Информатизация образования - 2010: материалы Международной научно-методической конференции (Кострома, 14-17 июня 2010 г.)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ АКАДЕМИЯ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ КОСТРОМСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ АКАДЕМИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. А. Шолохова КОСТРОМСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н. А. Некрасова

ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ – 2010 Материалы Международной научно-методической конференции

Кострома, 14–17 июня 2010

Кострома 2010

УДК 371.69:004.3 ББК 74.00с 515я 431 И 74 Печатается по решению редакционно-издательского совета КГУ им. Н. А. Некрасова Редакционная коллегия: доктор педагогических наук, профессор В. С. Секованов кандидат экономических наук, доцент В. А. Ивков кандидат физико-математических наук, доцент Д. Л. Леготин

И74

Информатизация образования – 2010 : материалы Международной научно-методической конференции, г. Кострома, 14–17 июня 2010 г. – Кострома : КГУ им. Н. А. Некрасова, 2010. – 626 с. ISBN 978–5–7591–1128–3 В сборнике представлены материалы Международной научнометодической конференции «Информатизация образования – 2010», состоявшейся в Костромском государственном университете 14–17 июня 2010 г. Освещаются проблемы информатизации образования на современном этапе, преподавания информатики в общеобразовательных школах, использования информационных технологий в вузах, в управлении образованием. Рассмотрены вопросы профессиональной подготовки педагогических кадров, информационного моделирования образовательных процессов. Адресован ученым, практическим работникам системы образования, аспирантам, магистрантам, студентам и всем, интересующимся проблемами информатизации образования.

ББК 74.00с 515я 431

ISBN 978–5–7591–1128–3

© Академия информатизации образования, 2010 © КГУ им. Н. А. Некрасова, 2010

2

Уважаемые участники конференции «Информатизация образования 2010» разрешите приветствовать Вас на Костромской земле! Мы уверены, что такие конференции необходимы. Они являются хорошей поддержкой работы как преподавателей вузов, так и учителей общеобразовательных школ, позволяют координировать деятельность в сфере компьютеризации всего образовательного сообщества. Информатизации образования в Костромском государственном университете им. Н. А. Некрасова уделяется большое внимание. Мы имеем десятки хорошо оснащенных компьютерных классов, мультимедийных лекционных аудиторий, используем современное оборудование для повышения качества образования. Современные информационные технологии широко применяются в преподавании всех дисциплин. Студенты активно участвуют в компьютерном художественном творчестве, с помощью новых технологий осваивают современные достижения науки. Каждый студент имеет возможность работать в Интернете, а все подразделения университета связаны в единую локальную сеть. Планомерно ведется формирование информационной среды университета, включающей в себя все сферы деятельности вуза: административную, учебную, образовательную и культурно-социальную. В институте экономики КГУ им. Н. А. Некрасова информационные технологии рассматриваются как эффективный способ реализации компетентностной образовательной парадигмы, широко используются для моделирования экономических процессов, а также для исследования влияния технологий электронного обучения на содержание труда преподавателя и студента. На физико-математическом факультете действует лаборатория распределенных вычислений и грид-технологий, а также лаборатория фрактальной геометрии, где проводятся математическое моделирование и многомерные вычисления для решения наукоемких задач. Так студенты специальностей «Прикладная математика и информатика», «Информатика», «Математика» изучают фрактальную геометрию и теорию хаоса, которые имеют многочисленные приложения в различных областях – от психологии до нанотехнологий. Подчеркнем, что изучение развивающихся направлений современной математики и физики невозможно без использования компьютерных технологий. Мы думаем, что свои достижения в этой важной сфере имеются во многих вузах, считаем, что обмен опытом здесь крайне нужен, уверены, что работа конференции окажет положительное влияние на формирование компетенций будущих специалистов и развитие образования в России. Ректор КГУ им. Н. А. Некрасова, профессор Н. М. Рассадин

Оргкомитет 3

Раздел 1 ОБЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ В РОССИИ Я.А. Ваграменко1 Президент Академии информатизации образования, НОЦ «Институт информатизации образования» МГГУ им. М. А. Шолохова, г. Москва

Информатизация как фактор обновления высшей и общеобразовательной школы Научно-общественное объединение «Академия информатизации образования» появилась в свое время в связи с насущными задачами освоения информационных технологий, при этом главной целью деятельности АИО были определены консолидация творческих усилий ученых и других работников образования в этой работе, а также расширение общественной инициативы в реализации государственных программ информатизации образования. Необходимо отметить, что от развития творческих связей «по горизонтали» успех этого дела зависит не меньше, чем от управления «по вертикали». Более того, административное управление процессами информатизации с самого начала было рассчитано на то, что всероссийский педагогический коллектив самоорганизуется и предложит содержание и способы деятельности в данной области, которые невозможно предугадать при постановке задачи. Именно эту общественную роль в течение вот уже 15 лет выполняют члены АИО. В 23 отделениях нашей Академии начитывается 500 действительных членов и 508 – членовкорреспондентов. Кроме того, нашими коллегами являются 33 иностранных члена Академии из Украины, Белоруссии, Казахстана, Узбекистана, США, Израиля, Китая, Венгрии, Латвии. Какие проблемы являются определяющими для деятельности нашего научного сообщества? В системе образования намечаются и совершаются нововведения, которые невозможны без опоры на информационные технологии. Стандарты многоуровнего образования, повсеместное распространение информационных систем управления учебным заведением, формирование контингента студентов в условиях социального расслоения и действия неблагоприятных демографических факторов – все это требует организации и структурирования информации в форматах, отличающихся от информационного ресурса, которым мы обходились прежде. Новая структуризация системы вузов и колледжей предполагает, в качестве приоритетного критерия, должные показатели качества образования и использования информационных технологи. Именно это, прежде всего, будет учитываться, когда учебному заведению будут определять более или менее 1

©Я. А. Ваграменко, 2010 4

достойное место в системе университетов, колледжей, филиалов вузов. Характеристика работы учебного заведения уже сегодня основывается на разнообразной информации, сосредотачиваемой в органах управления образованием, центрах экспертизы, координационных советах. Члены АИО при этом успешно работают в диссертационных советах. Методология работы в этой области может развиваться на основе обобщения опыта информационной поддержки педагогического труда в высшей и общеобразовательной школе. В стране имеется 25-летний опыт соединения учебного процесса с информационными технологиями. Уместно отметить, что такой опыт накапливался безотносительно к тому, в каком регионе находится учебное заведение. Свою долю творческого труда в это дело вложили специалисты в продвинутых университетских центрах. Существенно также то, что на новый уровень работы вышли педагоги общеобразовательной школы. Соответствующая информация широко представлена в таких изданиях, как журнал «Педагогическая информатика», журнал «Информатика и образование», журнал «Информатизация образования и науки». Творческую активность специалистов образования можно видеть по содержанию трудов научно-методических конференций, состоявшихся в последние годы. Перечисленные вопросы в различном сочетании присутствовали в планах работы отделений Академии. В обобщенном виде содержание работы отделений можно обозначить как формирование информационного ресурса в обеспечение новых потребностей образования. В то же время наращивались и технические возможности переработки и доставки информации. Стратегически важные решения здесь были обеспечены благодаря последовательно осуществляемой технической политике создания электронной базы для системы образования. По справедливости здесь следует отметить важную роль наших членов Академии А. Н. Тихонова, А. Д. Иванникова, Д. В. Куракина. В стране сегодня благодаря работам этих руководителей и других членов Академии в территориях создана развитая структура транспорта информации. Представление об этом дает статья Куракина В. Д., имеющаяся в сборнике трудов нашей конференции. В истекшем году мы получили дополнение к этой системе благодаря деятельности отделений АИО. Так, например, в течение 2009 года развивалась Хабаровская краевая образовательная информационная сеть (ХКОИС), созданная по инициативе членов Хабаровского отделения АИО на базе телекоммуникационного узла связи Тихоокеанского государственного университета. Продолжались научно-исследовательские работы, проводимые членами Красноярского отделения АИО по развитию краевого портала «Открытое образование». По этому проекту получены 2 государственные премии Красноярского края. В Южном отделении АИО продолжались разработки по тематике интегрированной образовательной информационной среды Ростовской области. Здесь же в поле зрения отделения были высокопроизводительные вычислительные системы. 5

Во всех отделениях Академии существуют сайты, отражающие актуальную информацию. Кроме того, создаются специализированные сайты в интересах местного социального заказа. Например, в Башкирском отделении АИО создан сайт «Трудоустройство выпускников». Здесь же создана система «Автоматизированное рабочее место диспетчера электростанции» и прочие системы. Необходимо отметить, что обеспечено новое качество представления и обработки информации на центральном портале Академии информатизации образования (www.acadio.ru). Благодаря сотрудничеству с компанией WebSoft введены усовершенствования, позволяющие пользоваться порталом как средством многосторонних аудио-видеоконференций, в портале обеспечена возможность разграничивать уровень доступа к информации, что позволяет предоставлять отдельным экспертам право дистанционного управления различными разделами портала. Кроме того реализована поддержка блогов и форумов. В инициативах АИО по этому направлению существует и международный аспект. Так, в январе 2010 г. в Тирасполе состоялась встреча президента АИО с Президентом Приднестровской Молдавской республики И. Н. Смирновым. Рассматривался вопрос расширения возможностей вхождения системы образования ПМР в единое с Россией информационное образовательное пространство. Намечены пути решения этой задачи. Во встрече приняли участие Министр образования ПМР М. Р. Пащенко и ректор Приднестровского государственного университета, член нашей академии С. И. Берил. В рамках «Дней Приднестровского университета в Калуге» в Калужском отделении АИО проведены семинары по обмену опытом создания и работы лаборатории цифровых образовательных ресурсов. Считаем целесообразным более активное участие АИО в международных проектах. В связи с этим в 2010 году были поданы заявки на проекты по программе Темпус, поддерживаемой Евросоюзом. Мы имеем также опыт сотрудничества с иностранной фирмой «Casio» по линии внедрения новых средств информатики в практику работы образовательных учреждений. В 2010 году успешно завершились работы по соответствующей программе в рамках трехстороннего договора между АИО, фирмой «Casio» и Министерством образования Хабаровского края (организаторы – члены АИО И. Е. Вострокнутов, А. М. Король). Большое внимание к вопросам наращивания информационного ресурса характерно для большинства отделений АИО. Эта работа проводится в различных формах и оценивается благодаря различным мероприятиям типа конференций, симпозиумов, олимпиад, конкурсов. На наш взгляд, является плодотворной тенденция активного приобщения студенчества и школьников к вопросам информатизации. Так, на базе Уральского отделение АИО проведена III Региональная студенческая олимпиада «Информационные технологии в образовании» и Олимпиада по киберспорту для педагогических вузов Уральского региона (24-26 апреля 2009 г.). Было 18 команд-участников из вузов: Челябинский 6

ГПУ, Российский ГППУ, Нижне-Тагильская СПА, Уральский ГПУ, Шадринский ГПИ. Кубанским отделением АИО проведена первая Всероссийская заочная научно-методическая конференция студентов и аспирантов «Вопросы совершенствования предметных методик в условиях информатизации образования» (10 ноября 2009 г.) В конференции приняли участие 114 студентов, аспирантов и их руководителей из Москвы, Волгограда, Воронежа, Екатеринбурга, Краснодара, Пензы, Перми, Славянска-на-Кубани, Тулы, а также Казахстана. В Якутском отделении АИО состоялся XVI региональный смотрконкурс молодежных IT-проектов «Soft-Парад 2009», который является одним из основных мероприятий Сибирского федерального Университета в рамках Общегородской Ассамблеи «Красноярск. Технологии будущего». В ноябре-декабре 2009 г. Астраханским отделением АИО и кафедрами филиала Саратовской государственной академии права в г. Астрахани был проведен конкурс мультимедийных обучающих презентаций (для студентов), комплексных цифровых образовательных ресурсов (для преподавателей). В Чувашском отделении АИО успешно проведена традиционная олимпиада по компьютерной анимации, а также межрегиональная студенческая дистанционная конференция в режиме видеотрансляции (Чебоксары-Челябинск-Йошкар-Ола). В Средне-Русском отделении АИО состоялась Международная школа-семинар молодых ученых «Методы дискретных особенностей в задачах математической физики». Конкурс «Молодость – науке» им. А. Л. Чижевского по информационным технологиям проведен в Калужском отделении АИО. Естественно, что генеральный смотр новых разработок по информатизации образования проходил в многочисленных региональных и международных конференциях, по результатам которых публиковались труды. Несколько интересных конференций были организованы Волгоградским отделением АИО: XI международная конференция Ассоциации «История и компьютер» (Москва); Межрегиональная научнопрактическая конференция «Использование информационных технологий в преподавании биологии» (Волгоград); Международный научный семинар «Информационные технологии в историческом образовании» (Украина, Харьков); The 12-th international conference «Educational research and school practice» Quality and efficiency of teaching in learning society (Сербия) и др. Уральским отделением АИО проведена на базе Ариэльского университетского центра (Израиль) международная научная конференция «Assessment of Faculty Research, Teaching and Community Service» (03-06 сентября 2009 г.). Участниками были 150 человек из Израиля, Индии, России, США. Организована и проведена на базе УрГПУ международная научнопрактическая конференция. «Современные проблемы теории и методики 7

обучения физике, информатике и математике» (1-2 апреля 2009 г.). Число участников 78 чел. из Азербайджана, России, США, Украины. Силами Хабаровского отделения АИО на базе ГОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет» 21-23 сентября 2009 г. была организована и проведена Межрегиональная научно-практическая конференция «Информационные и коммуникационные технологии в образовании и научной деятельности». В работе конференции приняли участие более 100 сотрудников учреждений образования и науки Дальнего Востока, были представители и из других регионов России и ближнего зарубежья. Подготовлен и издан сборник материалов конференции, содержащий более 60 статей. Актуальные вопросы рассматривались на Научно-практическом семинаре «Информационные технологии на базе свободного программного обеспечения», организованном Елецким отделение АИО. Это отделение (В. П. Кузовлев, Е. В. Андропова) является застрельщиком в разработке новой проблемы использования открытого программного обеспечения на всех уровнях системы образования. Успешно развивается членами Елецкого отделения З. П. Ларских и М. А. Лапыгиным научное направление лаборатории компьютерного обучения русскому языку, в которой создано около 40 программно-педагогических средств. В Красноярске проведена V Всероссийская конференция с международным участием «Открытое образование: опыт, проблемы, перспективы», 21-22 мая 2009 года. Весьма масштабным мероприятием в Санкт-Петербурге была очередная 29 конференция по школьной информатике и проблемам устойчивого развития, председателем оргкомитета которой является вицепрезидент АИО, лауреат Государственной премии СССР и премии Президента России М. Б. Игнатьев. Характерным для мероприятий подобного рода в 2009 году было возросшее внимание к интеграции информационных технологий с гуманитарным содержанием образования. Так, на базе Средне-Русского отделения АИО под руководством академика АИО Г.П. Веркеенко организована экспериментальная площадка по внедрению современных мультимедийных технологий в преподавании истории в средней и высшей школе, здесь же проведены Всероссийская научно-практическая конференция «Образовательные технологии в сфере физической культуры, спорта и безопасности жизнедеятельности», интернет-конференция «Актуальные проблемы журналистики в условиях формирования русской культурной идентичности». Совместные мероприятия в отделениях АИО организуются с местными структурами образования, и такие связи год от года крепнут. В этом отношении особо следует отметить работу Чувашского, Хабаровского, Санкт-Петербургского, Волгоградского, Южного отделений АИО. Похожие факты отмечаются и в других отделениях Академии. 8

Члены Академии приняли активное участие в общеакадемических международных конференциях организованных президиумом АИО. Первая из них по проблеме «Смешанное и корпоративное обучение: проблемы и решения в сфере подготовки выпускников ВУЗов для реального сектора экономики» прошла в мае 2009 г. Такая конференция, проведенная в третий раз, позволила достаточно глубоко вникнуть в серьезные вопросы сотрудничества вузов и корпораций, в том числе при подготовке специалистов в области IT-технолгий. Этот вопрос имеет два аспекта: подготовка специалистов по заказам фирм, подготовка кадров внутри корпораций (корпоративное обучение). Накоплен определенный опыт по каждому из этих направлений, который необходимо было обобщить и донести до заинтересованных специалистов. Материалы конференции представлены в ее трудах, насчитывающих 113 статей, 145 авторов, 361 стр. Важно, что участие в работе конференции приняли центры подготовки кадров из крупнейших корпораций. Так, например, по теме «Организация адаптации молодых специалистов дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром»» выступил директор Московского областного филиал НОУ «Корпоративный институт ОАО «Газпром» В. В. Савельев. По теме «Концепция развития корпоративного университета Уралвагонзавода по подготовке рабочих и инженерных кадров» сделал доклад директор Корпоративного университета Уралвагонзавода Н. А. Потехин. Директор корпоративного учебного центра производственной компании «НЭВЗ» В. А. Скарга представил данные по теме «Корпоративное обучение как фактор развития Новочеркасского электровозостроительного завода». Конференция выработала рекомендации, которые, на наш взгляд не лишне будет здесь привести: • Необходима разработка эффективного методического обеспечения (учебных планов, программ, учебных пособий и др.) для осуществления рациональных сочетаний различных педагогических и информационных технологий в прикладных образовательных «смесях». • Требуется создание средств и систем мониторинга качества подготовки специалистов на основе применения различных подходов и технологий смешанного обучения. • Нужны рекомендации по выбору когнитивных стилей обучения применительно к различным «смесям» обучения и различным категориям обучающихся; • Целесообразно практиковать организацию в составе ВУЗов корпоративных институтов и филиалов кафедр крупных производственных компаний и предприятий; • Следует включать в образовательный процесс ВУЗов специальные обязательные и элективные учебные курсы по тематике работодателей; • Вузы и корпорации должны совместно создавать необходимую лабораторную базу и предоставлять взаимно имеющиеся средства обучения

9

для специализации подготовки кадров, в том числе в области ИКТ в интересах субъектов реальной экономики. • Целесообразно привлечение квалифицированных преподавателей ВУЗов для работы по совместительству в корпоративных центрах обучения; Конференция сочла поучительным опыт указанных выше корпораций в подготовке компетентных кадров. VI Всероссийский научно-методический симпозиум «Информатизация сельской школы и жизнедеятельности молодежи» (г. Анапа, 14-18 сентября 2009 г.) как всегда собрал большое количество участников из 21 субъекта Российской Федерации. Свои доклады представили 162 автора. Это традиционное мероприятие в настоящее время является, пожалуй, единственным, на котором регулярно и с широким охватом рассматривается состояние информатизации школы в глубинных территориях России. Мы получаем благодарности от учительства за возможность участия и общения между представителями различных методических направлений и региональных структур образования. Симпозиум в целом выявил весьма значительное продвижение в вопросах информатизации общеобразовательной школы и приобщения сельской молодежи к информационным технологиям. В то же время весьма определенно было заявлено о большом дефиците информационного ресурса, ориентированного на потребности сельских школ. В рекомендациях симпозиума, в частности, отмечены следующие положения: • Необходимо развитие методологий и методик, ориентирующих отечественное образование на инновационную модель развития экономики страны, в том числе сельскохозяйственного производства. • Насущным является разработка и поэтапная реализация комплексных муниципальных программ информатизации общества в сельских регионах на основе достижений и рекомендаций современной прикладной и социальной информатики. • Следует продолжить работу по наращиванию технических возможностей транспорта информации – не только ее приема, но и передачи, поскольку возможности доступа к общероссийским образовательным сетям в сельской школе все еще весьма ограничены. • Информационные технологии необходимо эффективно использовать для непрерывного мониторинга состояния здоровья учащихся и молодежи и пропаганды здорового образа жизни в молодежной среде на селе. Участники симпозиума снова обратили внимание на неудовлетворительный социальный статус сельского учителя, отсутствие попыток спасения малочисленных школ посредством предоставления им необходимого информационного ресурса. В отделениях АИО вопросы, поставленные на симпозиумах, могут и должны быть побуждением к развитию соответствующей тематики и прикладных программ. Состояние работ в отделениях АИО широко обсуждалось на предыдущей конференции Академии «Информатизация 10

образования - 2009», состоявшейся в июне 2009 года на базе Волгоградского отделения АИО. Можно отметить, что многие результаты деятельности отделений являются теперь ответом на рекомендации этой конференции. Какие личные достижения могут быть особо отмечены, коль скоро в нашем сообществе должны быть названы передовики (про отстающих у нас как-то распространяться не принято)? В 2009 году отдельные члены Академии, согласно решению Президиума АИО, были персонально отмечены золотыми медалями Академии «За научные достижения»: • Роберт Ирэна Веньяминовна, директор Института информатизации образования РАО, вице-президент АИО, действительный член РАО – за исследования в области методологии информатизации образования. • Некрасова Елена Анатольевна, директор Анапского филиала МГГУ им. М.А. Шолохова, член-корреспондент АИО – за научноорганизационное обеспечение ряда симпозиумов АИО. • Сергеев Николай Константинович, ректор ВГПУ, действительный член АИО, член-корреспондент РАО – за развитие исследований в области интеграции информационных и педагогических технологий. • Киселев Владимир Дмитриевич, председатель Научного совета Тульского отделения АИО, вице-президент АИО – за разработки информационных систем по государственным заказам. Для консолидации усилий специалистов на работах по созданию образовательного ресурса имела большое значение всероссийская конференция «Информационные ресурсы образования», состоявшееся 16-18 апреля 2010 года в Нижневартовске на базе Ханты-Мансийского отделения АИО. Характерным для этой конференции является особое внимание к региональным и национальным аспектам информатизации образования. Большую работу в связи с этим провели действительный член АИО С. И. Горлов, ректор НГПУ и известный подвижник информатизации западной Сибири, член-корреспондент АИО Т. Б. Казиахмедов. В предстоящий период в Академии информатизации образования, как было уже сказано ранее, повышенное внимание должно быть уделено созданию информационного образовательного ресурса. Новым фактором, задающим требования к информационным ресурсам образования, являются стандарты нового поколения и концепция многоуровнего образования. Для вузов это означает создание новых версий электронных учебно-методических комплексов, в которых учебный процесс должен быть стратифицирован в соответствии с новым содержанием, пересмотренными объемами учебного времени, измененными принципами оценки компетенции учащихся. В русле этой работы предстоит осуществить выбор и обоснование состава критериев и средств оценки качества (сертификации) учебного программного продукта, адекватного новым стандартам. Без соответствующих информационных систем здесь нам не обойтись. Профильное обучение, как норма для общеобразовательной школы, означает привлечение информационных ресурсов, которые были бы доступны педагогам и школьникам в той мере, как сегодняшняя школа 11

существует в общероссийской информационной среде. Мы видим, как теперь школьник обращается по-свойски с компьютером. Учительство обязано поспевать за такими тенденциями. Отсюда – актуальная задача создания концепции и разработка дидактических принципов повышения уровня IТкомпетенции педагогов для обеспечения современного уровня владения информационными технологиями, возможности которых все время увеличиваются. Этому вопросу посвящено несколько диссертаций, защищенных в последнее время. Все же разнообразный опыт такой работы нами еще не обобщен в должной мере. Половина учебного времени студента, в соответствии с действующими учебными планами, отводится для его самостоятельной работы (при вечернем и заочном обучении – даже намного больше). Все больший масштаб приобретает дистанционное обучение, при котором самообразование – основной способ приобретения знаний. Все это требует целесообразно-ориентированного информационного ресурса такого объема и качества, которыми мы пока еще не располагаем. Необходимы сетевые ресурсы, сосредоточенные в специализированных порталах, системы тестирования, экспертизы, т.е. многообразие интеллектуальных информационных средств типа экспертных систем. Информационный ресурс для самообразования не может быть универсально пригодным, коль скоро ставится задача подготовки специалистов по заказу корпораций, учреждений науки, культуры, для удовлетворения потребности региона. Здесь важно реализовать принцип контекстного обучения. Следовательно, разнообразие информационных средств поддержки обучения требует осуществления целенаправленных образовательных программ и сопутствующих им разработок информационных систем. Новая тенденция последних лет в самоорганизации информационного общества – социальные сети, информационные базы по интересам, виртуальные сообщества и клубы. Масштабы этого явления особенно проявляются в связи с массовым освоением такой технологии, как Web 2.0, которая не требует освоения дополнительных программных средств (как это было в Web 1.0), а всецело рассчитана на возможности программной среды Интернет. Эта новая возможность особенно привлекает внимание молодежи. Было бы ошибкой не учитывать такие явления при формировании образовательного информационного ресурса. Прежде всего, здесь мы получаем новые средства для коллективного творчества молодежи. Кроме этого, технология формирования подобных сообществ, ориентация содержания информации (например, в блогах) на интересы самообразования – это важная и интересная область методической работы на стыке информатики, психологии, отраслей науки. Мы знаем примеры успешной работы в этой области, проводимой членами Академии информатизации образования А. В. Могилевым, Е. Е. Патаракиным, Н. В. Сафроновой. Имеются успешные разработки такого рода и в Ханты-мансийском национальном округе. Это перспективная область приложения усилий наших специалистов. 12

Затронутыми здесь вопросами не исчерпывается все многообразие направлений формирования информационного ресурса для образования. Реализация конкретных программ и богатый опыт IТ-специалистов обеспечат во многом возможность и полезность тех начинаний, которые характерны сегодня для нашей системы образования. Есть основание ожидать, что Академия информатизации образования будет активным участником этой деятельности. Литература 1. Труды Международной научно-практической конференции «Смешанное и корпоративное обучение: проблемы и решения в сфере подготовки выпускников вузов для реального сектора экономики». – М.: МГГУ им. М.А. Шолохова, 2009. – 360 с. 2. Труды VI Всероссийского научно-методического симпозиума «Информатизация сельской школы и жизнедеятельности молодежи». – М.: ООО «Синтез принт», 2009. – 555 с. 3. Материалы Международной научно-методической конференции «Информатизация образования – 2009». – Волгоград: Изд-во DUGE «Перемена», 2009. – 544 с. 4. Научно-методический журнал «Педагогическая информатика» – №1№4, 2009. Д.В.Куракин2 ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика», г. Москва

Работы по развитию инфраструктуры национальной компьютерной сети науки и высшей школы В конце 2009 года ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика» успешно завершило комплекс работ по выполнению государственного контракта «Технологическое развитие национальной компьютерной сети науки и высшей школы как информационной среды для поддержки научных исследований, хранения и передачи новых знаний». В результате выполнения научно-исследовательских работ осуществлено качественное развитие и существенное улучшение возможностей учреждений науки и высшей школы по доступу к международным научно-образовательным информационным ресурсам за счет технологической модернизации опорной инфраструктуры национальной компьютерной сети науки и высшей школы на базе внедрения волоконнооптических технологий нового поколения. При этом достигнуты запланированные в ТЗ значения программных индикаторов (число организаций, получивших доступ к ведущим мировым информационным 2

© Д. В. Куракин, 2010 13

ресурсам, включая научные библиотеки, органы управления образования и науки - 1050, среднее число ведущих мировых информационных источников, доступных для организаций – 3800). В процессе выполнения работ: 1. Проведен анализ перспективных технологий построения волоконнооптических исследовательских сетей. 2. Сформулированы требования к аппаратно-программным комплексам опорных узлов сети и к узлам регенерации сигнала. 3. Выработаны системные проектные решения по оптимизации обмена информацией между отечественными и международными организациями науки и образования и развитию волоконно-оптической канальной инфраструктуры национальной компьютерной сети науки и высшей школы. 4. Разработаны системные проектные решения по технологическому развитию волоконно-оптической канальной инфраструктуры национальной компьютерной сети науки и высшей школы. 5. Разработаны системные решения по созданию аппаратнопрограммных комплексов опорных узлов сети и узлов регенерации сигнала. 6. Разработаны проекты аппаратно-программных комплексов (АПК) опорных узлов и программного обеспечения системы мониторинга и управления национальной компьютерной сети науки и высшей школы. 7. Реализованы системные решения, обеспечивающие сформулированные в ТЗ требования по совершенствованию инфраструктуры сетевой поддержки научных исследований, хранения и передачи новых знаний. 8. Разработаны проекты волоконно-оптической инфраструктуры международного сегмента, программных комплексов опорных узлов, программного обеспечения системы мониторинга и управления. 9. Разработаны программы и методики и проведение предварительных испытаний макета АПК национальной компьютерной сети науки и высшей школы. 10. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 «СРППП. Патентные исследования». В результате реализации разработанных системных проектных решений обеспечено: - функционирование опорных каналов национальной компьютерной сети науки и высшей школы на направлении Москва – Санкт-Петербург – NORDUnet/GEANT на уровне 10Гбит/с на первом этапе выполнения работ и 40Гб/с (Санкт-Петербург – NORDUnet/GEANT) на втором этапе с потенциальной возможностью наращивания пропускной способности до уровня 40*40 Гб/с и выше; - сопряжение опорного канала на указанном выше направлении с функционирующей опорной инфраструктурой национальной компьютерной сети науки и высшей школы на направлениях Москва – Санкт-Петербург; Москва – Самара; Москва – Новосибирск; Новосибирск – Хабаровск; Москва – Екатеринбург; Москва – Нижний Новгород; Москва – Ростов-на-Дону. 14

Вышеуказанные задачи, определенные госконтрактом, успешно решены институтом благодаря внедрению в национальной компьютерной сети технологии плотного волнового мультиплексирования (Dense Wavelength Division Multiplexing - DWDM). Технология DWDM появилась в мире относительно недавно, вместе с тем ее возможности были оперативно оценены специалистами ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика» и далее успешно внедрены. При этом DWDM рассматривалась не только как средство повышения пропускной способности оптического волокна, а как наиболее надежная технология для опорной инфраструктуры мультисервисных и мобильных сетей, обеспечивающая резкое повышение пропускной способности сети и реализующая широкий набор принципиально новых услуг связи. Возможность DWDM интегрироваться с технологиями ATM, IP, ASDL и другими перспективными технологиями и протоколами передачи цифровой информации делает ее незаменимой в процессе конвергенции между различными видами и службами связи. Технология DWDM осуществляет уплотнение в одном оптическом волокне нескольких оптических сигналов с различными длинами волн. Такая технология повышает пропускную способность оптического волокна, но вместе с тем она требует специальных технических методов, исключающих переходные влияния сигналов различных длин волн друг на друга. Благодаря технологии DWDM удалось повысить емкость волокна с 64 до 256 оптических каналов (длин волн). Оборудование, необходимое для реализации DWDM, включает в себя оконечные оптические волновые передатчики, усилители, фильтры, аппаратуру управления сетью, а также комплексы гребенчатых планарных волноводов, которые демультиплексируют сигнал на приемном конце линии передачи. Аппаратно-программный комплекс опорного узла построен на базе магистрального мультиплексора Tellabs 6345. Коммутация и маршрутизация уровня IP, а также подключение удаленных пользователей по интерфейсу E1 осуществляются с использованием маршрутизаторов Cisco 7606 VXR. Коммутационный узел Tellabs 6345 – высокоскоростной транспортный коммутатор нового поколения. Устройство спроектировано как мультисервисная транспортная платформа и разработано с целью обеспечения широкого диапазона линейных приложений, связанных с передачей данных и голоса. Устройство обеспечивает гибкость, требующуюся для более быстрого оказания услуг, а также для предоставления новых, дополнительных услуг, включая высокоскоростной Ethernet и «видео по запросу». Благодаря модульной структуре, коммутационный узел Tellabs 6345 имеет возможность при необходимости мгновенно увеличивать пропускную способность сети и обеспечивать предоставление новых коммутационных услуг. Высокая производительность и малые габариты делают устройство идеальным для компактных приложений, направленных на взаимодействие 15

Рис.1. Схема прохождения трассы

16

колец ADM 64 или STM-16, так как систему можно сконфигурировать таким образом, что несколько мультиплексоров ввода-вывода будут находиться внутри одной секции. Это устраняет необходимость прокладки кабелей и обеспечивает высокое время наработки на отказ. В настоящее время волоконно-оптическая инфраструктура сети терминируется в следующих точках присутствия национальной компьютерной сети науки и высшей школы: - в Москве – на технологической площадке ММТС-9 (ул. Бутлерова, д. 7); - в Санкт-Петербурге – на технологической площадке ВЦ СевероЗападной ЖД (ул. Боровая, 57). Основные работы осуществлялись ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика» на наиболее критичном для международного трафика направлении Москва – Санкт-Петербург – NORDUnet/GEANT. Конкретно системные проектные решения по обеспечению технологического развития программно-аппаратной инфраструктуры национальной компьютерной сети реализованы на шести узлах магистральной опорной сети в следующих пунктах: г. Санкт-Петербург; пос. Первомайское; г. Юлликяля (Финляндия); г. Коувола (Финляндия); г. Риихимяки (Финляндия); г. Эспоо (Финляндия); г. Хельсинки (Финляндия). Схема прохождения приграничной и заграничной трасс приведена на рис.1. А основу опорной «внутрироссийской» инфраструктуры в России составляют каналы, указанные на рис.2. EBG

108Мб/с 43Мб/с 10Гб/с SPB

MSK

SMR

155Мб/с

155Мб/с 135Мб/с 79Мб/с

NSK

79Мб/с

RDN

10Мб/с

NNG

155Мб/с

ОАО «Ростелеком» 12Мб/с

ЗАО «Компания Транстелеком» ЗАО «Синтерра»

VLD

Рис. 2. Опорные каналы Здесь использованы следующие обозначения: MSK – Москва; SPB – Санкт-Петербург; 17

KHB

SMR – Самара; NSK – Новосибирск; KHB – Хабаровск; EBG – Екатеринбург; NNG – Нижний Новгород; RDN – Ростов-на-Дону; VLD – Владивосток. Аппаратно-программные комплексы (АПК) опорных узлов (ОУ) сети, располагаются в городах: - Москва, ул. Бутлерова, д. 7; - Санкт-Петербург, ул. Боровая, д. 57; - Самара, Комсомольская пл., д. 2/3; - Новосибирск, ул. Вокзальная магистраль, 14; - Хабаровск, ул. Муравьева-Амурского, д. 20; - Екатеринбург, ул. Челюскинцев, д. 11б; - Нижний Новгород, ул. Вольская, д.1а; - Ростов-на-Дону, ул. Привокзальная, д. 1/2); - Владивосток, ул. Верхнепортовая, 5а. Аппаратно-программные комплексы опорных узлов являются также типовыми (но все же не такими совершенными, как на направлении СанктПетербург – Хельсинки – это задача на будущее). Система мониторинга и управления национальной компьютерной сети науки и высшей школы, разрабатываемая в виде программного комплекса (далее – ПК СМУ), предназначена для обеспечения устойчивого функционирования сети и осуществления мониторинга характеристик работы сети. ПК СМУ обеспечивает следующие функциональные характеристики: • контроль состояния всех АПК ОУ и всех каналов сетевой инфраструктуры; • мониторинг объема трафика на всех каналах и портах АПК ОУ сети и анализ ее производительности; • контроль качества передачи трафика; • оповещение оперативного и эксплуатационного персонала об обнаружении неполадок не позднее 5 минут (не более) с момента их возникновения; • управление конфигурацией сети; • управление производительностью сети; • управление качеством (QoS) сети; • ведение базы данных настроек оборудования сети; • ведение баз данных пользователей и используемых сервисов; • учет используемых аппаратных и программных средств; • обеспечение формирования отчетов о параметрах работы сети.

18

Основой технологической платформы ПУ СМУ служит ОС семейства Linux (Gentoo Linux). Система мониторинга состоит из программных текстов, написанных на языках высокого уровня (ЯВУ) C++ и PHP. Часть модулей реализована при помощи языка высокого уровня Perl. Хранение данных осуществляется с использованием СУБД MySQL. Дополнительные интерфейсные части написаны при помощи языка JavaScript. Используя широкие возможности мощных средств ЯВУ C++, PHP и Perl, система мониторинга реализует богатые функциональные возможности для осуществления необходимых операций в сочетании с возможностью быстро осуществлять необходимую настройку под специфику сетей, для которых осуществляется мониторинг. Удобный и понятный интерфейс управления обеспечивает легкость управления элементами комплекса и визуализации полученных данных.

