Необходимость создания принципиально нового технологического обеспечения учебного процесса продиктована изменением образовательных ориентиров в современном обществе, в соответствии с чем главная роль образования состоит в формировании творческой личности, способной к продуктивной деятельности и дальнейшему самообразованию. В связи с этим возникает необходимость модификации как содержания образования, так и создания принципиально нового технологического обеспечения учебного процесса, основой которого должны стать предметные банки учебно-методической информации (БУМИ).
В результате конструирования и применения банков учебно-методической информации должны создаваться условия для поэтапного перехода к качественно новому уровню образования на основе информационных технологий. В решении этой стратегической задачи существенную роль должны играть учебно-методические материалы нового поколения (учебники, сборники практических заданий, учебно-информационные комплексы и др.). Их создание должно идти не путём формирования программной поддержки функционирующих учебных пособий, а путём интеграции трёх составляющих: учебной информации, дидактических инноваций, информационных технологий. Результатом этой интеграции должна быть качественно новая учебная продукция, в которой реализуется формула: "информация + дидактика + компьютер". (В традиционных учебниках присутствует одна составляющая – информация, в электронных – две: информация + компьютер). Моделью учебника нового поколения является технологический учебник с программным сопровождением, в котором основной объём отведён не учебной информации, а нетрадиционным методикам и приёмам её активного усвоения. Инновационные методические приёмы этого учебника входят в структуру БУМИ.
В рамках модернизации образования, обновления его содержания, методов и форм организации учебного процесса на основе новых информационных технологий должны создаваться педагогические условия, способствующие снижению уровня проявления дидактогенных факторов. Поэтому при проектировании технологий БУМИ необходима ориентация не только на оптимизацию и интенсификацию учебного труда, но и на внедрение здоровье сберегающих образовательных технологий, на нейтрализацию чисто технократического подхода к компьютеризации учебного процесса. В этой связи существенно решение проблем оптимального сочетания традиционной и электронной форм предъявления учебной информации, определения функций компьютера как средства информационно-технологической поддержки учебного процесса, не вытесняющего полностью традиционные средства его методического обеспечения. Проектирование и использование электронных учебных материалов БУМИ должно удовлетворять определённым санитарным нормам работы с компьютером, регламентирующим время его использования различными возрастными группами учащихся. В связи с этим создаваемые учебные материалы нового поколения должны иметь как традиционную печатную основу, так и программную компоненту, удовлетворяющую определённым нормам школьной гигиены.
Принцип минимизации действия дидактогенных факторов обусловил усиление мотивационного аспекта при создании БУМИ, что проявилось во включении в его структуру соответствующего блока – мотивационного. Применение его элементов в учебном процессе способствует созданию положительного эмоционального фона учебных занятий, снижению уровня ситуативной тревожности школьников посредством использования мягких и завуалированных форм контроля знаний.
Таким образом, исходной базой при конструировании БУМИ послужили результаты анализа состояния образования на современном этапе, а также научно-методические материалы по актуальным проблемам технологического обеспечения учебного процесса, подготовленные на кафедре современных технологий обучения Кубанского государственного университета. К ним относятся: учебные программы, построенные по принципу - ядро и прикладные оболочки, легко модифицируемые в соответствии с профилем обучения; принципиально новая модель учебника физики и его практический вариант (технологический учебник), теоретические разработки по проблемам методов обучения предметам и др. Кроме того, обоснованы и внедрены многие дидактические модели, не имеющие аналогов в методике преподавания физики и математики (например, задания, построенные на моделях практической психологии, фасетные тесты как оптимальная форма обобщенных физических задач и многие другие).
Многие разработки, включенные в структуру БУМИ, систематически печатаются в методическом альманахе "Школьные годы". В нем преподаватели и студенты кафедры публикуют как результаты своих научных исследований (в частности новые дидактические модели и конструкции), так и практические учебные материалы. При этом творческий коллектив альманаха ставит цель - предложить учителям технологии обучения, способствующие внедрению в школьную практику идей гуманизации образования. Тематика альманаха охватывает большой спектр проблем: новые технологии обучения, учебная литература нового типа (например, учебники), педагогические средства развития у школьников интереса к учению, материалы физических олимпиад и др.
