История человеческого общества свидетельствует, что в государствах, достигших высокого уровня экономического развития и уровня жизни, образование было и является одним из приоритетных стратегических направлений. В современную эпоху в таких государствах процесс подготовки специалистов с высшим образованием ведется опережающими темпами по отношению к существующему уровню и темпам развития государства. Это означает, что система образования этих государств является развивающейся, внедряющей новые методы и средства в подготовку специалистов завтрашнего дня. В настоящее время одним из таких перспективных средств являются информационные технологии — технологии использования компьютерных и телекоммуникационных средств для выполнения сбора, хранения, обработки, отображения, передачи и использования информации [134] в том числе и в сфере образования.
Актуальность работы. Несмотря на большие достижения в течение последних десятилетий, в системе высшего образования имеют место немало проблем, вызванных:
— резким увеличением объемов информации, которая содержит последние достижения науки и техники;
— необходимостью постоянного внесения новой информации в учебный материал, то есть непрерывного дополнения и обновления учебного материала, особенно для специальных дисциплин;
— обеспечением своевременной доступности студентам нового учебного материала;
— переходом на индивидуальные, дистанционные формы обучения;
— противоречием между непрерывно увеличивающимся объемом учебной информации и неизменным временем усвоения образовательных программ.
Постоянное обновление учебного материала, совершенствование методов и средств его создания, предъявления, усвоения важны не только для студентов старших курсов, но и для повышения квалификации, а также переподготовки дипломированных специалистов. Все это в совокупности определяет качество подготовки специалистов с высшим образованием и является основой для непрерывного образования, а также совершенствования и дальнейшего развития интеллектуального потенциала государства.
Актуальность изложенных выше проблем отражена отчасти в таких международных и государственных документах, как труды II всемирного конгресса ЮНЕСКО по образованию и информатике [37, 134], федеральная целевая программа «Электронная Россия» [134], концепция создания и развития единой системы дистанционного образования в России [61], межвузовская научно-техническая программа «Создание системы открытого образования» [125], работы Исследовательского центра «Проблем качества подготовки специалистов» и др. Изложенные выше проблемы дополняют основные группы проблем обеспечения качества высшего образования, представленные в [120, с. 42−45, 121]. Профессионально квалифицированный специалист XXI века должен обладать, помимо своих профессиональных знаний, способностью эффективного использования новых возможностей от информатизации общества, в первую очередь предоставляемых информационными ресурсами, информационными технологиями [58]. Концепции информатизации инженерного образования входят в противоречие с его современной парадигмой, так как она не учитывает последние достижения в области наноэлектроники и информатики, тенденций и темпов их развития и перспектив использования в инженерной практике.
Одним из эффективных средств решения проблем подготовки специалистов, удовлетворяющих современным требованиям, являются информационные технологии, которые начали применяться в вузах с 70-х годов XX века. Немногим ранее и примерно в эти же годы большое развитие получили технические средства обучения, а также дидактика — направление педагогики, изучающая общие методы и средства обучения. Ее концепции, методы, ориентированные как на аудиторное (групповое), так и на индивидуальное обучение, получили развитие и дали хорошие результаты в СССР, США и в государствах Европы.
Однако дидактика не учитывала информационные изменения в обществе, а именно, резкое увеличение объемов научно-технической информации, которую необходимо собрать, отобрать, срочно переработать и представить как учебный материал, необходимый для подготовки специалистов, удовлетворяющих требованиям не только сегодняшнего, но и завтрашнего дня. Действительно, с позиции теории надежности, представление и изучение устаревшего материала в специальных дисциплинах эквивалентно отказу в процессе подготовки специалистов. Поэтому своевременное внесение нового учебного материала, обеспечивающего его усвоение в заданные сроки, остается актуальной задачей вузов в современную эпоху. Для ее решения требуется поиск соответствующих методов и средств.
С другой стороны, технические средства обучения (ТСО) и информационные технологии в виде программированных обучающих курсов или обучающих и контролирующих программ, внедрявшиеся в учебный процесс, не обеспечивали простоту освоения и удобство использования за пределами вузов-разработчиков этих средств. Эти средства не обеспечивали также способность к модернизации учебного материала и использовались практически лишь в вузах-разработчиках для изучения разделов дисциплин, таких как, математика, физика, программирование, химия и других естественных дисциплин, не получив широкого внедрения в других вузах.
Поэтому поиск, разработка методов и средств, обеспечивающих создание нового учебного материала для специальных дисциплин, его своевременную модернизацию и доступность, а также усвоение с заданным качеством, в соответствии с квалифицированными требованиями и временным интервалом обучения, отведенным Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, является актуальной задачей для исследователей и разработчиков информационных средств обеспечения учебного процесса в вузе.
Объект исследований — информационное обеспечение и структуры управления образовательными процессами.
Предмет исследований — методы, технологии обеспечения качества учебной информационной базы.