Рис. 3. Обобщенный алгоритм работы системы мониторинга

19

Наличие интерфейсов для интеграции с внешними системами позволяет ПК СМУ охватывать различные уровни сетевой инфраструктуры, такие как DWDM, SDH и IP. На рис. 3 представлен обобщенный алгоритм работы системы мониторинга. Представленный алгоритм отражает один цикл работы системы мониторинга. Данный цикл работы повторяется на протяжении всего времени функционирования комплекса через фиксированные временные интервалы. В начале очередного цикла работы (инициированного системным модулем) происходит оценка входных данных, при помощи которой определяются параметры работы системы, а также базовые параметры проводимых опросов (SNMP и агентских проверок). Работа по оценке параметров целиком и полностью осуществляется системным модулем. На следующем этапе, в соответствие с входными данными, одновременно проводятся требуемые действия, связанные с мониторингом узлов сети: - сбор статистики работы узлов сети, поддерживающих взаимодействие по протоколу SNMP, проводится SNMP-модулем мониторинга; - сбор статистики работы иных узлов сети проводится модулем-зондом с настроенными внешними сценариями (или SNMP-модулем мониторинга, если настроены внешние проверки). Результаты мониторинга проходят предварительную обработку и сохраняются в соответствующих модулях. По завершению цикла мониторинга все данные запрашиваются из модулей мониторинга системным модулем через API. В системном модуле происходит финальная обработка и агрегирование данных, а также сохранение их во внутреннем формате. В соответствии с входными параметрами на следующем этапе осуществляется форматирование данных для удобства представления пользователям – их визуализация, обновление и т. п. Завершающим этапом является вывод данных пользователю в предопределенном формате. В ходе выполнения работ также решались задачи строительной трассировки. При этом данные задачи были сформулированы следующим образом: дано множество объектов и ряд имеющихся абсолютно непроходимых препятствий. Требуется проложить трассу минимальной протяженности, связывающую имеющиеся объекты друг с другом. При этом ранее проведенные трассы препятствиями не являются. Формальная постановка задачи: дан всюду (кроме препятствий) проходимый участок местности, стартовая точка A и финишная Z . Требуется найти кратчайшую трассу из A в Z . Препятствия приближенно изображаются многоугольниками. Это не сужает класс решаемых задач, т.к. разрешается применять многоугольники 20

произвольного вида с достаточным числом углов - таким образом, всякое препятствие можно аппроксимировать многоугольником с точностью, достаточной для приложений. В случае препятствий-многоугольников кратчайшая трасса образует ломаную линию с узлами в вершинах многоугольников. Поскольку препятствия непреодолимы, звено ломаной – это либо сторона многоугольника, либо отрезок, проходящий вне многоугольника и соединяющий две вершины одного и того же или разных многоугольников. Для решения такой задачи учеными В. М. Бондаревым, В. И. Рублинецким и Е. Г. Качко [4] был разработан алгоритм, основная идея которого состоит в следующем. Нужно построить сеть, состоящую из сторон многоугольников и из прямоугольных отрезков, соединяющих вершины разных многоугольников или вершины одного многоугольника при условии, что они ''простреливаются'' друг из друга (препятствия считаются пуленепробиваемыми). Точки A и Z , если они не вершины многоугольников, тоже нужно соединить с простреливаемыми из них вершинами. После того, как сеть построена, на ней нужно, пользуясь алгоритмом Дейкстры, найти кратчайший путь из A в Z . Проверка того, что две вершины сети «простреливаются» друг из друга, то есть, что соединяющая их прямая не пересекается со сторонами многоугольников, осуществляется по одному из следующих правил: 1) если наблюдается ситуация, когда вершины явно не простреливаются (отрезок, соединяющий вершину, из которой стреляют с рассматриваемой вершиной, пересекается с одной из сторон, образующих препятствия многоугольников), то факт «простреливаемости» проверяется по стандартным формулам аналитической геометрии; 2) если наблюдается ситуация, когда имеет место «прострел» из одной вершины многоугольника в другую вершину этого же многоугольника, но сам многоугольник мешает «прострелу». То есть между вершинами i в j не проходит никакой стены, но тем не менее j в i не простреливается. Чтобы преодолеть эту трудность, вводится следующая характеристика угла препятствия Gi :

Gi = 0 , если угол α i ''вогнутый''; Gi = 1 , если угол α i ''выпуклый''. На основании этой характеристики анализируется прострел из одной вершины многоугольника в другую вершину этого же многоугольника. В ходе работ институтом были выполнены испытания макета аппаратно-программного комплекса (АПК) национальной компьютерной сети науки и высшей школы. В качестве оборудования DWDM использовалось оборудование Nortel Common Photonic Layer (см. рис.4 и 5).

21

DWDM

SL DWDM

SL

DWDM

Рис. 4. Организационная структура макета оборудование DWDM Optical Metro 5200

λ1

CMD

Optical Metro 3500

GMD eROADM/WSS

Optical Multiservice Еdge 6500 Маршрутизатор Ethernet Switch 8600 Маршрутизатор Оператор «Х» Оптический кросс соединения DX/HDX/HDXc

λn

Условные обозначения: CMD (channel mux/demux) – мутиплексор/демультиплексор каналов GMD (group mux/demux) – групповой мутиплексор/демультиплексор eROAD – конфигуратор оптических каналов WSS – многоканальный порт мультиплексной секции или прорт ввод/ выделения спектрального канала

Рис.5. Схема функциональной структуры оборудования DWDM Проверка АПК осуществлялась на соответствие следующим требованиям: 1. Обеспечение поддержки организации DWDM канала не менее 40 длин волн с пропускной способностью 10 Gbps и 40 Gbps на каждой. 2. Обеспечение поддержки перестраиваемости сети с автоматическим переключением оптических каналов с помощью оптических мультиплексоров ввода/вывода.

22

3. Обеспечение поддержки активного автоматического обнаружения доступных сетевых ресурсов в режиме реального времени для маршрутизации и создания каналов «по требованию» (Generalised Active Switched Optical Network – G.ASON), реализуемых на основе рекомендаций ITU-T G.8080 (Архитектура) и ITU-T G.807 (Требования). 4. Обеспечение поддержки обобщенной многопротокольной коммутации по меткам (Generalized Multi Protocol Label Switching – GMPLS), реализуемой на основе транспортных технологий SDH (G.707) или OTH (G.709). 5. Обеспечение поддержки интерфейсов с поддержкой инкапсуляции G709 OTU, обеспечивающих контроль производительности и использование упреждающей коррекции ошибок (FEC) для передачи на большие расстояния. 6. Обеспечение поддержки рекомендаций ITU-T G.709, G.872. 7. Обеспечение поддержки дальности связи не менее 2000 км с использованием промежуточных оптических усилителей. 8. Обеспечение реализации интерфейсов SONET/SDH, в том числе 40 Gb/s (OC-768, STM-256), 10 Gb/s (OC-192, STM-64), 2.5 Gb/s (OC-48, STM16), GbE, 622 Mb/s (OC-12, STM-4) и 155 Mb/s (OC-3, STM-1). 9. Обеспечение реализации интерфейсов 1 Gigabit Ethernet (GbE) и 10 GbE (LAN/WAN). 10. Обеспечение реализации интерфейсов Optical Transport Network (OTN) - интерфейсы 2.7 Gb/s (OTU1) и 10.709 Gb/s (OTU2). 11. Обеспечение реализации интерфейса Fibre Channel Storage Area Network (SAN). 12. Обеспечение совместимости с реализованными на опорной инфраструктуре национальной компьютерной сети науки и высшей школы решениями SDH NG. 13. Обеспечение доступа пользователей к опорной инфраструктуре сети по каналам с пропускными способностями 1 Гб/с, 10 Гб/с (Ethernet 1GE, 10GE). 14. На IP уровне обеспечение передачи IPv4 и IPv6 трафика. 15. На SDH уровне обеспечение реализации технологий Ethernet over SDH и MPLS over SDH. Проведенная при испытаниях проверка показала выполнение вышеуказанных пунктов. В заключении следует сказать следующее. Рыночный потенциал работы сети трудно оценить непосредственно, поскольку ее использование направлено на обеспечение научных и образовательных проектов и носит социальный характер. Тем не менее, возможна косвенная оценка рыночного потенциала. Внедрение реализованных решений позволило в среднем повысить эффективность и объемы передачи информации в сети ориентировочно на 50-70%. При среднем трафике, потребляемом научными учреждениями и вузами – 23

пользователями сети в настоящее время (по данным мониторинга) около 700 Тб/мес., это может дать экономический эффект порядка 2,5-3 млн. руб/мес. Литература 1. Тихонов А. Н. Применение ИКТ в высшем образовании Российской Федерации: текущее состояние, проблемы и перспективы развития. Журнал «Информатизация образования и науки», № 4, 2009 год. - С. 10-26. 2. Ижванов Ю. Л., Гугель Ю. В. Сравнительный анализ характеристик российских и международных научно-образовательных сетей. Журнал «Информатизация образования и науки», № 1, 2009 год. - С. 28-33. 3. Куракин Д. В. Работы по развитию инфраструктуры национальной компьютерной сети науки и высшей школы. Журнал «Информатизация образования и науки», № 2, 2009 год. - С. 30-37. 4. Бондарев В. М., Рублинецкий В. И., Качко Е. Г. Основы программирования – Ростов-на-Дону: Феникс, 1998. - 368 с.: ил. С. Д. Каракозов3 ГОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», г. Барнаул

Информатизация высшего образования в России Современное общество переживает этап перехода от индустриальной эпохи к новому постиндустриальному обществу, которое принято называть информационным [1,2]. Система высшего образования как институт общества выполняет социальный заказ и выступает как объект социального управления со стороны государства, которое в рамках государственных программ определяет ее цели и функции. В рамках этих программ одним из ведущих направлений развития высшего образования в России стала его информатизация. Под информатизацией образования понимается комплекс социально-педагогических преобразований, связанных с насыщением образовательных систем информационной продукцией, средствами и технологиями, через использование в учреждениях системы образования цифровых информационных средств, а также информационной продукции и педагогических технологий, базирующихся на этих средствах [3]. В концепции информатизации высшего образования Российской Федерации [4,5] было заявлено, что стратегическая цель информатизации образования состоит в глобальной рационализации интеллектуальной деятельности за счет использования цифровых информационных технологий, радикального повышения эффективности и качества подготовки специалистов до уровня, соответствующего требованиям информационного общества. 3

© С. Д. Каракозов, 2010 24

Информатизация высшего образования в России прошла несколько структурных этапов: от стихийной информатизации ведущих учебных заведений высшего профессионального образования через «островную» информатизацию в рамках единой методологии к системной информатизации высшего профессионального образования. Ключевыми направлениями стратегии информатизации высшего профессионального образования Российской Федерации стали: разработка информационных образовательных ресурсов и их размещение в сети Интернет, организация доступа к Интернет образовательных учреждений всех регионов России, развитие и внедрение систем управления отраслью, развитие инфраструктуры информационного образовательного пространства, подготовка педагогических кадров. Эти направления развивались в рамках Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды» [6]. Полученные в рамках программы результаты, были использованы при формировании Федеральной целевой программы развития образования на 2006-2010 годы (ФЦПРО), стратегическими задачами которой стали: ⎯ совершенствование содержания и технологий образования; ⎯ развитие системы обеспечения качества образовательных услуг; ⎯ повышение эффективности управления; ⎯ совершенствование экономических механизмов в сфере образования. В рамках этой программы информационно-коммуникационные технологии рассматриваются как один их эффективных механизмов качества реализации задач развития образования, а основными направлениями информатизации были выбраны: 1) развитие информационных (электронных) образовательных ресурсов (ЭОР); 2)развитие информационных систем и средств поддержки образовательного процесса; 3) развитие информационных систем управления образованием; 4) развитие сетевой научно-образовательной инфраструктуры; 5) развитие цифровой инфраструктуры отрасли (закупка и поставка аппаратно-программных средств - компьютеры, системное и прикладное программное обеспечение); 6) подготовка педагогических, административных и инженернотехнических кадров; 7) системная информатизация учебных заведений. Развитие информационных (электронных) образовательных ресурсов (ЭОР) В рамках этого направления основными задачами являются: ⎯ создание и совершенствование ЭОР для всех уровней образования;

25

⎯ использование ЭОР при преподавании различных предметов разработка и апробация методик использования ЭОР; ⎯ повышение эффективности работы с ЭОР - развитие инструментальных средств; ⎯ развитие новых механизмов и сервисов, позволяющих повысить эффективность поиска необходимых ресурсов - создание и развитие каталогов и систем поиска в Интернет; ⎯ повышение эффективности использования ЭОР на всех уровнях образования - создание и развитие новых информационных технологий. Развитие информационных систем и средств поддержки образовательного процесса В рамках этого направления основными задачами осуществляется развитие виртуальных образовательных сред, а также работы по созданию типовых моделей и средств создания и сопровождения региональных сегментов образовательного информационного пространства. Развитие информационных систем управления образованием В рамках этого направления осуществляется: ⎯ развитие сетевой и информационной инфраструктуры компьютерной сети образования; ⎯ актуализация баз данных образовательных учреждений всех уровней; ⎯ актуализация единой системы справочников и классификаторов в сфере образования, разработка отраслевого стандарта на информационные системы управления; ⎯ создание комплекса организационно-методических и нормативно-правовых документов, обеспечивающих согласованное и взаимоувязанное развитие информационных систем управления; ⎯ информационно-аналитические системы, поддерживающие процессы оптимизации системы образования; ⎯ создание систем, поддерживающих безопасность информационных ресурсов. Важным компонентом этого компонента является создание и сопровождение информационно-справочной системы мониторинга и представления данных о системе образования (мониторинг и статистика в сфере образования), включая системы поддержки реализации контрольнонадзорных функций в сфере образования, а также информационной системы мониторинга и оценки качества образования (аттестации выпускников общеобразовательных учреждений, преподавателей, научных и научнопедагогических работников). Развитие сетевой научно-образовательной инфраструктуры В рамках этого направления ведется работа по развитию сетевой научно-образовательной инфраструктуры: ⎯ развитие системы опорных узлов, обеспечивающих подключение новых пользователей; 26

⎯ создание распределенную систему эффективного доступа к ресурсам (локализация трафика, кэширование, технологии доставки контента и предоставления интеллектуальных сетевых услуг); ⎯ увеличение пропускной способности каналов и дальнейшее развитие системы обмена трафиком со школьным образовательным сегментом; ⎯ развитие системы телекоммуникационных сервисов (корпоративная видеоконференцсвязь, IP-телефония, удаленный доступ, распределенные вычисления, хранение, обработка и защита информации, динамическое распределение пропускной способности каналов). Развитие цифровой инфраструктуры отрасли В рамках этого направления осуществляется обеспечение мероприятий, обусловленных вступающими в силу требованиями лицензионного законодательства и защиты персональных данных, с целью развития распределенной системы поддержки информационных ресурсов разного уровня, распределенной системы эффективного доступа к этим ресурсам, системы телекоммуникационных сервисов, региональных сегментов информационного образовательного пространства. Подготовка педагогических, административных и инженернотехнических кадров Подготовка педагогических, административных и инженернотехнических кадров включает два комплекса проектов: подготовка кадров в области информационно-коммуникационных технологий, а также использование ИКТ при подготовке, переподготовке и повышении квалификации работников образовательных учреждений и государственных служащих органов управления образованием. Подготовка кадров в области ИКТ [3] направлена на формирование у современного преподавателя знаний и умений, позволяющих: ⎯ пользоваться программными средствами, необходимыми для эффективного применения ЭОР и ИКТ в учебном процессе; ⎯ владеть современными методиками использования ЭОР и ИКТ в учебном процессе; ⎯ знать основные организационные схемы и механизмы взаимодействия участников образовательного процесса при использовании телекоммуникационных средств в обучении; ⎯ уметь организовать сетевое взаимодействие участников образовательного процесса с учетом профессиональных интересов; ⎯ использовать современные технологии обучения на основе международных стандартов и спецификаций. Литература 1. Абдеев Р. Ф. Философия информационной цивилизации: Диалектика прогрессивной линии развития как гуманная общечеловеческая философия для XXI века: Учебн. пос. - М.: ВЛАДОС, 1994. - 336 с. 2. Лиотар Ж.-Ф. Состояние постмодерна. – М., Спб., 1998. - 160 c. 27

3. Российская педагогическая энциклопедия: В 2 т. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1993. – Т. 1. – 608 с. 4. Концепция информатизации сферы образования Российской Федерации. /Проблемы информатизации высшей школы, № 3- 4, 1998. - 322 . 5. Тихонов А., Лобанов В., Иванников А. Время информатизации // Высшее образование в России. - 19 Концепция информатизации высшего образования Российской Федерации (утверждена 28 сентября 1993 года). М., 1994, 100 с. 6. Федеральная целевая программа "Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 годы)", утвержденная Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 августа 2001 г. № 630 В. В. Сохранов, Н. А. Лупанова4 ГОУ ВПО «Пензенский государственный педагогический университет им. В. Г. Белинского, г. Пенза

Информатизация педагогической деятельности как фактор формирования социальной компетентности личности Изучение структуры и содержания социально компетентного информационно насыщенного профессионального педагогического действия показывает существование совокупности факторов, влияние которых определяет меру его успешности в плане воздействия на развитие социальной компетентности личности. Среди них особую роль играет деятельность педагога, побуждающая человека к поведению, отражающему социальную норму и уровень личностных притязаний. Как известно “деятельность - динамическая система взаимодействий субъекта с миром, в процессе которых происходит возникновение и воплощение в объекте психического образа и реализация опосредованных им отношений субъекта в предметной действительности”. Системная методология проведенного исследования предопределяет следующую последовательность постановки и раскрытия проблемы: определение содержания базового понятия “информационно насыщенная педагогическая деятельность”; выявления целевой, структурной, содержательной и регулятивной значимости педагогического действия для исследуемого процесса. Междисциплинарный анализ рассматриваемой взаимосвязи (Ф. С. Авдеев, В. В. Краевский, Н. В. Кузьмина, И. В. Роберт, А. А. Русаков, В. А. Сластенин, Л. Ф. Спирин и др.) позволил выделить классическое толкование информационно насыщенной педагогической деятельности (ИНПД), которая “представляет особый вид социальной деятельности, направленной на передачу от старших поколений младшим накопленной 4

© В. В. Сохранов, Н. А. Лупанова, 2010 28

человечеством культуры и опыта, создание условий для их личностного развития и подготовку к выполнению определенных социальных ролей в обществе”. Принимая в целом данное понимание ИНПД, мы, в ходе экспериментальной работы, произвели уточнение базового понятийного аппарата. Так, ИНПД рассматривалась в виде целенаправленного процесса нравственного воздействия педагога на личность подопечного для: - информационного насыщения его личностной и социально значимой информацией; - побуждения его к саморегулированию; - соотнесения опыта культурного развития и саморазвития человечества с конкретной ситуацией становления личности отдельно взятого человека. Данный подход к определению педагогической деятельности выявил значимость смыслообразующей характеристики (А. Н. Леонтьев) деятельности – ее целевого компонента. Отметим, что целеполагание проблемная позиция педагогического действия. Вариативность региональных подходов и недостаточная стабильность и четкость формирования федерального стандарта образования в области информатизации приводят к снижению роли образования в формировании социально компетентного действия личности. Как правило, речь идет об адаптационных действиях, побуждающих личность к информационно насыщенному профессиональному рефлексированию. В ходе экспериментальной работы найдена зависимость уровня воздействия педагогического действия на исследуемый процесс в зависимости от его направленности. В большинстве из наблюдаемых случаев, авторитарное побуждение личности к проявлению социальной компетентности отрицалось ими как элемент культуры, утративший свою актуальность. Только в 3,2% случаев, исходя из индивидуальных и личностных особенностей, студенты включались в процесс профессионально значимого и социально компетентного действия в информационном поле деятельности на адаптивном уровне. Авторитарность, как личностная и профессиональная особенность педагогической самореализации, в целом не способствует формированию социально компетентного информационно насыщенного профессионального действия, что соотносится с юношеским максимализмом и прагматизмом социально-бытового и профессионального самовыражения большей части людей. Детерминирующее значение имело равно ответственное и эмоционально-ценностное побуждение личности к соотнесению социальной значимости информационно насыщенного профессионального действия и личностной мотивации профессионального самоопределения в информационном поле деятельности. Равно ответственное состояние педагога и подопечного способствует их сонаправленному движению к 29

педагогическому и личностно значимому результату, что приводит в 31,6% случаях ситуативному мобильному самопроявалению. Отдельная ранговая матрица выстраивалась нами в соответствии с эмоционально-ценностным обоснованием значимости информационно насыщенной педагогической деятельности в исследуемом процессе. Базовым параметром соотнесения явилось ценностное отношение участников педагогического процесса к значимости проявления в информационном поле деятельности педагогического мастерства и импровизации, реализуемой в профессиональном аспекте. В соответствии с соционической типологией выборка контрольных и экспериментальных групп были разделены на следующие подгруппы: рационалисты и иррационалисты. В процессе констатирующего и преобразующего срезов выявлена зависимость перевода дидактической и личностной компетентности информационно насыщенного самоопределения студентов в общесоциальную. Сравнительно - сопоставительный анализ обозначенной зависимости проявляет характерологические особенности формирования исследуемого свойства личности. Ведущей особенностью исследуемого процесса является определяющая роль иррациональности в реализации творческого подхода к информационному насыщениюдидактического самоопределения студентов в информационном поле деятельности. В этом случае, все виды иррациональности более комфортны в процессе перевода готовности к информационному насыщению личностного и дидактического опыта в действие, которое оценивается окружающими как проявление достаточной личностной готовности к проявлению достаточного уровня информационнй компетентности. Все виды рационалистов имеют большие ранговые показатели при выполнении адаптивных действий, которые требуют от студентов аккуратности, последовательности, настойчивости и целеустремленности. Иррационалисты в качестве личностных основ своего проявления в информационном поле деятельности используют активность, самостоятельность, инициативность и интуицию. Это позволило нам для каждого из указанных типов определить программу саморазвития умений, позволяющую усилить готовность к проявлению информационной компетентности студентами в информационном поле педагогической деятельности. Отметим еще одну важную особенность, выявленную в ходе экспериментальной работы. Исследование показало, что в любом виде рационального и иррационального поведения педагог более продуктивен в рассматриваемом аспекте, если он обладает умениями интуитивного педагогического предположения в решении проблем, связанных с информатизацией профессиональной подготовки будущих специалистов, бакалавров и магистров. Большая часть выборки, обладающая указанным свойством, была более содержательна в педагогически направленном информационно насыщенном 30

учебном действии. Они разрешали возникающие социально-педагогические и собственно-дидактические задачи импровизационно и с проявлением устойчивого интереса к творческому действию личности в педагогическом информационном поле. Наличие в дидактической информационно насыщенной деятельности студентов интуитивности позволяет разрешать возникшие задачи проблемно и более активно соотносить личностный и профессиональный опыт в организации информационно насыщенного педагогического процесса с социально-признанными параметрами его проведения. Высказано предположение (с учетом результатов исследований В. В. Харькина) о корректирующей роли интуитивности в личностном и профессиональном проявлении социальной компетентности в осуществлении информационно насыщенной деятельности. В ходе исследования роли педагогической деятельности в социально-компетентном действии личности в информационном поле деятельности обнаружена устойчивая корреляция соотнесения мыслительного вида со всеми видами компетентности. Таким образом, определение целевого компонента информационно насыщенной деятельности определяет возможность перевода личностной и профессиональной компетентности в социальную. Нами установлена устойчивая корреляция личностной ориентированности, технологичности, целеполагания с интенсивностью обозначенного процесса. Как известно, цель в педагогическом процессе может определяться дуалистично. С одной стороны, исходя из соответствующих стандартов. С другой - из возможностей участников педагогического процесса. Названные варианты целеполагания альтернативны. В ходе исследования использовался другой способ постановки цели, предполагающей выполнение следующих педагогических действий: педагогическая диагностика готовности участников педагогического процесса к деятельности в информационном поле и определение модели соотнесения стандарта информатизации самоопределения личности и индивидуально – личностных особенностей студентов. Данный вариант целеполагания позволяет естественным образом соотнести все уровни информационной готовности, которые присутствуют в проявлении педагога и студентов. В этом случае, преподаватель действует по технологии выражающейся в следующих действиях: “изучи алгоритм следуй за...- выбери сам - осознай рациональность выбора - примени на практике - проанализируй ошибки сделанного”. Исследование показало эффективность данного способа целеполагания с точки зрения предмета нашего исследования. Информационно насыщенная педагогическая деятельность, основанная на личностном и технологическом целеполагании, воспринимается большинством студентов как “искреннее соучастие в моей профессиональной судьбе....” (один из характерных ответов студентов ФМФ - 1997-2010 г.г.). Это позволило определить методику постановки цели в процессе информатизации профессиональной подготовки студентов, которая 31

способствовала побуждению студентов к осмыслению социальной значимости своих действий в информационном поле деятельности. Например, их целесообразности. Так, в МОУ СОШ № 30 (г. Пенза) студентам - практикантам было необходимо подготовить этическую беседу с учащимися 9-х классов. Отдельные студенты проводили традиционные 2 этапа данного КТД: информационное насыщение студентов и формирование модели возможного личностного и профессионального действия. Другие – избрали более рациональный путь. В одном этапе КТД совмещалось вербальное и действенное приобщение учащихся к технологии выполнения КТД, основанного на поиске информационного потока в Интернете и его анализа. Это позволило более эффективно формировать положительный опыт поведения учащихся. Данный и множество других примеров позволяет нам репрезентативно утверждать о значимости целеполагания в эффективном влиянии информационно насыщенной педагогической деятельности на исследуемый процесс. Анализ обозначенной взаимосвязи позволяет сделать следующие выводы: - наиболее значимой, с точки зрения исследуемого процесса, является функция “волевого усилия”, являющаяся базовым компонентом проявления готовности личности к компетентному действию в информационном поле деятельности; - любое компетентное информационно насыщенное действие является таковым в определенной пространственно-временной ситуации информационного насыщения личности. Изменение самой ситуации, состава участников действия, его цели, задач, функции и содержания - способствует возникновению вариативной ситуации, когда состояние достаточной готовности перерастает в состояние “не готовности”. Снятие возникшего противоречия возможно в том случае, если педагогическая деятельность реализует функцию подготовки личности к самоопределению информационном поле деятельности; - функция эмоционально-ценностного опредмечивания личностного профессионального и общесоциального самоопределения человека позволяет личности обеспечить достижение поставленной цели на основе установления адекватных ценностных отношений к информатизации жизнедеятельности личности; - модель действия личности в информационном поле деятельности возникает в этом случае естественно, исход из реально возникшей ситуации, которая разрешается “вычерпыванием себя” (И. С. Кон) из ситуации “ближайшего саморазвития” (А. В. Петровский, Л. С. Выготский); - особое внимание в анализе взаимосвязи информационно насыщенной деятельности и формирования социальной компетентности личности необходимо уделять содержательным аспектам информационно насыщенного взаимодействия участников педагогического процесса, прежде всего. Реализации совокупности умений, к которым можно отнести следующие: аналитические; прогностические; проективные; рефлексивные; 32

мобилизационные; информационные; перцептивные; общения и прикладные.

развивающие;

ориентационные;

Литература 1. Абдеев Р. Ф. Философия информационной цивилизации. – М., 1994. 2. Большой энциклопедический словарь /Сост. и общ. Ред. Б. Г. Мещерякова, В. П. Зинченко. – СПб., 2003. 3. Карпов А. В. Психология принятия решения профессиональной деятельности. - М.,1991. 4. Климов Е. А. Путь в профессию. — Л., 1974. 5. Кон И. С. Открытие «Я». — М., 1978. 6. Педагогический энциклопедический словарь / Гл. ред. Б. М. БимБад; Редкол.: М. М. Безруких, В. А. Болотов, Л. С. Глебова и др. – М., 2002. 7. Психология. Словарь. / Под общей ред. А. В. Петровского, М. Г. Ярошевского. – М., 1990. – 494 с. 8. Сластенин В. А. Формирование личности учителя советской школы в процессе профессиональной подготовки. - М., 1976.-160 с. 9. Современный словарь по педагогике / Сот. Рапацевич Е. С. – Мн.: «Современное слово», 2001. 10. Сохранов В. В., Лупанова Н. А., Стенякова Н. Е. Особенности подготовки студентов к профессиональной деятельности в процессе изучения дисциплин педагогического цикла - Пенза.- 2007. В. Н. Ершов5 Костромской государственный университет имени Н. А. Некрасова

Информатизация образования, как основа формирования информационной культуры Развитие функциональных возможностей современных электронных устройств и средств связи, а также повсеместное внедрение новых информационных технологий делают неизбежным переход к информационному обществу, то есть формирование информационной среды обитания и жизнедеятельности людей. В связи с этим процесс информатизации становиться одним их основных направлений развития в современном мире, который затронул все сферы деятельности человека: производственную, образовательную, культурную, социальную. Как показывает история и опыт стран лидеров (страны так называемой группы «конькобежцы»), лидирующее направление информатизации общественной деятельности должно быть закреплено за информатизацией сферы образования. Данный подход обусловлен системообразующей

5

© В. Н. Ершов, 2010 33

функцией образования. Именно здесь закладываются все предпосылки для развития общества нового типа. Информатизация образования преследует две стратегические цели: первая, повышение эффективности процесса обучения и, вторая, формирование или повышение уровня информационной культуры как среди обучающихся, так и в обществе в целом. Повышение эффективности процесса обучения во многом связана с использованием информационных и телекоммуникационных технологий. Именно сюда можно отнести практически завершившийся в настоящий момент процесс насыщения образовательных учреждений компьютерной техникой. Однако, данный процесс нельзя считать процессом информатизации, скорее это процесс компьютеризации. Как правило, одновременно с этим происходит формирование единой локальной вычислительной сети учебного заведения с последующей интеграцией в информационные сети региона, государства и глобальные информационные сети. Вторая «волна» данного направления связана с формированием единого информационного пространства разного уровня: учреждения, района, области и Федерации. Если первая часть выполнялась зачастую стихийно, инициативно (исключением следует считать централизованное обеспечение системы среднего профессионального образования), то при создании единого информационного пространства необходима серьезная административная работа органов исполнительной власти соотвествущего уровня. На региональном уровне данную стратегию должен вырабатывать департамент образования. Вторая цель повышение уровня информационной культуры как среди обучающихся, так и в обществе в целом является необходимой составляющей развития общества в целом. Формирование информационной культуры должно стать неотъемлемой частью обучения на всех этапах получения образования. «Информационная культура в широком смысле – это совокупность принципов и механизмов, обеспечивающих взаимодействие этнических и национальных культур, их соединение в общий опыт человечества; в узком смысле слова – оптимальные способы обращения с информацией и представление ее потребителю для решения теоретических и практических задач; механизмы совершенствования технических сред производства, хранения и передачи информации; развитие системы обучения, подготовки человека к эффективному использованию информационных средств и информации» [1]. Для системы образования является важным привитие информационной культуры как на уровне формирования межэтнического и межнационального взаимодействия, например, развитие толерантности и межнациональной терпимости, так и на уровне эффективного обращения с информацией. Если первая часть создается в рамках воспитательного процесса в системе образования, то вторая в большей степени должна формироваться в рамках 34

обучения такому предмету как информатика. Таким образом, основным назначением курса информатики должно стать привитие информационной культуры на основе понимание роли информации в обществе, знании законов информационной среды и понимании своего места в ней, владении новыми информационными технологиями. Выделяют следующие критерии информационной культуры человека [2]: − умение грамотно и правильно формулировать свою потребность в информации; − эффективно осуществлять поиск нужной информации с использованием всех доступных информационных ресурсов; − создавать на основе имеющейся информации создавать качественно новую; − вести собственные информационно-поисковые системы, необходимые в повседневной жизни и профессиональной деятельности; − отбирать и оценивать информацию, согласно поставленным задачам; − способность к информационному общению; − компьютерная грамотность. Данные критерии должны стать основой формирования блока компетенций по предметам связанным с изучением информационных технологий, как структура формирования информационной культуры. Для этого необходимо уделить особое внимание изучению именно технологий обработки информации, делая упор на сферу применения и отличительные особенности каждой. Привить умение сортировать источники информации и информационные потоки не только применительно к профессиональной сфере, но и в повседневной жизни. Как следствие, изучения конкретных программных продуктов должно стать не более чем примером, но никак не основой обучения. Обучение информационным технологиям должно затрагивать все уровни реализации информационной культуры: когнитивный, эмоционально-ценностный и поведенческий. При таком подходе, для обучаемого в дальнейшем не составит труда освоить новый программный продукт или получить общее представление о новых технологиях и аппаратных устройствах, а в дальнейшем и научиться их использовать. Следует отметить, что процесс информатизации ВУЗа, в сфере обеспечения образовательного процесса, должен строиться исходя из вышесказанного. Для проведения занятий аудитории должны быть оснащены современной мультимедийной и компьютерной техникой, показывающей практические возможности обработки информации ее представления, а также позволяющей на практике освоить методы работы с современным оборудованием. Демонстрация возможностей телекоммуникационых сетей позволит не только приобщить обучающихся к Интернету, но и продемонстрировать угрозы и опасности данной среды, на практике изучить 35

механизмы противодействия. Но как показывает опыт, основой информатизации учебного заведения должна стать регулярная переподготовка профессорско-преподавательского состава в сфере информационных технологий, так как после этапа компьютеризации основным двигателем информатизации образовательного учреждения становится наличие постоянного спроса на высокотехнологические решения, как сотрудниками ВУЗа, так и обучающими. Литература 1. Кравец В. А., Кухаренко В. Н. «Вопросы формирования информационной культуры», http://www.e-joe.ru/sod/00/4_00/ku.html 2. Взгляд в информационное общество. Информационная культура, http://www.fio.vrn.ru/2005/6/4.htm Г. В. Мальшаков6 Московский авиационный институт

Информатизация высшей школы на основе CALS - технологий Информатизация высшей школы заключается в обеспечении информационных потребностей участников учебного, организационного и научного процессов вуза. Исторически информатизация в вузе является “лоскутной”, обычно начинаясь с бухгалтерии, отдела кадров, затем перемещается на какую либо кафедру, деканат и так далее распространяясь по всему вузу стихийно и фрагментально. Причём происходит она децентрализовано и параллельно. Зачастую образовательное учреждение владеет значительным числом информационных систем и баз данных, созданных в разное время различными разработчиками на разнородных технологических платформах. Уровень интеграции этих систем невысок, информация, хранящаяся по частям в различных системах, в них частично дублируется или, наоборот, бывает неполной. Для выполнения своих задач вузу уже недостаточно лишь получать какие-либо сведения из различных информационных систем — требуется обобщенное представление информации, позволяющее по одному запросу получать консолидированные данные из нескольких источников и выполнять их комплексный анализ. По этому встаёт вопрос либо о создании новой единой ERP - системы и выбрасывании работающих информационных систем, функциональность которых вполне адекватна стратегическим и текущим задачам развития вуза, либо об интегрировании существующих подсистем в единую систему, с некоторой их модернизацией. 6

© Г. В. Мальшаков, 2010 36

Использование концепции монолитных систем класса ERP (например, SAP R/3) для информатизации вуза требует больших материальных и временных затрат[1]. Реализуя второй принцип создания информационной системы вуза, за счёт объединения существующих подсистем обычно сталкиваются со следующими проблемами: - дублирование функций и информации в различных подсистемах; - отсутствие единых принципов и способов получения и обработки информации; - отсутствие единой базы данных по студентам и недоступность информации об обучающихся в заинтересованных подразделениях; - отсутствие контроля доступа к первичным документам (личные дела, ведомости); значительные временные и стоимостные затраты на административные и учетные функции управления персоналом, делопроизводством, снабжением, финансовым планированием, бухгалтерским учетом. Для решения этих проблем необходимо объединить данные всех подсистем автоматизации в едином хранилище, убрать дублирование информации, определить единые стандарты получения и обработки данных, обеспечить единый контроль доступа к данным. Реализовать функционирование такой системы возможно только за счёт создания единого глобального хранилища данных и модификации подсистем автоматизации, выполняющей подмену у подсистем локального хранилища данных на глобальное хранилище. При организации единого хранилища данных и объединения подсистем автоматизации наиболее рационально использовать CALS - технологии. CALS - технологии [2] представляют из себя набор правил и регламентов, которые позволяют организовать единое информационное пространство: создать единое информационное хранилище и на основе него связать различные подсистемы в единую целостную систему по средствам открытого интерфейса доступа SDAI стандарта STEP с минимальными затратами. Состав и вид представления информации в едином хранилище данных определяется исходя из состава и вида информации, заложенной в каждой из объединяемых подсистем автоматизации вуза, на основе моделирования с помощью языка EXPRESS. Полученная таким образом модель АСУ ВУЗ загружается в единое хранилище данных, PDM - систему. Каждая подсистема автоматизации в ходе модификации дополняется конвертерами преобразования локального вида представления информации в глобальный вид единого хранилища и обратно. Для осуществления этого процесса автором разработан специальный программный комплекс [3], который включает: синтезатор (для создания информационной модели подсистемы на основе её базы данных), анализатор (для проверки правильности и разбора информационной модели), загрузчик EXPRESS - схем (для настройки PDM - системы на информационную 37

модель); PDM PartY PLUS фирмы Лоция Софтвэа и SDAI - интерфейс взаимодействия. Для проверки возможности информатизации высшей школы на основе CALS - технологий автором был создан экспериментальный образец АСУ ВУЗ на основе трех подсистем “Контингент”, “Сессия” и “Оплата”. В ходе работы экспериментального образца установлено, что все объединенные подсистемы работают корректно. При этом оказалось, что время реакции на запрос пользователя системы за счёт ввода конвертеров увеличился на порядок, но при этом это увеличение для конечного пользователя оказалось не критичным, так как оно измеряется в миллисекундах. За счёт того, что автономная разработка подсистем небольших размеров гораздо дешевле проектирования всей системы целиком и того, что использование CALS - технологий приводит к сокращению количества конвертеров, необходимых для объединения подсистем в единую систему использование CALS - технологий при информатизации высшей школы приносит экономический эффект, величина которого пропорциональна количеству используемых подсистем информатизации и размеру всей системы целиком. В работе намечено перспективное направление информатизации высшей школы с использованием CALS - технологий, позволяющее ускорить и удешевить этот процесс по сравнению с монолитной информатизацией на основе ERP - систем. Литература 1. Страссман П. Конец ERP //ComputerWorld. 2003. Авг. 2. Норенков И. П., Кузьмик П. К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. – 320 с.: ил. 3. Мальшаков Г. В. Программный комплекс поддержки автоматизации процессов управления на основе CALS - технологий // «Вестник Воронежского государственного технического университета», М: 2009, том 5, № 6, с. 74 - 77. В. А. Елисеев, Н .С. Пашкевич7 Воронежский государственный технический университет

Формирование научного мировоззрения в компьютерной обучающей среде Анализ литературы показывает, что информатизация рассматривается, как необходимое условие и важнейший этап, затрагивающий все основные направления реформирования системы образования в России, однако, 7

© В. А. Елисеев, Н. С. Пашкевич, 2010 38

качество информационных услуг, используемых в образовательном процессе, может быть повышено за счет усиления методологической компоненты. При этом необходимо не только сохранить, но и с помощью средств вычислительной техники усилить инженерную подготовку, опирающуюся на знание фундаментальных физических принципов построения и функционирования технических объектов и процессов. Физика как одна из всех конкретных естественнонаучных дисциплин является лидером современного естествознания и оказывает, по-видимому, наиболее сильное воздействие на глобальное развитие всего человеческого общества в целом. Одна из главнейших задач на пути фундаментализации образования состоит в формировании научного мировоззрения. Наиболее общими критериями сформированности научного мировоззрения являются: ƒ глубина научных знаний, их объединенность в целостную систему, объясняющую сущность и закономерности явлений природы, общества, мышления; ƒ развитая способность диалектического осмысления действительности, обнаруживающаяся в умелом анализе обучаемыми новых для них явлений, общественных событий и проч.; ƒ проявление социальной активности, направленности деятельности на воплощение идеалов в жизни, их пропаганду и защиту. О достижении этих целей и сформированности основ материалистического мировоззрения можно судить на основе анализа научно-исследовательской деятельности студентов, включающей в себя участие в исследовательских проектах, подготовку докладов и выступлений на конференциях, написание рефератов, а также успешной сдачи экзаменов. Наши исследования и практический опыт работы выявили основные направления повышения качества профессионального образования и уровня фундаментальной естественнонаучной подготовки современных студентов технического вуза за счет усиления роли методологической компоненты в компьютерной обучающей среде [1]: ƒ углубление теоретической подготовки, ƒ формирование аналитико-синтетического подхода к исследованию закономерностей физических явлений, ƒ формирование навыков моделирования физических явлений, ƒ использование методов математической обработки результатов эксперимента, ƒ развитие навыков автоматизации физического эксперимента, ƒ приобщение студентов к активному участию в научной работе, ƒ формирование и развитие информационной культуры. Определенные таким образом диагностические цели и направления реализованы нами на примере изучения курса физики при подготовке бакалавров. В соответствии с этими направлениями разработана модель компьютерного сопровождения, ориентированная на повышение уровня 39

фундаментального естественнонаучного образования и включающая комплекс компьютерных средств, активно применяемых в учебном процессе (рис.1).