Таким образом, БУМИ - это глобальный учебно-методический комплекс, отражающий практически все виды профессиональной подготовки преподавателей к занятиям, эффективный инструмент, позволяющий педагогам быстро получить требуемые для организации учебного процесса сведения. Это возможно потому, что в него включены следующие блоки: нормативный (стандарты, программы, планироание); теоретический (систематизация литературы и аннотации к источникам, формы предметных конспектов, составленные по различным методикам); экспериментальный (реальные и виртуальные эксперименты); практический (дидактический материал, комплекты программированных, алгоритмизированных, компьютерных заданий, конкурсные, олимпиадные, экспериментальные задачи); диагностический (контрольные работы, фасетные тесты, задания для факторного анализа знаний, специфические методики оценки знаний и оценочные шкалы); мотивационный (приемы и формы внеклассной работы, нетрадиционные приемы обучения, обучающие игры).
Самостоятельную часть БУМИ составляет его инструментальная оболочка, обеспечивающая простой интерфейс с пользователем, возможность расширения и модификации базы данных, включения автономных обучающих программ. Благодаря этим свойствам БУМИ выполняет не только иллюстративные функции, но и предоставляет педагогу возможность получить учебно-методические материалы для практического использования на занятиях. Таким образом, в БУМИ выделяются два основные компонента, имеющих внутреннюю линейную и разветвленную структуру: это методическая база данных - материал, с которым работает пользователь, и программа - инструмент для работы с базой. Важнейшим компонентом системы можно считать также средства редактирования и обновления базы данных. Этот элемент не используется в работе пользователя, а лишь служит для создания и последующей модификации базы данных. Подобная структура обеспечивает важнейшее свойство БУМИ как единой системы - независимость базы данных от инструментальной оболочки. Все правила работы с базой, определение разделов находятся не в программной оболочке, а в базе, которая сама указывает оболочке необходимые операции над ней. Реализованная в БУМИ взаимосвязь базы и оболочки обеспечивает этой системе другое важное свойство - возможность расширения, если возникла в этом необходимость. Структура базы, связи между ее элементами определены в самой базе, а при их изменении можно получить новую, в корне отличающуюся структуру.
Разумеется, пользователю (учителю, методисту) нет необходимости что-либо изменять в базе данных, которая для него выступает в роли информационно-справочной системы, обеспечивающей доступ к необходимым данным. Но возможность изменения содержания базы данных позволяет БУМИ адаптироваться к будущим модификациям, расширяет границы его применимости и повышает практическую ценность. Фундаментальным понятием в определении базы данных можно считать понятие блока. Это элементарные модули, исходные "кирпичики", из которых выстроено здание базы, поскольку она сформирована из большого числа разноранговых блоков. Каждый блок может включать различную текстовую информацию: описания методических приемов, библиографические данные, ссылки на источники, не введенные в БУМИ, тексты заданий, рисунки, интерактивные версии заданий и обучающих игр. Поэтому вся структура базы реализована при помощи перекрестных ссылок.
Таким образом, программа БУМИ - это иерархическая система управления базами данных или информационно-поисковая система. Её внедрение через региональную компьютерную сеть позволит создать новую эффективную модель школьного и послевузовского педагогического образования при активном использовании форм дистанционного обучения. Ниже приводятся схемы, поясняющие общую структуру БУМИ (рис. 1), а также структуру его составной части (тематическая компонента), ориентированной на обучение в средней школе и послевузовскую подготовку педагогов (рис. 2). Эта структура универсальна, поскольку может модифицироваться в соответствии с предметной областью и уровнем образования.
