решения задачи представления – режиссуры.
Конкретная режиссура может быть развернута только на конкретной предметной области и является, по сути своей, процессом творческим, эвристическим, трудно поддающимся спецификации. Тем не менее, определенные стереотипные ситуации могут быть проанализированы в общем виде и для них можно предложить некоторые универсальные спецификации.
В связи с этим отметим, что системы передачи знаний можно разделить на два основных типа – цепочносвязанные и блочноопорные.
1. Цепочно-связанные системы – используются преимущественно при сообщении новых знаний.
2. Блочно-опорные системы – чаще используются для восстановления знаний (опорные конспекты, справочники, энциклопедии и т.д.)
В процессе сообщения новых и восстановления старых знаний используются оба типа систем, однако в первом случае приоритетной (определяющей) является цепочно-связанная система преобразования информации, а во втором – блочно-опорная.
Процесс сообщения новых знаний требует, как правило, построения логической цепочки, представляющей собой последовательность выводов из некоторого набора исходных положений (постулатов, наблюдений, законов и т.д.). При этом, однако, процесс усвоения и осознания информации требует использования уже имеющихся знаний в качестве объектов сравнения, математических или логических средств преобразования семантической информации и т.п. Обращение к уже накопленным знаниям носит, как правило, блочно-опорный характер: в памяти отыскивается блок, хранящий остаточные знания о предмете, из которого извлекается необходимая для данной ситуации информация. Часть полученных следствий образуют новый опорный блок.
Обращение к опорному блоку при сообщении новых знаний может включать в себя цепочно-связанную подсистему переработки семантической информации, в которой возникает необходимость в случае корректировки базовых знаний или их полного восстановления. Каждый опорный блок в этом случае содержит обращения к одной или нескольким цепочно-связанным подсистемам. Причем состав этих подсистем может (а чаще – должен) отличаться от состава соответствующей системы формирования новых знаний, так как корректировка базовых знаний является не основной, а сопутствующей целью, т.е., одной из задач в рамках решения сверхзадачи.
Представление такой системы на экране должно производиться с учетом функции естественного распределения внимания на экране
Литература
- Станиславский К.С. Моя жизнь в искусстве. – М.: Искусство, 1962. – 576 с.
- Станиславский К.С. Работа актера над собой. Ч 1. Работа над собой в творческом процессе переживания. // Собр. Соч. в 8 томах, т. 2. – М.: Искусство, 1954.
the specifications of the technical projects for the students on development of training systems
Rykova E.V., Rykov V.T. (rykovw@rambler.ru)
Kuban State Technological University, Kuban State University, Krasnodar
Abstract
The task of the specifications of the technical projects for the students on development of training systems based on concept of a semantic information flow in training (СИПО) is considered.
СПЕЦИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ В ЗАДАНИЯХ ПО РАЗРАБОТКЕ ЭЛЕМЕНТОВ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ
Рыкова Е.В., Рыков В.Т. (rykovw@rambler.ru)
Кубанский государственный технологический университет, Кубанский государственный университет
Творческие задания для студентов младших курсов, рассчитанные на расширение и углубление знаний, полученных ими в процессе обучения информатике, являются эффективным средством усиления мотивации к обучению, интенсификации творческих процессов, обучения начальным навыкам научных исследований и, в конечном итоге, повышения качества обучения информатике.
Сам же процесс разработки творческих заданий для студентов по созданию обучающих программных продуктов требует серьезного анализа и структуризации в силу сложности и многогранности задач обучения и отсутствия какого-либо опыта преподавания у разработчиков-студентов. Необходима технологизация этого процесса путем подготовки соответствующих спецификаций, основой для которых должны стать задачи обучения конкретной дисциплине. Рассмотрим некоторые возможности спецификации, основанные на понятии семантического информационного потока [1].
Под семантическим информационным потоком в обучении (СИПО) мы будем понимать такую последовательность изменений наших знаний, которая только во всей своей совокупности воспринимается сознанием как определенный шаг в развитии личности, т. е. обеспечивает переход личности в новое качество.
В свете задач обучения подробной спецификации в процессе разработки творческого задания подлежат следующие операции над СИПО.
1. Разметка информационного пространства, понимаемого как простое множество различных форм представления перерабатываемой информации. Под этим процессом понимается разделение информационных потоков (совокупности входных и выходных параметров) в соответствии с поставленными для каждого потока целями и задачами. Такая спецификация является основой первого этапа (начальной стадии) процесса управления обучением, т.е. собственно обучения.
2. Форматирование СИПО – задание единичного элемента, единицы измерения информационного потока по отношению к процессу обучения.
Этот процесс представляет собой определение минимальных порций информации, деление которых на меньшие порции приводит к потере смысла, т.е. выделение элементарных предметов и их отношений. При этом отношения могут выходить за рамки форматируемого СИПО и являться, в том числе, предполагаемыми составляющими модели обучаемого.
3. Квантование. Под квантованием СИПО мы понимаем его разложение на некоторые базисные составляющие, отвечающие заранее заданным свойствам, зависящим от особенностей компьютерного представления информации, задач обучения, особенностей восприятия. При этом саму процедуру квантования целесообразно разложить на две составляющие:
1) последовательное квантование – разбиение на части “длины” информационного потока (long-квантование);
2) параллельное квантование – расслоение отдельных long-квантов на слои – flaky- или cross-кванты по пути углубления представления об элементе информационного потока.
Последовательное квантование связано, прежде всего, с ограничениями времени эффективного восприятия информации человеком, но основанием для разбиения процедуры передачи информации на кванты должна быть при этом внутренняя логика осваиваемой информации. Формальное разбиение на временные отрезки, обусловленные только степенью утомляемости при усвоении информации, приведет к неоправданному увеличению ее потерь. В силу этого каждый long-квант должен иметь микроструктуру, соответствующую структуре любого автономного элемента обучающей системы: постановка задачи ® выбор методов решения ®логически (математически) непротиворечивые построения ® выводы ® закрепление основных положений.
Выделение в long-квантах минимальных сведений, необходимых для понимания предмета исследования, обеспечивает возможность в разумных временных пределах изложить основную задачу и методы ее решения, намеренно оставляя подлежащие последующему заполнению «белые пятна». Возврат к таким белым пятнам должен стать естественной потребностью обучающегося и одной из задач обучения, решаемых как в традиционных технологиях, так и в обучающих системах, использующих современные компьютерные технологии.
4. Распределение СИПО. В процессе обучения потребность в различных квантах различна, и это обстоятельство заставляет решать задачу распределения информационного потока по области компьютерного представления знаний (строки, фреймы, окна).
Поток первичной информации может быть направлен (и это скорее правило, чем исключение) на достижение не одной, а нескольких целей. При этом отдельные cross-кванты объединяются во внутренний семантический поток. Нередко главная цель не достижима без достижения побочных целей, которые в этом случае не могут быть причислены к «белым пятнам». Обязательным является присутствие на экране двух и более информационных потоков различной степени приоритета. Задача распределения информационных потоков по области определения информации является при этом одной из главных задач.
Решение перечисленных и ряда других задач, связанных с информационными потоками в обучении [1], должно завершаться разработкой технологических карт, на основе которых студенты могли бы реализовывать свои знания информационных технологий.
Литература
- Рыкова Е.В., Рыков В.Т. Компьютерные обучающие системы и информационные потоки. // Успехи современного естествознания № 3, 2004, с. 87