Рис. 1 Психологическое обеспечение процессов, связанных с компьютерным сопровождением образования, должно быть направлено на сближение процедур обучения с мотивационными потребностями и склонностями учащегося. Это означает, что современная система автоматизированного обучения должна уже на стадии разработки строиться как мотивационно обоснованная структура. Литература 1. Елисеев В. А. Функции управления учебной деятельностью в компьютерной обучающей системе, «Системный анализ и управление в биомедицинских системах» 2002, т.1, №3, с. 303-305.

40

В. А. Тестов8 Вологодский государственный педуниверситет

О проблемах примения информационных технологий в обучении Сегодня мы являемся свидетелями бурного развития информационных технологий и участниками формирования нового типа общества, характер которого можно обозначить как «постиндустриальное общество» или «информационное общество». Очевидно, что становление нового типа общества требует и новой системы образования, радикального обновления его целей и содержания, внедрения в обучение информационных технологий. Однако переход к «информационному обществу», несет в себе не только позитивные возможности, но и мало учитываемые негативные тенденции. Торжество технократического мышления приводит, в условиях компьютерной революции и победного шествия по планете Интернета, к тому, что сегодня знание зачастую отождествляется с информацией, а вместо понимания говорят о памяти. Широкое распространение новых информационных технологий несомненно облегчило доступ каждому человеку, в том числе школьникам и студентам к самой современной информации, но вместе с тем привело к тому, что человек наряду с действительно нужной и полезной информацией получает много совершенно бесполезной, искаженной и даже ложной информации, так называемых «информационных шумов», «информационных отходов». В целом можно говорить о переизбытке информации. Как отмечает И. М. Ильинский, «что касается молодых людей, то они попадают в своего рода ножницы, когда знания, получаемые от учителя, из учебника, перекрываются потоком хаотичной информации, идущей, прежде всего, от Интернета и СМИ. Причем эта информация, не имеющая структурно-содержательной логической связи, подаваемая не системно, а бисерно, не просто не вписывается в рамки стационарного образования, но представляет собой качественно иной тип, где, в частности, принципиально меняется сочетание зрительного и слухового восприятия [1]. Порой высказывается точка зрения, что роль учителя с развитием информационных технологий в современном мире уменьшилась, что теперь главное в обучении – это применение инновационных информационных технологий. Да, действительно, в сфере образования информационные технологии занимают все больше места, у школьников сегодня настолько широкое поле для получения информации, что 15-20 минут, которыми располагает учитель на уроке для изложения нового материала, могут некоторым показаться пустой формальностью, данью традиции. Между тем в последнее время многие вузы обнаружили, что интеллектуальный уровень выпускников школ стал стремительно падать. Не

8

© В. А. Тестов, 2010 41

прослеживается ли здесь непосредственная связь между двумя этими процессами? Как отмечает целый ряд ученых, имеется существенное различие во владении человеком информацией и знаниями. Знаменитый ЗУН, конечно, не устраняется, без знаний нет образования. Но, как известно, многие знания в нашу эпоху устаревают так быстро, что студент, не успев получить диплом, оказывается в положении малознайки, а то и незнайки. Человечество подошло к такому моменту своего развития, когда оно не успевает осознавать происходящее и адаптироваться к нему. Дело не только и не столько в количестве знаний, которыми владеет человек. Давно известно, что многознание уму не научает. В этой связи академик Раушенбах справедливо говорил о «кроссвордном образовании». Информация выступает в качестве обязательного и необходимого структурного элемента процесса познания, обеспечивая собой его единство и непрерывность, однако знание не тождественно информации. Информация является фундаментом знания, информация перерабатывается и превращается в знание, которое есть переработанная, осознанная, упорядоченная и сохраненная информация. Если информация может быть передана с помощью тех или иных материальных носителей, то знание не транслируемо, оно носит сугубо личностный характер. Процесс коммуникации происходит гораздо сложнее, чем считалось ранее. Сообщение, посланное другому человеку, наталкивается на мощные и разнообразные барьеры – интеллектуальные, психологические, социальнопсихологические, коммуникативные, культурные, эстетические. В итоге результат воздействия сообщения может быть противоположным ожидаемому. Однако в практике обучения этот эффект, как правило, не учитывается. Интенсивное применение информационных технологий зачастую приводят к тому, что происходит «паралич человеческого мышления», полное подчинение сознания Интернету или телевидению. Компьютер отучил детей не только писать и слушать, но и говорить. Это уже проявляется в московских вузах, когда студент, зная на экзамене ответ, стесняется говорить вслух. Слишком увлекаясь компьютеризацией, мы лишаем молодежь возможности самовыражения, а это ведет человека к изоляции, делает его одиноким. Мы все помним крылатую фразу: «Счастье – это когда тебя понимают». Неумение словами выразить свои мысли и чувства приводит к непониманию, то есть делает людей несчастными [2]. При получении знаний ученик сталкивается с проблемой понимания. Любой познавательный цикл, начиная с момента выделения предмета познания и заканчивая его относительным завершением, есть процесс понимания, глубина которого всякий раз обусловлены психофизическими возможностями индивида. Конечный смысл образования – не знание, а именно понимание. Эта истина справедлива для всех времен, но сегодня проблема понимания остра, как никогда. Кризис понимания берет свое начало в избытке информации. 42

Современная школа стонет от перегрузки, существует стремление рассказать ученикам обо всем на свете. Поток информации оказывается предельно насыщенным, но он фактически слабо развивает интеллект и тем более чувственно-волевую сферу. Все подменяется натаскиванием, зубрежкой, нравственным безразличием. Насущной потребностью для того, чтобы сформировать человека думающего и понимающего, становится изменение общераспространенной модели образования, основанной на отождествлении мышления с навыком, понимания с многознанием. Школа и вуз должны через знание развивать мышление до стадии понимания. В этом и состоит назначение образования, а не в том, чтобы выпустить в жизнь людей, нашпигованных специальными знаниями, но не способных разобраться в происходящем. Можно загрузить мозг полезной информацией, но ослабить вместе с тем ресурсы осознавания, рефлексии, творчества. Понимание − это способность разума адекватно реагировать на каждое событие жизни, как оно случается, а не согласно программе или алгоритму. Понимание − это творческая деятельность, соответствующая сущности человека. Хотя проблема понимания достаточно широкая и отсутствует даже однозначное определение самого термина «понимание», однако во всех трактовках этого понятия имеется инвариантное ядро – выделение существенных связей, определяющих некоторую целостность. Понимание достигнуто, если в результате получена некоторая целостность (целостное знание). Иными словами, понять можно только целостный объект. И процесс понимания характеризуется движением от целого к частям и обратно. Следовательно, в подходе к обучению, нацеленном на понимание, текст должен быть специальным образом структурирован с целью придания ему свойства целостности, а учащийся специальным образом сориентирован на обнаружение свойства целостности изучаемого материала. Поэтому в процессе изучения материала предмета важно выделять те связи, которые характеризуют целостность материала, его принадлежность к некому общему. Но понимание возникает тогда, когда есть активное обучение, есть диалог. Дело в том, что любое проявление понимания связано с двумя универсальными субъектно-личностными факторами – мышлением и языком. Мышление неразрывно от речи, и в этом суть диалогичности понимания. На диалог надо уделить особое внимание, так как восприятие нового материала, его понимание возникает исключительно в процессе общения (диалога). В итоге проясняются вопросы, ранее казавшиеся запутанными. И не только потому, что участники общения узнают что-то новое, хотя это тоже очень важно. Тут, прежде всего, играет важную роль то, что «общение будит мысль». Процесс обучения с помощью компьютера, организованный по традиционной схеме, представляет собой легко просматриваемый, последовательный и контролируемый порядок с четко заявленными стадиями и их результатами: от восприятия к запоминанию и затем тестовому контролю. Но диалогичность обучения при этом отсутствует. Для 43

успешного ответа на тесты не надо обладать развитым мышлением: глубоко понимать материал, понимать скрытые смыслы, иносказания, метафоры, достаточно помнить информацию о предмете и механически ее применять. Естественно, в каждом из компонентов этой последовательности присутствуют, в определенной мере, процессы понимания, но они в основном спонтанны, зависят только от индивидуального проявления студентов, не расчленены и не осознаваемы. А потому малорезультативны для развития личности и продуктивного усвоения учебного материала. Поэтому процесс обучения с использованием информационных технологий должен строиться в несколько иной последовательности усвоения знаний: восприятие, понимание («знание-понимание»), запоминание, воспроизведение. Восприятие не должно сводиться только к зрительному восприятию информации, необходимо задействовать и слуховой и кинестетический каналы. Известно, что люди сильно различаются по тому, какой сенсорный канал в них является преобладающим: выделяются визуалы, аудиалы и кинестетики. Компьютерное обучение, как правило, отдает предпочтение первым, дискриминируя остальных. Очень важным для обретения понимания является этап воспроизведения. У многих учащихся понимание достигается только после того, как они проговорят учебный материал. Именно этим можно объяснить давно замеченную педагогами эффективность работы учащихся в парах. Однако при компьютерном обучении этот этап чаще всего выпадает. Ответы на вопросы теста никак нельзя назвать воспроизведением. По этой же причине устные экзамены приносят гораздо больше пользы. Преподаватель по-прежнему остается критичным звеном процесса обучения, с двумя важнейшими функциями поддержки мотивации, содействия формированию познавательных потребностей и модификации процесса обучения группы или конкретного ученика. Электронная образовательная среда способствует формированию его новой роли. В такой высокоинформативной среде преподаватель и ученик равны в доступе к информации, содержанию обучения, поэтому преподаватель уже не может быть главным или единственным источником фактов, идей, принципов и другой информации. Его новую роль можно охарактеризовать как наставничество. Он поводырь, который вводит учащихся в образовательное пространство, в мир знания и мир незнания. При обучении с помощью компьютера также необходимо особое внимание уделить тому, чтобы у учащихся (студентов) при изучении предмета возникала потребность понимать. Понимание – это я, мои мысли, мои суждения, мой опыт. Если обучение протекает гладко, без видимых противоречий, то потребности в понимании вообще не возникает. Непонятая мысль, если в ней действительно отсутствуют проблески понимания, перестаёт быть мыслью и может быть только механически воспроизведённым фактом, что и происходит при заучивании материала. 44

Понимание выступает как присвоение знания, в его результате знание становится частью внутреннего мира личности. Поэтому необходимо создание при обучении проблемных ситуаций, т.е. таких ситуаций, при которых, с одной стороны, происходит осознание некоторого незнания, а с другой стороны, возникает потребность преодоления этого незнания. Такие проблемные ситуации при изучении предмета могут быть названы познавательными учебными ситуациями – это конкретный учебный материал, представленный в целостном виде, в котором обозначено противоречие и который представляет факты изучаемой дисциплины, содержательные связи между фактами, способы их организации и изучения. Но так как понимание по своему характеру диалогично, то разрешение таких ситуаций возможно и эффективно в диалоге студент – преподаватель, студент – студент. Такой диалог неизбежно возникает в коллективной учебно-проектной деятельности. Кроме проектной деятельности для создания познавательных учебных ситуаций можно использовать такие формы, как проблемные лекции и проблемные семинары. Проблемные лекции должны дополнять обзорные лекции и посвящаться отдельным, наиболее важным и трудным вопросам изучаемого модуля, их основная цель – добиться понимания студентами узловых вопросов модуля. Проблемные лекции должны читаться наиболее квалифицированными и опытными преподавателями. Как правило, только такие преподаватели могут овладеть приемами диалогового обучения. Основным и исходным компонентом диалогового обучения кроме хорошего владения материалом является умение ставить вопросы. Без вопросов невозможно усвоение новых знаний, обмен мыслями между людьми. Все истины современной науки есть не что иное, как с трудом обретенные ответы на когда-то стоявшие перед наукой вопросы. В прямом противоречии с общепринятым мнением наукой, еще со времен Платона, было осознано, что зачастую вопрос труднее ответа. Подводя итог, следует подчеркнуть, что интенсивное внедрение информационных и коммуникационных технологий в образование – процесс неизбежный. Именно поэтому при проектировании и внедрении таких технологий необходимо нацелить процесс обучения на понимание, что делает его более объемным и трудоемким, появляются параметры глубины. Литература 1. Ильинский И. М., Гуревич П. С. Понимание как цель образования / Знание. Понимание. Умение. Научный журнал Московского гуманитарного университета, № 1, 2006. – С. 5-15. 2. Щадриков В. Д., Шемет И. С. Информационные технологии в образовании: плюсы и минусы / Высшее образование в России, 2009. № 11. – С. 61-65.

45

В. П. Седякин9 МИИГАИК, г. Москва

Когнитивно-информационные понятия для обучающих систем 1. Введение В своем докладе в [1] Д. И. Дубровский рассмотрел актуальную проблему конвергенции NBIC – нанотехнологий, биотехнологий, информационных и когнитивных технологий. В процессе конвергенции “формируются интегральные объекты, описания и объяснение которых предполагают использование познавательных средств, специфичных для физических, биологических и компьютерных наук, но вместе с тем требующих их объединения в единой концептуальной структуре”. Реальность формирования интегральных объектов можно подтвердить на примере информационных систем, в которых используются когнитивные технологии. В [2] рассматриваются сложные организационно-технические системы, в которых после обработки разнородной информации принимаются на основе познавательных процедур весьма ответственные решения. В [3, 4] рассматриваются компьютерные обучающие системы, для которых познавательные процедуры важны, поскольку они решают задачи усвоения знаний обучаемыми. В статье рассмотрено формирование единой концептуальной структуры информационно-когнитивных понятий, полезных для обучающих систем. Взаимосвязь информации и знаний рассматривается во множестве работ, особенности рассмотрения связаны с особенностями используемого “информационного подхода”, разновидности которого рассмотрены в [5]. Необходимо отметить важную методологическую особенность, которая отличает работы философов-эпистемологов по этому вопросу и специалистов по компьютерной (информационной) эпистемологии. Если первые сосредоточены на рассмотрении процессов различения в сознании (и познании), которые предшествуют постижению истинного знания, то вторые – сосредоточены на рассмотрении субстанциональных следов на каждом из процессов различения, в которых, как это выразительно определил Д. И. Дубровский в [6] “опредмечиваются” результаты процессов различения. Именно это позволяет специалистам по компьютерной эпистемологии рассматривать новые проблемы “информационной реальности” [7]. Ярким примером рассмотрения субстанциональных следов в процессах различения, которые происходят при преобразованиях информации являются т.н. DIKW-диаграммы, рассмотренные ниже. 2. DIKW- модели и информационные отношения DIKW-модели позволяют дать определения информационных понятий [5], включая такие как носитель информации, данные, информация, знания. 9

© В. П. Седякин, 2010 46

Они, в сущности, основываются на кибернетически-функциональном определении понятия социальной информации. Кроме очевидной наглядности они позволяют раскрыть отношения между всеми известными понятиями, включая информацию и знания, и установить “объусловленность” этих отношений. Т.е. то, что возникновение этих отношений не абсолютно, а относительно, связано с выполнением некоторых условий. Сам термин – “DIKW–модель”, производное от англ. data, information, knowledge, wisdom — данные, информация, знания, мудрость. В DIKW– моделях находят свое отражение иерархические отношения подчинения понятия данных, информации, знания и даже понятия мудрости, находящееся на верхнем уровне иерархии. Нетрудно увидеть в DIKW–модели воспроизведение известных в отечественной литературе (в основном, в области информационной безопасности) взглядов из “стадийной” теории информации. Последние являются одним из примеров того [5], как специалисты в области естественных и технических наук, вынуждены, отказываясь от философской феноменологии информации, создавать свой собственный понятийный аппарат, отвечающий эмпирическим требованиям. По сути, DIKW – модель представляет собой “информационную иерархию”, где каждый уровень добавляет определенные свойства к предыдущему уровню. В ее основании D (data - данные) находится уровень данных. Следующий уровень I (informatoin) – уровень информации добавляет контекст. Следующий уровень K (knowledge - знание) – уровень знания добавляет «как» (механизм использования). Следующий уровень W (withdom - мудрость) – уровень знания добавляет «когда» (условия использования). D ÆI ÆKÆW Рис. 1 DIKW–модель весьма выразительно показывает отношения между понятиями данных, информации и знаний. Понятие “мудрость” мы будем в данном разделе рассматривать как дополняющее понятие знаний и отдельно рассматривать не будем. Важно отметить, что понятие данных в этой модели не определяется. В последнее время в отечественной литературе появились работы [2], в которых выдвигаются собственные модели понятийных цепей, связывающих данные, информацию и знания. На рис. 2 ниже воспроизведена схема такой понятийной цепи”, где обозначены вместо уровня D – “этап Д” – те же самые данные, а вместо I – “И” (информация), а вместо K – “З” (знания). Д ÆИ ÆЗ Рис. 2 47

Тождественность этой схемы и DIKW-модели вполне очевидна: отличие только в исключении понятия “мудрости”. Далее рассмотрение схемы отношений данные – информация – знание будем ограничивать понятием знания. 3. Когнитивно-информационные модели Попытаемся соотнести компьютерно-эпистемологические понятия DIKW-диаграммы с когнитивными понятиями процессов различения в соответствии с современными представлениями [8]. В эти процессы входят раздражение слуховых и зрительных сенсоров, первичное различение сенсорных стимулов зрения и слуха, которые приводят к образованию паттернов (образов), кратковременному запоминанию их в сенсорном регистре, переносу их кратковременное хранилище, переносу паттернов либо сразу в генератор ответа, либо в долговременное хранилище в зависимости от процессов управления памятью. Описываемая модель памяти предложена Аткинсоном и Шифриным, в [8] рассматриваются и другие. В модели Аткинсона-Шифрина вполне очевидно влияние “компьютерной метафоры”. Т.е. воспроизводится черты архитектуры современных компьютеров с точки зрения организации памяти, которая в компьютере включает в себя оперативную и долговременную. Зрительные и слуховые паттерны после обработки преобразовываются в различную информацию, которая в долговременном хранилище хранится в определенных типах памяти. В эпизодической – хранится автобиографическая информация, в семантической – знания об окружающем мире и информация, необходимая для использования речи, в декларативной (эксплицитной) – факты и события, а в процедурной (имплицитной) – навыки и умения. В последних моделях эпизодическая память объединяется с декларативной. Одна из проблем соотнесения – это разное значение знаний в когнитивно-психологическом понимании - в фундаментальной работе [8] встречается не только то значение, которое дано выше применительно к четырем типам памяти. Также там приводятся утверждения, что знания – это организация информации в нейросинаптических сетях мозга. Т.е. различение информации и знаний производится не по прагматическим и системным основаниям, а по структурному. Это требует дополнительного обсуждения, но в рамках данного рассмотрения ограничимся тем пониманием знаний, которое совпадает с компьютерно-эпистемологическим и которое кратко может быть сведено к следующим положениям. Всякие знания – это информация, но не всякая информация сводима к знаниям, а только прагматически наиболее ценная. Знаниям (за исключение т.н. “неявных”) присуща системность, поскольку они существуют как система понятий в рамках некой теории или системы взглядов. Информации системность непосредственно не присуща, поскольку она существует в отношении к каким-то понятиям. Обозначим C – сенсорные стимулы, П – паттерны, а все остальные обозначения сохраним из рис. 2. Кроме того в силу “слитного” хранения в памяти информации и знаний введем “слитное” когнитивное понятие “информация-знания” и 48

обозначим как И-З. Тогда отношения когнитивных понятий можно выразить в виде верхней строки на рис. 3 ниже, на котором также расположим и уже рассмотренные выше отношения информационных понятий: С → П → И-З Д→И→З Рис. 3 Из схемы рис. 3 очевидна невозможность формального соотнесения когнитивных и информационных понятий: нейронные стимулы (возбуждения) не являются формой представления паттернов, а паттерны еще не являются информацией и, наконец, информация, как было замечено выше, в когнитологии, в некоторых моделях слитна со знаниями. Налицо “трудности объединения языков и средств психологического и физического (включая техническое) описания и объяснения”, указанные в [1]. Очевидно, необходимо выдвижение концепции структуры информационнокогнитивных понятий, которая позволяет “содержательное” соотнесение когнитивных и информационных понятий. В концепции должны учитываться: рассмотрение предназначенности информации на основе понятия информационных потребностей, рассмотрение несводимости паттернов к данным, рассмотрение возможности опредмечивания когнитивных процессов в сознании. 4. Концепция соотнесения когнитивных и информационных понятий Кибернетическо-функциональное понимание информации в живой природе отделяет от атрибутивного то, что она необходима для приспособления. Высшим животным и человеку присущи информационные потребности. Информационные потребности – это вполне установившееся информационное понятие, которое может полезным для когнитивной науки. Информационные модели сознания, рассматриваемые в [8] с точки зрения компьютерной метафоры, приобретают большую содержательность при введении в них информационных потребностей. Они играют роль изначального “генератора активности” (по примеру “движка” в компьютерных игровых программах), которая в известных в [8] моделях сознания отсутствует. Приспособление к окружающей среде высшим животных и человека носит деятельный характер, а деятельность приобретает целенаправленность в результате осознания, завершающегося в большинстве случаев сложного приспособления осмыслением. Мышление человека классифицируется в эпистемологии и психологии по-разному, но для нас важно то, что оно включает в себя довербальные формы, вербальнологическое и наиболее сложное - метафорическое мышление. Под довербальными формами мы будем понимать внимание, восприятие (часто и 49

ощущения вслед за Г. Гельмгольцем относят к мышлению), и процесс ассоциаций. Метафорическое мышление выделено нами, как имеющее особое значение для научного сознания. Взаимосвязь психических процессов выражается, например, в том, что восприятие невозможно без памяти, запоминание невозможно без восприятия, а внимание невозможно без мышления. В отличие от сложных взаимосвязей психических процессов связь выделенных форм мышления односторонняя, что обусловлено биологической эволюцией, вербально-логическое мышления основывается на довербальных формах, а метафорическое – на вербально-логическом. В выделенных выше четырех хранилищах памяти запоминаются разные виды информации, которые обрабатываются (осмысляются) с помощью разных видов мышления. Вполне очевидно, что метафорическому осмыслению подлежат только знания, хранящиеся в семантической памяти, вербальнологическому осмыслению подлежит только прочитанные, услышанные или извлеченные из памяти слова, которые запоминаются после обработки в эпизодической, декларативной и семантической памяти. В эпизодической же памяти, по-видимому, хранятся те зрительно-пространственные образы из зрительно-пространственного блокнота в оперативной памяти по модели Баддели-Хитча [8], которые обрабатываются довербальными формами мышления и не вербализуются. Главной проблемой сопоставления разных видов мышления и разных хранилищ долговременной памяти является, признаваемая сейчас когнитологами, многомерность кодирования хранимой в хранилищах информации. В эпизодической памяти используется вербальное и зрительное кодирование, в семантической – семантическое кодирование, а в процедурной -невербальные формы кодирования (моторные умения, речевые навыки и др.). Если обозначить Сем – семантическое хранилище, Эпи – эпизодическое хранилище, Про - процедурное хранилище, нВМ – невербальное мышление, ВМ – вербальное мышление, ММ – метафорическое вербальное, СР – сенсорный регистр для кратковременного хранения воспринимаемых стимулов в оперативной памяти, то можно предложить схему обработки информации в сознании человека с помощью механизма параллельно – последовательно осмысления. При этом метафорическое и вербальное мышление взаимосвязаны с семантическим и эпизодическим хранилищами, а вербальное мышление еще взаимосвязано с семантическим хранилищем. Невербальное мышление передает невербальную информацию в процедурное хранилище, а вербализуемую далее для вербальной обработки. Из процедурного хранилища стимулы для моторных умений и речевых навыков передаются вовне сознания, а из других хранилищ, опосредуясь через соответствующие механизмы мышления, в некую общую “информационную магистраль сознания” - ИМС. После реализации эмоционально-волевых актов и при контроле самосознания из этой магистрали поступают управляющие стимулы в ГО – генератор ответа. Предположить существование параллельной информационной магистрали позволяет с одной стороны компьютерная метафора, а с другой – предложенная Деннетт и Кинзберн метафора 50

“картезианского театра” и теория общего рабочего пространства Баарса [8]. В современных компьютерах именно системная шина обеспечивает создание общего рабочего пространства. На рис. 4 ниже представлен фрагмент информационной модели сознания, который схематично описывает обработку разнообразных нейронных стимулов, которые из внешних зрительно-слуховых и других рецепторов, переносят акустические и зрительные сигналы с вербальной, вербализуемой и невербализуемой информацией. Под вербальной имеется в виду текстовая информация в форме текстовых письменных или устно-речевых данных, под вербализуемой – в виде любых графических и иных данных, выраженных на искусственных языках и адекватно приводимых к вербальной форме, под невербализуемой – несводимая к вербальным формам (моторно-тактильные и др.). Важной особенностью информационно-когнитивной схемы на рис. 4 является отсутствие паттернов, которые используются во всех моделях описания довербальных механизмов мышления (ощущения, восприятия и представления). До настоящего времени паттерны остаются своего рода “ноуменами”, т.к. в отличии от возбуждения синаптических волокон и областей мозга они пока не поддаются даже визуально-качественным измерениям на современных томографах и других приборах, которые применяются в когнитивно-медицинских исследованиях. Поэтому их нельзя свести к каким-либо видам данных, что требует схем соотнесения когнитивных и информационных понятий без участия паттернов. Возникает вопрос о том, в какой мере представления схема отвечает выдвинутым концептуальным требованиям об опредмечивании когнитивных процессов. Ответ – в той мере, в какой это позволяют достижения современной когнитологии. Опредмеченность – на качественном уровне различения известных видов данных и информации – перенесена на уровень когнитивных понятий с помощью различения механизмов мышления и соотнесенных им хранилищ в долговременной памяти. И

ГО

ММ

Сем

ВМ

Эпи

нВМ

Про

М

С СР

Рис. 4 51

5. Система когнитивно-информационных понятий Наряду с рассмотренными информационными понятиями из DIKWдиаграмм мы рассмотрели роль информационных потребностей как генератора сознательной активности и когнитивные – невербальное, вербальное и метафорическое мышление, механизмы обработки всей воспринимаемой человеком информации в виде зрительно-слуховых и других стимулов, воспринимаемых извне сознания, а также из хранилищ долговременной памяти. Знания хранятся в семантическом хранилище, а порождаются с помощью механизмов вербального и метафорического мышления при переработке (осмыслении) стимулов, воспринимаемых извне сознания, а также из хранилищ долговременной памяти. Т.е. рассмотрен ряд понятий и их взаимосвязь: Знания - информация – данные, как форма опредмечивания; Раздражения сенсоров, как распредмечивание внешнего различения – невербальное мышление – вербальное мышление – метафорическое мышление – процедурная память – эпизодическая память – семантическая память (при внутренней коммуникации) – ответная реакция в виде передаваемых помимо мышления моторных и др. стимулов из процедурной памяти и опосредованная через вербальное и метафорическое мышление и передаваемая через информационную магистраль сознания в генератор ответов вербальная информация в опредмеченной форме устной/письменной речи (при внешней коммуникации). Очевидна невозможность простого суммирования понятий, хотя бы в силу сложных отношений между когнитивными понятиями. Тем не менее через отношения опредмечивания – распредмечивания выявляется вполне однозначная связь между информационными и когнитивными понятиями за одним, но весьма важным исключением - невербализуемой – несводимой к вербальным формам информации. В философской эпистемологии широко распространено понятие неявных знаний, которое ввел М. Поланьи [9]. В теории и практике обучения [2, 3] это понятие известно давно под другим именем – навыки и умения. Это позволяет для упрощения исключить из системы информационно-когнитивных понятий и процедурную память и “моторные и др. стимулы”. Хотя особая значимость невербализуемой информации, навыков и умений для теории и практики очевидна. Предложенная система информационно-когнитивных понятий представляется полезной для развития теории обучающих компьютерных систем. Литература 1. Междисциплинарные проблемы конвергенции нанотехнологий, биотехнологий, информационных и когнитивных технологий. Д. И. Дубровский. Материалы V Российского философского конгресса “Наука. Философия. Общество”. Новосибирск. 2. Тихонов А. Н., Иванников А. Д., Соловьев И. В., Цветков В. Я. Основы управления сложной организационной системой. Информационный 52

аспект. МАКС Пресс, 2010. 3. Информатизация образования: направления, средства, технологии: Пособие для системы повышения квалификации / под общ. ред. С. И. Маслова.- М.: Изд. МЭИ, 2004. 4. Башмаков А. И., Башмаков И. И. Компьютерные обучающие системы.- М.: Высшая школа, 2004. 5. Седякин В. П., Цветков В. Я. Философия информационного подхода: Монография: МАКС Пресс, 2007. 6. Дубровский Д. И. Сознание, мозг, искусственный интеллект.- ИД Стратегия-Центр. М. 2007. 7. История информатики и философия информационной реальности: Учебное пособие для вузов / под ред. Р.М. Юсупова, В.М. Котенко.- М.: Академический проект. 2007. 8. Р. Солсо. Когнитивная психология. М. 2006. 9. М. Полани. Личностное знание: На пути к посткритической философии. М., 1985. Г. Г. Горобец10 Министерство образования и науки Латвийской Республики, г. Рига

Социальная ответственность информатики как науки Вторгшиеся (по правильному изречению Я. А. Ваграменко [1]) в процессы обучения и управления образованием новая системообразующяя наука «информатика» и информационные технологии всколыхнули различные отрасли знаний, но не принесли существенного облегчения обществу. Где обещанная безбумажная технология, о которой мечтал академик В. М. Глушков и другие выдающиеся учёные прошлого века? Наши государственные учреждения, министерства и пр., выбрасывают в день тонны первосортной, но испорченной в процессе их работы бумаги. Где умные прогнозы и расчёты? Где обещанные безотходные технологии? Выброшенные ПЕТ-бутылки и другая бытовая пластмасса разложатся в почве через пятьсот лет, и вряд ли эта почва потом родит что-то здоровое... Моря загажены химическими отходами, пролившейся нефтью, над нами – озоновые «дыры» - всех наших экологических бед и не упомнишь! Увлечение атомной энергией привело человечество к новому осмыслению понятия «саркофаг». Оказалось, что есть альтернатива: чем строить новые небезопасные атомные станции, так лучше экономить электричество, используя люминесцентные энергоэкономные лампочки. В масштабах страны эти лампочки могут сэкономить мощную атомную электростанцию. Но кто подумал, а главное, – готов осуществлять

10

© Г. Г. Горобец, 2010 53

утилизацию этих лампочек? Да и, как выяснилось, эти экономные электролампочки далеко не безвредны для здоровья. А «наука» не стоит на месте. Европа уже отказывается от экологически грязных люминесцентных лампочек. Руководителю проектируемого в России нового научного центра в Сколково В. Ф. Вексельбергу в Гонконге уже демонстрировали новые светодиодные лампы. И опять встаёт вопрос: а как будут уничтожаться эти диодные лампы, когда они перестанут работать? При создании новой составной части педагогики, информатиковой педагогики, в качестве главной задачи была сформулирована задача борьбы за здоровье подрастающего поколения, разъяснение и борьба с вредными привычками, прежде всего, с распространившимся в последнее время среди школьников курением [2]. Проблема вредных привычек у молодежи – это проблема здоровья будущих поколений. Поэтому целью проекта борьбы с вредными привычками молодежи является создание теоретической основы комплексного подхода к решению этой общественно важной и межнациональной проблемы. Тут не отделаешься устрашающей надписью на пачке сигарет, даже фотографии больных на этих пачках бывает недостаточно. Культура здоровья формируется в детстве. Цель нашей педагогики: воспитать в школьниках ответственное отношение к своему здоровью и здоровью окружающих, любовь к природе и понимание природы, дать необходимые знания и навыки, связанные с успешным сосуществованием природы-общества-человека. Заданием наук является, прежде всего, изучение сложных процессов, обеспечивающих благополучную жизнь членов нашего общества. К сожалению, сегодня некоторые учёные и, в меньшей степени, педагоги забывают о главном, увлекаются вопросами извлечения прибыли в ущерб природе, которая их окружает, обществу, частью которого они являются, забывают о главной задаче: вырастить здоровое и умное поколение, которое придёт нам на смену. Стыдно смотреть на то, как чего-то непонимающие администраторы, богатые люди, сделавшие своё богатство на обнищании основной части общества, и иногда, даже уже не осознающие это, тратят огромные средства на стороне, покупая практически ненужные им пентхаусы, яхты, футбольные команды и многое другое в то время, когда часть общества голодает, здравоохранение приходит в упадок, страдает здоровье детей и их образование, т.е. происходят необратимые негативные процессы в этих родных для нас среде и обществе. Информационные и коммуникационные технологии привели к улучшению связи и повышению скорости обработки большого объёма информации, главным образом, за счёт Интернета. Но всё ли благополучно с хранящейся в Интернете информацией? Автор глубоко убеждён, что надо срочно решать теоретические вопросы утилизации информационных пластов. Ведь уже сейчас мы тратим огромное время на отделение в Интернете информационных «зёрен» от «плевел». Это отнимает значительно больше времени, чем борьба со спамом и рекламой в электронной почте. 54

Социальные проблемы ныне идут бок о бок с информатикой. Ярким примером является факт утечки 120 гигабайт данных о личных доходах из латвийской налоговой службы. Человек не должен мириться с ухудшением своей жизни, не все его беды – неизбежное зло. Но самая главная проблема – проблема выживания человечества в целом – нуждается в общих усилиях, требует большого количества знаний и исторического опыта. Прежние науки в растерянности. Создаются новые научные направления: эниология, изучающая закономерности энергоинформационного обмена при взаимодействии человека с природой, обществом и техническими системами; валеология, изучающая экологические, социальные и биологические условия жизни современного человека, и педагогическая валеология, занимающаяся разработкой оздоровительных образовательных систем. Но, в целом, программа действий неясна, механизмов выживания человечества не разработано. Может быть, хватит грузить на природу свои отходы в таком неимоверном количестве, в том числе, отходы от нанотехнологий? Пора средствами естественных и точных наук делать конкретные расчёты и прогнозы, «семь раз отмерять и один раз отрезать», постоянно думая о завтрашнем дне. Именно в обеспечении коллективного решения глобальной проблемы выживания человечества я вижу социальную роль современной информатики. Литература 1. Ваграменко Я. А. Многоликая педагогическая информатика. В сб.: Информатизация сельской школы (ИНФОСЕЛЬШ-2006). Труды IV Всероссийского научно-методического симпозиума 12-14 сентября 2006 г., г. Анапа. М.: ООО «Пресс-Атташе», 2006, с. 18 – 22. 2. Горобец Г. Г. Информатиковая педагогика: первые шаги. В сб.: Материалы I-ой международной конференции «Информатиковая педагогика». Рига, RPIVA, 2005. CD. – 3 c. В. А. Ивков11 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