Рис. 1. Общая структура банка учебно-методической информации
2
Рис. 2. Структура тематического банка учебно-методической информации
Унифицированная схема структуры отдельных блоков БУМИ показана на рис.2. Каждый блок может включать различную текстовую информацию: описания технологий обучения, библиографические данные, ссылки на литературные источники, тексты заданий, планы уроков и т.д. Поэтому вся структура базы реализована при помощи набора перекрестных ссылок, осуществляющих связи между блоками. При этом каждый блок может иметь любое количество ссылок или не иметь их вообще. Ссылки реализованы управляющими символами и определены непосредственно в тексте базы. Номера ссылок общие для всей базы, что даёт возможность ссылаться на различные темы и разделы учебного курса. На экране ссылка представлена некоторой фразой, выделенной цветом. Если в блоке несколько ссылок, то одна из них активная. Она выделяется цветом, отличным от остальных. Пользователь может выбирать активную ссылку, а нажатие клавиши “ENTER” обеспечит переход к необходимому блоку. Унифицированная структура отдельного блока БУМИ показана на рис. 3.
Рис. 3. Структура блока БУМИ
Несмотря на то, что большая часть информации в базе текстовая, и программная оболочка работает в текстовом режиме, есть возможность показа графических изображений, например, рисунков к практическим заданиям. Возможен также вызов внешних программ, например, блок может содержать ссылку или описание обучающей компьютерной игры. Прочитав аннотацию, учитель может посмотреть игру в действии. Для этого он выбирает соответствующую ссылку, и оболочка запускает программу игры. Ознакомившись с ней, пользователь возвращается в тот же блок, из которого он вызвал программу.
При формировании структуры БУМИ ставилась цель, как можно полнее отразить как практический материал, который можно использовать на уроках, так и технологии обучения, стимулирующие активную учебную деятельность школьников. Эти технологии иллюстрируются на конкретном содержании темы. Учитель по своему усмотрению может выбрать с помощью компьютера те фрагменты, которые необходимы для данного урока. При этом возможности программы не ограничены сугубо иллюстративными функциями. Педагог может получить распечатку выбранных блоков, из которых он конструирует модели уроков или внеклассных занятий.
Для эффективной работы пользователя необходима систематизация и детальное структурирование материала, представленного в базе данных. С этой целью материал разбивается по классам, разделам и темам учебного курса. Предусмотрен переход от одного блока к другому в соответствии с принятой классификацией. Следовательно, структура базы представляет собой иерархическое дерево. Верхний уровень иерархии представлен делением на разделы курса физики, каждый раздел дробится на несколько тем. В свою очередь материал каждой темы разбит на 18 методических блоков, отражающих аспекты урока (это планирование, тексты заданий, формы конспектов, эксперименты и т.д.). Каждый из указанных блоков в силу своей особенности может иметь различную степень структурированности. Ниже приведены краткие описания их структур.
Литература. Литературные источники классифицируются на следующие группы: методическая литература, учебная, сборники и справочники, научная и научно-популярная. В каждой группе источники объединяются в подгруппы. Например, среди методической литературы формируются подгруппы источников по общим вопросам методики преподавания физики, по методике преподавания конкретных вопросов программы, учебники по основам методики преподавания физики. Эта типология литературы показана на рис.4.
Рис. 4. Типология литературы в БУМИ
Тематическое планирование. Проводится дробление темы на отдельные уроки, для которых формулируется тема, цель, указывается основной изучаемый материал, демонстрации (используются варианты классического планирования).
Физический эксперимент. Содержатся описания и рисунки приборов и установок для демонстрации опытов (методика и техника экспериментов). Предлагаются демонстрации, которые можно провести фронтально. Структурные элементы подраздела: рисунки, описания, рекомендации применения демонстраций, общий перечень экспериментов: демонстрационных, фронтальных., итоговых. В этом же блоке приводятся элементы виртуальных физических лабораторий, а также ссылки на эксперименты в различных сайтах сети Интернет.
