Методические подходы к использованию географического информационного образовательного ресурса и к разработке авторских приложений учебного назначения: на примере обучения студентов и повышения квалификации учителей географии

Актуальность исследования. Современный этап развития информационного общества характеризуется внедрением средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) во все сферы деятельности человека, включая образование. Одним из направлений этого процесса является использование средств ИКТ в процессе обучения и воспитания в средней школе с учетом особенностей конкретной предметной области. Для обеспечения этого процесса необходима разработка структуры и содержания образовательных программ обучения и повышения квалификации кадров в области применения средств ИКТ в их профессиональной деятельности.

Вопросам теории и практики информатизации образования посвящены исследования Ваграменко Я. А., Дашниц Н. Л., Кравцовой А. Ю., Козлова О. А., Кузнецова. А.А., Роберт И. В., Софроновой Н. В., Хеннера Е. К. и др. Ряд исследователей (Бешенков С.А., Босова JLJL, Кузнецов А. А., Лавина Т. А., Лапчик М. П., Мартиросян Л. П., Панюкова С. В., Роберт И.В.) отмечают, что внедрение средств ИКТ открывает новые возможности и перспективы интенсификации процесса преподавания и обучениякачественно изменяют методы, формы и содержание обучения: Это обусловливает целесообразность их применения в различных предметных областях, в частности в географии.

В исследованиях Баранова А. С., Бариновой И. И., Душиной И. В., Заяц Д. В., Крылова А. И., Петровой Н. Н., Спасенниковой Л. А., Шейниса А. И., Щенева В. А. и др. отмечается, что использование средств ИКТ в преподавании географии способствует: визуализации географической информации об изучаемом объекте или процессе с помощью электронных карт и космических снимковпроведению виртуальных экскурсий, и путешествий в курсе страноведениямоделированию географических объектов и процессов в динамикеавтоматизации контроля результатов усвоения учебного материала и т. д. Реализация вышеперечисленных возможностей повышает мотивацию обучения, усиливает познавательный интерес учащихся к урокам географии, вводит в процесс обучения исследовательскую и творческую компоненту, активизирует самостоятельную деятельность учащихся и т. д.

Исследования Даркина P.M., Дронова В. П., Душиной И. В., Дмитриева Л. М., Маркина Б. М., Максаковского А. И., Ким Э. В., Перепечевой Н. Н., Поздняк С. Н., Рогачева С. В. и др., посвященные вопросам преподавания географии в средней школе, в том числе и использованию в процессе обучения информационного образовательного ресурса, отмечают, что использование информационного образовательного ресурса в практике изучения географии в средней школе сдерживается недостаточным количеством методических рекомендаций по их применению в учебном процессе, а также отсутствием соответствующей подготовки у учителя географии.

Существующие информационные ресурсы по географии, не ориентированные на обучение, обладают следующим образовательным потенциалом: позволяют представить в электронном виде описание участка местности в определенном масштабе, проекции и системе координат как совокупности метрических и семантических свойств реальных и условных объектов (электронные карты и космические снимки) — выступают средством изучения структуры, связей, динамики и функционирования в пространстве и во времени природных и социально-экономических геосистем разного ранга посредством использования геоинформационных систем (ГИС) — содержат иллюстративный материал и оперативные данные по экономической и физической географии (ресурсы, Интернет) и т. д. Не являясь образовательными по своему прямому назначению, данные ресурсы могут быть использованы при определенных методических подходах для изучения географии посредством отбора некоторых компонент, их анализа и адаптации учителем для своей профессиональной деятельности.

Определим географический информационный образовательный ресурс (ГИОР) как информационный ресурс, используемый в процессе обучения географии, обладающий следующими возможностями: визуализация информации о природных и социально-экономических объектах, функционирующих в пространстве и во временимоделирование этих объектов в динамике их развитияавтоматизация процессов поиска, сбора, обработки, хранения, передачи и тиражирования информации, в том числе пространственно-координированной, об изучаемых географических объектах и явлениях.

В состав ГИОР входят как информационные ресурсы образовательного назначения по географии (ИРОН) (электронные учебники и издания, развивающие и обучающие игры, энциклопедии и справочники, образовательные ресурсы Интернет по географии и т. д.), так и профессиональные информационные ресурсы (ИР) (цифровые карты и атласы, космические снимкигеоинформационные системы, базы данных, ресурсы Интернет по географии и т. д.), которые могут быть использованы учителем географии в своей профессиональной деятельности.