О концепции применения СПО в образовательных учреждениях В последнее время в связи с ограничением финансирования учебных заведений становится проблематичным применение лицензионного программного обеспечения. Использование академических лицензий для вузов (MSDN Academic Alliance и др.) не решает этой проблемы. Учебный процесс предполагает необходимость применения множества различных программ, отвечающих за решение определенных задач. Здесь требуются и 11

© В. А. Ивков, 2010 55

офисные программы (наиболее популярный пакет MS Office), и графические системы (PhotoShop, Corel Draw), а также системы программирования (Delphi, Visual Basic). Дисциплины, связанные с математическим моделированием, численными методами, базируются на пакетах математических программ (MathCad, Maple, MatLab). В итоге, стоимость лицензий для комплекта необходимого программного обеспечения учебного процесса превышает стоимость закупки компьютерного класса [См. 1]. Наиболее очевидным решением является использование свободного ПО на базе Linux. С 2009/10 учебного года ряд учебных заведений области переведен на использование пользовательского пакета Open Office, заменившего MS Office на платформе Windows. Конечно, новый пакет офисных программ не лишен недостатков, но, с финансовой точки зрения, его применение оправдано. Кроме того, в настоящее время идет активное внедрение в образовательные учреждения программного обеспечения, в основе которого лежит операционная система Linux. Дистрибутив ALT-Linux, ориентированный на систему образования, содержит ряд программ, являющихся полноценной заменой упомянутых выше. С функциями текстового редактора, электронных таблиц, создания презентаций и СУБД вполне справляются Writer, Calc, Impress и Base, входящие в состав Open Office. Для редактирования Интернет - приложений вместо FrontPage рекомендуется использовать Quanta Plus. Графические редакторы GIMP и Inkscape способны заменить PhotoShop и Corel Draw. В августе 2009 г. началась реализация федерального проекта НП-12 «Внедрение пакета свободного программного обеспечения в общеобразовательных учреждениях Российской Федерации». Обучение специалистов сферы образования внедрению и использованию свободного программного обеспечения в учебном процессе занималась Академия ITтехнологий. Осенью 2009 г. Академия «АйТи» выиграла тендер на «Обучение специалистов сферы образования внедрению пакета свободного программного обеспечения и использованию свободного программного обеспечения в учебном процессе». В рамках проекта НП-12 были организованы 72-часовые курсы повышения квалификации учителей информатики, учителей-предметников и административно-педагогических кадров образовательных учреждений [2]. В Костромской области обучение учителей школ проходило на базе КГУ им. Н. А. Некрасова. Преподаватели нашего вуза реализовывали две программы: «Применение пакета свободного программного обеспечения» и «Установка и администрирование пакета свободного программного обеспечения». В рамках курсов рассматривалась особенности работы с операционной системой Linux, работа в сети с помощью браузера Mozilla Firefox, офисный пакет Open Office, мультимедийные программы. Конечно, проведенные курсы не лишены недостатков. В основном, они были ориентированы на ознакомление с особенностями операционной системы (по сравнению с Windows) и некоторыми программами, входящими 56

в дистрибутив ALT-Linux (например, Kino для обработки видеозаписей и AudaCity для работы со звуком). Почему-то не учитывалось содержание школьного курса информатики, в частности, программирование и компьютерное моделирование. Кроме того, курсы были проведены в достаточно сжатые сроки и, как показала практика, 50 человек на область оказалось явно недостаточным. На сегодняшний день преподавателями вуза разработаны программы курса «Применение СПО в учебном процессе», учитывающие потребности учителей информатики и преподавателей других учебных заведений, где кроме традиционных тем: операционная система, текстовые и графические редакторы, рассматриваются задачи программирования на базе Free-Pascal и Lazarus, а также компьютерное моделирование с помощью Scilab. Кроме базовых занятий, нами проводятся консультации для преподавателей тех учебных заведений, которые перешли на свободное ПО на базе ALT-Linux (например, Шарьинский агротехникум). В текущем учебном году в КГУ им. Н. А. Некрасова введен в действие вычислительный кластер мощностью 456 ГФлопс. На кластере также установлена операционная система Linux (Suse Linux). Кластер позволяет решать задачи моделирования сложных систем и статистической обработки больших массивов данных. Для учебного процесса кластер позволяет реализовывать концепцию параллельного программирования. Это возможно либо с использованием языка С/С++ и библиотеки MPI-функций, либо с использованием языка Fortran. Концепция развития, разработки и использования СПО в России, разработанная Министерством информационных технологий и связи Российской Федерации в рамках реализации основных положений Послания Президента Российской Федерации Федеральному Собранию Российской Федерации 2006 года «предоставляет уникальные возможности для целей образования в области информационно-коммуникационных технологий вследствие имеющей правовую основу возможности свободно изучать документированный исходный код свободных программ для ЭВМ и модифицировать его, в том числе создавать на его базе собственные разработки» [3]. Большая часть кода свободных программ, предлагаемого для изучения и модификации, создана на С/С++. Таким образом, изучение языка программирования С/С++ для специалистов в области информационных технологий становится на сегодняшний день достаточно актуальным. Исходя из этого, в рамках спецкурсов специальностей «Информатика» и «Прикладная математика и информатика» в нашем вузе введен курс параллельного программирования на основе языка С/С++. В заключение хочется отметить некоторое несоответствие процессам внедрения СПО в учебные заведения и содержанием контролирующих тестовых заданий для студентов вузов и ссузов по линии национального агентства по образованию (www.fepo.ru). Некоторые вопросы тестов по информатике явно ориентированы на проверку знаний операционной 57

системы Windows и пакета MS Office. На наш взгляд, их вполне можно заменить общими вопросами по технологиям обработки текстовой информации и др. Тем более что они практически не изменились при переходе на новую платформу. Литература 1. Яковлев Л. С. Свободное программное обеспечение для высшей школы: оргаизационные проблемы // Тезисы докладов IV конференции «Свободное программное обеспечение в высшей школе», Переславль, 30 января – 1 февраля 2009 г. 2. http://www.academy.it.ru/ru/edu_init/pspo/. 3. Концепция развития, разработки и использования свободного программного обеспечения в Российской Федерации // http://www.altlinux.ru/media/conception-spo-in-russia.pdf. А. Н. Драч12 Педагогический институт ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону

Развитие теорий информационного общества На современном этапе изучения феномена информационного общества активно проявляется тенденция концентрации исследовательских поисков вокруг проблемы возникающего общества знания (knowledge-based society). Данная сфера представляет собой многофакторным объектом исследования, поэтому возникает своего рода субпроблема определения его наиболее существенных признаков. Одним из основных путей решения данной проблемы является определения достаточно распространенного в настоящее время понятия информационного общества, которое выступает для обозначения формирующегося нового социального порядка, существенно отличающегося по своим основным характеристикам от предыдущего. Достаточно многоплановое, многоуровневое и неоднозначное многообразие проявлений информационного общества порождает вариативность трактовок его понятия: экономических, социологических, политических, правовых, философских и т.д. В 1959 году профессор Гарвардского университета Д. Белл впервые употребил понятие постиндустриального общества в широко признанном теперь значении - для обозначения социума, в котором индустриальный сектор теряет ведущую роль из-за возрастающей технологизации, а основной производительной силой становится наука. Потенциал развития этого общества во все возрастающей степени определяется масштабами информации и знаний, которыми оно располагает. Однако с середины 70-х 12

© А. Н. Драч 58

годов акценты сместились на поиск более частных терминов, подчеркивающих одну или несколько важнейших тенденций в социальном развитии. Наиболее широкое признание получило понятие информационного общества; знаменательны также попытки определить формирующийся социум в терминах "организованного", "конвенционального" или "программируемого" общества [2]. Термин "информационное общество" был использован в Японии в 1966 г. в докладе группы по научным, техническим и экономическим исследованиям, в котором утверждалось, что информационное общество представляет собой общество, в котором имеется в изобилии высокая по качеству информация, а также есть все необходимые средства ее распределения [1]. Информационное общество – общество, развивающееся на основе информационных потоков и ресурсов, общество, в котором ценность всех ресурсов определяется ценностью получения, хранения, использования информационного ресурса [3]. Информационное общество - это общество, в котором производство и потребление информации является важнейшим видом деятельности, а информация признается наиболее значимым ресурсом, новые информационные и телекоммуникационные технологии и техника становятся базовыми технологиями и техникой, а информационная среда наряду с социальной и экологической - новой средой обитания человека [1]. Наиболее полное определение информационного общества дал У. Мартин: «Информационное общество можно определить как общество, в котором качество жизни так же как перспективы социальных изменений и экономического развития в возрастающей степени зависят от информации и ее эксплуатации. В таком обществе стандарты жизни, формы труда и отдыха, система образования и рынок находятся под значительным влиянием достижений в сфере информации и знания». Основными отличительными признаками информационного общества являются: • технологичность и информационная экономика; • интеллектуальность и высокий уровень информационных потребностей всех членов общества и фактическое их удовлетворение для основной массы населения; • коммуникативность и высокая информационная культура членов общества; • информационная открытость и свободный доступ каждого члена общества к информации, ограниченный только информационной безопасностью личности, общественных групп и всего общества. Технические и технологические проблемы информатизации общества не могут быть решены без обширных социальных преобразований, охватывающих все области общественной деятельности, включая науку, экономику, политику, право и др. Информационному обществу 59

соответствует другой тип личности существующей в виртуальном социуме. [1,3] В то время как основой индустриального общества являются капитал и труд, основой информационного общества становятся информация (информационный труд) и знания (информационный капитал). В современном обществе скорость и необходимость обмена информационными ресурсами растет по отношению к скорости и необходимости обмена материальными ресурсами, что приводит к высоким темпам роста ценности информации. Информация определяет развитие производительных сил и производственных отношений в государстве, становится товаром.[3] Хотя глобальное информационное общество формируется локально и в разных странах этот процесс идет с различной интенсивностью и особенностями, движение к информационному обществу - это общая тенденция как для развитых, так и для развивающихся стран.[1] Невозможно создать информационное общество в одной стране, так как этот процесс связан с интеграционными процедурами различного характера в глобальном масштабе. При переходе к информационному обществу кардинально меняется образ жизни большей части населения, социально-психологическая модель поведения людей и общества в целом. Особенно существенно начинают отличаться модели поведения нынешнего и будущего поколений - известная проблема “отцов и детей”. Очевидно, что одним из факторов, способных в определенной степени ослабить воздействие на психику человека подобных изменений в образе жизни, является уровень информационной подготовленности человека к грядущим изменениям. Необходимость перехода к информационному обществу тесно связана с изменением характера воздействия научно-технического прогресса на жизнь людей. В конце XX века скорость смены технологических укладов в производстве, технологиях предоставления продукции и услуг и управлении этими процессами существенно увеличилась.[4] Все вышесказанное определяет возникновение и необходимость решения сложной общественно значимой задачи - создания социальнопсихологической модели поведения члена информационного общества, выявления “точек” и методов воздействий, которые обеспечат нормальную адаптацию и комфортное существование человека в условиях информационного общества, уменьшат противоречия между поколениями. Представляется, что наиболее действенным образом такое воздействие оказывает система образования, которая должна приучать ребенка, подростка и взрослого к необходимости постоянных изменений в образе жизни, к восприятию, следованию и сохранению национальных традиций и культурного наследства своей страны. По Т. Стоуньеру: «В основе квалификации, компетентности и специального знания лежит образование. В своём широком значении 60

образование есть накопление индивидом информации и практического опыта».[4] Образование – это система деятельности для обучения и воспитания членов общества, направленная на овладение определёнными знаниями и связанными с ними навыками, умениями, нормами поведения. Технология информационного общества не только предъявляет к процессу образования определённые требования, но и оснащает этот процесс современными информационными средствами, способными обеспечить не только прямую, но и обратную связь между преподавателями и обучающимися. [4] Литература 1. http://www.fio.vrn.ru/2005/6/index.htm 2. Иноземцев В. Л. Современное постиндустриальное общество: природа, противоречия, перспективы. http://lib.ru/ECONOMY/inozemcew.txt 3. Информационное общество и информационный рынок. http://www.intuit.ru/department/informatics/incslawyers/11/1.html 4. Негодаев И. А. На путях к информационному обществу. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 1999.

61

Раздел 2 ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ З. П. Ларских13 Елецкий государственный университет им. И. А. Бунина

Особенности комбинированной компьютерной программы по орфографии Психологи между деятельностью вообще и деятельностью по усвоению грамматико-орфографического материала (определений, правил) обнаруживают не только инструментальные, но и структурные параллели. Деятельность по формированию грамматико-орфографического навыка предполагает постановку цели (решение грамматико-орфографической задачи), планирование, т. е. составление схемы ориентировочной основы действия (алгоритм лексического и грамматико-орфографического разбора), сопоставление цели и результата (проверка правильности решения грамматико-орфографической задачи). П. Я. Гальперин выделял несколько этапов в процессе становления и выработки умственных действий, которые являются необходимыми компонентами при формировании орфографических умений и навыков [1]: I этап – образование ориентировочной основы действия, под которой понимается система представлений учащегося о целях, плане, средствах осуществления действий. II этап – действия в материальной (материализированной форме) с реальными объектами или их моделями (схемами). III этап – громкая социализированная речь, когда учащийся ориентируется не только на предметное содержание действия, но и на его речевое оформление, переносит действие в речевой план. IV этап – формирование действия во «внешней речи про себя», когда громко-речевое проговаривание переносится во внутренний план и заканчивается свободным проговариванием действия про себя. Действие выполняется в виде последовательного рассуждения. V этап – речевой процесс исчезает из сознания, оставляя конечный результат – предметное содержание действия. Речевая формула сокращается, речь внешняя превращается во внутреннюю, действие становится автоматическим процессом. Действие выполняется с объектами в виде понятий и символов. Г. С. Сухобская отмечает в процессе развития грамматикоорфографического навыка несколько этапов.

13

© З. П. Ларских 62

1. Этап овладения развернутой системой рассуждения вслух и грамматико-орфографическим анализом слова на основе предложенной схемы (алгоритма правила). 2. Этап анализа по схеме, закрепляющей последовательность операций в процессе поисков нужной орфограммы. Речь на этом этапе приобретает «свернутый» характер. 3. Этап овладения грамматико-орфографическим навыком на уровне автоматизированного действия в уме [5]. Согласно взглядам на природу орфографического навыка Г. С. Сухобской, ко второму этапу можно отнести комментирование – закрепление последовательности этапов грамматико-орфографического разбора различных правил путем «свернутых» рассуждений. В практике встречается такое явление: правила механически заучиваются, а их содержание остается неосмысленным. Ученик не в состоянии определить, в каких случаях какое правила применить, не видит орфограммы. Разобраться в формулировке правила, сделать шаги по решению грамматико-орфографической задачи осознанными поможет применение компьютерных комбинированных программ, содержание которых направлено на систематическую и тщательную работу по усвоению компонентов каждого правила путем выявления в формулировке опознавательных, выборочных и заключительных признаков. При составлении пакета программ, который можно назвать электронным учебником по русскому языку, нами учитывалась необходимость мотивации действий учащихся. Цель выполнения действий при работе с программами должна быть ясна. В учебном плане – это овладение определенным правилом или системой правил; в психологическом плане – развитие мышления, операционной структуры умственных действий при проведении орфографического разбора. Предварительное ознакомление с целью деятельности реализуется при работе с компьютерными обучающими программами путем предварительного разъяснения учителя. Преломляя задачи выделенных П. Я. Гальпериным этапов формирования умственных действий в сфере выработки с помощью программно-педагогических средств грамматико-орфографических навыков, получаем следующую структуру комплексных комбинированных компьютерных программ: Первый этап (этап составления схемы ориентировочной основы действий) для учащихся при работе с компьютерной программой по русскому языку связан с уяснением логики опорных операций по применению грамматико-орфографических знаний. В 1 – 2 разделах программы устанавливается строго определенная последовательность грамматико-орфографических действий. 63

Второй этап (этап выполнения действий в материальном или материализованном виде) в процессе работы с компьютерной программой реализуется как письменное оформление ступеней грамматикоорфографического разбора путем печатания на экране с использованием клавиатуры при выполнении тренировочных упражнений 3-его раздела программы. Режим тренинга способствует формированию исполнительской основы действий. Так, при изучении темы «Правописание непроизносимых согласных» первый модуль компьютерной программы содержит такие разделы: I. Подготовка к изучению орфографического правила. II. Работа над формулировкой правила. III. Обозначение в словах изученной орфограмм с опорой на формулировку правила. Перечисленные разделы запрограммированы для работы в режиме демонстрации, что создает у учащихся ориентировочную основу деятельности – необходимую базу для дальнейшего развития умственных операций, способствующих формированию прочных навыков правописания. Но ученик не остается пассивным созерцателем предъявляемых машиной образцов грамматико-орфографического разбора, он участвует в составлении таблицы, разборе примеров. Это активизирует мышление, способствует развитию самостоятельности. Динамическая таблица в III разделе программы на экране компьютера в законченном виде выглядит следующим образом: Проверяемые согласные в слове Признаки Способы Правило орфограммы обозначения орфограмм Подчеркнуть стечение согласных в слове: Опознавательный признак поз..ний ≈≈ Чтобы не ошибиться Подчеркнуть место Признак, в написании слова орфограммы: помогающий с непроизносимым выбрать поз..ний согласным, нужное правило Подобрать надо подобрать проверочное слово: проверочное слово, Способ в котором поздний – опоздать применения этот согласный правила произносится. В формулировке этого правила выборочных признаков нет, сразу дается способ его применения.

64

Третий этап (этап формирования действия как внешнеречевого) реализуется после окончания работы с первым модулем обучающей программы при безмашинном обучении. На этом этапе необходима такая форма работы, как комментирование. К. А. Москаленко методику проведения комментированного письма описывает следующим образом: «Весь класс пишет под диктовку учителя… Учитель диктует, соблюдая правила орфоэпии. Один из учеников, не вставая с места, четко, ясно и громко проговаривает слово так, как оно должно быть написано (орфографически), кратко объясняет его написание и записывает в своей тетради. Ученики всего класса, работая вместе с комментирующим, внимательно следят за проговариванием и кратким объяснением орфограмм, проверяют свои знания. Ученики класса производят запись слова только тогда, когда оно произнесено орфографически и прокомментировано его написание. Объясняются и записываются не сразу все слова в предложении, как это делается при проведении обычного предупредительного диктанта, а каждое в отдельности. Написание слова поясняется не полной формулировкой правила, как оно дано в учебниках русского языка, а отдельными словами - комментариями, т.е. так, как естественно протекает мысль ученика во внутренней речи, когда он хорошо усвоит смысл и формулировку правила» [4: 51]. Систематические упражнения в проговаривании слов при записи с целью контроля вырабатывают у детей умение писать без пропусков, замен и перестановок букв. Внешний признак эффективности самоконтроля – резкое сокращение ошибок, а внутренний – привычка всегда проверять себя при письме. Установка к проверке своего письма помогает учащимся понять роль комментирования, суть которого – включить обоснования в виде кратких рассуждений в процесс записи каждого слова. В основе комментариев лежат обобщение знаний, определяющих способы проверка написания слов, и готовность применить эти способы в нужный момент. То и другое создается в результате длительных упражнений с каждым видом и группой написаний, обладающих общими признаками, от которых зависит способ проверки. Если комментированное письмо оставить доминирующей над всеми остальными формой работы на уроке, это может привести к таким отклонениям: 1) речевая формула действия преждевременно закрепляется, что ведет к формаль-ному знанию; 2) предметное содержание действия (письмо) преобладает, отрывая от речевого, в результате чего ученик умеет практически решать орфографические задачи, но не развивает свои способности в области мыслительной операции абстрагирования, которая обеспечивает высокую стереотипность действия, следовательно, – его быструю автоматизацию. В использовании комментирования необходимо чувство меры. На уроках изучения грамматики и орфографии следует найти время для работы по развитию орфографической зоркости, наглядному оформлению 65

орфограмм с помощью специальных графических знаков, обогащению словарного запаса, повторению грамматических понятий. Эффективно провести эту работу поможет компьютерная поддержка. Становится очевидным, что использование компьютерных программ должно сопрягаться с немашинным обучением. И при компьютерном, и при традиционном обучении русскому языку развитие языковой компетенции учащихся невозможно без правильного предварительного отбора словесного материала, использование которого поможет сравнивать и сопоставлять признаки, помогающие осуществить проверку написания (ударность и безударность гласных, наличие звонких и глухих согласных, наличие шипящих согласных на конце слова и т. д.). Работа с правильно подобранным дидактическим материалом приведет к обобщению знаний и действий по правилу. Одно из требований, предъявляемых к дидактическому материалу, предназначенному для комментирования, является вариантность орфограмм по степени трудности для усвоения [2]. Для учащихся слова, на которые распространяется одно и то же правило, различны по трудности. Принимая во внимание рекомендации методистов (Н. Н. Алгазиной, Н. С. Рождественского, М. В. Ушакова), можно сделать вывод: чтобы добиться положительных результатов в формировании орфографических навыков, учитель обязан учитывать трудности в пределах каждой орфограммы, т. е. при конструировании сценария компьютерных программ производить обзор трудных случаев. Изучение орфографических ошибок и причин, порождающих эти ошибки, позволит сценаристу наметить семантические, фонетические и грамматические особенности слов с соответствующими орфограммами и учесть те трудности, которые испытывают учащиеся при овладении грамматико-орфографическим материалом в силу этих особенностей. При определении одной и той орфограммы учитывается, с одной стороны, лингвистические особенности слов, с другой стороны, – те затруднения, с которыми сталкиваются учащиеся именно в силу этих лингвистических особенностей. Указанные два способа определения вариантов орфограммы взаимосвязаны. Каждому варианту орфограммы присуща семантическая, фонетическая или грамматическая особенность. Вариант орфограммы – это разновидность одной и той же орфограммы, находящейся в своеобразных семантических, фонетических или грамматических условиях, в результате чего учащиеся испытывают трудности в применении соответствующего орфографического правила. На каждое правило сценаристы подбирают дидактический материал, содержащий все варианты орфограммы, относящиеся к данному правилу, чтобы учащиеся получили конкретное представление о том, на какой круг слов распространяется то или иное правило. При подготовке компьютерных программ специально рассматривается вопрос о подборе дидактического 66

языкового материала как для объяснения нового орфографического правила, так и для обобщения при его повторении, чтобы учащиеся получили наглядное представление о случаях, на которые распространяется изученное орфографическое правило. Варианты орфограммы необходимо учитывать и при подборе текстов для проверочных работ по орфографии. Чтобы получить объединенные данные о степени усвоения изученного орфографического правила, в текст для контрольной работы включаются те варианты орфограммы, которые были предметом специальной работы учащихся. Что касается вариантов орфограммы, не попавших во время тренировки в поле зрения учащихся, то включение слов с этими орфограммами не отразит объективных данных о характере усвоения подлежащего проверке орфографического правила. Причинами ошибочных написаний может быть неумение совмещать операции по лингвистическому разбору и по применению правил. Например, наличие ошибок на правило правописания безударных гласных объясняются или неумением выделять ударный слог, находить корень, или затруднениями в подборе проверочного слова. Для предупреждения этих ошибок в компьютерные программы включен дидактический материал, работа с которым поможет потренироваться в определении ударения в словах, подборе родственных слов, выделении корня. Применение графических схем при выделении корней, безударных гласных, постановке ударения позволяет ученикам наглядно представить процесс решения грамматико-орфографической задачи. Четвертый этап (этап формирование внешней речи про себя) связан с предварительным проговариванием имплицитного характера про себя, свернуто. Он реализуется при самостоятельном выполнении грамматикоорфографических упражнений, заложенных в 4-ом разделе программы. Действия по орфографическому разбору соответствуют тому порядку, который подсказан формулировкой правила и отражен в динамической таблице. Пятый этап (этап выполнение действий в умственном плане) реализуется при работе с 5-ым разделом программы при выполнении контрольных упражнений. Опыт обучения с использованием компьютерных программ по русскому языку как в средних, так и в начальных классах показал, что при их применении следует соблюдать определенную последовательность, так как интериоризация (переход внешних по форме процессов рассуждений по правилу во внутренние процессы, протекающие в плане сознания и подсознания в форме умственных операций) осуществляется успешно только при условии следования от этапа к этапу. Редуцирование или пропуск хотя бы одного из перечисленных выше этапов ведет к дефектам в формировании действий учащихся в процессе применения орфографических знаний в практике письма.

67

Литература 1. Гальперин П. Я. Методы обучения и умственное развитие ребенка [Текст] / П. Я. Гальперин. – М., 1985. 2. Дидактические материалы по орфографии с компьютерной поддержкой [Текст] / Под ред. Н. Н. Алгазиной. – М.: Просвещение, 2009. 3. Кленицкая И. Я. Веселые горошины: Сборник текстов для комментированного письма и диктантов: 2 – 7 классы [Текст] / И. Я. Кленицкая. – М.: Новая школа, 1995. 3. Москаленко К. А. Сборник педагогических статей [Текст] / К. А. Москаленко. – Липецк, 1995. 4. Сухобская Г. С. Об особенностях обобщения и автоматизации в процессе формирования навыков орфографии: Автореф. дисс. … канд. пед. наук [Текст] / Г. С. Сухобская. – М., 1959. Т. К. Смыковская14 Волгоградский государственный педагогический университет

Метод проектов как средство ознакомления учащихся 5-6 классов с миром информационных технологий Метод проектов в последние годы получил широкое распространение в системе отечественного образования, однако, в работе при организации обучения информационным технологиям учащихся 5-6 классов практикующими учителями используется крайне редко. Метод проектов, как отмечает Дж. Дьюи [1], характеризуется как «обучение через делание», когда познающий мир человек самым непосредственным образом включен в активный познавательный процесс, самостоятельно формулирует познавательную проблему, осуществляет сбор необходимой информации, планирует варианты ее решения, делает выводы. В настоящее время не существует однозначного толкования сущностных характеристик проекта. С учетом психо-возрастных особенностей учащихся 5-6 классов мы принимаем позицию А. В. Хуторского [2], понимая под проектом такую форму организации занятий, при которой всех участники включаются в деятельность по получению конкретной продукции за небольшой промежуток времени. Анализ работ Е. С. Полат [3] позволил выделить следующие признаки, по которым осуществляется типологизация проектов: 1) доминирующая деятельность; 2) предметно-содержательная область; 3) характер координации; 4) характер контактов; 5) количество участников; 6) продолжительность выполнения. По первому признаку выделяются исследовательский (моделируется ситуация реального научного поиска, подчиненного логике и структуре 14

© Т. К. Смыковская, 2010 68

подлинного исследования), информационный (предусматривается сбор, обработка и анализ информации по проблеме, ознакомление участников проектной деятельности с этой информацией и обобщение фактов, предназначенных для широкой аудитории), творческий (организуется деятельность участников в соответствии с их интересам и жанром конечного результата), практико-ориентированный (создается модель социально значимого продукта, которым могут воспользоваться как сами участники проектной деятельности, так и окружающие их люди) и ролевой (моделируется ситуация, в которой участники принимают на себя определенные роли, обусловленные характером и содержанием проекта) проекты. Приведем примеры тем проектов, ориентированных на ознакомление учащихся 5-6 классов с миром информационных технологий: 1) исследовательские – «Как информационные технологии помогают нашей семье?», «Живем ли мы в мире информационных технологий?», «Кого или что победили информационные технологии?», «Что это за технологии – Информационные?», «Почему информационные технологии назвали информационными?», «Что дали современному человеку информационные технологии?», «Можно ли поставить знак равно между информационными технологиями и программным обеспечением?» и др., 2) информационные – «Как текстовые редакторы помогают взрослым?», «Люди каких профессий работают с текстами на компьютере?», «Интернет в жизни моих родственников», «Кто такие компьютерные Вирусы?», «Что может буфер обмена?», «Какие инструменты есть во всех офисных программах?», «Когда MS Office стал единым?», «Как найти файл на компьютере?», «Зачем нужны растровые и векторные графические редакторы?» и др., 3) творческие – «Рабочий стол компьютера» (создание сценария сказки), «Компьютерные вирусы, к барьеру» (театрализация), «Азбука компьютера» (подготовка и проведение праздника для младших школьников), «Создаем мультфильм» (съемка видеофильма), «Наши любимые сказки» и «Времена года» (оформление электронного альбома) и др., 4) практико-ориентированные – «Письмо первому учителю» (создание письма в текстовом редакторе с вставкой изображений из файла, отправка по электронной почте), «Сказки осени», «Зимние узоры» (освоение инструментов графического редактора), «Наш семейный электронный фотоальбом» (освоение возможностей графического редактора) и др., 5) ролевые – «Секреты компьютера» (театрализация), «Всему свету по секрету…», «В мире информационных технологий» (спектакль для родителей о возможностях информационных технологий), «Путешествие по паутине Интернета» (ролевая игра). В соответствии со вторым признаком – предметно-содержательной областью – Е. С. Полат [3] выделяет следующие типы проектов: монопредметные, межпредметные и надпредметные. Мы считаем, что 69

межпредметные проекты позволяют опираться на личный опыт учащихся 5-6 классов, поддерживать долгое время интерес к деятельности. По характеру координации проекты (третий признак) делятся [2] на проекты с открытой и скрытой координацией. При организации учебных проектов с открытой, явной координацией координатор проекта выполняет свою собственную функцию, ненавязчиво направляя работу обучающихся, организуя, в случае необходимости, отдельные этапы их деятельности. В процессе работы над проектом со скрытой координацией координатор выступает как полноправный участник проектной деятельности. В соответствии со следующим признаком (характер контактов) выделяют внутренние (региональные) и международные проекты. В данном аспекте мы не осуществляем типологизацию проектов. По количеству участников проекты (четвертый признак) можно разделить на индивидуальные и групповые [3]. Оба типа проектов, как показывает наш опыт, эффективны для ознакомления учащихся 5-6 классов с миром информационных технологий. По продолжительности выполнения проекты (пятый признак) бывают краткосрочными (являются решением небольшой проблемы или части более крупной проблемы, решаемой в течение 1-2 дней), средней продолжительности (создаются от недели до месяца), долгосрочными (от месяца до года). Нами в основном используются краткосрочные, которые в основном являются информационными или практико-ориентированными, а также средней продолжительности, которые по доминирующей деятельности являются исследовательскими, ролевыми или творческими. В работах Ю. Л. Хотунцева, В. Д. Симоненко [4] выделены следующие дидактические требования, связанные с проведением проектов в образовательных учреждениях: время, отводимое педагогом для выполнения задания, должно быть достаточным для качественного и спокойного решения проблемы; обучающиеся должны принимать участие в оценке результатов выполнения проекта; необходима системность в организации проектов при освоении предметного содержания (проекты предлагаются в течение всего года и представляют собой порядочную последовательность разнообразных по форме и содержанию, постепенно усложняющихся заданий). Анализ литературы и состояния практики позволил нам выделить следующие этапы выполнения проектов школьниками: выбор темы проектного задания с учетом анализа потребностей дома, школы, организации досуга, производства, сферы обслуживания и т.д.; оценка интеллектуальных, материальных и финансовых возможностей, необходимых для выполнения проекта; сбор и обработка необходимой информации при изучении литературы (справочники, журналы, газеты, книги, рекламные буклеты и т.п.), обращение к банку данных учебных проектов; разработка идей выполнения проекта с учетом экономических и экологических ограничений; планирование, организация и выполнение проекта с учетом требований дизайна и эргономики, текущей контроль и 70

корректировка деятельности; оценка качества выполненной работы (своей и чужой), защита проекта. Приведем пример системы проектов, апробированной в ряде школ Волгограда при изучении курса «Информатика и ИКТ» по УМК Л.Л. Босовой учащимися 5-6 классов, с целью ознакомления с миром информационных технологий были предложены следующие проекты: «Какие устройства помогают управлять компьютером?» (информационный проект, результат: текст с иллюстрациями), «Можно ли обрабатывать информацию без информационных технологий?» (исследовательский проект, результат: текст с иллюстрациями), «Все ли формы представления информации используют информационные технологии?» (исследовательский проект, результат: презентация), «Тайны текстового процессора» (ролевой проект, результат: путешествие по текстовому процессору), «Пиксель-волшебник» (ролевой проект, результат: игра инсценировка с принятием ролей – пиксель, друзья пикселя, краски, карандаш, ластик, картина), «Компьютер-художник» (исследовательский проект, результат: сказка о графическом редакторе), «Сто секретов графического редактора» (исследовательский проект, результат: альбом рисунков), «Цветик-семицветик» (творческий проект, результат: праздник для родителей с демонстрацией личных успехов каждого ребенка в освоении графического редактора), «Царство информационных технологий» (ролевой проект, результат: путешествие по царству, создание «новых» замков и крепостей), «Текст – сложно или просто?» (исследовательский проект, результат: презентация), «Гипертекст и мультимедиа» (информационный проект, результат: структурированный текст), «Какие элементы (объекты) текста можно форматировать?» (исследовательский проект, результат: интерактивная презентация), «За и против компьютерной графики» (ролевой проект, результат: инсценировка спора художников и компьютерщиков), «Готовимся к праздникам» (прикладной проект, результат: открытки, выставка работ юных художников), «Что мы знаем об информационных технологиях?» (информационный проект, результат: интерактивная газета), «Сколько существует информационных технологий?» (исследовательский проект, результат: гипертекст), «Какая информационная технология важнее всех?» (творческий проект, результат: театрализация), «Мир моими глазами» (ролевой проект, результат: игра-соревнование на знание информационных технологий). Таким образом, нами представлена система проектов для работы с учащимися 5-6 классов при изучении информатики, ориентированная на создание условий ознакомления обучающихся с миром информационных технологий. Мы исходим из того, что педагог, организующий проекты при изучении информатики и ИКТ в 5-6 классах, должен: 1) подробно определять основные и дополнительные цели и этапы работы, позволяющие сформировать навыки и развивать инициативу обучающихся; 2) постоянно пополнять свои знания по тематике проектов, выступать «играющим тренером» в работе над проектом; 3) обеспечивать базу для выполнения 71

проекта (демонстрационные, справочные и наглядные средства, специальные инструменты, материалы и т. п.); 4) создавать положительный эмоциональный фон при выполнении проекта (дизайн, музыка и т.п.); 5) осуществлять консультирование; 6) подсказывать в ходе работы над проектом лишь общее направление и главные ориентиры маршрутов поиска решения проблемы и т. п. В условиях реализации метода проектов кардинально меняется роль педагога, а обучение ведется через участие школьников в деятельности при их активной позиции познания окружающей действительности. Литература 1. Дьюи Дж. Психология и педагогика мышления. – М., 1922. 2. Хуторской А. В. Развитие одаренности школьников: Методика продуктивного обучения: Пособие для учителя. – М.: Гуманит. изд. центр «ВЛАДОС», 2000. 3. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: Учеб. пособие / Е. С. Полат, М. Ю. Бухаркина, М. В. Моисеева, А. Е. Петров. – М.: Изд-во центр «Академия», 2001. 4. Хотунцев Ю. Л., Симоненко В. Д., Кожина О. А и др. Проекты в школьном курсе «Технология» // Школа и производство. – 1994. – № 4. И. А. Калинин15 ГОУ ВПО МГПУ, г. Москва

Механизмы автоматизации обработки текстовой информации в рамках темы «Обработка текстовой информации» В традиционном курсе школьной информатики раздел «Обработка текстовой информации» обычно предусматривает достаточно обширный материал, посвященный ручному редактированию текста в типовых программах и подготовке оригинал-макетов простейших изданий. Автоматизированная обработка текстовой информации, как правило, если вообще рассматривается, то ограничивается системами оптического распознавания текстов и проверки орфографии. Несмотря на несомненную важность таких навыков приходится отметить, что этими возможностями обработка текстовой информации далеко не исчерпывается. Растущий объем текстов, поступающих из различных источников (в особенности – из Интернет), активное развитие аналитических систем, рост доступных вычислительных ресурсов позволяют рассмотреть и более совершенные средства.