Цели и задачи работы. Целью работы является нахождение методов и средств повышения качества учебного процесса в системе открытого образования, обеспечивающих учебному материалу для специальных дисциплин возможность модернизации, а также его усвоение в соответствии с квалификационными требованиями и временным интервалом, отведенным Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования. Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих задач:
1) Исследование познавательных и образовательных процессов с позиций теории систем, теории управления и инженерной психологии, что позволит выявить компоненты в этой деятельности, максимально влияющие на время изучения дисциплины, качество усвоения учебного материала.
2) Исследование и анализ традиционных и нетрадиционных принципов и обучающих технологий, что позволит выявить и отобрать наиболее эффективные для формирования нового учебного материала, его использования в системе открытого образования и управления.
3) Провести исследования и анализ основных источников знаний, методов и средств формирования учебного материала и компьютерных технологий, что позволит обосновано предложить новые организационно-методические и технологические решения — модульные технологии для создания электронных форм учебных материалов по спецдисциплинам, а также управления образовательными процессами.
4) Выполнить экспериментальные исследования и систематизацию семантических ошибок в традиционных конспектах лекций, подтверждающих полезность модульных технологий.
5) На основе проведенных исследований разработать модульную технологию создания учебного материала.
Методы исследования. Используются два метода: теоретический и экспериментальный. Теоретический заключается в анализе процессов познавательной деятельности с позиций теории управления и теории систем на лингвистическом, теоретико-множественном, логико-алгебраическом и топологическом уровнях представления учебного материала, в обосновании и создании методологии формирования информационной части учебных компьютерных модулей, алгоритмов процессов самоконтроля и контроля знаний.
Экспериментальный метод заключается в качественной и количественной оценке семантических искажений в лекционном материале студентов путем сбора, систематизации, статистической обработки и анализа конспектов лекций студентов по новой дисциплине.
Научная новизна работы.
1. Предложена новая модульная технология создания учебного материала, обеспечивающая сочетание достоинств традиционного лекционного материала и учебников, и отсутствие их недостатков.
2. На основе проведенных исследований выявлено, что в деятельности обучаемых доминирующим по времени является осмысление получаемой учебной информации. Для уменьшения этого времени сформулированы основные критерии к ее содержательной части.
3. Впервые выполнены экспериментальные исследования семантических ошибок в конспектах лекций студентов на примере дисциплины «Теория информационных процессов». Проведена классификация этих ошибок, дана их количественная оценка.
4. Разработана концептуальная модель обучающей системы как организационно-технической, содержащей функциональные и обеспечивающие компоненты с двумя информационными контурами организационного управления.
На защиту выносятся:
1. Технология создания учебных модулей как средство повышения качества образования.
2. Критерии минимизации времени усвоения учебного материала на основе результатов исследований деятельности обучаемого, как последовательности информационных процессов.
3. Структура образовательной системы, как организационно-технической, содержащей функциональные и обеспечивающие компоненты.
4. Классификация семантических ошибок, а также их количественная и качественная оценка.
Практическая ценность работы заключается в том, что на основе предложенной в работе методики были созданы информационные учебные модули. Использование модульного принципа при построении содержательной части учебной информации обеспечили ей динамичность и способность к модернизации, а также переносимость в другие дисциплины. Предложенные рекомендации по формированию учебных информационных модулей обеспечивают усвоение учебного материала с минимальными для студента временными и умственными затратами за счет снижения времени на осмысление воспринятого учебного материала.
Внедрение разработанного программного продукта подтверждено актами Московского государственного горного университета, Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики технического университета) и Московского государственного индустриального университета.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях.
1. Платонова О. В., Закорюкин В. Б., Концепции формирования электронного учебника на основе инженерного образования для радиоэлектронных специальностей // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий. Мат-лы межд. конф. и Рос. науч. школы. Часть 5, — М.: Радио и связь, 2000.
2. Платонова О. В., Закорюкин В. Б., Оптимизация процессов изучения учебного материала // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий. Мат-лы межд. конф. и Рос. науч. школы. Часть 5, — М.: Радио и связь, 2000.
3. Платонова О. В., Закорюкин В. Б., К формированию критериев качества электронных учебников // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий. Мат-лы межд. конф. и Рос. науч. школы. Часть 5, — М.: Радио и связь, 2001.
4. Платонова О. В., Закорюкин В. Б., Применение методов моделирования для учебных модулей в дистанционном обучении // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий. Мат-лы межд. конф. и Рос. науч. школы. Часть 5, — М.: Радио и связь, 2002.
5. Платонова О. В. Обеспечение качества средств информационных технологий в сфере образования // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий. Мат-лы межд. конф. и Рос. науч. школы. Часть 5, — М.: Радио и связь, 2002. — С. 77−78.
6. Закорюкин В. Б., Платонова О. В. К решению проблем минимизации времени изучения дисциплины // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий. Мат-лы межд. конф. и Рос. науч. школы. Часть 5, — М.: Радио и связь, 2002.-С. 78−81.