Используя ГИОР, учитель географии на основании педагогического-опыта и потребности в методическом и дидактическом обеспечении учебного процесса может самостоятельно производить отбор компонент существующих информационных ресурсов по географии и создавать авторские приложения учебного назначения.

При этом, под авторским прилоэ/сением учебного назначения по географии будем понимать представленную в электронном виде текстовую и аудиовизуальную информацию учебного назначения, отобранную, проанализированную, структурированную и организованную учителем для реализации своего творческого потенциала и авторских подходов к изучению географии. Авторские приложения учебного назначения могут быть реализованы в виде: презентации, базы данных, тестов, web-страниц, аннотированных каталогов Интернет-ресурсов и т. д.

Анализ Государственного образовательного стандарта Высшего профессионального образования (специальность — 32 500 География, квалификация — учитель географии) показывает, что вопросы использования средств ИКТ в учебном процессе изучаются в курсе «Теория и методика обучения географии». Изучение вопросов использования ГИОР и разработки авторских приложений учебного назначения в стандарте не предусмотрено. Программы переподготовки и повышения квалификации учителей географии ориентированы в основном на пользовательский курс информатики (состав персонального компьютера, знакомство с операционной системой, работа с текстом и электронными таблицами, поиск информации в Интернет и т. д.). При этом предметная компонента реализуется, в лучшем случае, через обзор электронных учебников и образовательных ресурсов Интернет.

В связи с этим, проблема исследования определяется существующим противоречием между сложившимися подходами к обучению учителей географии, не обеспечивающими использование географического информационного образовательного ресурса, а также разработку на его основе авторских приложений учебного назначения по географии для реализации педагогического опыта учителя и недостаточным уровнем теоретических и организационно-методических разработок по этим направлениям.

Таким образом, актуальность диссертационного исследования определяется необходимостью разработки теоретических, содержательных и методических аспектов обучения студентов и учителей географии в области использования географического информационного образовательного ресурса и разработки авторских приложений учебного назначения по географии.

Объект исследования — процесс обучения студентов и учителей географии в области использования географического информационного образовательного ресурса и разработки авторских приложений на их основе.

Предмет исследования — теоретические, содержательные и методические аспекты обучения студентов и учителей географии в области использования географического информационного образовательного ресурса и педа-гогико-технологические условия разработки авторских приложений учебного назначения.

Цель исследования — теоретическое обоснование и разработка содержательных и методических аспектов обучения студентов и учителей географии в области использования географического информационного образовательного ресурса и разработки авторских приложений учебного назначения.

В основу исследования положена гипотеза: если содержание обучения будущего и практикующего учителя географии будет основано на методических целях использования географического информационного образовательного ресурса при изучении географии в средней школе и на педагогико-технологических условиях разработки авторских приложений, то будет обеспечен необходимый уровень обученности в области применения электронной пространственно-координированной информации о географических объектах и явлениях для реализации педагогических целей изучения географии и разработки авторского приложения учебного назначения и методики его использования в учебном процессе.

Согласно цели и гипотезе сформулированы основные задачи исследования:

1. Провести анализ современного состояния научно-методических разработок, опыта подготовки учителя и педагогической практики использования средств ИКТ в процессе преподавания географии в средней школе.

2. Выявить методические цели использования географического информационного образовательного ресурса в процессе обучения географии в средней школе.

3. Сформулировать психолого-педагогические и технико-технологические требования к разработке авторских приложений учебного назначения по географии и определить этапы их разработки.

4. Определить структуру, содержание и организационно-методические подходы к обучению будущих и практикующих учителей в области использования географического информационного образовательного ресурса и разработки авторских приложений учебного назначения.

5. Провести педагогический эксперимент по выявлению уровня обученности студентов в области использования географического информационного образовательного ресурса и разработки авторских приложений учебного назначения.