15

© И. А. Калинин, 2010 72

К одним из наиболее широко распространенных и совершенных средств обработки текстовой информации относятся механизмы работы с регулярными выражениями [1]. По сути, регулярные выражения – чрезвычайно широко применяемый в практике механизм обработки шаблонов. Регулярные выражения, реализованные на базе механизмов детерминированных или недетерминированных конечных автоматов, применяются в текстовых редакторах, всевозможных программных системах, как механизм верификации поступающих данных. Они служат для поиска, выделения фрагментов текста, их модификации и преобразования, выявления ошибок и т.д. При изучении курса информатики в старшей школе они могут возникать не только как возможный объект для изучения (устойчиво и широко применяемый, удивительно гибкий и многообразный инструмент), но и как средство организации межпредметных связей. В особенности важно, что эти связи возникают с предметами, обычно не взаимодействующих с информатикой – литературой, языками, историей. В качестве инструмента для таких заданий могут быть использованы: - текстовые редакторы и процессоры. Частичный механизм регулярных выражений реализован даже в Microsoft Word [2], более функциональный механизм есть в различных текстовых редакторах, например Notepad++ или PsPad. - Специализированные средства работы с регулярными выражениями. Как одно из удобных и свободных средств такого рода можно назвать, например Expresso [3], основанный на использовании механизма регулярных выражений среды .Net. Один из существенных плюсов такого рода средств – возможность отслеживать исполнение выражения, результаты его применения к тексту, создавать библиотеки готовых шаблонов. - Применение программных библиотек, реализующих регулярные выражения в средах разработки, языках сценариев и др. Фактически, подавляюще большинство современных систем либо имеют такие средства в своем составе (PERL, PHP, JavaScript), либо они могут быть без затруднений добавлены. В качестве примеров решаемых задач можно привести: - Выборку из текста форматированных данных (дат, телефонов, измерений и т.д.) - Приведение текстов в соответствие с нормами типографики (убрать задвоенные пробелы, выявить повторы слов и абзацев, проверить расстановку кавычек и пр.) - Выявить использование в тексте имен собственных. Провести частотный анализ. - Выполнить подготовку текста к отображению на web-страницах, в частности – унификацию и преобразование тегов в HTML и XML представлениях - Выявить связанные упоминания и т.д. 73

Применение этих механизмов позволяет не только использовать автоматизированные методы непосредственно, но и обозначить проблематику обычно в школе не затрагиваемую – автоматизированные аналитические системы, понятие «смысла» текста, применение статистикоаналитических методов, в частности – методов добычи знаний. Применение автоматизированных средств обработки текстовой информации, позволяющих выделить шаблонные данные, извлечь данные из текста заданной структуры, получить обобщенные результаты для последующего анализа, может существенно расширить спектр решаемых задач, сделать их более актуальными. К таким задачам можно отнести: 1. Извлечение и очистку данных из сетевых источников 2. Частотный анализ 3. Получение и сопоставление данных из поисковых систем 4. Простейшие задачи контент-анализа 5. Извлечение форматированных данных В частности, к таким задачам более интеллектуального анализа можно отнести частотный анализ. Выделение из текста слов позволяет выполнить выделение существенной информационной части текста, используя законы Зипфа, проиллюстрировать эти соотношения. Стоит отметить, что даже начальные попытки применения таких закономерностей позволяют продемонстрировать целую группу проблем применения автоматических методов анализа текста – связанных с учетом различных форм слов. Для решения этой задачи могут быть подготовлены и применены средства морфологического анализа и преобразования слов – в частности, стеммеры, общедоступные словари и т.д. Стоит также отметить, что изменение общего подхода к изучению темы «Технология обработки тестовой информации» в старшей школе позволит также рассмотреть целый комплекс аналитических методов, применяемых при обработке текста [4]. В частности, среди таких методов можно отметить кластерный анализ, классификацию текстов методом неотрицательной матричной факторизации и ряд других. Применение таких методов требует от участника начальной подготовки в области программирования, представления о способах получения данных из среды Интернет и ряд других знаний и навыков. Таким образом, можно отметить что применение такого подхода, с перечисленными программными средствами или любыми их аналогами позволяют организовать продуктивную и заинтересованную работу учащихся не только специализированных физико-математических, технологических и экономических профилей, но и профилей гуманитарных – в которых основным является изучение и лингвистический анализ различных текстов. Это позволит четко обозначить направление современных исследований, их практическую значимость и подчеркнуть важность изучения предметов языкового цикла, организовывать изучение больших массивов документов в рамках исследовательской деятельности школьников. 74

Применение таких методов позволит также обозначить ряд важных и перспективных приложений в обработке текста, пояснить и проиллюстрировать целый ряд требований и правил к оформлению текстов. Литература 1. Фридл Дж. Регулярные выражения, 3-е изд., - Пер. с англ. – СПб:Символ-Плюс, 2008. – 608 с., илл. 2. http://office.microsoft.com/en-us/help/HA010873051033.aspx 3. http://www.ultrapico.com/Expresso.htm 4. Сераган Т., Программируем коллективный разум. – Пер. с англ. Пер. с англ. – СПб:Символ-Плюс, 2008. – 368 с., илл. О. Р. Воронцова, О. Б. Садовская, А. С. Илюхина16 Костромской государственный технологический университет, Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Интернет-обучение школьников по математике Математика по праву считается одним из наиболее сложных школьных предметов. Сегодня результаты Единого государственного экзамена имеют определяющее значение при поступлении в высшие учебные заведения. Высшее образование – это возможность выбора интересной специальности, с которой сегодняшний ученик свяжет дальнейшую жизнь: ради этого стоит приложить усилия для успешного прохождения экзаменов. Более того, далеко не все планируют получать дальнейшее образование в русле точных наук. А, между тем, ЕГЭ по математике является обязательным для всех выпускников школы, и получить плохую оценку по этому предмету – значит осложнить себе поступление во многие ВУЗы. Устранить пробелы, освежить в памяти пройденный материал, систематизировать знания, успешно пройти сложные тесты, подготовиться к ЕГЭ в сжатые сроки поможет качественная подготовка. Вы можете выбрать любой из вариантов подготовки самостоятельно, на подготовительных курсах или с репетитором, а также сочетать эти варианты. Главное, чтобы эти занятия проходили систематически и опыт решения задач и методы выстроились бы у вас в сознании в четкую схему, эффективную для оперативного применения в течении четырех часов вступительного экзамена. Авторы провели анкетирование 150 школьников из Костромской области и сделали вывод, о том, что 75% будут поступать в высшие учебные заведения, а 90% из них хотели заниматься на подготовительных курсах через Интернет. В связи с актуальностью таких курсов, планируется их использование в КГТУ. Для реализации предлагается следующий вариант: для того, чтобы 16

© О. Р. Воронцова, О. Б. Садовская, А. С. Илюхина, 2010 75

получить доступ к материалам курса, школьникам потребуется авторизоваться на официальном сайте КГТУ, т.е. ввести свой логин и пароль в соответствующие поля навигационной панели. После авторизации появится раздел "Абитуриенту" со ссылкой "Ваши курсы", где находится список курсов, на которые школьник записался. Дистанционный курс – это набор тематических (или календарных) модулей, в которых размещены ресурсы и деятельностные (интерактивные) элементы курса. Ресурсы – это статичные материалы курса. Ими могут быть: тексты лекций; различного рода изображения – карты, иллюстрации, схемы, диаграммы, формулы; веб-страницы; аудио и видео-файлы; анимационные ролики, 3D-модели, в том числе анимированные, ссылки на ресурсы Интернет и т.п. Работать с ресурсами просто – их необходимо освоить в сроки, указанные преподавателем – либо прочитать с экрана, либо распечатать, можно сохранить их на свой локальный компьютер. Деятельностные элементы курса – это интерактивные средства, которыми преподаватель либо проверяет уровень знаний слушателей, либо вовлекает их во взаимодействие как друг с другом, так и с собой. Деятельностные элементы курса включают: форумы, чаты, задания, уроки, тесты, семинары и т.п. Деятельностные элементы могут предполагать как одностороннюю активность слушателей, так и обоюдную: между слушателем и преподавателем. Основное содержание курса расположено в модулях, которые могут быть организованы по тематическому или календарному принципу. Однако доступ к ресурсам и элементам курса может осуществляться и через другие блоки, например, через общий список ресурсов. Здесь же, а также в форумах, как правило, публикуются наиболее важные сообщения и объявления преподавателей. В некоторых случаях может быть удобнее или целесообразнее (или требоваться преподавателем) скачать с сайта материалы курса. Для этого можно пользоваться стандартными средствами любого Интернет-броузера. Кроме того, некоторые элементы курса могут требовать от слушателя загрузки своих материалов на сервер или передачи файлов преподавателю: • Для отправки файлов преподавателю можно использовать стандартный подход: бесплатный почтовый сервис (например, mail.ru). • Ряд элементов курса, например, «Задание», может предусматривать прикрепление ответов слушателей в виде файлов непосредственно в элементе курса. Для этого в интерфейсе элемента «Задание» должно быть предусмотрено соответствующее окно для загрузки файла. В образовательной системе учитывается возможность настройки тестов, которую каждый преподаватель использует в соответствии со своими специфическими задачами. Слушателям может быть предложено выполнение тестов на время, с ограниченным или нет числом попыток, со случайным набором вопросов и т.д. Конкретное решение зависит от преподавателя. 76

Большинство тестов будут выполняться в режиме он-лайн. Однако при этом, во время прохождения теста, не исключена ситуация отключения от Интернета. В этом случае тест будет считаться незавершенным до тех пор, пока не будет нажата кнопка «Отправить все и завершить тест». После прохождения теста слушателю становится доступна таблица, в которой фиксируются его результаты, число попыток, затраченное время, сроки. Большое внимание планируется уделить организации форумов, которые традиционно являются удобным средством общения учащихся и преподавателей, дополняя и "оживляя" процесс дистанционного образования. Обязательным для форума является наличие простого и интуитивно понятного интерфейса, предусматривающего ряд пользовательских настроек: можно подписаться на форум и, таким образом, получать все его сообщения; следить за новыми сообщениями; осуществлять поиск по сообщениям форума; изменять формат вывода сообщений (группировать сообщения в зависимости от даты, сворачивать сообщения и т.д.). Встроенный редактор, включенный в форум, позволит форматировать текст сообщения слушателя, вставлять картинки, писать формулы и т.д. В предлагаемой образовательной системе планируется организовать двухуровневую систему контроля учебного процесса: 1. Электронный дневник слушателя. Родители, зарегистрированные на сайте, могут по желанию получить доступ к дневникам своих подопечных слушателей. В этом случае в личной панели родителя появляется ссылка «Дневники», в которой отражается информация об активности слушателя на курсе (Посещаемость), его рейтинге по сравнению с другими слушателями, а также о его успеваемости. Кроме того, в дневнике родитель имеет возможность общения с преподавателем данного курса. 2. Оценки. В образовательной системе реализована гибкая и довольно сложная система оценок за все выполняемые задания (включая тесты), которые становятся доступны слушателю непосредственно на курсе в разделе «Оценки» панели «Управление». 3. Рейтинги. В некоторых случаях преподаватели могут выстраивать рейтинги слушателей, основываясь не только на их оценках за задания, но и принимая во внимание их активность как на курсе в целом, так и на его отдельных элементах, например, в организованных преподавателем учебных форумах. Курс «Математика для поступающих» ориентирован на учеников 11 класса средней образовательной школы. Целью курса является подготовка учащихся к сдаче ЕГЭ. Целесообразно, чтобы длительность курса составляла 8 месяцев (32 недели). На каждой неделе обучение организуется следующим образом: 1. В начале недели ученики получают материал модуля: теоретические сведения по данной теме- определения, формулы, теоремы, свойства, алгоритмы. Приводится подробный разбор примеров с обсуждением 77

основных методов решения; анализ характерных ошибок, допускаемых учениками. 2. В начале недели ученики получают домашнее задание-задания для самостоятельного решения. Срок выполнения домашней работы 1 неделя. 3. Во второй половине недели появляются 2 вида тестов (тренировочный и контрольный), содержащие набор задач по изучаемой теме. До конца недели ученик должен выполнить задания теста. Для тренировочного теста количество попыток не ограничено, для контрольного теста допускается две попытки прохождения теста, однако в официальный зачет идет только первая попытка. Вторая попытка предназначена для того, чтобы ученик, проанализировав и дополнительно подумав над неправильными ответами, мог убедиться, что правильно и полно освоил материал урока. 4. В конце недели ученикам становятся доступными ответы к задачам для самостоятельного решения. Отправка решений домашнего задания преподавателям не предусматривается. Предлагается два варианта курса: базовый и индивидуальный. В течение учебного года в рамках индивидуального курса предусматривается выполнение 3-4 контрольных работ. Контрольная работа содержит 20-30 задач, на ее выполнение отводится 2-3 недели. Поскольку объем контрольной работы весьма значителен и существенными являются не только полученные ответы, но и сами решения задач, выполненные контрольные работы высылаются в вуз обычной почтой заказным письмом. Сканирование контрольной или отправка ее по факсу, во-первых, делают ее зачастую неудобочитаемой для преподавателя и, во-вторых, возможны только при наличии у ученика дополнительного оборудования. Набор решений на компьютере неоправданно трудоемок. Проверенные контрольные работы с замечаниями и подробной рецензией преподавателя возвращаются ученику по почте. Работая в курсе на любом этапе, ученики участвуют в форуме, в котором можно задавать все возникшие при работе над материалом вопросы, обсуждать и предлагать свои решения задач, обмениваться полезной для школьников информацией. Преподаватели дают в форуме дополнительные комментарии по ходу учебы, отвечают на вопросы, задают дополнительные вопросы и предлагают материал для обсуждения. Кроме того, в форуме преподаватель может выделить и похвалить лучших учеников, и наоборот, пожурить отстающих. Кроме того, ученик и преподаватель используют для контактов электронную почту: ученики не всегда готовы публично, в форуме, обсуждать свои трудности, поэтому всем участникам курса доступны электронные адреса всех учеников и преподавателей. Система располагает широкими возможностями для хранения результатов учебной деятельности. Автоматически сохраняются и всегда доступны преподавателю следующие сведения: • фамилия, имя, отчество, город, телефон и электронный адрес каждого ученика; 78

• дата, продолжительность и какие именно ресурсы посещал ученик за время работы с курсом; • ответы ученика на все тестовые вопросы, время прохождения теста, оценка за тест; • ответы ученика на все задания, комментарии преподавателя, оценка за задание; • автоматически выстраиваются рейтинги учеников по каждому тесту и по итогам прохождения курса в целом. Полагается, что родители учеников являются заинтересованными союзниками преподавателя в деле обучения школьника. В связи с этим предусматриваются следующие возможности: • специальный дневник, в котором содержится подробная информация об учебной деятельности ученика: время работы, результаты прохождения тестов и выполнения заданий, контрольных работ; • «родительский» форум, в котором родители могут обсуждать между собой и задавать преподавателям любые интересующие их вопросы; здесь же появляются необходимые объявления о ходе курса; • контакт родителей с преподавателями по электронной почте. Доступ родителей к содержанию курса и ученическому форуму не допускается, равно как и доступ учеников к родительскому форуму. Наличие большого объема учебного математического материала, появление новых технических возможностей, накопленный авторами опыт как очного, так и заочного преподавания математики позволяют выдвинуть предположение, что данный курс может являться полноценной системой дистанционного Internet-обучения школьников по математике. Л. Ю. Кравченко, В. В. Ребро17 ГОУ ВПО «Волгоградский государственный педагогический университет»

Опыт межсубъектного диалога как условие эффективности обучения в компьютерной среде Учебный процесс представляет собой постоянное взаимодействие его субъектов: прежде всего — учеников и учителей, а также других «неявных» субъектов, таких как авторов школьного учебника. От того, насколько эффективно построено это взаимодействие, зависит результат обучения. Среди условий эффективности такого взаимодействия можно выделить опыт межсубъектного диалога. В работах Е. И. Машбица говорится о глубине диалога, которая характеризует собой отрезок времени в прошлом и дальше прогноз в будущее, включенные учителем в его модель учебной ситуации.

17

© Л. Ю. Кравченко, В. В. Ребро, 2010 79

Эффективность педагогического воздействия тем выше, чем больше глубина диалога. Глубина диалога в компьютерной среде характеризуется следующими параметрами: - глубина диалогического взаимодействия учителя и учащегося вне компьютерной среды; - глубина диалогического взаимодействия учителя и учащегося в компьютерной среде; - глубина диалогического взаимодействия учащихся друг с другом вне компьютерной среды; - глубина диалогического взаимодействия учащихся друг с другом в компьютерной среде; - глубина учебного диалогического взаимодействия учащихся друг с другом в компьютерной среде; - глубина дистанционного диалогического взаимодействия учащихся в компьютерной среде; - глубина дистанционного учебного диалогического взаимодействия учащихся в компьютерной среде с другими учащимися, с создателями образовательных продуктов и т.д. Глубина диалогического взаимодействия учителя и учащегося вне компьютерной среды показывает, какой опыт ведения диалога друг с другом имеют учитель и ученик. Этот параметр предполагает знание учителем индивидуальных особенностей каждого ученика и построение диалога с учеником в соответствии с ними, а также доверительные и открытые отношения между учителем и учеником и способность вести диалог в условиях психологического комфорта. Глубина диалогического взаимодействия учителя и учащегося в компьютерной среде определяет то, насколько учитель и ученик опытны в реализации межсубъектного диалога с использованием компьютерных технологий. Глубина взаимодействия учащихся друг с другом вне компьютерной среды характеризует отношения между учащимися вне компьютерной среды и вне школы, как они относятся друг к другу и готовы ли вести между собой диалог. В компьютерной среде на диалог учащихся оказывает влияние и отрезок времени реализации субъектами образования учебной и других видов деятельности в компьютерной среде. Это характеризуется глубиной их взаимодействия в компьютерной среде, показывающей, способны ли учащиеся вести диалог друг с другом посредством компьютерных технологий, и глубиной учебного взаимодействия учащихся в компьютерной среде, характеризующей способность учащихся в диалоге ставить перед собой учебные цели и достигать их. Глубина дистанционного взаимодействия учащихся в компьютерной среде определяет сформированность навыков межсубъектного взаимодействия посредством компьютерных сетей. Глубина дистанционного учебного взаимодействия учащихся в компьютерной среде с другими учащимися, с создателями 80

образовательных продуктов есть сформированность навыков вести такое взаимодействие в образовательных целях. Опыт учащихся в работе с компьютером определяет, насколько деятельность с использованием компьютерных инструментов для них привычна. Когда мы берем в руки инструмент, то хотим знать, что с помощью данного инструмента можно сделать. Компьютер – инструмент деятельности ученика, поэтому ученику необходимо знать возможности компьютера, поскольку это определяет то, какие требования он предъявляет к компьютеру как к инструменту деятельности, с тем чтобы его ожидания и прогнозы имели под собой прочный фундамент. Когда ожидания учащегося не соответствуют действительным возможностям компьютера, это может вызвать у него стресс, стремление уйти от диалога. Глубина диалога в компьютерной среде характеризует временной опыт межсубъектного диалога учеников с другими субъектами процесса обучения в компьютерной среде. Ученик может иметь учебный и неучебный опыт такого диалога. Для определения понятия «опыт межсубъектного диалога в компьютерной среде» рассмотрим основные подходы к определению понятия «опыт». Опыт определяется как основанное на практике чувственноэмпирическое познание действительности. В более широком смысле опыт есть единство знаний и умений. Опыт рассматривается как «инструментальный» план использования вещей, как внутренний мир непосредственных переживаний субъекта [6]. Опыт формируется у учащихся в образовательном процессе, и если это образование, ориентированное на развитие личности, то, как отмечает Е.А. Крюкова, оно должно создавать условия для проявления и развития личностных функций учениками. Когнитивный опыт из предметной формы переводится в форму совместной деятельности педагога и воспитанников, посредством чего и усваивается. В отличие от него, личностный опыт имеет форму личностно-смыслового переживания. Переживание предполагает адекватные ему субъект-субъектные формы присвоения – диалог, рефлексия, смыслотворчество, игровое мыследействие. Таким образом, усвоение личностного опыта означает в собственном смысле слова развитие личности. Личностный опыт субъективен, формируется внутри отдельной личности и существует неотрывно от нее в виде сложившихся у нее ценностных установок, процессов переживания, переосмысления и т.п.; он не может быть представлен, изначально задан до наступления самой ситуации, в которой личность сталкивается со значимым для нее явлением или событием [2]. Авторы согласны с исследователями, определяющими личностный опыт как такой опыт человека, в котором не только приобретаются или реализуются знания, способы деятельности, но и актуализируются и развиваются личностные проявления, присущие человеку как родовому существу [5]. Таким образом, под опытом осуществления учащимся межсубъектного диалога в компьютерной среде подразумевается способность учащегося использовать компьютерные инструменты для взаимодействия с субъектами 81

образовательного процесса посредством диалога, рефлексии, смыслотворчества, игрового мыследействия с целью решения поставленных задач. Можно говорить об учебном и неучебном опыте межсубъектного диалога в компьютерной среде. Прилагательное «учебный» не означает, что в процессе присвоения опыта ученик только лишь получает знания. Через присвоение данного опыта ученик проявляет свои личностные качества во взаимодействии с субъектами диалога, он учится быть личностью. То, какой опыт межсубъектного диалога в компьютерной среде был получен учеником – учебный или неучебный – зависит от того, сможет ли ученик использовать его для решения задач в будущем. Рассматриваемый опыт может быть получен учеником и в образовательном процессе, и во внеурочное время. Оба вида опыта межсубъектного диалога в компьютерной среде – учебный и неучебный – учащиеся приобретают в Интернет-чатах, форумах, посредством переписки по электронной почте, в компьютерных играх и при работе с различными программами и т.д. Характер опыта зависит от того, какую цель при опосредованном компьютером взаимодействии с другими субъектами ставит перед собой ученик: образовательную или развлекательную. Одна и та же компьютерная программа, игра, один и тот же чат или форум может у одного ученика формировать учебный опыт межсубъектного диалога в компьютерной среде, а у другого – неучебный. Формирование опыта межсубъектного диалога учащегося в компьютерной среде начинается с начала вхождения ученика в компьютерную среду. Независимо от того, какой характер общения учащегося посредством компьютера будет преобладать в дальнейшем, и насколько ученик овладеет компьютерными инструментами и будет ли использовать их в дальнейшем как средство общения, изначально накапливается именно учебный опыт общения учащегося: с другими учениками, с разработчиками электронных образовательных продуктов и др. Учитель также может иметь учебный и неучебный опыт межсубъектного диалога в компьютерной среде. Здесь возможны варианты: - отсутствие опыта межсубъектного диалога в компьютерной среде, когда учитель ранее не использовал компьютерные технологии; наличие опыта межсубъектного диалога вне компьютерной среды; - отсутствие учебного опыта межсубъектного диалога в компьютерной среде; наличие только неучебного опыта. Учитель владеет компьютерными технологиями, но не использует их в учебном процессе; - отсутствие учебного опыта межсубъектного диалога в компьютерной среде с учениками; наличие учебного опыта межсубъектного диалога в компьютерной среде с коллегами. Другими словами, учитель не знает, как использовать компьютер для реализации диалогового взаимодействия с учащимися на уроке; - наличие учебного опыта межсубъектного диалога в компьютерной среде со всеми субъектами образовательного процесса. 82

В работах А. В. Петрова, А. М. Короткова и др. были выделены этапы развития компьютерной среды, на каждом из которых организация учебного диалогического взаимодействия имеет свои особенности, а опыт такого взаимодействия имеет определённую динамику. Рассмотрим развитие глубины диалогического взаимодействия субъектов учебного процесса в компьютерной среде на этих этапах. На первом этапе – этапе вхождения в дидактическую систему обучения в компьютерной среде – глубину диалога как временную характеристику учебного опыта межсубъектного диалога в компьютерной среде обеспечить невозможно, т.к. многие ученики не имеют опыта работы на компьютере. Но даже если ученики и умеют обращаться с компьютером, и у них есть опыт взаимодействия друг с другом, то у них отсутствует опыт использования компьютера в учебной деятельности, опыт ведения учебного диалога друг с другом в компьютерной среде. Однако учебный опыт общения в компьютерной среде начинает накапливаться уже на самом первом этапе. Глубина диалога характеризуется такими параметрами, как глубина диалогического взаимодействия учителя и учащегося вне компьютерной среды и глубина взаимодействия учащихся друг с другом вне компьютерной среды. Таким образом, опыт ведения непосредственного диалога субъектов образовательного процесса друг с другом является основой их диалогического взаимодействия на первом этапе, однако характер непосредственного взаимодействия учителя и учеников друг с другом меняется: во-первых, сокращается общение учащихся между собой, увеличивается время общения учеников с учителем; во-вторых, на данном этапе ученики гораздо больше задают учителю вопросов (преимущественно технического характера), чем при обучении вне компьютерной среды. Учебный опыт диалога в компьютерной среде формируется в процессе освоения способов управления компьютером. На этапе овладения компьютером как средством учебной деятельности в компьютерной среде (второй этап) формируется глубина диалогического взаимодействия учителя и учащегося в компьютерной среде и глубина диалогического взаимодействия учащихся друг с другом в компьютерной среде. Однако глубина учебного диалогического взаимодействия учащихся друг с другом в компьютерной среде к концу этапа еще не будет сформирована, поскольку общение учащихся носит преимущественно характер обмена впечатлениями, что не ведет в полной мере к присвоению учебного опыта межсубъектного диалога. В то же время учащиеся получают навыки использования компьютерных инструментов в познавательной деятельности, организации диалога посредством компьютерных технологий, обмениваться знаниями, включая их в выполняемые работы и представляя результаты одноклассникам. Учебный опыт диалога в компьютерной среде между учениками и учителем появляется в процессе освоения способов манипулирования виртуальными объектами на экране компьютера, обсуждения выполняемых действий в коллективе. 83

На этапе освоения методов решения задач в компьютерной среде (третий этап) глубина учебного диалога в компьютерной среде между учащимися и другими субъектами компьютерной среды формируется при работе в сети Интернет. Диалогическое взаимодействие учащихся друг с другом и с учителем осуществляется в дискуссиях и конференциях, обсуждениях работ, выполненных учащимися и т.д., благодаря чему на данном этапе продолжается активное присвоение опыта учебного диалогического взаимодействия учащихся друг с другом в компьютерной среде. На этапе продуктивной деятельности в компьютерной среде (четвертый этап) ученики ведут общение посредством компьютерных технологий с удаленными собеседниками, что способствует формированию опыта дистанционного диалогического взаимодействия учащихся в компьютерной среде. В случае, если на предыдущих этапах обучения в компьютерной среде уже использовались видеоконференции, то на данном этапе учащиеся уже самостоятельно ставят задачи, которые им необходимо решить в диалоге с удаленными партнерами, являются инициаторами такого общения. Это ведет к формированию глубины учебного диалога в компьютерной среде между учащимися. Если же конференции ранее не использовались, то на этом этапе способы дистанционного общения с другими учащимися только опробуются учениками, и говорить об учебном опыте такого диалога нельзя. Этап освоения ресурсов компьютерных телекоммуникационных сетей, подготовки к самореализации и самопрезентации в информационном обществе (пятый этап) связан с выходом познавательной деятельности ученика за пределы школы, поэтому дистанционное общение играет на этом этапе существенную роль. Здесь можно говорить о формировании именно учебного дистанционного диалогического взаимодействия учащихся в компьютерной среде с другими учащимися, с создателями образовательных продуктов и т.д. Литература 1. Коротков А. М. Готовность старшеклассников к учебной деятельности в компьютерной среде: методология, теория и практика формирования: Монография.-Волгоград: Перемена, 2003. 2. Крюкова Е. А. Личностно-развивающие образовательные технологии: природа, проектирование, реализация. Монография. Волгоград, Перемена, 1999. 3. Машбиц Е. И., Андриевская В. В., Комисарова Е. Ю. Диалог в обучающей системе. – К.: Выща шк, Головное изд-во, 1989. 4. Петров А. В. Методологические и методические основы личностноразвивающего компьютерного образования. – Волгорад: Перемена, 2001. 5. Сериков В. В. Образование и личность. Теория и практика проектирования педагогических систем.– М.: Издательская корпорация «Логос», 1999. 84

6. Философский энциклопедический словарь / Гл. редакция: Л. Ф. Ильичев, П. Н. Федосеев, С. М. Ковалев, В. Г. Панов – М.: Сов. Энциклопедия, 1983. Т. А. Кувалдина, О. В. Мазина18 Волгоградский государственный педагогический университет

Использование информационных технологий в экологопросветительской работе природного парка «Щербаковский» В настоящее время в отечественной системе образования интенсивно внедряются информационные и коммуникационные технологии (ИКТ). Наряду с информатикой средства ИКТ всё более широко и систематично применяются и в других образовательных областях, как гуманитарных, так и естественнонаучных. Приобретение информационной компетентности и ИКТ-компетенций становится остроактуальной задачей для всех участников образовательного процесса. В современных условиях интеллектуализации всех сфер деятельности — к понятию информационной компетентности тесно примыкает информационная и экологическая культура, понимаемая нами в методологическом и прагматическом аспектах как умение ориентироваться в окружающем мире и действовать, не причиняя вреда и ущерба. С. Н. Глазачев в структуре экологической культуры личности выделяет мотивационный, аксиологический, гностический, этический (нормативный), операционно-деятельностный и эмоционально-волевой компоненты. Таким образом, экологическая культура является интегративным качеством и важнейшим свойством личности, отражающим её психологическую, теоретическую и практическую готовность ответственно относиться к окружающей среде [1, с. 123]. Информатика и экология выступают при этом как две интегративные науки, области знания и деятельности, фундамент, методологическая база которых позволяют соединить усилия учёных-исследователей, учителей и преподавателей, методистов, чтобы сформировать у учащихся целостное представление об окружающей действительности, о природной среде и том, что создано человечеством, а также — о роли и функциях деятельности человека в естественной и искусственной средах. И здесь особое место занимают, с одной стороны, эколого-просветительская работа, в том числе — в условиях природного парка, с другой стороны, — внедрение ИКТ в учебную и воспитательную работу со школьниками [2, с. 21]. Понимание роли, места и основных возможностей использования ИКТ как в учебно-воспитательной, так и в эколого-просветительской работе — это важная научно-методическая задача, к решению которой мы стремимся. 18

© Т. А. Кувалдина, О. В. Мазина, 2010 85

Если рассматривать решение этой задачи с методологических позиций, то мы увидим, что основанием отбора материалов для работы со школьниками следует считать общую научную базу информатики и экологии, такие теории, концепции и понятия, как устойчивое развитие, окружающая среда, система управления, моделирование (информационное, математическое, компьютерное, имитационное), принцип целостности системы, интеграция знаний как восстановление целостности (терминология искусственного интеллекта, в частности, экспертных систем); экологическое/информационное сознание, мышление, мировоззрение; информационная картина мира, тезаурус как модель системы понятий. Пока мы выделяем лишь первичный круг понятий, чтобы в дальнейшем разработать интегративный курс «Информационные технологии и экология» для старшеклассников, а также — специальный курс для учителей информатики и естественнонаучных дисциплин «Информатика и экология в контексте устойчивого развития природных и искусственных систем». В качестве подготовительного этапа мы рассматриваем работу со школьниками в рамках эколого-просветительской деятельности природного парка «Щербаковский» (Волгоградская область, Камышинский район). Парк организован в июне 2003 г. на основании Постановлений областной Думы и Главы Администрации Волгоградской области в целях сохранения уникального природно-территориального комплекса на границе с Саратовской областью. Общая площадь парка составляет 34580 га. Территория природного парка имеет большую экологическую и научную значимость. За неповторимость, особую красоту и эстетичность ландшафтов этот край часто называют «Волжской Швейцарией». Уникальность территории парка состоит в удивительно гармоничном сочетании различных природных комплексов и объектов: оползневых амфитеатров и цирков, скальных обнажений, карстовых полей, целинных степей, нагорных и байрачных лесов, долинных экосистем и пляжей Волгоградского водохранилища. Для Природного парка «Щербаковский» экологическое воспитание и образование рассматриваются как одна из наиболее приоритетных задач, наряду с природоохранной и туристической деятельностью. Просветительская деятельность парка осуществляется на базе четырёх местных общеобразовательных школ. Основным и характерным именно для парка как особо охраняемой природной территории (ООПТ) условием реализации экологического просвещения является внедрение учебно-воспитательных мероприятий образования в природоохранную и научную деятельность (учёт, инвентаризация, мониторинг биологического и ландшафтного разнообразия). Вся территория парка разделена на четыре контролируемых участка обхода, за состояние каждого из которых отвечает работник парка (участковый инспектор). В то же время в пределах каждого из охранных участков или рядом с ними находится общеобразовательная школа. Приобретённые в школе и на внеклассных занятиях в парке знания, умения и навыки 86

реализуются учащимися, во-первых, в работе сопровождающими (гидами) на школьной экологической тропе и других эколого-туристических маршрутах (развитие речи, навыки общения с разновозрастной аудиторией и т.п.); вовторых, в практическом содействии работе инспекторов на участках обхода; в-третьих, в оперативной (телефон, e-mail и др.) связи с инспектором и дирекцией парка в случаях нарушений на территории. Таким образом, на базе ООПТ устанавливается длительная и прочная, обоюдовыгодная связь Школы и Парка. Школа помогает Парку, обеспечивает преемственность в наблюдательской деятельности (ротация учащихся). Парк способствует формированию экологического/информационного мировоззрения и профессиональной ориентации. Кроме того, парк как государственное учреждение гарантирует сохранность школьных модельных наблюдательных площадок и экологических троп, чего не всегда удается добиться вне пределов ООПТ. Основным «рычагом» реализации потенциала Щербаковского природного парка как образовательного учреждения в настоящее время является детское экологическое объединение (ДЭО) «Исток», в котором занимаются учащиеся МОУ Нижнедобринская СОШ. Цель ДЭО — объединение юных граждан, которые принимают активное участие в решении экологических проблем и природоохранной деятельности, усваивают экологическую информацию и основы здорового образа жизни. Наиболее удобной формой для организации процесса введения участников ДЭО в основные аспекты деятельности парка (природоохранной, научной, рекреационной и познавательной) явилась система экологопросветительской деятельности парка. Среди основных направлений эколого-просветительской деятельности укажем связанные с использованием ИКТ: 1. Материальной базой эколого-просветительской работы с населением и посетителями являются музеи природы и визит-центры. В них постоянно обновляются и пополняются экспозиции, используются современные средства ИКТ, разрабатываются новые приёмы, позволяющие не только получить информацию, но и эмоционально ощутить, эстетически и этически осмыслить значение сохранения природного и культурного наследия, осознать роль ООПТ в этом процессе. Кроме того, парк развёртывает постоянно действующие экспозиции в своих помещениях, в других местных музеях и учреждениях. Музейная деятельность включает в себя проведение выставок: детского творчества, природы, картин и фотографий, литературные, народных ремесел и т.п. Визит-центр даст посетителям первоначальную информацию об ООПТ, послужит местом распространения рекламно-информационной продукции, проведения лекций и организации экскурсионной и туристической работы. 2. Одно из традиционных направлений эколого-просветительской деятельности ООПТ — работа со средствами массовой информации. Так, сотрудниками парка в 2009 г. было опубликовано в центральной, региональной и местной печати 48 статей, организовано 5 радиорепортажей 87

и 5 видеосюжетов, размещена информация на официальном internet-сайте Администрации Волгоградской области (www.volganet.ru). Кроме этого, природный парк выпускает ежеквартальный экологический бюллетень «Щербаковская излучина Волги» тиражом 100 экземпляров. 3. Распространению информации об ООПТ и формированию позитивного отношения к ним со стороны общества способствует активная рекламно-издательская деятельность (листовки, буклеты, наклейки, эмблемы, значки, вымпелы, фотоальбомы, плакаты, настенные и карманные календари, открытки, фотовыставки). За время работы с 2003 г. природным парком выпущено: 5 видов рекламных буклетов и листовок, общим тиражом 8 тыс. экземпляров; 11 видов календарей и плакатов, общим тиражом 8 тыс. экземпляров; 3 вида методических пособий (Природный парк «Щербаковский», Первоцветы Природного парка «Щербаковский», Ботанические экскурсии по степным ландшафтам Природного парка «Щербаковский»), общим тиражом 3 тыс. экземпляров; презентаций методических (Первоцветы, Редкие и исчезающие птицы и др.) и рекламных (Эколого-туристические маршруты парка, Места отдыха, Инвестиционные проекты и др.) разработок; 3 видеофильма. Рекламно-издательская деятельность способствует формированию единого информационного пространства, обмену опытом эколого-просветительской работы между заинтересованными организациями, популяризирует идеи сохранения природных богатств родного края. 4. Наиболее яркой и масштабной формой эколого-просветительской работы с населением являются экологические праздники и акции, например, «День птиц» — областной детский праздник, который проводится с 2007 г. Этот праздник призван привлечь внимание граждан и властных структур к проблемам сохранения редких и исчезающих, занесенных в Красную книгу Волгоградской области, видов птиц особо охраняемых природных территорий региона. В рамках «Дня птиц» специалистами ООПТ совместно с журналистами организуются теле- и радиорепортажи, «круглые столы» в редакциях газет, пресс-конференции. К этим дням бывают приурочены серии газетных публикаций, проводятся разнообразные мероприятия со школьниками, познавательные экскурсии, ведутся работы по благоустройству территорий, разворачиваются природоохранные выставки и экспозиции, проводятся конкурсы детских рисунков, плакатов, творческих отчётов, презентаций. Природоохранные мероприятия оформляются праздничной атрибутикой и сопровождаются выступлениями самодеятельных и профессиональных творческих коллективов, театрализованными представлениями. Экологические праздники и акции являются весьма эффективным средством привлечения внимания к проблемам заповедного дела, результативной формой взаимодействия с общественностью региона. 5. Важнейшим направлением эколого-просветительской деятельности природного парка является работа со школьниками. Экологические знания школьники приобретают на постоянных курсах природоохранной тематики. 88

Сотрудники парка читают лекции в школах, проводят тематические вечера и экологические экскурсии, ведут школьные кружки. В экологопросветительской работе с детьми используются соревновательные формы занятий (экологические конкурсы, олимпиады, викторины, игры, КВНы — в 2009 г. проведено всего 30, в них приняли участие 2330 человек). Навыки научной работы и наблюдений за природными явлениями школьники приобретают в учебно-исследовательских экспедициях и практиках, ежегодно в них участвует около 50 человек. Одной из наиболее эффективных форм работы со школьниками является проведение экологических практикумов для детей среднего и старшего школьного возраста непосредственно на территории парка и в охранной зоне, или в других парках региона. Такой практикум позволяет подросткам изучать природу, историю, культурное наследие и традиционный быт края, активно отдохнуть в экологически чистом районе, а также — оказать добровольную помощь парку. Ежегодно в эколого-просветительской деятельности ООПТ участвует свыше 12 тысяч школьников Волгоградской области и других регионов. Работа с ними осуществляется в сотрудничестве с учреждениями основного и дополнительного образования. С участием преподавателей педагогического университета, научных работников НИИ г. Волгограда проводятся научнопрактические конференции и семинары, научные и методические лекции и беседы. В школы регионов передается литература экологической направленности, методические разработки, видео- и фотоматериалы, рекламно-информационная продукция. ООПТ предоставляют преподавателям педагогического университета, школьным учителям, студентам возможности апробации и внедрения новых, в том числе и авторских, методик и эколого-образовательных программ. Эколого-просветительская работа с населением ведётся в традиционных формах: чтение лекций, экскурсионное обслуживание, привлечение местных жителей к участию в массовых экологических мероприятиях и добровольных работах на территории, проведение семинаров, конференций, конкурсов с участием общественности, социальных опросов. При этом сотрудниками парка используются информационные технологии (проведение медиалекций, составление мультимедийных презентаций и подготовка видеофильмов, сбор электронных коллекций, включая оцифровку фотографий, аудиозаписей, отражающих многообразие животных, растений и ландшафтов; электронные определители животных и растений, иллюстрированные энциклопедии по ландшафтному разнообразию). Таким образом, использование средств ИКТ позволяет сотрудникам парка систематизировать и рационально организовать познавательную деятельность школьников в ходе внеклассной работы, изучать природные явления и процессы, видовое и ландшафтное разнообразие территории парка на основе использования средств компьютерной графики и моделирования. В своей научно-практической работе специалисты парка используют различные электронные учебники, книги, пособия. Мультимедийные 89

источники, например, определители растений или животных, содержат большое количество фотографий, видеофрагментов, электронных карт, схем и атласов, анимационных моделей, иллюстрирующих текстовый материал, имеют обширный справочный материал. Средства ИКТ предоставляют возможность использования больших объёмов информации, при этом значительным преимуществом в использовании электронных ресурсов является их открытость. Это позволяет специалистам по экологическому просвещению создавать мультимедийные презентации для сопровождения занятия или лекции, использовать видеофрагменты, анимации, рисунки. Благодаря такому наглядному изложению материала школьники воспринимают знания серьёзно и заинтересованно, как научный факт. Использование в работе электронных справочников, энциклопедий, учебников, баз данных по растениям и животным, карт позволяют им отбирать материалы при подготовке рефератов, проектов, презентаций, оперативно распечатывать необходимую информацию. Тем самым специалисты природного парка формируют положительное общественное мнение о деятельности парка и вносят ощутимый вклад в воспитание экологической культуры граждан через увеличение эффективности эколого-просветительской деятельности благодаря наглядности, информационной насыщенности, способствуя совершенствованию теоретических знаний, формированию и развитию умений и навыков, улучшая качество электронных ресурсов и просвещения в целом. Литература 1. Глазачев С. Н. Экологическая культура: сущность, содержание и технологии формирования // Проблемы региональной экологии. 2004. № 3. С. 121-128. 2. Кувалдина Т. А., Клинкова Г. Ю. Совершенствование биологического образования на основе применения информационных и коммуникационных технологий // Использование информационных технологий в преподавании биологии. — Вып. 2: Матер. 2-й межрегион. Науч.-практ. конф., 2-3 декабря 2008 г. — Волгоград: Изд. ВГАПК РО, 2009. — С. 14-23. (160 с.)