Физические конспекты. Приводятся различные формы конспектирования учебного материала: тематические развёрнутые конспекты, поурочные картотеки, конспекты опорных символов, опорные конспекты, тематические системно-структурные схемы, конспекты для концентрированного изучения учебного курса, конспекты по методике "Блок–тема" и т.д. При этом не ставится цель – представить весь материал в виде конспектов, даются лишь примеры технологий составления физических конспектов, различные формы материализованного представления информации с помощью условных символов. Основная цель этого блока – показать учителю разработанные в методике подходы к этому виду учебной деятельности. Каждый пример сопровождается методическими комментариями.
Дидактический материал. Включает классические задания на формирование умений применять знания на практике в знакомой ситуации. Задания объединяются в три группы сложности (первая, вторая и третья), в каждой из них по четыре варианта заданий. Они ориентированы на закрепление знаний без существенного их расширения и углубления. Указаны литературные источники, из которых подбираются задания.
Программированные задания. Используются, в основном, опубликованные материалы с программированными заданиями, в которых применяется выборочный способ ответов. Задания по сложности объединены в три группы. Каждая из них состоит из четырёх вариантов задач. Эти задания методически представляют собой следующий этап в изучении темы после дидактического материала, т.е. реализуется преемственность между отдельными блоками и модулями БУМИ, а в целом его практический блок представляет собой единую систему: дидактический материал, программированные задания, перфокарты, тестовые задания различной формы, контрольные работы, задачи физических олимпиад. Здесь же помещаются программированные компьютерные задания. Структурные элементы представлены цепочкой: перечень заданий, текст, рисунки, набор ответов, карты верных ответов.
Перфокарты. Это специфические практические работы, составленные из заданий (комплексных задач), которые допускают “пошаговый” подход в решении (по существу это технология алгоритмизированного обучения физике). Задания представлены общим условием в форме текста и рисунка, к которым формулируются девять вопросов. К каждому вопросу предлагается четыре ответа, один из которых верен. Все задания помещаются на одной карте, форма которой унифицирована. С помощью таких заданий учащиеся решают задачу, содержащую много ходов и связей, на которые их нацеливает само содержание. Задачи перфокарт можно структурировать по-разному. Возможет приём ("Кирпичики"), при котором школьники как бы собирают кирпичики, из которых потом строится здание всей задачи. Второй подход состоит в том, что сначала составляется простейшая задача в один – два хода. Затем конструируется вторая, которая полностью поглощает первую (строится на её элементах). Третья задача полностью включает элементы первой и второй и т.д. На этом принципе поглощения простого более сложным основан методический приём “Матрёшка”. Практика показывает, что использование в обучении перфокарт должно предшествовать самостоятельным и контрольным работам по решению задач. Этот модуль структурируется следующим образом: название темы, текст задания, рисунок, отдельные вопросы, ответы, форма карты, шаблон (набор окружностей, соответствующих верным ответам), методическое обоснование технологии. (Примеры перфокарт на странице 42, 43)
Контрольные работы. Этот модуль БУМИ методически связан с тремя предыдущими. Представлены три группы контрольных заданий, соответствующих трем категориям сложности. Реализуется преемственность внутри указанных типов заданий в рамках одной категории. В каждой группе представлены четыре варианта заданий. По каждой теме могут быть несколько контрольных работ.
Конкурсные и олимпиадные задачи. Приводится набор задач повышенной сложности, в котором представлены все связи, функционирующие в данной теме как части физической теории. Число конкурсных задач, которые по своему типу являются комплексными, соответствует нормировочным таблицам данной темы. Решения задач представлены в системно-структурной форме, показывающей "стратегию" решения. Преобразования и промежуточные действия не приводятся
Обучающие игры. Содержится перечень обучающих игр, в которых имеется материал по данной теме. Если эти игры опубликованы, приводятся ссылки в программе. В случае отсутствия подобного источника приводится краткое описание игры и задания по теме. Если разработан компьютерный вариант игры, то на него есть ссылка или же он представлен как автономная программа, которую можно вызвать определённой командой. Структура этого блока БУМИ разветвлённая, включает совокупность модулей, представляющих технологию и содержание данной игры. В обобщённом виде её можно представить цепочкой: перечень обучающих игр, ссылки на программу и запускающий файл, комплект игры, описания технологии и заданий, автономная игровая программа.