Методологической основой исследования стали теоретические и экспериментальные исследования специалистов в следующих областях: педагогики и психологии (Бабанский Ю.К., Богатырев А. Н., Гальперин П. И., Давыдов В. В., Краевский В. В, Лернер И. Я., Талызина Н. Ф. и др.), теории и практики информатизации образования (Ваграменко Я.А., Дашниц Н. Л., Жданов С. А., Козлов О. А., Лавина Т. А., Лапчик М. П., Мазур З. Ф., Мартиросян Л. П., Панюкова С. В., Поляков В. П., Роберт И. В., Софронова Н. В. и др.) — теории и методики обучения информатике в системе непрерывного образования (Бешенков С.А., Босова Л. Л., Захарова Т. Б., Козлов О. А., Кузнецов А. А., Лапчик М. П., ПакН.И., Роберт И. В., Смолянинова О. Г., Софронова Н. В. и др.) — подготовки учителя в области ИКТ на этапах вузовской и послевузовской подготовки (Добудько Т.В., Зайцева О. Б., Дашниц Н. Л., Кисель Н. В., Полякова Т. И., Смолянинова О. Г. и др.). t При решении поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ проблемы на основе изучения психолого-педагогической и научно-методической литературыизучение и обобщение опыта использования средств ИКТ в средней школе при изучении географиинаблюдения и беседыанкетирование учащихся и учителейпедагогический эксперименткачественный и количественный анализ результатов педагогического эксперимента.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в: определении понятия географического информационного образовательного ресурса и выявлении его разновидностейопределении методических целей использования географического информационного образовательного ресурса в процессе изучения географии в средней школеформулировании психолого-педагогических и технико-технологических требований к разработке авторских приложений учебного назначения по географииопределении этапов их разработкиопределении направлений обучения студентов и учителей географии.

Практическая значимость исследования заключается в: разработке структуры и содержания обучения студентов и учителей географии, а также методических рекомендаций в области использования географического информационного образовательного ресурса и разработки авторских приложений учебного назначениявыявлении организационных форм и методов их обученияразработке курсов «Географический информационный образовательный ресурс и авторские приложения учебного назначения» и «Использование средств ИКТ в преподавании географии в средней школе" — разработке электронного издания «География Калининградской области» как примера авторского приложения учебного назначения.

Разработанные материалы могут быть использованы в процессе подготовки будущих учителей географии и повышения квалификации практикующих учителей географии.

Этапы исследования:

На I этапе (2000 — 2001 гг.) изучалась и анализировалась практика применения средств и методов ИКТ для совершенствования преподавания естественнонаучных дисциплин в общеобразовательной школе.

На II этапе (2002 — 2003 гг.) в процессе работы на факультете географии и геоэкологии РГУ им. И. Канта исследовались существующие Интернет-ресурсы по географии, электронные учебники по географии, электронные карты и космические снимки, ГИС и опыт их использованияв школьной географии в аспекте их применения при изучении географии в средней школе.

На III этапе (2004 — 2007 гг.) проводились исследования, позволившие определить направления обучения учителя географии, а также структуру и содержание, формы и методы обучения в области использования ГИОР и разработки электронных приложений, подготовить учебные планы для соответствующих программ обучения. Разработано электронное издание «География Калининградской области» (зарегистрировано в Депозитарии информационных изданий ФГУП НТЦ «Информрегистр» под № 320 601 779, свидетельство о регистрации № 9075 от 01.02.2007). Проведен педагогический эксперимент, обработаны, проанализированы и обобщены теоретические и практические результаты исследования.

Результаты исследования апробированы на заседаниях Ученого совета Института информатизации РАО (2006, 2007 гг.), постоянно действующем семинаре факультета географии и геоэкологии РГУ им. И. Канта, Международной научной конференции «География, общество, окружающая среда: развитие географии в странах центральной и восточной Европы» (Калининград, 2001 г.), Международных конференциях-выставках «Информационные технологии в образовании» (Москва, 2002, 2004^ 2006 гг.), Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2004, 2007 гг.), на XI и XII Международных открытых научных конференциях «Новые технологии в образовании» (Воронеж, 2004, 2006, 2007 гг.), Международной научно-практической конференции «Формирование профессиональной компетентности специалиста в условиях непрерывного образования» (Калининград, 2007 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Информационные и коммуникационные технологии в общем, профессиональном и дополнительном образовании (Калининград, 2004, 2007 гг.).

Внедрение результатов исследованияРезультаты диссертационного исследования внедрены в учебный процесс на факультете географии и геоэкологии РГУ им. И. Кантапрограмма повышения квалификации учителей географии реализована в Центре непрерывного образования при РГУ им. И. Канта.

Обоснованность и достоверность проведенного исследования, его результатов, и выводов обусловлены методологической и теоретической обоснованностью исходных данныхопорой на теоретические разработки, в области психологии, педагогики, информатизации образования, методики преподавания географии, использования средств ИКТ в обучениисовокупностью разнообразных методов исследования, адекватных сути проблемысогласованностью полученных выводов с основными положениями современной концепции информатизации образования, а также с результатами педагогического эксперимента.

Положения, выносимые на защиту:

1. Реализация методических целей использования географического информационного образовательного ресурса в процессе обучения географии обеспечивает формирование знаний и умений в области: автоматизации процессов поиска, сбора, обработки, хранения, передачи и тиражирования информации о природных и социально-экономических объектах и процессахмоделирования географических объектов, процессов в пространстве и/или во временивизуализации географических объектов, процессов и картографического представления пространственно-координированной информации.