90

Ю. А. Лях19 Департамент образования и науки Кемеровской области г. Кемерово

Профильная дифференциация содержания обучения старшеклассников В психолого-педагогической, дидактической и методической литературе принято различать два основных типа дифференциации содержания обучения: профильную и уровневую. Коротко проанализируем сущность профильной дифференциации содержания обучения. Стремительный рост объема информации в современном мире делает невозможным усвоение ее в полном объеме каждым человеком, приводя к необходимости его специализации в определенной сфере, а, следовательно, и специализации его подготовки на основе общего образования. Профильная дифференциация содержания образования обращена на реализацию этой задачи. В литературе сущность профильной дифференциации содержания образования определяется в направленной специализации образования в области устойчивых интересов, склонностей и способностей, обучаемых с целью максимального их развития в избранном направлении. Профильная дифференциация предусматривает объединение учащихся в относительно стабильные группы, где идет обучению предмету пол особым программам, которые различаются содержанием, требованиями к знаниям и умениям школьников. Анализируя практическую реализацию профильной дифференциации содержания образования, большинство исследователей отмечает, что наиболее благоприятный возраст для профильного обучения, исходя из возрастных особенностей учащихся – 15 лет (10 класс), когда начинают формироваться устойчивые познавательные интересы, профессиональные намерения. Профильная дифференциация основана на добровольном выборе школьниками профиля обучения, исходя из их познавательных интересов, способностей, достигнутых результатов обучения и профессиональных намерений. Она обращена на реализацию индивидуального подхода по отношению к отдельным группам учащихся. Процесс обучения в различных группах протекает по-разному: отличается содержание образования, изменяется доминирующая роль тех или иных методов обучения, их формы и пре мы, стиль взаимоотношений учащихся и учителя. В последние годы в российской школе наблюдается резкий рост интереса к проблеме профильной дифференциации. Во многих школах страны созданы классы с углубленным изучением отдельных предметов; организуются профильные классы: гуманитарные, технические, естественнонаучные, физико-математические и другие. 19

©Ю. А. Лях, 2010 91

Рассмотрим специфику профильной дифференциации обучения информатике. Так, например, структура обучения информатике, теоретически обоснованная в ряде работ и уже складывающая в настоящее время в практике школы, предусматривает продолжение образования в области информатики и информационных технологий в рамках дифференцированного обучения в старших классах. Начнем с анализа общеобразовательной значимости изучения информатики, роли этого учебного предмета в решении основных задач школьного образования. В настоящее время под влиянием пресса информатизации складывается новая общественная структура – информационное общество. Его развитие существенным образом влияет на цели и содержание образования, стимулирует изменение методов и организационных форм обучения. Оценивая проникновение информатики и компьютеров в различные сферы деятельности человека, их влияние на развитие общества, многие исследователи характеризуют этот процесс как новую научно-техническую революцию. По их мнению, развитие компьютеров и информационных технологий привело к тому, что с 2000 года большая часть (около 90%) населения развитых стран мира занята в сферах деятельности, связанных с информационной индустрией. Как известно, общеобразовательное значение учебного предмета, педагогические функции образовательной области определяется ее вкладом в решение основных задач общего образования человека: 1) формирование современного научного мировоззрения школьников; 2) развитие мышления учащихся; 3) подготовка выпускников школы к практической деятельности, продолжению образования, труду в информационном обществе. Велика роль изучения информатики для развития мышления школьников, формирования черт личности, отвечающих требованиям современного производства. Изучение информатики связано также с формированием целого ряда важнейших общеучебных, интеллектуальных умений (например, формулирование цели, выделение и координация подцелей, анализ исходных условий и средств, формализация содержания задачи, построение модели и т.д.). Общеобразовательная функция информатики связана также с решением задачи подготовки школьников к труду, продолжению образования в условиях информатизации народного хозяйства, реализацией задач политехнического образования и профессионального самоопределения молодежи. Роль изучения информатики в этой области определяется тем, что методы, и средства информатики используются в настоящее время уже практически во всех областях человеческой деятельности. 92

Учитывая, что одной из основных задач дифференциации содержания обучения в школе является предпрофессиональная подготовка школьников в области выбранной специализации, а также подготовке к продолжению образования в этой области, можно предположить, что информатика, информационные технологии должны стать одним из обязательных компонентов содержания профильного обучения в любом из направлений специализации школы. Таким образом, анализ значения информатики для решения основных задач школьного образования, формирования ряда важнейших компонентов личности учащихся, ее вклада в подготовку молодежи к труду, последующему профессиональному образованию убедительно показывает необходимость обязательного продолжения обучения этому предмету в рамках дифференциации образования на старшей ступени школы независимо от выбранного профиля специализации. Это обстоятельство ставит информатику в уникальное положение в учебном плане школы, определяет ее главную особенность с точки зрения дифференциации образования. Обоснование обязательности продолжения обучения информатике в старших классах в форме одного из профильных курсов в рамках дифференциации обучения становится одним из важнейших принципов построения многоэтапной структуры обучения информатике в школе. С учетом выделенных особенностей информатики, проанализируем подходы к дифференциации содержания обучения информатике, выдвинутые различными авторами. Н. В. Апатовой предлагается в 10-11 классах изучать объективноориентированное программирование на языке Паскаль; логическое программирование на Прологе или Лиспе; деревья, сети, фреймы; операционные системы, базы данных, информационные и экспертные системы. Однако при этом она отмечает, что содержание может быть заменено курсами, в которых изучается прикладная информатика, например: - "Информатика для математиков" – для учащихся, занимающихся в математических классах, – содержит вопросы разработки и реализации на компьютере различных численных методов; моделирование различных пространств и множеств; изображение геометрических тел, их сечений, движение тел и фигур и другое. - "Информатика для филологов" – анализ и генерация текстов, работа с различными словарями и др. - "Информатика для биологов" – разработка и использование готовых классификаторов, моделирование поведения различных существ и их групп в различных условиях и т.д. - "Информатика для экономистов" – анализ деятельности предприятия, разработка и испытание модели, информационные системы и базы данных. Как видно, здесь предлагается некоторый "смешанный" подход: с одной стороны, углубленное изучение информатики, а с другой, 93

специализация содержания по предметным областям и задачам других школьных учебных дисциплин. В программе непрерывного курса информатики для средней школы, А. Л. Семенов и Н. Д. Угринович предлагают 7 профильных курсов для углубленного изучения информатики в старшем звене школы (10-11 классы): 1) Архитектура компьютера и операционная система; 2) Арифметические и логические основы компьютера; 3) Алгоритмизация и языки программирования; 4) Решение задач на компьютере; 5) Обработка текстов и издательская деятельность на компьютере; 6) Основы технологии мультимедиа; 7) Компьютерные телекоммуникационные сети. Отметим положительный момент выделения широкого спектра профильных курсов. Подчеркнем также, что ориентация на углубленное изучение не всегда оправдана в определении содержания профильной дифференциации обучения. Кроме того, предложенные здесь критерии выделения профилей носят различный характер, недостаточно систематизированы. В. Г. Мануйлов разработал программу курса "Основы информационных технологий", ориентированную на подготовку школьников, обучающихся в классах с экономической ориентацией. Курс разбит на 2 части: "Введение в информационные технологии" и "Информационные технологии для экономистов". И. Ю. Степанова предлагает программу спецкурса "Элементы языка Пролог", для успешного изучения которого учащиеся должны обладать математическими навыками оперирования с алгебраическими объектами и знать аксиоматику школьного курса геометрии. В профильной дифференциации обучения информатике важнейшее значение имеют 2 принципа: - принцип "бинарного вхождения" образовательной области в содержание общего среднего образования, обоснованной В. С. Ледневым; - принцип дифференциации содержания образования по его ведущей педагогической функции. В соответствии с принципом "двойного вхождения" образовательной области в содержание общего среднего образования, образовательная область отражается в содержании образования, с одной стороны, как объект изучения, с другой стороны, как некоторый аспект изучения всей окружающей действительности. К примеру, информатика представлена в содержании школьного образования, как учебный предмет, и отражена, как принцип "информатизации образования". Следуя этой позиции, можно выделить принцип дифференциации по критерию "фундаментальных" и "прикладных" (для информатики – "пользовательских") профильных курсов. К такому же делению мы приходим, если попытаемся дифференцировать их по другому критерию – ведущей педагогической 94

функции. Тогда для "фундаментальных" курсов в качестве ведущей функции следует назвать формирование научного мировоззрения или, как принято говорить, "научной картины мира", а для "прикладных" – подготовку к практической деятельности, труду. Как же "профилируются" (дифференцируются по содержанию) профильные курсы информатики "фундаментального" направления? Направления их профилизации определяются применительно к предметным областям, являющимися ведущими для каждого конкретного направления специализации обучения в школе (классе). Иначе говоря, если взять основные направления специализации школы по предметным областям: математика, информатика, естествознание, история и социальные науки, языки, то для каждого из них необходим свой профильный курс информатики. В каждом из таких курсов углубленно изучается тот раздел информатики, предмет которого пересекается с предметом науки, являющейся ведущей, определяющей направленность специализации образования в данной школе (классе). Например, в классах математической специализации может быть предложен курс "Вычислительная математика (численные методы) и программирование" (С. А. Жданов, Э. И. Кузнецов, М. П. Лапчик и др.). Для школ и классов естественнонаучной специализации – курс "Информационное моделирование" (В. К. Белошапка), "Компьютерные методы обработки данных научных экспериментов" и т.д. При гуманитарной специализации это может быть курс "Информатика и информационные технологии" (С. Л. Бешенков и др.). Основная задача курсов такого типа – развитие научных представлений, формирование научного мировоззрения, обогащение изучения основ других фундаментальных наук методами научного познания, привнесенными или развитыми информатикой. Литература Информационные технологии

1. Апатова Н. В. в школьном образовании. - М., 1994. 2. Богатырь Б. Н., Кузубов В. Н. Системная интеграция информационных технологий в научно-образовательной сети. Доклад на Международной конференции по ДО // Проблемы информатизации высшей школы. 1995. №3 / ГосНИИ системной интеграции. М. 1995. 3. Голубин Д. В., Конюшенко С. М., Петрущенков А. В. Формирование информационно-технологической культуры работника образовательной отрасли региона. Влияние новых образовательных технологий на развитие регионов// статьи конференции (3 июня 2003 года, г. Москва) - М.: Издательство МЭСИ, 2003. –96 с. 4. Извозчиков В. А. Новые информационные технологии обучения. //Учебное пособие. - СПб., 1991. 5. Калинина Н. А., Костюкова Н. И., Кудинов А. Е. Частное решение проблем перехода к объектно-ориентированным или проектно95

информационным моделям обучения // 8-я Международная научнометодическая конференция "Новые информационные технологии в университетском образовании. Информационные технологии в преподавании естественнонаучных дисциплин" / (см. http://www.stu.ru/konf2001/index.html) 6. Кальнин С. М., Румянцев И.А., Соломин В.П., Степанов С.А. Информационное проектирование учебного процесса. //Учеб.ное пособие /Под ред. проф. В. П. Соломина - СПб., 1997. 7. Концепция информатизации сферы образования Российской Федерации // Проблемы информатизации высшей школы. 1998. №№3-4 / ГосНИИ системной интеграции. М., 1998. 8. Курманалина Ш. Х. Электронная методическая система в педагогическом колледже. Школьные технологии №2, 2003 г. Ю. В. Сакулина, В. А. Сакулин20 Уральский государственный педагогический университет, г. Екатеринбург

Информационные технологии как средство повышения эффективности уроков трудового обучения в специальной школе Современное состояние общества характеризуется интенсивным проникновением компьютерной техники во все сферы человеческой деятельности. Социальные, психологические, общекультурные, профессиональные предпосылки информатизации всего общества закладываются в сфере образования. Школа призвана вооружать учащихся знаниями, умениями и навыками, необходимыми для полноценного включения в жизнь в современном обществе. Научно обоснованное применение ЭВМ в сфере образования позволяет качественно изменить содержание, методы и организационные формы обучения, что, в свою очередь, создает реальные предпосылки для максимальной интенсификации и индивидуализации процесса обучения. Компьютер выступает не просто ускорителем передачи информации в образовательном процессе, а открывает принципиально новые возможности в области образования, в учебной деятельности учащегося. Сказанное можно реализовать при условии своевременного формирования компьютерной грамотности у учащихся. Следует отметить, что в настоящее время в специальной коррекционной школе начинают активно применять компьютер при изучении отдельных предметов [4]. Однако для специальной школы этого, на наш взгляд, недостаточно. Необходимо, так же как и в общеобразовательной школе, развивать направление, в котором объектом изучения является сама информатика. Одним из основных положений дефектологии является утверждение об общности законов развития нормальных детей и детей с проблемами развития. В связи с чем значение компьютерной грамотности 20

© Ю. В. Сакулина, В. А. Сакулин, 2010 96

для последних не менее важно, чем для нормально развивающихся учащихся. Проводя параллель с обычной грамотностью, под компьютерной грамотностью понимают умение считать, читать, писать, рисовать, искать информацию с помощью компьютера. Кроме того, формирование элементов компьютерной грамотности предполагает развитие у учащихся основ алгоритмического мышления. В педагогическом плане для процесса обучения умение алгоритмически мыслить означает умение представить сложное действие в виде организованной последовательности простых действий. По нашему убеждению работу по формированию алгоритмического мышления и соответствующих ему фундаментальных знаний, умений и навыков в специальной школе нужно вести активнее. При этом условии алгоритмическое мышление может органично войти в систему знаний, умений и навыков учащихся, повысит эффективность самостоятельной работы, даст новые возможности для творчества, обретения и закрепления различных профессиональных навыков, так как наделит их определенными умениями и навыками в постоянном самостоятельном пополнении своих знаний, то есть создаст условия для коррекции и развития личности учащихся и позволит реализовать принципиально новые формы и методы обучения, улучшит процесс обучения другим школьным предметам. В конечном итоге, эта работа приведет к развитию детей, и будет содействовать активизации процесса усвоения образовательных программ. Таким образом, включение формирования элементов компьютерной грамотности в сферу специального образования повлечет за собой оптимизацию и интенсификацию учебно-воспитательного процесса. Это, в конечном итоге, обеспечит более успешное приобретение полных представлений учащихся об окружающем мире и включение их в самостоятельную жизнь в обществе. Анализ ныне действующей, а также альтернативной программы специальной коррекционной школы показывает, что формирование элементов компьютерной грамотности там не представлено. Более того, эта проблема пока не нашла достаточного освещения в специальной научной литературе. [1] Трудности компьютеризации специального образования заключаются в том, что компьютер нельзя просто добавить к существующей дидактической системе. Необходимо осуществить его интеграцию с учетом исторических, психологических и философских аспектов проблемы. Требуется также выделить эффективные условия, которые предусматривают основные переходные состояния этого процесса и обеспечивают интегрированную программу действий для их формирования. Необходима разработка подходов к пониманию целей обучения основам информатики, которые связаны с выделением потенциальных возможностей в решении общих задач обучения, развития и коррекции учащихся специальной школы. В связи с этим, возникает необходимость в проведении специального исследования, направленного на решение этой проблемы, основная цель которого – поиск оптимального и эффективного способа обучения учащихся со сниженными умственными способностями элементам компьютерной 97

грамотности, которые позволят уменьшить трудности детей в усвоении образовательных программ. Решение педагогической проблемы формирования элементов компьютерной грамотности у учащихся специальной коррекционной школы следует осуществлять в соответствии с результатами разработки этой проблемы для общеобразовательной школы, с учетом объективных возможностей и рекомендаций, имеющихся для решения поставленных задач в специальной психологии, коррекционной педагогике и методике преподавания информатики. [2] Содержание компьютерной грамотности для учащихся с разными возможностями в обучении должно быть дифференцировано. В связи с вышесказанным степень компьютерной грамотности учащихся различных школ должна быть различной. Для уровня подготовленности учащихся специальной коррекционной школы должны быть определены знания, умения и навыки, необходимые учащимся для плодотворной жизни в обществе с использованием современных ЭВМ, способствующих коррекции и повышению уровня развития психических функций детей. Задача освоения детьми элементарных пользовательских навыков работы с компьютером решается не изолированно, а в рамках организации содержательной учебной деятельности, актуальной для детей данного возраста. Освоение пользовательских навыков может происходить на разных уроках и индивидуальных занятиях при работе с различными программными средствами в рамках принятого школой учебного плана и не требует введения специального урока «ЭВМ» или «Информатика».[5] Пользовательский навык формируется первоначально в процессе решения учебных задач в той или иной содержательной области. Новое компьютерное средство сразу вводится в обучение ребенка как средство решения конкретной учебной задачи. Субъективно для ребенка компьютер сразу должен выступать как инструмент его деятельности. В рамках данного подхода не рассматривается предмет «Информатика», введенный в учебный план массовой школы. В настоящее время более, чем когда-либо раньше, стало очевидным, что формальная растяжка времени обучения при копировании содержания и программ массовой школы не дает ни должного обучающего, ни должного развивающего эффекта. На современном этапе, наконец, возможна и правомерна постановка вопроса об отказе от прямого копирования плана массовой школы, возможности разработки специального стандарта курса информатики для аномальных детей (Закон РФ об образовании), определение приоритетов тех или иных общеобразовательных курсов в системе социализации аномального ребенка и непрерывного образования. Выделение уроков информатики, с нашей точки зрения, целесообразно только на заключительных этапах школьного обучения для части детей, обнаруживших способности, предрасположенность и интерес к овладению навыками оператора ввода данных, прикладного программиста. 98

Представляется целесообразным создание факультативных курсов разного уровня сложности, преследующих цель предпрофессиональной или начальной профессиональной подготовки. Эффективность использования компьютерной техники в специальной школе непосредственно зависит от того, насколько тщательно была продумана организация этого процесса, какие цели поставлены, какой подход избран. Дефектологический смысл применения компьютерных технологий состоит, на наш взгляд, прежде всего в перспективе реализации основополагающего преимущества этих технологий по сравнению с другими средствами — возможности индивидуализации коррекционного обучения в условиях класса, обеспечения каждому ребенку адекватных лично для него темпа и способа усвоения знаний, предоставления возможности самостоятельной продуктивной деятельности, обеспеченной градуированной системой помощи. Именно поэтому в специальном обучении наибольшую ценность и значимость компьютер приобретает как новое средство коррекционного обучения, а не предмет изучения. Принципиальным является осознание специалистами мысли о том, что эффект применения компьютерных технологий зависит в наибольшей мере от профессиональной компетенции педагога, его умения использовать новые возможности, включить эти технологии в систему обучения каждого ребенка, создавая за их счет большую мотивацию, психологический комфорт обучения, предоставляя обучающемуся свободу выбора форм и средств деятельности при решении учебных задач, в то же время обеспечивая его системой градуированной помощи в случае затруднения. При таком понимании смысла применения компьютерных технологий в специальной школе учителю предписывается новая роль. В компьютерном классе основной его задачей является психолого-педагогический анализ процесса усвоения знаний ребенком при работе со специальными компьютерными программами, выявление конкретных трудностей, их причин, анализ процесса восприятия системы помощи. Результатом такого рода анализа может стать выработка индивидуальных (кратковременных и долговременных) коррекционных программ, определение стратегии и тактики дальнейшего обучения ребенка в определенной содержательной области. Поэтому учитель, овладевший компьютерной грамотностью и умеющий правильно «нажимать на кнопки» компьютера, еще не является подготовленным специалистом, способным эффективно применять компьютерные технологии в специальном обучении, и еще тем более не готов создавать сценарии специализированных программных продуктов. Компьютерная грамотность является обязательным элементом такого рода подготовки специалистов, но ни в коей мере не исчерпывает ее. Основной смысл этой подготовки состоит в освоении тех педагогических технологий решения учебных и коррекционных задач, которые представлены в компьютерной форме. 99

Итак, работу с детьми в компьютерных классах должны осуществлять дефектологи, а не программисты. Приоритет дефектологической компетентности по сравнению с компетенцией программиста диктуется избранным подходом, в рамках которого логика обучения в компьютерном классе определяется логикой развития ребенка, а не логикой компьютерных технологий. Педагог, проводящий коррекционную работу в компьютерном классе, должен иметь квалифицированные пользовательские навыки работы с компьютером и профессиональное образование в области коррекционной педагогики. Приоритет принадлежит профессиональной компетенции в области коррекционной педагогики. [3] Педагог должен уметь: — анализировать учебную деятельность детей; — выявлять трудности в ее формировании и строить аргументированные гипотезы об их возможных причинах; — под этим углом зрения анализировать и отбирать для работы компьютерные программы, определять их место, роль, способы включения в учебный процесс, иметь ясные представления о возможном коррекционном эффекте. Специальная школа нуждается в специалисте, обеспечивающем техническую поддержку работы в компьютерном классе, со статусом ассистента. Необходимо специально продумывать и организовывать процесс взаимодействия учителя и технического специалиста, устанавливать баланс их компетенций, сохраняя приоритет учителя в постановке задач урока, отборе компьютерных программ, определении методов проведения урока и оценки его результатов для учащегося. Вместе с тем именно технический специалист способен определить те технические трудности, которые испытывает учитель при проведении урока в компьютерном классе, уметь их устранить либо за счет наладки аппаратуры, либо за счет дополнительной тренировки педагога в управлении компьютером и программой. Использование компьютеров в качестве средств обучения в рамках школы предполагает постепенное, поэтапное овладение компьютерной техникой всем педагогическим коллективом Очевидно, что в самом ближайшем будущем умение дефектологапрактика пользоваться компьютером в учебном процессе станет обязательным элементом профессиональной компетентности. Компьютерные технологии обучения и коррекции могут использоваться в разных содержательных областях (на различных уроках и индивидуальных занятиях) на всех этапах школьного обучения ребенка с отклонениями в развитии. Условием эффективного использования компьютерных технологий является специальная подготовка учителей и наличие специализированных компьютерных программ для решения учебных и коррекционных задач в разных содержательных областях обучения. 100

Литература 1. Бгажнокова И. М. Использование современных педагогических технологий в организации трудового обучения лиц с умственной отсталостью. // Обогащение словаря тематической лексикой на уроках трудового обучения в коррекционных школах VIII вида с использованием компьютерных технологий. – М.: Современные тетради, 2003. 2. Васенков Г. В. Коррекционно-развивающая работа на уроках профессионально-трудового обучения на основе компьютерных технологий для учащихся с проблемами интеллектуального развития // Обогащение словаря тематической лексикой на уроках трудового обучения в коррекционных школах VIII вида с использованием компьютерных технологий. – М., 2003. 3. Загвязинский В. И. Теория обучения: Современная интерпретация. — М., 2001. – С. 39. 4. Кукушкина О. И. Компьютер в специальном обучении. Проблемы. Поиски. Подходы // Дефектология. 1994. №5. 5. Кукушкина О. И. Организация использования компьютерной техники в специальной школе // Дефектология. 1994. № 6. С. 59-62. А. А. Толстых21 ГОУ Центр дополнительного образования детей «Дистантное обучение» ЮЗОУО ДО, г. Москва

Информатика в основном и дополнительном образовании детей Курс «Основы информатики и вычислительной техники» в системе школьного образования был введен в 1985-86 учебном году для обучения старшеклассников и с тех пор претерпел много изменений в связи с развитием информационных технологий. Однако фундаментальные компоненты общеобразовательного школьного курса информатики сохранились: информация и информационные процессы (управление, хранение, передача, преобразование, представление, кодирование информации), модели и системы, алгоритмы и логические преобразователи информации. Долгое время задача курса информатики в школе заключалась в формировании умений программирования, что соответствовало тезису А.П.Ершова [1] «Программирование — вторая грамотность». В 2004 г. в соответствии с Законом РФ об образовании и «Концепцией модернизации российского образования до 2010 года» был утвержден федеральный компонент государственных стандартов общего образования, в том числе и по «Информатике и информационно-коммуникационным технологиям (ИКТ)», а также федеральный базисный учебный план для образовательных учреждений РФ. «Информатика и информационно21

© А. А. Толстых, 2010 101

коммуникационные технологии (ИКТ)», направленные на обеспечение всеобщей компьютерной грамотности, изучаются в III - IV классах в качестве учебного модуля и с VIII класса - как самостоятельный учебный предмет.[2] В настоящее время школьный курс информатики вышел на качественно новый этап своего развития. Сейчас основной упор не делается на освоение языков программирования, ведь обширные программные средства современных информационных технологий позволят работать с ЭВМ и непрограммирующему пользователю. Изучение основ информатики и вычислительной техники в школе преследует две цели: общеобразовательную и прагматическую. Общеобразовательная цель заключается в освоении учащимся фундаментальных понятий современной информатики. Прагматическая - в получении практических навыков работы с аппаратными и программными средствами современных ЭВМ. Курс школьной информатики содержательно и методически должен быть построен так, чтобы обе задачи решались параллельно. В соответствии с утвержденными стандартами были разработаны и переработаны школьные учебники информатики. Наиболее проблематична ситуация с адаптацией содержания учебного материала к возрасту учащихся и нормативам учебного времени. Каждый школьный учебник имеет свои плюсы и минусы. Поэтому учителя-информатики часто применяют в рамках курса несколько учебников, содержание которых понятно ученикам, учитывая их возрастные особенности. На первоначальных этапах обучения информатике основы алгоритмизации закладывались на старших ступенях. Сейчас (чему свидетельствуют различные учебники информатики для детей младшего школьного возраста) формирование алгоритмического стиля мышления начинают в младших классах, что связано с психологическими особенностями развития ребенка. У детей старшего возраста стиль мышления уже фактически сложился, новые формы воспринимаются ими с трудом. Основные цели курса информатики в младших классах можно сформулировать следующим образом: − формирование начал компьютерной грамотности; − развитие логического мышления; − развитие алгоритмических навыков и системных подходов к решению задач; − формирование элементарных компьютерных навыков (знакомство с компьютером, с элементарными понятиями из сферы информационных технологий). Проблема соотношения обучения основам теоретической и практической информатики затронула и младшие классы. Многие учителя считают, что в школе основной акцент следует делать на теоретическую часть, а уж практическую дети и дома освоить могут. Персональный компьютер сейчас есть практически в каждом доме. Конечно, нельзя 102

отрицать и тот факт, что даже сегодня не все школы имеют полные технически оснащенные компьютерные классы. В рамках общеобразовательной школы учащиеся получают фундаментальное образование. Дополнительное образование призвано в дополнение к базовому образованию, с целью сбалансировать психологическое восприятие школьниками системы образования в целом. Дополнительное образование детей остается сегодня гибкой социальнопедагогической системой, способной не только адаптироваться к рыночным отношениям, но и предложить многообразие образовательных услуг, создающих условия для личностного, профессионального, творческого развития детей. Особенность системы дополнительного образования в том, что не ребенок должен адаптироваться к имеющимся образовательным условиям, а условия дополнительного образования детей проектируются, учитывая его индивидуальность. В связи с этим программы курсов для детей младшего и среднего возраста в дополнительном образовании нацелены на практическую информатику. И причины для этого есть. Начиная занятие в группе «Занимательный компьютер» для учащихся младшего и среднего возраста, я задаю вопросы: «Умеешь ли ты включать компьютер?», «Есть ли опыт работы на компьютере?», «Где его приобрел?» и т.д. Ответы бывают следующие: 1. Изучают информатику в школе, но компьютер включать не умеют (70 %). 2. Компьютера дома нет (20 %). 3. Компьютер дома есть, но родители не разрешают им пользоваться. 4. Компьютер есть, но НИКТО в семье не умеет на нем работать. Результат на лицо: ни теорию, преподаваемую в рамках курса информатики в школе, ни начальные навыки работы на ПЭВМ ребенок не имеет. Дополнительное образование по информатике в таком случае всегда оказывается полезным и способным быстро и мобильно реагировать на изменения в социальной среде, на разнообразие потребностей и мотивов социума, способностей школьников. Ведь традиционно дополнительное образование детей нацелено на стимулирование мотивов творческой деятельности каждого ребенка, а не на отбор более способных и предрасположенных к предметному обучению. На уроках информатики в школе учителя используют зачастую рабочие тетради, не уделяя вниманию работе на компьютере. Учащиеся младших классов усилено изучают элементы логики, системного анализа, теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). [3] Цель учителя — обеспечить необходимую базу для более глубокого изучения этих вопросов в старших классах, освободить время для достаточно полного курса программирования и алгоритмизации. 103

А с точки зрения педагога дополнительного образования использование компьютеров является одним из эффективных способов повышения мотивации и индивидуализации обучения ребенка, развития творческих способностей и создания благополучного эмоционального фона. Комбинирование различных заданий на практическом занятии не мешает прививать ребенку те же теоретические аспекты, о которых сказано выше. Качество обучения в значительной степени зависит от методической системы обучения, от умения использовать ее таким образом, чтобы она развивала познавательную сферу личности ребенка, творческий потенциал, способствовала активизации мыслительной деятельности, повышала самостоятельность учащихся, способствовала формированию общеучебных и специальных умений. При обучении в составе группы внутри нее возникает интенсивный обмен информацией, поэтому групповые формы эффективны в группах с участниками различного уровня подготовки. Усвоение знаний и умений происходит результативнее при общении учащихся с более подготовленными товарищами. Наиболее плодотворным в преподавании информатики для детей младшего школьного возраста является применение игровых форм занятий. Игровые методы дают возможность научить детей работать коллективно, развивать их воображение. Однако, несмотря на то, что технология игрового обучения достаточно изучена, в практике школы она используется не достаточно активно. Дополнительное образование позволяет ученикам младшего школьного возраста совершенствоваться в своем развитии, в развитии компьютерной грамотности, а главное, дает свободу выбора. Начиная с азов информатики, дальше ребенок выбирает для себя углубленные либо специализированные курсы, в зависимости от поставленных им целей и задач. Информатика обладает значительным эстетическим потенциалом, который должен использоваться для приобщения учащихся к красоте, воспитания у них эстетических вкусов и переживаний, в том числе за счет курсов интегративного характера, связанных с Web-дизайном, компьютерной графикой и анимацией, обработкой звука и видео, разработкой мультимедийных средств и т.д. Но как бы не различались программы и методы преподавания информатики в основном и дополнительном образовании, цели и задачи, на которые направлено обучение одинаковы: 1. Освоение и систематизация знаний у школьников об информации, информационных системах. 2. Формирование у учащихся логического и алгоритмического мышления. 3. Обучение языкам программирования и эффективному использованию информационных технологий. 4. Воспитание чувства ответственности за результаты своего труда; формирование установки на позитивную социальную деятельность в 104

информационном обществе, на недопустимости действий, нарушающих правовые, этические нормы работы с информацией; 5. Приобретение опыта проектной деятельности, создания, редактирования, оформления, сохранения, передачи информационных объектов различного типа с помощью современных программных средств; построения компьютерных моделей, коллективной реализации информационных проектов, информационной деятельности в различных сферах, востребованных на рынке труда. Реализация образовательной и развивающей функций обучения информатике позволяет дать каждому ученику начальные фундаментальные знания основ науки информатики, включая представления о процессах преобразования, передачи и использования информации, и на этой основе раскрыть учащимся значение информационных процессов в формировании современной научной картины мира, а также роль информационной технологии и вычислительной техники в развитии современного общества. Литература 1. Ершов А. П. Программирование — вторая грамотность. — Новосибирск: ВЦ Сиб. отд. АН СССР, 1981. 2. Приказ Министерства образования РФ от 09 Марта 2004 г. N 1312 «Об утверждении федерального базисного учебного плана и примерных учебных планов для образовательных учреждений российской федерации, реализующих программы общего образования». 3. Плаксин М. А., Иванова Н. Г., Русакова О. Л. «Информатика и ИКТ» для 3 класса. М.: Бином, 2007. 4. Голованов В. П. Становление и развитие региональной системы дополнительного образования детей в современных социокультурных условиях. М.: Центр «Школьная книга», 2001. С. А. Картушин, О. П. Филатова22 Волгоградский государственный педагогический университет

Базы данных как средство формирования исследовательского поведения старшеклассников на уроках физики Готовность и способность исследовать новое в окружающем мире путем реального взаимодействия с ним является самостоятельной ценностью. Это чрезвычайно важное качество человека, отражающее уровень его личностного, творческого, познавательного и социального развития. Оно особенно важно сейчас, когда возникают принципиально новые области и виды деятельности, а ранее усвоенные алгоритмы и правила поведения оказываются неприменимыми. От нашего понимания феномена 22