"Активные" приёмы обучения. Это нетрадиционные технологии обучения, представленные в БУМИ описаниями, рисунками, методическим обоснованием, рекомендацией применения, ссылками на опубликованные работы. Они имеют названия и классифицированы по дидактическим задачам, реализации которых способствуют. Например, выделены технологии, активизирующие учебную деятельность на стадии изучения понятий, величин и законов физики; способствующие эффективному формированию практических навыков или прочному заучиванию фактического материала. Названия технологий – это лаконичные фразы или отдельные слова, подчёркивающие средство её реализации или методический подход, посредством которого оформляется предметное содержание. Приведём ряд примеров. Технология "Динамические плоские модели" опирается на наглядные иллюстрации, с помощью которых школьники оперативно собирают электрические цепи на вертикальных стендах. Её применение целесообразно перед выполнением лабораторных работ при изучении законов постоянного тока. Технология "Ключевые слова" используется при изучении сложного теоретического материала, когда информация дробится на логические порции и обозначается ключевым словом. Технология "Учебные эстафеты" способствует прочному запоминанию формул и графиков, а "Учебные эстафеты-цепочки" помогает научить школьников решать тренировочные задачи по теме, как и "Калейдоскоп задач", где задания конструируются на масштабных полях. Итак, структура этого модуля БУМИ состоит из элементов: название, методическое обоснование, текст, рисунки, компонент программы для копирования.
Внеклассные мероприятия. Приводятся планы, конспекты или сценарии внеклассных мероприятий различного типа - вечеров, экскурсий, школьных КВН, часов занимательной физики и т.д. Представлены: перечень мероприятий, темы, ссылки на источники, описания мероприятий.
Приёмы обобщения и систематизации знаний. Приводятся описания различных способов обобщения знаний по теме (разделу): структурные схемы, обобщающие таблицы, обобщённые комплексные задачи. В этом же блоке даны конструкции моделей системных знаний по теме, составленные по специальной методике
Тестовые задания с факторным анализом знаний. Эти тестовые задания построены на психологических моделях. К ним относятся задания: "Интеллектуальная лабильность", "Да - Нет", "Физические аналогии и закономерности", ситуационные тесты, задания с выбором правильной последовательности умственных действий. Приводятся образцы заданий по каждой теме, а также ссылки на опубликованные источники с их описанием. (Примеры этих технологий приведены на стр. 71 – 76.)
Обучающие и итоговые тесты (фасетные). Приводятся тестовые задания новой формы и оценочные шкалы к ним. (Примеры приведены в технологическом учебнике на стр. 74 – 76, 109 – 112.)
Межпредметные связи. Указываются содержательные (онтологические) связи вопросов данной темы со смежными дисциплинами естественно-математического цикла. Приводятся ссылки на учебники и другие источники из других школьных предметов. Межпредметные связи приводятся также как компонент профориентированных программ, построенных по принципу теоретического ядра и прикладных оболочек.
Поурочное планирование. Содержатся описания моделей уроков: нормативная часть (нормировки упражнений, дозирование учебного времени); методическая структура (рекомендации применения перцептивных, логических и гностических методов обучения); технологическая часть содержит ссылки на блоки и модули БУМИ, из которых выстраивается конкретная методика проведения учебного занятия.
Итак, из выше изложенного следует, что при проектировании и конструировании БУМИ реализуются задачи: разработать универсальные средства и формы региональной образовательной среды для различных предметных областей; предложить преподавателям и методистам эффективный инструмент для решения проблем информатизации преподавания учебных предметов, для освоения инновационных технологий, как дидактических, так и компьютерных. Внедрение Банков учебно-методической информации в практику позволит существенно интенсифицировать профессиональную деятельность педагогов и эффективно внедрить в практику школ и других образовательных учреждений современные достижения педагогических наук, новаторского педагогического опыта, новые информационные технологии.