2. Использование авторского приложения учебного назначения по географии, созданного на основе психолого-педагогических и технико-технологических требований, адекватно этапам его разработки, позволяет осуществлять отбор, адаптацию и обработку компонент географического информационного образовательного ресурса для реализации собственного педагогического опыта.

3. Организационно-методическое обеспечение обучения студентов и учителей географии в области использования географического информационного образовательного ресурса и разработки авторских приложений учебного назначения, представленное в виде блочно-модульной структуры содержания, организационных форм, методов и средств обучения, формируется адекватно выявленным направлениям обучения и методическим целям использования географического информационного образовательного ресурса.

Структура и объем диссертации

Диссертациясостоит из введения, двух глав, основных выводов и результатов исследования, списка литературы и приложений.

1. Анализ научно-методических разработок и педагогической теории и практики применения средств ИКТ в процессе преподавания географии, а также современного состояния подготовки учителей географии позволяет за ключить, что в процессе преподавания географии в средней школе недоста точно используются возможности географического информационного образо вательного ресурса, позволяющего представить в электронном виде информа цию о природных и социально-экономических объектах, функционирующих во времени и пространстве. Сделан вывод о необходимости обучения студентов и учителей геогра фии в области использования географического информационного образова тельного ресурса и разработке авторских приложений учебного назначения.2. Выявлены методические цели использования географического ин формационного образовательного ресурса в процессе изучения географии в средней школе: • формирование представлений о географических объектах, явлениях и процессах посредством их визуализации в форме иллюстраций, анимации, ви деофрагментов и динамических моделей- • формирование знаний о количественных и качественных характери стиках географических объектов и процессов путем автоматизированного по иска, анализа, обобщения и систематизации информации о них- • формирование картографического представления о местности как со вокупности описаний реальных и условных объектов в определенном масшта бе на основе пространственно-координированной информации о них, пред ставленной в электронном виде- • формирование представлений о природных и социально экономических геосистемах, их структуре, связях, динамике, функционирова нии в пространстве и во времени посредством использования геоинформаци онных технологий. • контроль и закрепление знаний и умений в области географии путем использования систем автоматизированного контроля знаний- • формирование у учащихся навыков самостоятельной активной позна вательной, коллективной творческой и исследовательской деятельности по средством участия в телекоммуникационных проектах географической на правленности.3. Сформулированы психолого-педагогические (логичность, нагляд ность, доступность и полнота изложения материала с учетом возрастных и психологических особенностей обучаемыхсоответствие методической цели в процессе обученияналичие компонент для визуализации географических процессов и объектов, картографического материала) и технико технологические (наличие различных форм представления информации (тек стовая и аудио-визуальная), обеспечение надежности и устойчивой работоспо собности) требования к разработке авторских приложений учебного назначе ния.4. Определены этапы разработки авторского приложения учебного на значения по географии: определение педагогической целесообразности автор ского приложенияотбор компонент географического информационного обра зовательного ресурсавыбор инструментального программного средства для реализацииразработка авторского приложения.5. Разработаны блочно-модульная структура и содержание обучения студентов и учителя географии в области использования географического ин формационного образовательного ресурса (электронных учебников по геогра фииэлектронных карт (атласов) и космических снимковГИС, баз данныхсистем автоматизированного контроля знанийИнтернет-ресурсов, содержа щих географическую информацию) и разработки авторских приложений учебного назначения по географии (теоретические аспекты разработки автор ских приложений учебного назначения по географиитехнология разработки авторского приложения учебного назначения по географииметодика исполь зования авторских приложений в учебном процессе).6. Разработана учебная программа курса «Географический информаци онный образовательный ресурс и авторские приложения учебного назначе ния», реализуемая на третьем курсе обучения студентов, включающая сле дующие формы: лекция, практическое занятие, индивидуальная и самостоя тельная работа, педагогическая практика. Для повышения квалификации учи теля географии разработана учебная программа курса «Использование средств ИКТ в преподавании географии в средней школе», включающая блок для изу чения пользовательского курса информатики.7. Проведен педагогический эксперимент по выявлению повышения уровня обученности студентов, в рамках курса «Информационные образова тельные ресурсы по географии и авторские приложения на базе ИКТ». В ре зультате обучения большинство студентов (более 80%) овладело необходи мым уровнем знаний и умений в области использования географического ин формационного образовательного ресурса в процессе изучения географии в средней школе и разработки авторских приложений учебного назначения по географии.