© С. А. Картушин, О. П. Филатова, 2010 105

исследовательского поведения и отношения к нему, его стимулирования у старшеклассников или противодействия, зависит не только больший или меньший успех учащихся в познавательной и практической деятельности, но в определенной мере и вероятность их физического выживания в условиях новизны и неопределенности. В деятельности человека исследовательское поведение выступает как универсальная характеристика, пронизывающая все другие виды деятельности. Оно выполняет важнейшие функции в развитии познавательных процессов всех уровней, в научении, в приобретении социального опыта, в социальном развитии и развитии личности. Понятие исследовательского поведения находится в одном ряду с такими фундаментальными понятиями как научение, интеллект, творчество, образуя с ними неразрывную связь (Д. Б. Годовикова, Т. М. Землянухина, М. И. Лисина, С. Л. Новоселова, Н. Н. Поддьяков, А. Н. Поддьяков, В. С. Ротенберг, B. Henderson, H. Keller). Мы рассматриваем такой тип исследовательского поведения, которому дает следующее рабочее определение Поддъяков А. Н.: «это поведение, направленное на поиск и приобретение новой информации из внешнего окружения». Исследовательское поведение – одна из фундаментальных форм взаимодействия живых существ с реальным миром, направленная на его познание, сущностную характеристику деятельности человека (А. Н. Поддьяков) [1]. Формированию исследовательского поведения старшеклассников на уроках физики способствовал процесс осознания ими состояния интеллектуального затруднения и желания его разрешить на основе известных или найденных в результате поиска способов и приемов; ситуации наличия противоречия между жизненным опытом, представлениями учащихся и научными знаниями, между теоретически возможным способом решения проблемы и невозможностью его практически осуществить, между известным фактом и недостаточностью знаний для его объяснения; ситуации неопределенности, при которой учащиеся осознают недостаточность или избыточность данных для получения однозначного ответа; ситуации опровержения какого-нибудь предположения, идеи, вывода; ситуации многовариантного решения исследовательской задачи. Одним из средств формирования исследовательского поведения у старшеклассников на уроках физики являлись базы данных. Сама база данных – это хранилище для большого количества систематизированных данных, с которыми можно производить определённые действия: добавления, удаления, изменения, копирования, упорядочивание. В нашей работе мы использовали Microsoft Access. Но возможно использование уже разработанной базы данных «Кодекс», структурированного в виде электронного учебника. "Модуль создания электронных учебников" - уникальный инструмент для самостоятельного создания электронных курсов лекций, учебников, пособий, которым смогут успешно пользоваться преподаватели и учащиеся в 106

любом учебном заведении. Создаваемые с помощью Модуля электронные системы могут быть доступны учащимся в локальной сети учебного заведения, глобальной сети Интернет, либо на компакт-дисках. Модуль позволяет создавать электронные обучающие системы по любой специальности. Модуль открывает преподавателям и учащимся целый набор удобных сервисных возможностей: разнообразные режимы поиска информации, возможность расставлять в текстах учебных материалов гипертекстовые ссылки на материалы справочного характера, совместимость с популярными офисными приложениями и т.д. А учащиеся с помощью реализованного в учебнике режима самотестирования смогут проверить, насколько успешно они усвоили пройденный материал. Microsoft Access является настольной СУБД реляционного типа. Достоинством Access является то, что она имеет очень простой графический интерфейс, который позволяет не только создавать собственную базу данных, но и разрабатывать приложения, используя встроенные средства. В отличие от других настольных СУБД, Access хранит все данные в одном файле, хотя и распределяет их по разным таблицам, как и положено реляционной СУБД. Для выполнения почти всех основных операций Access предлагает большое количество Мастеров, которые делают основную работу за пользователя при работе с данными и разработке приложений, помогают избежать рутинных действий и облегчают работу неискушенному в программировании пользователю. В ней на различных этапах формирования исследовательского поведения на уроках физики старшеклассники заполняли следующие пункты изучаемых разделов физики: z основные теоретические положения данного раздела; z возникшие вопросы при изучении данного раздела (как качественные, так и экспериментальные); z решенные задачи; z нерешенные задачи; z типы задач и алгоритмы их решения; z сведения об ученых и их открытиях; z константы; z физические величины. Модель формирования исследовательского поведения старшеклассников на уроках физики было обусловлено не только содержанием учебного материала, но и структурой процесса усвоения знаний, содержащей в себе этапы восприятия, осмысления, понимания, обобщения, закрепления, применения и подразумевало использование как индуктивно-аналитической, так и дедуктивно-синтетической логики. На первом этапе формирования исследовательского поведения старшеклассников на уроках физии (репродуктивном) была поставлена цель научить видеть неоднозначность учебного материала, выделять логику 107

построения материала; развить способность осознанного воспроизведения и преобразования учебного материала; решать простейшие исследовательские задачи. Мотивация к исследовательской деятельности развивалась путем создания проблемных ситуаций и совместным их разрешением. Использовались дополнительные источники информации, в том числе базы данных предметной области и образовательных ресурсов. Показана возможность исследования как способа познания. На втором этапе (познавательном) целью являлось научение различным приемам получения знаний; представлять учебный материал в виде системы знаний с помощью обозначенного способа систематизации; повысить стремление к поиску информации и ее использованию, выдвижению гипотез. На данном этапе исследовательское поведение стимулируется более высоким уровнем сложности задач, требующих принципиально иных приемов получения знаний. В данном контексте видится возможным использование базы данных с определенными полями, посредством заполнения которых приобретаются и анализируются знания необходимые для решения исследовательской задачи. База данных является как средством структурирования и анализа накопленной информации по теме исследования, так и фактором направляющим поиск новой информации. На третьем этапе (творческом) была поставлена цель - научить проводить исследование самостоятельно; использовать различные приемы обработки информации; видеть ситуации требующие исследования. Учащимся предлагалась возможность самостоятельного анализа полученной ранние информации и поиска новой. Самостоятельная работа являлась как стимулом проявления исследовательского поведения, так и средством более глубокого осмысления учебного материала. Результаты проведенных исследований так же заносятся в базу данных. Учитывая уровень развития исследовательского поведения на данном этапе, представляется возможным отработка навыков доказательства гипотез. Это можно сделать при помощи ситуации «противодействия обучению», созданной путем выдвижения нескольких гипотез противоречащих друг другу при решении задачи, которая является значимой для учащихся. Цель четвертого этапа (компетентностного) - научить анализировать опыт исследований (как свой, так и чужой); переносить его на другие предметные области и повседневную жизнь; расширение опыта исследования без целенаправленного координирования со стороны учителя. На данном этапе целесообразно использование ситуации «противодействия» не только для самого исследования, но и для анализа средств и методов, которыми оно производилось. Возможно проведение исследования структуры базы данных, с которой они работают. Результатом исследования могут стать добавление полей, новые алгоритмы работы с базой данных и т.д. Особенностью использования баз данных заключается в том, что при их заполнении старшеклассники не только еще раз осмысливают данный раздел физики, но и его связи с другими разделами, имея возможность возвращаться к нерешенным задачам после получения недостающих знаний 108

для их решения, и вновь пытаться их разрешить. Это приводит к систематизации знаний, более глубокому их осмыслению и применению. Приобретение в процессе исследовательского поведения знаний о различных физических объектах и явлениях, а также приобретение знаний о деятельности с последними приводит к качественным изменениям в структуре деятельности и личности в целом — то есть к эффекту развития. Старшеклассник начинает осознавать, что исследовательские способности и активность — важное и ценное качество личности. Изменяется мотивационная регуляция, субъект переходит на качественно новый уровень целеобразования. Он также начинает использовать качественно более сложные и эффективные стратегии. Таким образом, старшеклассник развивается в целом, что внешне проявляется в его способности ставить и решать качественно новые исследовательские задачи в различных, все более сложных сферах. Литература 1. Поддьяков А. Н. Исследовательское поведение, интеллект творчество // Исследовательская работа школьников. 2002. №2. С. 29-42.

1

и

Г. Б. Прончев1,2, Н. Г Прончева1,3, Д. Ю. Бугров123 Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова, 2 Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова 3 Институт математического моделирования РАН, г. Москва

Применение информационных технологий при проведении единого государственного экзамена В 2007 году в России принят Федеральный закон № 17-ФЗ [1] о введении Единого государственного экзамена в качестве Государственной (итоговой) аттестации обучающихся, освоивших образовательные программы среднего (полного) общего образования. Этот закон до сих пор вызывает много споров в нашем обществе. Известный российский социолог Е. В. Добренькова отмечает, что “реформа образования задумывалась для синхронизации нашего образования с постсоветским либеральным политическим и экономическим устройством страны, поэтому она либеральна по сути и полностью повторяет западную систему образования, не оставляя камня на камне от российской традиции” [2]. После восьми лет апробации, в 2009 году ЕГЭ впервые был проведен на всей территории Российской Федерации. Государственную итоговую аттестацию в форме ЕГЭ в 2009 прошли 930 тысяч выпускников текущего года и около 200 тысяч выпускников прошлых лет [3]. По результатам проведения ЕГЭ в 2009 году были выявлены многочисленные нарушения 23

© Г. Б. Прончев, Н. Г. Прончева, Д. Ю. Бугров, 2010 109

прав участников ЕГЭ, вызванные недостаточно хорошей подготовкой процедуры проведения [3, 4]. В нашей предыдущей работе [5] была проанализирована процедура проведения ЕГЭ [6], применяемая в России в настоящее время. Был сделан вывод, что процедура сдачи ЕГЭ через нанесение графических символов на бумажный носитель, с последующим переводом в электронный вид с использованием сканера и рабочей среды “Станции сканирования” программного комплекса “ABBYY TestReader”, является не только морально устаревшим механизмом, но и источником многочисленных (как показала практика) ошибок. В данной работе нами предлагается новая процедура проведения ЕГЭ, способная уменьшить временные и финансовые затраты, обеспечить более качественную обработку результатов ЕГЭ. Процедура проведения ЕГЭ в настоящее время схематично показана на рис.1. В пункте проведения единого государственного экзамена участник ЕГЭ вручную заполняет бланки ЕГЭ, которые затем упаковываются в доставочный пакет. Доставочный пакет специальным транспортом доставляется в пункт первичной обработки информации. После вскрытия конверта бланки вручную обрабатываются рабочей средой “Станцией сканирования”.

Рис. 1 На официальном информационном портале единого государственного экзамена [6] приведены строгие правила заполнения бланков ЕГЭ. Выполнение этих правил является дополнительным “тяжелым испытанием” к самому экзамену. В век бурного развития информационных технологий было бы гораздо разумнее, чтобы ученик вносил ответы не на лист бумаги, а в вычислительную систему напрямую. В этом случае было бы невозможно появление неправильно обработанных “станциями сканирования” бланков, а многочисленные правила оформления выполнялись бы автоматически. На совещании по вопросам проведения Единого государственного экзамена 21 декабря 2009 года Президент РФ Д. А. Медведев, критикуя недостаточное использование современных информационных технологий в 110

процедуре сдачи ЕГЭ, сказал: “Это “красивый” способ сдачи экзамена: физкультура без спортзала, информатика без компьютера. Знаете, я помню такую информатику, когда я в университете учился, но это все-таки было уже много-много лет назад – 20 лет назад, но сейчас-то компьютеров достаточно”[7]. На рис. 2 схематично изображена процедура проведения ЕГЭ, лишенная многих недостатков процедуры, используемой в настоящее время.

Рис. 2 Для вычислительной сети может быть выбрана топология “клиент – сервер” с минимальным набором программных средств на компьютерах в пунктах проведения ЕГЭ [8]. Задания отражаются прямо на экранах мониторов. Участники ЕГЭ вводят ответы, которые передаются в центр обработки информации. При такой организации процедуры сдачи ЕГЭ центр обработки информации может быть региональный или даже “глобальный”, в отличие от пункта первичной обработки, используемого в настоящее время. Сервер (в автоматическом режиме или с участием специалистов) обрабатывает данные и сохраняет результаты. Возможна отправка результатов на выделенный компьютер в пункте проведения ЕГЭ. Очевидно, вся предложенная процедура займет значительно меньше времени, персонала, финансовых средств, чем приведенная на рис. 1. Главное же достоинство – отсутствие неправильно обработанных системой “рукописных” бланков. Однако для такой процедуры сдачи ЕГЭ в настоящее время существуют серьезные ограничения: • Слабые знания учащихся в области информационно-компьютерных технологий. • Возможные технические сложности (внезапное отключение электричества, поломка техники и др.) при сдаче ЕГЭ. • Возможность манипулирования результатов экзамена учащимися (например, умышленная перегрузка вычислительной системы и потеря данных в конце экзамена еще до пересылки на сервер). 111

•

Несанкционированный доступ злоумышленников к вычислительной сети. Тем не менее, назрела насущная необходимость введения современных информационных компьютерных технологий в процедуру сдачи ЕГЭ. Существующие сложности должны быть устранены. Требованием времени является повышение “информационной грамотности” учащихся. Можно предусмотреть механизмы аварийного электроснабжения и автоматического сохранения данных на случай внезапного выключения системы. На наш взгляд, процедуру сдачи ЕГЭ в ближайшем будущем ожидают серьезные изменения. Начало использования информационных компьютерных технологий позволит проводить сдачу ЕГЭ на более высоком качественном уровне. Значительно уменьшится число критиков самого проведения ЕГЭ. Литература 1. Федеральный закон № 17-ФЗ от 9 февраля 2007 года “О внесении изменений в закон Российской Федерации “Об образовании” и федеральный закон “О высшем и послевузовском профессиональном образовании” в части проведения Единого государственного экзамена”. 2. Е. В. Добренькова “Новые вызовы образованию. Итоги и прогнозы” / Интернет-ресурс “Фонд имени Питирима Сорокина” http://www.sorokinfond.ru. 3. Доклад Комиссии по совершенствованию проведения Единого государственного экзамена, образованной по поручению Президента РФ 14 октября 2009 года / Интернет-ресурс “Официальный портал президента РФ” http://state.kremlin.ru. 4. “ЕГЭ: скандалы и расследования” / INTERFAX.RU, 5 июня 2009 года. 5. Д. Ю. Бугров, С. В. Васекин, Г. Б. Прончев Об использовании информационных компьютерных технологий при сдаче единого государственного экзамена / в кн. “Вопросы совершенствования предметных методик в условиях информатизации образования. Материалы Всероссийской научно-методической конференции”, - Славянск-на-Кубани: ИЦ СГПИ, 2009, С. 54 – 56. 6. Официальный информационный портал Единого государственного экзамена http://www.ege.edu.ru. 7. Стенограмма совещания, посвящённого оценке эффективности проведения ЕГЭ 21 декабря 2009 года / Интернет-ресурс “Официальный портал президента РФ” http://state.kremlin.ru. 8. В. Г. Михасев, Г. Б. Прончев Компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии, – М.: МИПК им. И. Федорова, 2007, 120 с.

112

Е. В. Савенкова24 МОУ «Первомайская ООШ № 33» Ефремовского района Тульской области

Опыт внедрения средств информатизации в процесс изучения биологии в основной сельской школе Невозможно представить себе современное общество без применения информационных технологий. ИКТ проникли во все сферы человеческой деятельности, в том числе и в образование. Современный школьник уверенно пользуется компьютером и проводит за ним не менее 2 часов в день. Это не может не отразиться на организации учебного процесса, так как школа – это социальный институт, призванный соответствовать потребностям общества в воспитании и обучении учащихся, обладающих необходимыми навыками. Учитывая тенденцию современного общества к массовой информатизации, образовательные учреждения интегрируют традиционные методики обучения и использование компьютерной техники. За последние 10 лет в этом направлении сделано очень многое: в современной школе появилось необходимое оборудование и грамотный педагогический состав, способный использовать компьютерные технологии в организации учебного процесса. Подобные нововведения, основанные на воплощении жизненного опыта учащихся, способствуют формированию положительной мотивации обучения и повышению качества усвоения материала. Исследование эффективности внедрения средств информатизации в процесс изучения биологии в условиях основной сельской школы является предметом научно-исследовательского проекта, организованного на базе МОУ «Первомайская ООШ № 33» Ефремовского района, Тульской области. Данный проект, поддержанный местным Комитетом по образованию, рассчитан на 2 учебных года. Активную поддержку в реализации проекта оказывает градообразующее предприятие ОАО «ГПК Ефремовский» (Cargill),поскольку основная концепция проекта заключается в становлении профессионального самоопределения школьников в процессе предпрофильного и профильного обучения. расположенным на территории района. Главными направлениями проекта станет оснащение школ г. Ефремова и сельских школ, ориентированных на содружество с предприятием компьютерной техникой, автоматизированными рабочими метами учителей – предметников, лицензионным программным обеспечением, необходимым для реализации основной концепции, организация предпрофильного и профильного обучения по тематике фирмы, отработка методики обучения с использованием ИКТ, с целью распространения на другие школы РФ, где есть представительства компании Cargill.

24

© Е. В. Савенкова, 2010 113

Применяя различные подходы к организации учебной деятельности, в этот период времени, мы планируем отследить показатели результативности и качества усвоения знаний. Первый этап проекта начался в сентябре 2009 года. Для разработки рабочей программы на этот учебный год нами были использованы: примерная программа по биологии для основной школы, обязательный минимум содержания основного общего образования и авторская программа В. В. Пасечника, В. М. Пакуловой, В. И. Латюшина, Р. Д. Маша. Согласно этим документам «основными целями изучения биологии являются: • Овладение учащимися знаниями о живой природе, общими методами ее изучения, учебными умениями; • Формирование на базе знаний и умений научной картины мира как компонента общечеловеческой культуры; • Гигиеническое воспитание и формирование здорового образа жизни в целях сохранения психического, физического и нравственного здоровья человека; • Установление гармоничных отношений учащихся с природой, со всем живым как главной ценностью на Земле; • Подготовка школьников к практической деятельности в области сельского хозяйства, медицины, здравоохранения [1]. В курсе биологии 8 класса учащиеся получают знания о человеке как о биосоциальном существе, его становлении в процессе антропогенеза и формировании социальной среды [2]. В созданной нами рабочей программе, мы учли все требования и нормы этих документов и адаптировали учебный курс к применению в условиях сельской школы. В частности, для подготовки школьников к практической деятельности в области медицины и здравоохранении нами были организованы занятия на базе медицинского пункта школы, позволяющие выработать у учащихся навыки и умения оказания первой медицинской помощи при различных травмах. Обеспечивая выполнение остальных целей, мы использовали классические таблицы и схемы, материалы школьной и сельской библиотеки, микропрепараты, оборудование из лаборатории кабинета биологии и учебно-методический комплект авторской линии. Учитывая тенденции современного образования к тестовой форме проведения аттестации выпускников, для организации уроков контроля знаний, мы разработали задания, на основе учебно-тренировочных материалов Федерального Института Педагогических Измерений. Выполняя тренировочные варианты, составленные из заданий, которые были включены в варианты экзаменационных работ предлагавшихся при проведении ЕГЭ, будущие участники экзамена смогут выработать индивидуальную стратегию решения тестовых заданий [3]. В данный момент школьники обучаются по созданной нами рабочей программе. Анализ результатов первого полугодия показал, что она пригодна для использования и гарантирует усвоение необходимого уровня знаний. 114

Однако, в силу того, что учебное заведение достаточно удалено от города и зависит от исправности транспорта, часть уроков пропала. Так как школа не имеет специалистов для замены учителя в случае его отсутствия, приходится обеспечивать прохождение программы путем уплотнения и объединения тем. Решить эту проблему поможет специально созданный на 2 курсе обучения школьный сайт. На нем будут выложены материалы всех уроков в виде созданных нами презентаций со звуковым оформлением и видео файлов, доступных для копирования и он-лайн просмотра, а также задания к ним. Такой подход к организации учебной деятельности позволит каждому школьнику изучить необходимый материал в условиях вынужденного отсутствия учителя. Таким образом, на втором году обучения мы планируем максимально внедрить информационные средства в учебный процесс, смешав их с традиционными технологиями обучения. Для составления рабочей программы мы также будем использовать стандартные нормативные документы, такие как: примерная программа по биологии для основной школы, обязательный минимум содержания основного общего образования и авторская программа. Однако, реализация представленных выше целей будет происходить на основе электронных учебников, программ-тренажеров и тестовых конструкторов. В частности, нами будут использованы следующие программные продукты: • Образовательный комплекс 1С: Школа. Основы общей биологии 9 класс, который содержит материалы учебника под редакцией И. Н. Пономаревой • Мультимедийный курс «Открытая биология версии 2.6» компании Физикон; • Интерактивные творческие задания. Биология 7-9. Данные пособия располагают всеми возможностями для изучения биологии в наглядной интерактивной форме. И обладают такими преимуществами как: • Красочное оформление материала, позволяющее разнообразить учебный процесс; • Анимации и интерактивные рисунки, помогающие разобраться в сложных биологических понятиях; • Система электронных тестов, которая дает ученику возможность проверить результаты своей работы на основе объективной автоматизированной оценки; • Экспорт медиаобъемов, позволяющий использовать их при подготовке домашних заданий, рефератов, презентаций и пр.; • Возможность редактирования курсов, позволяющая учителю оптимизировать учебный комплекс под свою авторскую методику [4]. Применение этих программных продуктов даст дополнительную возможность выполнить основную воспитательную задачу любого урока: выработать положительную мотивацию обучения. 115

Изучая программу 9 класса, ученики «обобщают знания о жизни и уровнях ее организации, раскрывают мировоззренческие вопросы о происхождении и развитии жизни на Земле, обобщают и углубляют понятия об эволюционном развитии организмов »[2] Помимо этого, учебный курс этого года обучения предполагает следующие разделы: основы биохимии, генетики и экологии. Обычно, учащиеся тяжело усваивают этот курс, так как он требует интеграции естественнонаучных предметов. Смешенное обучение позволит нам решить эту проблему и включить региональный компонент в структуру рабочей программы. С целью сбора материала для создания видео файлов и презентаций, мы планируем в период летних каникул организовать экскурсии на природу. «Исследование школьниками реальной жизни в процессе внеклассной работы, дает материал для обсуждения разнообразных жизненных ситуаций в природной среде, особенно поведения людей, где результат не соответствует желаемому. Это позволяет школьникам извлекать уроки на будущее, изменять цели своей деятельности, принимать решение в соответствии с убеждениями. Естественнонаучные знания при этом обосновывают оптимальные способы поведения и действий в окружающей среде». [5] Таким образом, мы не только накопим электронную базу данных для регионального компонента, но и покажем детям пример бережного отношения к природе. Ученики получат возможность изучить на практике разнообразные виды растений и животных родного края и почувствовать себя не только участниками учебного процесса, но и его создателями. Собрав детальные сведения о результатах 2 лет обучения, и сравнив их, мы сможем судить об эффективности внедрения информационных технологий в процесс изучения биологии. Чтобы оценить количественные показатели, мы будем использовать квалиметрическую методику анализа. Эта методика позволяет выявить такие показатели учебного процесса как уровень реальных возможностей учащихся, индекс усвоенности учебного материала и уровень эффективности учебного процесса. Исследование данных показателей даст нам возможность сформулировать выводы и оценить результаты проекта. Литература 1. Примерная программа по биологии для основной общеобразовательной школы – М.: Дрофа, 2000. 2. Пасечник В. В., Пакулова В. М., Латюшин В. В., Маш Р. Д. Учебная программа для основной общеобразовательной школы – М.: Дрофа, 2000. 3. Калинова Г. С., Мягкова А. Н., Резникова В. З. Единый государственный экзамен 2008. Биология. Учебно-тренировочные материалы для подготовки учащихся – М.: Интеллект-Центр, 2007 – 304 с. 4. 1С: Школа. Основы общей биологии 9 кл. http://edu.1c.ru/ 5. Беляева Е. Н. Роль внеклассной работы при формировании эмоционально-ценностного отношения учащихся к живой природе в процессе изучения биологии в условиях информатизации / Вопросы совершенствования предметных методик в условия информатизации 116

образования: Материалы Всероссийской заочной научно-методической конференции студентов и аспирантов - Славянск-на-Кубани: Издательский центр СГПИ, 2009. – 312с И. Б. Ларина, Т И. Ольховская25 Елецкий государственный университет им. И. А. Бунина

Изучение правила правописания безударных окончаний прилагательных с помощью модулей компьютерной программы (4 класс) Одной из главных целей обучения русскому языку в 4 классе является формирование орфографической грамотности, под которой надо понимать умения и навыки верно применять изученные правила правописания. В качестве технического средства, которое можно использовать для достижения названной цели, выступает компьютер. С помощью электронных продуктов учебного назначения можно ознакомить школьников с грамматико-орфографическими понятиями; формировать орфографические умения и навыки. Орфография – один из трудных разделов русского языка для младших школьников. Для повышения эффективности работы по орфографии учеными и учителями предпринимаются попытки использовать в учебном процессе электронные продукты. Многие ученые (Э. Г. Азимов, П. В. Афанасьева, Н. Н. Зубарева, И. Б. Ларина, З. П. Ларских, Г. И. Пашкова) рекомендуют использовать компьютерные программы для организации самостоятельной работы учащихся как на уроке, так и во внеурочное время. Диалоговое взаимодействие «пользователь – компьютер» моделирует познавательную деятельность на всех этапах обучения путем решения учебных задач. В компьютерных программах, составленных нами для изучения правил правописания безударных окончаний прилагательных (программист Д. Черных), реализована блоковая подача материала, придающая им системный характер. В начале работы с компьютерной программой перед учениками ставятся цели: 1) осознать и запомнить формулировку орфографического правила; 2) научиться обозначать изученную орфограмму, ориентируясь на формулировку правила, которая «подсказывает» порядок грамматикоорфографического разбора, то есть способ применения правила. Демонстрационно-тренировочный модуль «Теория. Практика» состоит из следующих блоков: I. Подготовка к изучению орфографического правила.

25

© И. Б. Ларина, Т. И. Ольховская, 2010 117

Ученик должен «отчитаться» перед компьютером, насколько хорошо он знает лингвистический материал, без усвоения которого невозможно начать изучение орфографического правила. Если ученик не владеет необходимыми сведениями, компьютер предложит обратиться к учебнику и повторить нужный материал. II. Работа над орфографическим правилом. Изучение орфографического правила в компьютерной программе начинается с рассмотрения таблицы, в которой приведены и разобраны соответствующие примеры. Ученик должен прочитать эти примеры и ответить на вопросы в той последовательности, которую предлагает компьютер. Вопросы привлекают внимание к основным смысловым отрезкам в содержании формулировки орфографического правила. Вначале указывается опознавательный признак орфограммы, затем – признаки, которые помогают выбрать нужное правило, и, наконец, – признаки, которые определяют написание. Далее в компьютерной программе предусмотрена работа по составлению формулировки правила и приведению примеров. Обучаемый «конструирует» ответ из отдельных сегментов текста, после чего на экране появится окончательная формулировка правила со звуковым сопровождением.

Таким образом, в результате работы на компьютере ученики должны осознать и запомнить не только формулировку орфографического правила, но и схему его применения. Кроме того, компьютер предоставляет возможность обращения (в случае необходимости) к толковому словарю: «Внимание! Выясните по словарю значения слов, которые Вам неизвестны». III. Способ применения орфографического правила (обозначение изученной орфограммы в соответствии с формулировкой правила). 118

Компьютер предлагает запомнить порядок обозначения изученной орфограммы с опорой на орфографическое правило. В левом столбике таблицы приводится формулировка правила с указанием опознавательного признака орфограммы; признаков, помогающих выбрать нужное правило; признаков, которые определяют написание. Реже в последней части орфографического правила указывается способ применения соответствующего правила. В правом столбике показано, как обозначить орфограмму в соответствии с этой частью формулировки. Всю работу выполняет компьютер. Правило дается частями, информация по орфографическому разбору – тоже. Примеры разбираются поочередно. Последовательность представления визуальных компонентов обеспечивает методически выверенное распределение внимания. При построении таблицы авторами программы учитывалось, что не следует предъявлять сложную информацию в готовом виде, нужно строить алгоритм разбора по мере усвоения материала. Первичное закрепление правила проводится в виде упражнения, когда ученики проводят грамматико-орфографический разбор прилагательных мужского и среднего рода, стоящих в предложном падеже. Затем им дается упражнение на вставку орфограмм.

По мнению методистов, цель проведения упражнений по первичному закреплению правила состоит в том, чтобы на конкретном примере показать связь формулировки правила и последовательности умственных действий. Прием интерпретации позволяет перейти от запоминания (заучивания) материала к его пониманию. Использование подобных упражнений обеспечивает существенные дидактические преимущества: логика изложения материала отражает результаты мыслительных (внутренних) операций и их взаимосвязь. 119

Таким образом, в программе реализуется принцип синхронного (одновременного) усвоения орфографического правила и последовательности орфографического разбора (алгоритма учебных действий). Правило-текст развернуто в правило-алгоритм. IV. Закрепление изученного правила. Закрепление изученного правила начинается с практического знакомства учащихся с вариантами изученной орфограммы. Компьютер предлагает прочитать примеры, обратить внимание на выделенные орфограммы и выяснить по словарю значение неизвестных слов. Варианты орфограммы приводятся для того, чтобы учащиеся могли зрительно запечатлеть круг слов, на которые распространяется правило, и чтобы при работе над ошибками они могли подобрать слова, подобные тому слову, в котором была допущена ошибка. Далее компьютерная программа предлагает обозначить изученную орфограмму, руководствуясь орфографическим правилом. Порядок орфографического разбора устанавливает машина. Ученикам предстоит только выполнять предлагаемые действия. Обозначая изученную орфограмму, ученик повторяет формулировку правила, а значит, и способ применения этого правила. В случае правильного выполнения упражнения на экране появляется следующая картинка:

С целью формирования у четвероклассников орфографической зоркости предлагается в тексте указать все прилагательные среднего рода, стоящие в форме предложного падежа. Итак, первый модуль компьютерной программы помогает ученикам осознать формулировку орфографического правила и схему применения этого правила. После того, как определен опознавательный признак орфограммы, объяснена суть орфографического правила, рассмотрен способ применения 120

изучаемого правила, выполнен орфографический разбор, соотнесенный с формулировкой орфографического правила, учащиеся приступают к выполнению проверочной работы. Проверочный модуль «Контроль» включает в себя два типа заданий. Первый тип направлен на контроль сформированности умений дифференцировать орфографические правила с одним и тем же опознавательным признаком. Работа заключатся в следующем: вставить пропущенные буквы и указать номер правила, которое было применено в конкретном случае. Номера изученных ранее правил представлены на экране: 1. Правило правописания безударных окончаний прилагательных мужского рода в дательном падеже. 2. Правило правописания безударных окончаний прилагательных среднего рода в дательном падеже. 3. Другое правило. При каждом правильном ответе на спине у ежика будет появляться яблоко или грибок.

Второй тип – словарный диктант. Своеобразие зрительно-слухового словарного диктанта состоит в том, что текст «диктуемых» машиной слов с пропущенной орфограммой появляется на экране. Ученик под диктовку должен вставить нужные буквы. В диктанте подобраны слова на изучаемое орфографическое правило с учетом вариантов данной орфограммы. После выполнения контрольной работы компьютер поставит оценку с учетом количества орфографических ошибок и количества правильных ответов в определении номера правила, примененного в том или ином конкретном случае. Далее предстоит работа над орфографическими ошибками, которые компьютер зафиксировал в файле «Ошибки». Таким образом, компьютерные программы помогают школьникам лучше усвоить орфографический материал, повысить их интерес к предмету. 121

1

В .В. Фесенко1, Г. Б. Прончев1,226 Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова, 2 Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, г. Москва

Автоматизированная информационная система для организации дистанционных форм обучения Характерной чертой современного общества является его постоянная модернизация. В сфере образования в настоящее время наблюдается активное внедрение в учебный процесс компьютерных и телекоммуникационных технологий. Использование современных технических средств придают учебному процессу творческий, поисковый характер, что способствует развитию творческих способностей учащихся, повышению интереса к учебному процессу [1]. Глобальная вычислительная сеть Интернет в настоящее время все чаще и чаще используется для организации дистанционных форм обучения. В связи с этим возникает необходимость в обучении работе в Интернет, поиску и обмену интересующей информацией, а так же основам создания Webстраниц и пониманию принципов работы вычислительных сетей. Для организации занятий по изучению основ программирования сайтов нами разработана оригинальная автоматизированная информационная система (АИС). Ее можно использовать при обучении школьников и студентов как на локальном компьютере так и дистанционно. Система выполнена в виде сайта, созданного с использованием языков программирования PHP и JavaScript. Эти языки являются свободно распространяемыми и могут быть использованы в образовательных целях. Благодаря этому она является кроссплатформенной и может использоваться на любой операционной системе с наличием браузера. Для использования обучающей системы дистанционно, ее необходимо разместить в вычислительной сети на сервере с поддержкой сценариев языка программирования PHP не ниже пятой версии. Для локального использования можно воспользоваться всевозможными надстройками, поддерживающими работу PHP или программным комплексом DENWER (Джентльменский Набор Web-разработчика), который в автоматическом режиме осуществляет установку Web-сервера Apache с поддержкой PHP 5, MySQL и phpMyAdmin.

26

© В. В. Фесенко, Г. Б. Прончев, 2010 122

Рис. 1 На Рис. 1 показано основная страница АИС, состоящее, в свою очередь, из трех “окон” в которых непосредственно набирается код и выводятся результаты. Выполнена страница с использованием фреймовой структуры. Верхний фрейм (Рис. 2) содержит техническую информацию для пользователя.

Рис. 2 В левой части страницы расположен фрейм, содержащий в себе текстовое поле и кнопку “Отправить данные”, используемую для обработки введенного кода (Рис. 3). В текстовом поле учащийся вводит код на языке HTML. Возможно так же использование стилей CSS и сценариев JavaScript, PHP, Perl и др. (при условии, что сервер или браузер их поддерживает).

123

Рис. 3 В правой части расположены два одинаковых фрейма, в которых отображаются результаты (Рис. 4).

Рис. 4 В нижнем фрейме показываются результаты выполнения текущего кода после последнего нажатия на кнопку “Отправить данные”. Верхний фрейм содержит результат выполнения предыдущего кода. Таким образом, обучаемый может визуально оценить сделанные изменения, сравнить результаты и сделать выводы. Разработанная нами АИС была апробирована при изучении темы “Язык HTML” в ГОУ СОШ №1203 (для учащихся общеобразовательной школы) и на Факультете точных наук и инновационных технологий МГГУ им. М.А. Шолохова (для студентов младших курсов). Эксперимент проводился как при аудиторной, так и дистанционной формами обучения. 124

Апробация показала хорошие результаты по сравнению с “традиционными” методиками изучения темы. Литература 1. Е. В. Огородников Метод параллельных циклов в информационных технологиях. – М.: МГПУ, 2006, 77 с. Е. В. Виноградов27 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Построение модели информационной поддержки воспитательного процесса школы Современное образование, на сегодняшний день, использует богатый арсенал новых информационных технологий, открывающих инновационные возможности в обучении и воспитании, расширяя возможности в приращении и применении новых знаний. Реализация федеральных целевых программ и приоритетного национального проекта «Образование» позволяет привнести в воспитательное пространство образовательного учреждения новые механизмы, расширяющие возможности воздействия на ученика. Развитие воспитательной системы в современных условиях ориентировано на использование технологических возможностей процесса информатизации образования, информационного сопровождения деятельности учителей, педагогов-воспитателей. Важное место в процессе информатизации образования занимает формирование единого информационного образовательного пространства образовательного учреждения. Единое информационное образовательное пространство школы позволяет полностью задействовать научно-методический, информационный, технологический, организационный и педагогический потенциал, имеющейся в образовательном учреждении и за его пределами. Важную роль в нашем исследовании играют идеи сопровождения развития ребенка. Сопровождение социально-педагогической деятельности школы определяет направление процесса социализации. В рамках исследования определим: содержание и структуру информационной поддержки воспитательного процесса; модель информационной поддержки воспитательного процесса в условиях единого информационного образовательного пространства школы; условия, обеспечивающие эффективность информационной поддержки воспитательного процесса в условиях единого информационного образовательного пространства школы. В нашем исследовании мы рассматриваем информационную поддержку воспитательного процесса образовательного учреждения, основываясь на идее педагогического обеспечения, которая стала 27

© Е. В. Виноградов, 2010 125

оформляться в педагогической науке в последнее время и основывается на выработанных педагогами принципах помощи ребенку, сохранения его индивидуальности и самоценности в процессе свободного воспитания. (О. С. Газман [1], А. В. Мудрик [2]). Информационная составляющая воспитательного процесса основывается на информационных ресурсах образовательного учреждения и во многом определяется информационными потоками между субъектами воспитательного процесса. Организация информационной поддержки субъектов социального взаимодействия оказывает влияние на процессы воспитания, позволяет интенсифицировать процессы общения, социального и творческого развития ребенка. Таким образом, информационная поддержка рассматривается как системный процесс совместного использования участниками воспитательного процесса содержательного, деятельностного, технологического компонентов единого информационного образовательного пространства для определения и формирования личностных интересов ребенка, целей, возможностей и путей его развития в процессе воспитания. В педагогических исследованиях, посвященных проблемам информатизации образования, понятие единого информационного образовательного пространства трактуется как основанная на использовании компьютерной техники программно-телекоммуникационная среда, обеспечивающая едиными технологическими средствами информационную поддержку учащихся, учителей, родителей, администрацию учебных заведений и общественность. (Роберт И. В. [3]). В своем исследовании мы рассматриваем единое информационное образовательное пространство как систему формирования условий развития личности; как системный ресурс совместной деятельности воспитуемого и воспитателя; как предмет и как ресурс совместной деятельности образующего и образующегося, где между отдельными институтами, программами, субъектами образования, образовательными деятельностями начинают выстраиваться определенные связи и отношения. Единое информационное образовательное пространство обладает важнейшими качествами: включенностью субъектов воспитательного процесса в формирование ресурса, интерактивностью, открытостью, адаптивностью к внешним воздействиям. Изложенное выше сориентировало нас в ходе исследовательской и опытно-экспериментальной работы на следующие концептуальные идеи: • информационная поддержка основывается на учете личностных особенностей развития ребенка, обеспечивается проведением мониторинга развития личности на всем протяжении обучения в ОУ, отражает рекомендации и мнения специалистов школы, педагогов, учитывает мнение родителей; • информационная и технологическая помощь предполагает вооружение педагогов, родителей и ребенка знаниями об особенностях развития личности ребенка; об условиях формирования личности в стенах 126

школы; о целях и задачах педагогического коллектива по обучению и воспитанию; о характере социокультурных требований, которым личность должна удовлетворять; обеспечение их необходимым информационным ресурсом, направленным на содействие процессам самоопределения, самостроительства и самовыражения личности ребенка, развития его индивидуальности; • синхронизация воспитательного воздействия на учащегося всех участников воспитательного процесса обеспечивается сотрудничеством школы и системы дополнительного образования; организацией совместной деятельности педагогического коллектива и родителей; привлечением общественности к воспитательному процессу в школе через работу общественного управления школы, информированием общественности современными средствами коммуникационных технологий, организацией социальных проектов, участию детей в жизни микрорайона школы; • необходимо привлечение всех участников воспитательного процесса к содержательному наполнению и развитию единого информационного образовательного пространства и активному использованию виртуальных информационных ресурсов; • важным является своевременная комплексная диагностика учащихся, детских коллективов, подбор специалистами приемов и методов, адаптированных к личностным и индивидуальным особенностям детей, наличие компетентных рекомендаций по вопросам развития детей; консультативная помощь специалистов учителям и родителям учащихся; • модель информационной поддержки воспитательного процесса базируется на принципах открытости, интегрированности, комплексности и полноты; доминированности личностно ориентированных технологий обучения и воспитания. В нашем исследовании единое информационное образовательное пространство школы рассматривается как система, которая включает материально-технические, информационные и кадровые ресурсы; обеспечивает автоматизацию управленческих и педагогических процессов, согласованную обработку и использование информации, полноценный информационный обмен; предполагает наличие нормативноорганизационной базы, технического и методического сопровождения; создает среду взаимодействия участников воспитательного процесса. Единое информационное образовательное пространство обладает важнейшими качествами – включенностью субъектов в формирование ресурса, интерактивностью, открытостью, адаптивностью к внешним воздействиям. Анализ схемы №1 модели информационного поля воспитательного процесса позволяет сделать следующие выводы:

127

Схема №1

128

Основой для информационных потоков, отражающих основные педагогические процессы и процессы дополнительного обеспечения деятельности образовательного учреждения, является определенная базовая информация. Составной частью базовой информации, и ее наглядным отображением, является так называемая информация общего (коллективного) доступа, к которой будем относить нормативно-правовую, методическую, учебную, административную. Содержание информационных потоков имеет как коллективную, так и личностную составляющую. Информационные потоки, отражающие основные педагогические процессы образовательного учреждения, тесно взаимодействуют между собой. Информационные потоки, отражающие процессы обеспечения деятельности специальных служб и направлений, опираются на информацию закрытого типа, с разграниченным правом доступа взаимодействуют с основными информационными потоками. Управление информационными потоками в условиях функционирования единого информационного образовательного пространства становится главным инструментом повышения эффективности воспитательного процесса. По результатам нашего исследования будем считать, что организация деятельности личности в едином информационном образовательном пространстве базируется на интерактивности и может протекать: в виде общения с педагогами с использованием Интернет; в виде общения с другими обучающимися; в виде взаимодействия с пользователями коммуникационных сервисов Интернет. Новое содержание информационного образовательного пространства вносит в процесс воспитания объективность, открывает новые возможности в разработке образовательных ресурсов, новых форм и методов работы, обеспечивает определенную свободу в выборе траектории развития всем субъектам воспитательного процесса. Благодаря новой организации деятельности личности в едином информационном образовательном пространстве, участник не просто получает информацию, а создает свое личное понимание процесса, в котором он участвует. Структура единого информационного образовательного пространства, в котором все процессы идут в реальном времени, данные соответствуют текущему состоянию дел на местах, динамика процессов отслеживается в реальном времени, а расчеты ведутся по единым для всех правилам, может быть представлена схемой № 2.