7. Платонова О. В. Дистанционное обучение: взгляд изнутри // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий. Мат-лы межд. конф. и Рос. науч. школы. Часть 5, — М.: Радио и связь, 2002 г.
8. Платонова О. В. Декомпозиция времени изучения дисциплины // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий. Мат-лы межд. конф. и Рос. науч. школы. Часть 5, — М.: Радио и связь, 2003.
9. Платонова О. В. Экспериментальные исследования забываемости лекционного материала студентами // VIII международная научно-практическая конференция «Наука — Сервису». — Москва, 2003. — С. 198−200.
10. Платонова О. В., Закорюкин В. Б., Модели временных затрат на изучение дисциплины // 52 НТК МИРЭА. Сб. тр. 4.1. Моск. гос. ин-т радиотехники, электроники и автоматики (технический университет). — М., 2003 г.
11. Закорюкин В. Б, Платонова О. В., Структура учебных модулей и их электронных версий" // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий. Мат-лы межд. конф. и Рос. науч. школы. Часть 5, — М.: Радио и связь, 2004. -С. 133−135.
12. Платонова О. В., Закорюкин В. Б. «Технология создания учебных модулей как средство обеспечения информационной базы управления обучением» // Современные информационные технологии в управлении и образовании, Сб. науч. тр. М: ФГУП НИИ «Восход», МИРЭА, 2005 г., С. 204−209.
Основные результаты работы.
1. На основе выполненных исследований предложены новые организационно-методические и технические решения — модульные технологии создания электронных форм учебных материалов, которые обладают достоинствами конструктивных и программных модулей и лишены недостатков традиционных учебников.
2. Проведены исследования познавательной деятельности как последовательности информационных процессов восприятия предъявляемой информации, ее осмысления, подготовки и принятия решений. Графические и математические модели этих процессов показали, что основным объективным фактором длительности познавательных процессов является интервал осмысления предъявляемого учебного материала. Для его уменьшения сформулированы основные критерии формирования содержательной части учебной информации, которые характеризуют ее качество.
3. Проведен системный анализ методов и средств активизации познавательной деятельности, используемых традиционной дидактикой. Предложена концептуальная модель образовательной системы, как структуры замкнутой организационно-технической, содержащей функциональные и обеспечивающие компоненты и два замкнутых информационных контура. Процесс обучения в такой системе рассмотрен с позиций теории управления как последовательность информационных и управляющих воздействий. Выделены три аспекта в рассмотрении такой системы: дидактический, кибернетический, психологический.
4. Кибернетический аспект дидактической системы показал, что методы теории управления эффективны для активизации познавательной деятельности. Следовательно, время усвоения предъявляемой учебной информации в структурно замкнутой системе можно уменьшить, если доминирующими обратными связями в контурах системы будут положительные. Это, в свою очередь, зависит от качества учебной информации, следовательно от выполнения критериев, предложенных для ее формирования. Дан сравнительный анализ обратных связей в технических и образовательных системах, а также их принципиальные отличия в этих системах.
5. Проведен анализ тенденций развития единой информационно-образовательной среды, качественный анализ состава основных источников знаний для студентов, методических рекомендаций министерства, а также компьютерных технологий, используемых для формирования учебной информации, выделены их достоинства и недостатки. На основе этого анализа, анализа модульных концепций для аппаратных и программных средств, а также системных критериев пользователей средств управления разработаны концепции формирования учебной информации по модульному принципу, а также соответствующие модульные технологии, позволяющие реализовать эти концепции.
Согласно этих концепций учебный модуль является функционально самостоятельной заменяемой семантической единицей информации, имеющей трехзначную адресацию всех ее компонент. Это позволяет создавать электронный учебник как многоуровневую систему с перестраиваемой структурой и легко изменяемыми структурными звеньями. Разработана методика создания информационных учебных модулей.
6. Для подтверждения целесообразности представления учебной информации на основе модульных технологий впервые проведены экспериментальные исследования семантических искажений в традиционных конспектах лекций студентов. Дана классификация множеств ошибок по шести видам, а также количественная оценка частостей их появления, относительных частостей средних и среднеквадратических отклонений выборки. Выявлено, что наибольшее количество семантических искажений проявляется в виде искажений слов и фраз в предложениях. Даны практические рекомендации по идентификации и устранению семантических искажений.
7. Практическая ценность модульных информационных технологий:
— Учебные информационные модули принципиально не содержат семантические искаженияони обеспечивают студентов своевременной и достоверной информацией, что является необходимым условием успешной самостоятельной работы.
Представление модулей как функционально самостоятельных семантических единиц информации обеспечивает широкие возможности их использования в системе открытого образования, включать их в рабочие программы других смежных дисциплин, а также в индивидуальные учебные планы системы дополнительного образования, а также переподготовки специалистов.
— Модульные технологии позволяют создавать учебные информационные модули разными авторами и авторскими коллективами по единой методологии, а также легко дополнять их мультимедийными средствами. 1 2 3 4 5 6 7 8 9.