129

Схема №2

Вопросы применения информационных технологий в воспитательном процессе являются важным элементов развития информационного образовательного пространства для большинства учебных заведений. Основные усилия, при решении вопросов информатизации, обычно направляются на решение утилитарных задач освоения информационных коммуникационных технологий. Разработка личностно ориентированной педагогической системы на основе информационного пространства образовательного учреждения поможет педагогам школ выстроить собственное образовательное пространство, позволяющее значительно расширить возможности каждого обучающегося в выборе траектории своего дальнейшего интеллектуального развития. Именно формирование и удовлетворение индивидуальных духовных потребностей учащихся, развитие творческих способностей, профессиональная ориентация, способствующая правильному определению своего места в жизни и выбору направления дальнейшего образования, относятся к числу глобальных задач средней школы. Общеизвестно, что на образовательное учреждение необходимо смотреть как на единую систему, в которой структура и информационные потоки оптимизированы с точки зрения главного критерия: эффективности и качества образования [4]. Единое информационное образовательное пространство позволяет привнести в воспитательный процесс новые формы взаимодействия участников воспитательного процесса, видоизменить и дополнить традиционные. Многообразие и вариативность форм взаимодействия обеспечивает их адекватность, что, в свою очередь, повышает эффективность воздействия на ученика, а соответственно и качество воспитательного 130

воздействия. Сама информационная виртуальная среда позволяет расширить рамки воспитательной среды образовательного учреждения, привлечь ученика к продолжению взаимодействия во внеучебное время. Реализация национального проекта «Образование» в части информатизации образования уже сейчас активно вовлекает учащихся в различные конкурсы, сетевые олимпиады, исследования, предлагает интересные виртуальные проекты, развивая виртуальное образовательное пространства, как всего российского образования, так и конкретного образовательного учреждения. Данную динамику демонстрирует участие школ области в сетевых олимпиадах и конкурсах: Анализ компонентов единого информационного образовательного пространства, активности субъектов воспитательного процесса позволяет выделить ряд общих черт и особенностей успешного функционирования и использования информационных ресурсов [5]: 1) активная позиция администрации школы в полноценном функционировании виртуального информационного ресурса; нормативное обеспечение работы по наполнению и использованию ресурса; отслеживание результативности использования ресурса и обязательное личное участие в профессиональной деятельности по созданию материалов единого информационного образовательного пространства; 2) работа психолога, социального педагога, логопеда, медицинского работника по формированию индивидуальных характеристик каждого ребенка, выработке рекомендаций; проведение консультаций; 3) эффективная деятельность классного руководителя по организации воспитательного процесса, контроль и мониторинг учета индивидуальных особенностей учащихся учителями-предметниками, привлечение родителей к формированию и использованию материалов единого информационного образовательного пространства. Анализ материалов воспитательной работы школ позволяет определить следующие необходимые условия успешной реализации воспитательных задач: нормативно-правовая база школы определяет систему функционирования и использования возможностей единого информационного образовательного пространства школы всеми участниками воспитательного процесса; определена функциональная часть системы сбора, хранения и обработки информации в рамках единого информационного образовательного пространства школы; разработана система мер по активизации использования участниками воспитательного процесса информационных ресурсов и технологий; участники воспитательного процесса не только заинтересованы в активном использовании информационных ресурсов и технологий, но и вовлечены в их создание;

131

информационное обеспечение воспитательного процесса строится на координации усилий всех основных субъектов воспитательного процесса – ученика, учителя, родителей; содержание информационного ресурса единого информационного образовательного пространства школы личностно ориентированно; разнообразие форм и методов взаимодействия обеспечивает включенность каждого субъекта воспитательного процесса в функционирование системы с учетом его запросов и возможностей; вариативность форм взаимодействия участников воспитательного процесса строится на открытости системы, мониторинге состояния информационной среды, вовлечении субъектов воспитательного процесса – ученика, учителя, родителей – в разработку архитектуры единого образовательного пространства. Новые условия развития системы образования, основанные на информационных коммуникационных технологиях, задействуют современные высокотехнологичные формы и методы работы в условиях единого информационного образовательного пространства учреждения образования позволяют системе образования коренным образом модернизировать свой технологический базис, перейти к современной образовательной информационной технологии в широком смысле этого слова. Литература 1. Газман О. С. Педагогика свободы: путь в гуманистическую цивилизацию ХХI века. - Новые ценности образования, вып. 6, 1996. С.29. 2. Мудрик А. В. Социализация человека: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М., 2004. С.304. 3. Роберт И. В. Информатика, информационные и коммуникационные технологии: учебно-методическое пособие / И. В. Роберт. – М.: Изд-во УРАО, 2001. С.32. 5. Караковский В. А., Новикова Л. И., Селиванова Н. Л. Воспитание? Воспитание … Воспитание! // Теория и практика школьных воспитательных систем. – М.: Новая школа, 1996. С.160. 6. Виноградов Е. В. Информационное обеспечение воспитательного процесса в условиях информатизации образования // Материалы I Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в гуманитарном образовании». – Пятигорск: ПГЛУ, 2008.

132

А. Р. Денисов28 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Анализ результатов единого государственного экзамена по информатике и ИКТ в Костромской области В Костромской области единый государственный экзамен (ЕГЭ) по информатике проводится уже на протяжении трех лет (с 2007 года), что позволяет подвести некоторые итоги. 1. Задания А-В 1.1. Анализ отдельных заданий Процент решенных заданий части A и В в сравнении с 2007 и 2008 годами (в скобках указан номер задания в 2007-2008 г.г.): 2007

100%

2008

90%

2009

80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% A1

A2(А3)

A3(А4)

A4(А5)

A5(А7)

A6(А8)

A7(А9) A8(А10) A9(А11) A10(А12) A11(А13) A12(А14) A13(А15) A14(А16) A15(А17) A16(А18) A17(А19) A18(А20)

90,00%

2007 2008

80,00%

2009

70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% В1(A2)В2(A6)В3(B1)В4(B2)В5(B3)В6(B4)В7(B5)В8(B6)B9(В7)B10(В8)

В качестве характеристики изменений по сравнению с 2007-2008 г.г. следует указать: • тенденцию роста количества решенных задач по разделам А9 «Умения строить таблицы истинности и логические схемы», А11 «Умение представлять и считывать данные в разных типах информационных моделей (схемы, карты, таблицы, графики и формулы)», А15 «Знание технологии обработки графической информации», А17 «Знание технологии обработки информации в электронных таблицах», В3 «Представление числовой информации в памяти компьютера. Перевод, сложение и умножение в разных системах счисления», В4 «Умение строить и преобразовывать логические 28

© А. Р. Денисов, 2010 133

выражения», В9 «Знание базовых принципов организации и функционирования компьютерных сетей, адресации в сети». • постоянно высокие показатели решения тестов по разделам А12 «Формальное исполнение алгоритма, записанного на естественном языке», В2 «Знание и умение использовать основные алгоритмические конструкции: следование, ветвление, цикл» и В5 «Умение исполнять алгоритм в среде формального исполнителя», что позволяет определить высокие базовые навыки абитуриентов в алгоритмике. • резкое снижение количества решенных задач по разделу А6 «Работа с массивами (заполнение, считывание, поиск, сортировка, массовые операции и др.)», что возможно объясняется увеличением числа абитуриентов, сдающих информатику, в том числе из неспециализированных школ, где информатике уделяется недостаточное внимание. 1.2. Характеристика подготовки по различным разделам курса Трудность заданий по разделам курса

2007

2008

2009

100,00% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% Инф. и кодир.Алгоритм. и прогр. Логика

Моделирование

ПО ИКТ

Мультимедиа

Эл. таблицы

БД

Телкомм. техн.

Из представленной схемы видно, что задания каждого раздела решаются большинством абитуриентов. Процент решенных заданий в каждом из разделов по сравнению с прошлыми годами практически не изменился, однако заметна тенденция роста числа решенных заданий по разделам «Мультимедиа» и «Логика». 1.3. Трудность заданий в зависимости от степени их сложности и типа умений Трудность заданий по уровням сложности 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00%

2007 2008 2009

Базовый

Повышенный

134

Высокий

Трудность заданий по типу умений 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00%

2007 2008 2009

Воспроизв

Прим. в станд. Прим. в нов. сит. сит.

Из представленных диаграмм видно, что трудность заданий по уровням сложности и по типу умений практически не изменилась, при этом намечается тенденция роста процента решенных задач высокого и повышенного уровней. 2. Задания C 2.1. Характеристика и результаты оценки заданий части C Проверка заданий части С были показала следующий уровень знаний и умений: С1. Умение прочесть фрагмент программы на языке программирования и исправить допущенные ошибки (задание повышенной сложности по разделу «Технологии программирования»). Оценка – 0-3 балла. C1

2007

60,00%

2008

50,00%

2009

40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% 0

1

2

3

С2. Умения написать короткую (10 – 15 строк) простую программу обработки массива на языке программирования или записать алгоритм на естественном языке (задание высокой сложности по разделу «Алгоритмизация и программирование»). Оценка – 0-2 балла.

135

C2

2007 2008 2009

100,00% 80,00% 60,00% 40,00% 20,00% 0,00% 0

1

2

С3. Умение построить дерево игры по заданному алгоритму и обосновать выигрышную стратегию (задание высокой сложности по разделу «Алгоритмизация и программирование»). Оценка – 0-3 балла. C3

2007 2008 2009

70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% 0

1

2

3

С4. Умения создавать собственные программы (30 – 50 строк) для решения задач средней сложности (задание высокой сложности по разделу «Технологии программирования»). Оценка – 0-4 балла. C4

2007 2008 2009

100,00% 80,00% 60,00% 40,00% 20,00% 0,00% 0

1

2

3

4

Из представленных диаграмм видно, что для всех задач характерна стабильность результатов тестирования. Это обуславливается двумя факторами: 136

– повышение качества ответов вследствие типичности (стандартности) данных заданий, что и определяет более высокий уровень подготовки; – увеличение количества слабоподготовленных абитуриентов, в том числе из неспециализированных школ, где информатике уделяется недостаточное внимание. Характерным примером является задание С1, в котором произошло заметное увеличение как ответов, оцененных по максимуму, так и ответов, получивших оценку «0». Еще одной тенденцией является малое количество ответов по заданию С3, оцененных на 2 балла. Это обуславливается некорректностью системы оценки результатов, практически исключающей данную оценку. 3. Анализ успеваемости абитуриентов Анализ успеваемости по сравнению с 2007 и 2008 годом Несмотря на то, что в 2009 году была отменена бальная оценка результатов ЕГЭ, она является удобным инструментов в анализе результатов ЕГЭ. Результаты такого анализа по шкале 2008г. (2 – 0-3629 баллов, 3 – 37-56 баллов, 4 – 57-72 балла, 5 – 73-100 баллов) имеют вид: Успеваемость по Костромской области 60,0%

2007нш

50,0%

2008

40,0%

2009

30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 2

3

4

5

Из представленной диаграммы видна тенденция роста уровня подготовки абитуриентов по сравнению с 2007 и 2008 годом, что в первую очередь обусловлено типичностью (стандартностью) КИМ. Сравнительный анализ успеваемости в РФ и в Костромской области Вследствие отсутствия балльной оценки сравнение результатов по РФ и Костромской области можно провести только на основе количества абитуриентов, не сдавших экзамен. В среднем по России такой показатель составляет 11,4%. В Костромской области этот показатель равен 4,8%, что говорит о высоком уровне подготовки по информатике в нашем регионе. Об этом также говорит и то, что в Костромской области есть абитуриент, получивший 100 баллов, вследствие чего наша область вошла в 18 регионов, где были получены подобные результаты.

29

В 2008 году минимальный балл составлял 38, а в 2009 – 36, вследствие этого шкала была адаптирована 137

Выводы В результате анализа результатов ЕГЭ по информатике, а также результатов опроса абитуриентов и сотрудников приемных комиссий костромских вузов можно сделать следующие выводы: 1) Несмотря на высокое качество подготовки к ЕГЭ по информатике, качество большинства школьных учебных программ следует признать недостаточным. В частности, в них мало уделено вниманию таким разделам информатики как программирование и теория игр, что делает невозможным сдачу экзамена абитуриентами без дополнительной подготовки. Это является серьезным ограничением при выборе информатики в качестве вступительного экзамена в вузы. 2) Структура контрольно-измерительных материалов (КИМ) ЕГЭ по информатике достаточно сбалансирована, чтобы оценить уровень подготовки абитуриентов. В качестве недостатка следует указать чрезмерно высокую сложность задания С4, которое одновременно проверяет у абитуриентов умения писать безошибочные программы, находить оптимальные алгоритмы, работать со сложно-структурированными входными данными. Данное задание целесообразно было бы разделить на две части: С4 – проверка умения работать со сложно-структурированными данными при использовании простейших алгоритмов (поиск суммы или максимума); С5 – проверка умения находить оптимальное решение при простой структуре входных данных. Это позволило бы точнее оценивать навыки абитуриентов в написании различных программ. Л. А. Доброхотова, М. И. Коваленко30 Новороссийский социально-педагогический колледж

О подготовке к ЕГЭ по информатике студентов колледжей Введение единого государственного экзамена (ЕГЭ), как формы итоговой аттестации школьников и вступительного экзамена в вузы актуализировало необходимость специализированной подготовки учащихся и педагогов к подобной форме контроля. Эксперимент показал ряд трудностей, возникающих как на подготовительном этапе, так и при реализации ЕГЭ. Особую важность учащиеся и учителя отводят подготовке к ЕГЭ по математике и русскому языку, поскольку данные испытания включены в качестве вступительных в большинстве вузов. Тенденция последнего времени – гуманитаризация подготовки выпускников школ, приводит к низким результатам по предметам естественнонаучного цикла и информатике. Однако наблюдается интерес выпускников школ и ссузов к профессиям, основанным на

30

© Л. А. Доброхотова, М. И. Коваленко, 2010 138

использовании и разработке современных информационных технологий, что делает актуальной сдачу ЕГЭ по информатике. Процесс подготовки к испытаниям по информатике осложнен недостаточной представленностью дисциплины в выпускных классах – это обусловлено профильностью обучения. Тем не менее, школьники готовятся к поступлению в вуз более целенаправленно в сравнении с выпускниками средних специальных учебных заведений. Содержание экзаменационной работы охватывает основное содержание курса информатики и ИКТ, важнейшие его темы, наиболее значимый в них материал, однозначно трактуемый в большинстве преподаваемых в школе вариантов курса информатики и ИКТ. Содержание заданий ЕГЭ разработано по основным темам курса информатики и информационных технологий, объединенным в следующие тематические блоки: 1. «Информация и её кодирование»; 2. «Алгоритмизация и программирование»; 3. «Основы логики»; 4. «Моделирование и компьютерный эксперимент»; 5. «Программные средства информационных и коммуникационных технологий»; 6. «Технология обработки графической и звуковой информации»; 7. «Технология обработки информации в электронных таблицах»; 8. «Технология хранения, поиска и сортировки информации в базах данных»; 9. «Телекоммуникационные технологии» (Интернет-технологии). Исходя из данных статистики (http://www.edu.ru/abitur/act.41/index.php), всего лишь около 30% учащихся получило свыше 76 тестовых баллов. Это свидетельствует о проблемах в изучении школьной информатики, следует также отметить достаточный спад в выборе профессий технической и естественнонаучной направленности, что снижает мотивацию к изучению предмета и выбора соответствующей профильной направленности в 10-11 классах средней школы или выбора ссуза для дальнейшего обучения. Подготовка к ЕГЭ в ссузах затруднена специфичностью учебных планов, большой разрыв между изучением информатики и сдачей экзамена приводит к необходимости дополнительных занятий и выбору определенных методик. Предмет «информатика» изучается только втечение года, поэтому качественное изучение содержательных линий курса практически невозможно. В системе непрерывного образования колледж-вуз сегодня можно выделить следующие организационные формы переходы от одного этапа получения образования: переход из колледжа в вуз на сокращенную форму обучения по сопряженным учебным планам (зачастую – на заочную форму обучения) или же, сдавая ЕГЭ – при поступлении на первый курс очного отделения. Выпускники Новороссийского социально-педагогического колледжа, обучавшиеся по специальности 050202 Информатика (учитель информатики 139

основной школы), для которых логично продолжить обучение в педагогических вузах, в последнее время все чаще выбирают технические вузы, где в качестве одного из вступительных испытаний выступает ЕГЭ по информатике, что делает актуальной подготовку к нему в ссузе. Анализ результатов ЕГЭ, пройденного студентами колледжа, показал, что самые большие трудности при решении заданий связаны с разделами: «Информация» («Вычисление информационного объема сообщения», «Кодирование и декодирование информации», «Кодирование и обработка графической информации», «Определение скорости передачи информации при заданной пропускной способности канала») и «Логика» («Проверка закономерностей методом рассуждений»; «Расчет количества возможных вариантов (комбинаторика)»; «Преобразование логических выражений»; «Построение и преобразование логических выражений»). Мы связываем это с давностью изучения темы (8-9 класс школы, первый курс колледжа на базе 9-ти классов) и недостаточно высоким уровнем математической компетенции. Для коррекции и углубления знаний по информатике используется специально организованный курс дополнительных занятий, целью которого является формирование у учащихся на уроках информатики умений, навыков, развитие компетенций, необходимых для успешной сдачи ЕГЭ. Курс имеет модульную структуру, каждый модуль соответствует пункту тематики КИМов, где используется модульный подход: изучение каждой темы включает в себя следующие этапы: • Изучение теоретического материала; • Решение типовых задач; • Прохождение тренировочных тестов; • Коррекция знаний; • Решение задач, аналогичных предлагаемых в КИМах; • Прохождение итоговых тестов по модулю; • Коррекция знаний. Для курса разработан специальный инновационный учебнометодический комплекс, включающий помимо программы, методических пособий и тестов на бумажном носителе, электронное учебное пособие и тесты для компьютерного тестирования для урочной и самостоятельно работы студентов колледжа.

140

К. М. Москвин, М. И. Коваленко31 Педагогический институт ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону

Методические аспекты изучения свободно – распространяемого математического пакета SCILAB в профильной школе и учреждениях начального и среднего профобразования В последнее время очень часто звучит вопрос о компьютерной математике, которому посвящаются различные семинары и конференции, однако изучение и приобретение навыков работы хотя бы в одной из современных математических систем вызывает трудности у учащихся как технических, так и гуманитарных направлений. Из-за дороговизны прикладных математических пакетов, не все учебные заведения могут позволить себе купить качественное программное обеспечение. Однако в последнее время появилось очень много математических пакетов, которые распространяются свободно и бесплатно. Одним из таких является Scilab, аналог всемирно известного Matlab, который среди большого многообразия различных математических и статистических систем всё чаще стал использоваться не только инженерами, студентами, но и школьниками. С января 2009 г. на сайте компании "Армада" (http://armd.ru) стали доступны первые официальные дистрибутивы свободного программного обеспечения, ориентированные на использование в общеобразовательных школах. Среди программ, которые могут использоваться в школе и других образовательных учреждениях существуют такие системы математических вычислений как Maxima и Scilab. В настоящее время Scilab – это недостаточно знакомый программный продукт для российского студента, школьника, преподавателя. Существует отдельный опыт использования данного пакета в учебном процессе у украинских коллег (Донецкий национальный технический университет, Чеснокова О. В., Алексеев Е. Р., Рудченко Е. А.), которые разработали специальный курс информатики для студентов общеинженерных специальностей и для трёх экологических специальностей на базе этой компьютерной системы. Следует отметить нехватку методической составляющей применительно к данному программному продукту на российском образовательном поле, поэтому разработка элективного курса для профильной подготовки учащихся по информатике (математике) «Решение основных задач линейной алгебры помощью средств математического пакета Scilab» и подобных курсов для НПО и СПО является актуальной. Одним из основных достоинств данного курса является совершенствование навыков применения учащимися ИКТ для решения прикладных задач, формирование умения самостоятельно и осознанно 31

© К. М. Москвин, М. И. Коваленко, 2010 141

выбирать из многочисленного количества инструментов информатики те, которые наиболее эффективно способствуют решению конкретной проблемы, расширение возможностей учащихся в отношении дальнейшего профессионального образования. Примерное тематическое планирование предлагаемого элективного курса представлено в таблице 1. Таблица 1 Тематическое планирование № Содержание Количество часов Т П Контроль Сам. Всего раб. часов 1 Введение. 1 1 2 Среда Scilab. Основные команды главного меню 2 Основы работы 2 2 1 1 6 в SciLab: переменные и функции 3 Матрицы и 2 3 1 1 7 массивы в Scilab 4

Решение задач линейной алгебры в Scilab Всего часов

3

4

1

1

9

24

Основная методическая установка курса — обучение школьников навыкам самостоятельной работы. Данный курс был апробирован на базе МОУ Буденовская СОШ №80 (информационно-технологический профиль) Сальского района Ростовской области. Литература 1. Алексеев Е. Р., Чеснокова О. В., Рудченко Е. А. Scilab: Решение инженерных и математических задач. – М.: Alt Linux; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 260 с. 2. Говорухин В. Н., Цибулин В. Г. Компьютер в математическом исследовании. – СПб.: Питер, 2001. – 624 с. 3. Корнеева Т. Б. Методологические основы создания элективных курсов по предмету «Информатика и ИКТ» на профильном уровне. Электронный ресурс: http://eidos.ru/jornal/2007/0115-4.htm. 142

4. Павлова М. И. Руководство по работе с пакетом Scilab. Электронный ресурс: http://.csa.ru/~zebra/my_scilab/ 5. Свободное программное обеспечение в образовании. Сборник трудов Всероссийской конференции (г. Челябинск, 25–26 март 2009 г.) Под редакцией А. В. Панюкова, Челябинск.: Издательство ЮУрГУ, 2009. – 122. Д. П. Миронкин32 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Пропедевтика фрактальной геометрии в математических классах средней общеобразовательной школы В непрерывно изменяющемся современном обществе большое значение приобрел высокий профессионализм, профессиональная компетентность специалистов разных сфер и уровней производственной и общественной жизни. Высококвалифицированные специалисты в своей профессиональной деятельности довольно часто обращаются к фрактальной теории, так как «многие свойства природных фрактальных структур удобно изучать на модельных фракталах, поскольку применение методов фрактальной геометрии позволяет выявить существенные характеристики как модельных фракталов, так и природных иерархических структур». Фракталы в настоящее время в школах не изучается. Включение в программы элективных курсов такого раздела математики как «Фрактальная геометрия» существенно расширит мировоззрение школьника, разовьет его творческие способности. Занятия со школьниками целесообразнее всего строить по следующей схеме: z описание построения и исследование математических свойств фракталов; z определение первого или двух первых шагов (поколений) в построении фрактальной кривой; z программирование и построение фрактальной кривой в компьютерной среде. Рассмотрим методику построения двухчасового занятия в 10 классе по изучению геометрических фракталов в рамках элективного курса «Элементы фрактальной геометрии». На занятии вводятся ключевые слова: бесконечность, инвариант, конечность, линия, размерность, дробная размерность, самоподобие, симметрия, фрактал. Рассмотрим кривую на плоскости.

32

© Д. П. Миронкин, 2010 143

Рис.1

Покроем участок плоскости сеткой из квадратов размера a. Подсчитаем количество N квадратов, через которые проходит кривая. Будем уменьшать размер a и смотреть, как будет меняться N. При малых размерах связь будет следующей: N ~

L a

где L - длина линии. Аналогичным способом можно покрыть участок плоскости.

Рис.2

Здесь зависимость количества покрывающих участок квадратов от их размера будет следующей: N ~

S a2

N ~

V a3

, где S - площадь покрываемого участка. Точно также для объемной фигуры (покрываемой уже кубами со стороной a) получим . Можно записать общую формулу : ⎛1⎞ N ~⎜ ⎟ ⎝a⎠

D

, (1) где D – размерность объекта. Это и есть обобщенное понятие размерности, применимое, в том числе, и к фрактальным объектам. Задание 1. С помощью программы Fractal.exe оцените фрактальную размерность гладкой кривой, участка плоскости и участка побережья Норвегии. Для этого:

144

1) Получите зависимость количества квадратов N, которые покрывают исследуемый объект (кнопка «Оценить длину»), от их размера a (масштаба рассмотрения). Рекомендуемые величины масштабов – 50, 25, 10, 5, 3. 2) Постройте график этой зависимости в двойном логарифмическом масштабе (то есть зависимость ln(N) от ln(a)). 3) Оцените угол тангенс угла наклона этой зависимости. Это и будет оценка фрактальной размерности, так как, взяв логарифм от обеих частей формулы (1), получим ln N ~ − D ln a , то есть график должен быть прямой линией, с угловым коэффициентом равным D. Примечание: тангенс угла определяется из прямоугольного треугольника с вершинами в нанесенных на график точках, как отношение противолежащего катета к прилежащему: tg ϕ =

ln N 1 − ln N 2 ln a1 − ln a 2

Рис. 3

Задание 2. Рассмотрите процедуру получения фрактала «Кривая Коха». Для этого изменяйте параметр количество итераций и нажимайте на соответствующую кнопку. Если длину линии, которая получается при числе итераций 1 взять за единицу, то чему будет равна длина лини после 2-й и 3-й итерации? Найдите формулу для длины этой линии после n-й итерации. Задание 3. Подумайте, почему форму, близкую к фрактальной, имеют следующие объекты окружающей нас природы: 1) Деревья (будет хорошо, если для них придумаете несколько причин). 2) Легкие млекопитающих. 3) Кровеносная система. 4) Кора головного мозга представляет собой тонкую (несколько миллиметров) поверхность, которая, многократно изгибаясь, формирует поверхность, оценка фрактальной размерности которой близка к 3. Подумайте почему. 5) Облака, горы, дельты рек. 6) Колонии некоторых одноклеточных организмов. 7) Интернет. Алгоритм построения геометрических фракталов Принцип построения геометрических фракталов состоит в следующем: задается начальное условие (нулевое поколение): фигура, на основании 145

которой строится фрактал; задается процедура, которая преобразует определенным образом нулевое поколение (генератор); в результате бесконечного повторения заданной процедуры, получается геометрический фрактал. Пример. Триадная кривая Коха была открыта Хельге фон Кох в 1904 году. Алгоритм построения фрактала: 1

НАЧАЛО

2 ДА

НЕТ

R=0

4 ВПЕРЕД а

Kox (a/3, r-1)

5

ВПРАВО 60

3 6

Kox (a/3, r-1)

7

ВЛЕВО 120

8

Kox (a/3, r-1)

9 10

11

ВПРАВО 60 Kox (a/3, r-1)

КОНЕЦ

Рис. 4 • Задаем начальные условия: берем отрезок единичной длины: это нулевое поколение кривой Коха (обозначим длину его через :a). • Задаем генератор: это ломаная кривая, состоящая из двух элементарных отрезков длины

r =

1 3

.

• Получим первое поколение: отрезок единичной длины делим на три части. Среднюю часть отбрасываем и заменяем на ломаную-генератор в соответствующем масштабе. Поскольку на каждом шаге отрезок разбивается на три части, множество называется триадной кривой Кохa.

146

• Получим второе поколение: каждое из четырех звеньев делим на три части, среднюю часть выбрасываем и заменяем на генератор.Запишем правило вывода (правило перехода к более высокой стадии): Fn (:a) → Fn-1(:a/3) rt 60 Fn-1(:a/3) lt 120 Fn-1(:a/3) rt 60 Fn-1(:a/3) (2) Строке (2) соответствует Лого-процедура to kox :a :r if :r=0 [fd :a stop] make “a :a / 3 kox :a :r – 1 RT 60 kox :a :r – 1 LT 120 kox :a :r – 1 RT 60 kox :a :r – 1 end В блок-схеме (рис 4) a — длина первоначального отрезка; r — шаг рекурсии. Если r = 0, то рисуем отрезок длиной а и заканчиваем алгоритм свою работу (3 элемент). При r≠0 рекурсивно обращаемся к собственному алгоритму, уменьшая первоначальную длину стороны в 3 раза (4 элемент), поворачиваем черепашку вправо на 60○ (5 элемент), рекурсивно обращаемся к собственному алгоритму (6 элемент), поворачиваем черепашку влево на 120○ (7 элемент), рекурсивно обращаемся к собственному алгоритму (8 элемент), поворачиваем черепашку вправо на 60○ (9 элемент), рекурсивно обращаемся к собственному алгоритму (10 элемент). Характерные параметры для первых поколений занесены в таблицу: номер поколения n 1 2 3

число звеньев, которых состоит линия N 4 16 64

из длина звена

длина ломаной линии

размерность Хаусдорфа

r 1/3 1/9 1/27

L=r*N 4*1/3=1,33 16*1/9=(4/3)2=1,777 64*1/27=(4/3)3=2,37

D ln4/ln3 ln4/ln3 ln4/ln3

Свойства множества "Триадная кривая Коха": Для того чтобы проверить принадлежность изучаемого множества к фракталу необходимо сосчитать размерность Хаусдорфа и убедиться в масштабной инвариантности, т.е. самоподобии. 1. Размерность Хаусдорфа Проанализируем результаты, приведенные в таблице: 1) C увеличением числа шагов n длина элементарного отрезка r стремится к нулю, 2) Ломаная состоит из N = 4n отрезков длины r = (1/3)n. Длина ломаной линии L стремится к бесконечности по закону: r =(1/3)n, (3) n L = (4/3) . (4) Выразим длину кривой Коха в общем виде. Для этого выразим n: n= (1/ln3)*ln(1/a) Подставим n: 147

L= exp(n*ln(4/3))=exp((ln(4/3)/ln3)*ln(1/a) , (5) Введем обозначение: D=ln4/ln3=1.2619, (6) L=a*(1/a)D – 1. (7) Из соотношения (6) видно, что D не зависит от номера поколения и является характеристикой данной кривой Коха, а точнее ее размерностью Хаусдорфа. Размерность Хаусдорфа кривой Коха - дробная (D = 1.2619). Какова топологическая размерность данной фигуры? Таким образом, появление и распространение ИКТ позволяют вводить элективные курсы, таких интересных и в то же время важных разделов математики, как фрактальная геометрия уже в школе. Литература 1. Секованов В. С. «Геометрическая прогрессия и геометрия фракталов» /«Математика в школе» № 8 2006 г., С. 52. 2. Попов К. А. «Векторы, фракталы, и компьютерное моделирование»/«Математика в школе» № 8 2006 г., С. 56. 3. Осташков В. Н., Смирнов Е. И. Формирование нелинейного мышления студентов посредством визуализации самоподобных множеств //Труды вторых Колмогоровских чтений. – Ярославль: изд-во ЯГПУ, 2004. – С. 173-189. 4. Пейперт С. Переворот в сознании: Дети, компьютеры и плодотворные идеи. – пер. с англ. / под. ред. А. В. Беляевой, В. В. Леонаса: М.: Педагогика, 1989. 224 с. : ил. 5. Юдина А. Г. Практикум по информатике в среде LogoWriter: пособие для учащихся образовательных учреждений – М.: Мнемозина, 1999. – 127 с. Г. Г. Горобец33 «Компьютер Сервис», г. Рига

База данных здоровья школы Введение Актуальность проблемы, связанной со здоровьем учащихся общеобразовательных школ, принимает ещё большее значение в условиях компьютерного прогресса и повсеместной информатизации образования. В статье сформулированы предпосылки и в общих чертах описан проект базы данных, учитывающей показатели здоровья школьников отдельно взятой школы. Автор имеет опыт проектирования и создания баз данных крупных подразделений медицинских учреждений. Так, в 2008 году разработана и успешно внедрена база данных полного учёта и анализа деятельности Центра амбулаторной хирургии рижской больницы им. П. Страдыня. Данная работа 33

© Г. Г. Горобец, 2010 148

– реальная попытка использования компьютерного прогресса для решения проблем здоровья подрастающего поколения. Предпосылки «...За последние 10 лет число школьников с хронической патологией возросло в 1,5 раза, а среди подростков - в 2,1 раза. За время обучения 70% функциональных расстройств переходят теперь в стойкую хроническую патологию к окончанию школы, в 4 - 5 раз возрастает заболеваемость органов зрения, в 3 раза - органов пищеварения, в 2 раза - число нервнопсихических расстройств. Наиболее значительный прирост всех нарушений состояния здоровья отмечен в 7, 10 лет и в период от 12 до 17 лет. При этом считается, что отрицательное влияние внутришкольной среды и, прежде всего, перегрузок в начальной школе составляет 12%, а в старшей - 21%. Физиологическая цена школьных перегрузок хорошо известна – развитие астенических состояний, ухудшение зрения, обострение хронических заболеваний.» [1] Возрастает число курильщиков среди школьников и школьниц, увеличивается потребление пива подростками, существует проблема употребления токсических и наркотических веществ. Несбалансированное питание, недостаток витаминов, неправильный режим дня, продолжающие возрастать учебные нагрузки. Гиподинамия приводит к нарушению здоровья, в свободное время дети всё чаще смотрят видеофильмы или занимаются компьютерными играми. К сожалению, в России, Латвии и некоторых других странах до сих пор не побеждён туберкулёз, в частности, туберкулёз лёгких (в том числе и у детей). Это заболевание всегда диагностируется с помощью флюорографии. Однако воздействие рентгеновских лучей на пациента недостаточно изучено, полученные дозы радиации нигде не фиксируются, а в организме обследуемого в результате неоднократного облучения могут возникнуть нежелательные новообразования. Утверждённые нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009 САНПИН 2.6.1.2523-09) предусматривают ограничения на величину поглощаемой дозы облучения, но нет никаких ограничений на величину энергии зондирующих тело пациента квантов. А в рекомендациях Международной комиссия по радиологической защите ICRP (International Commission on Radiological Protection) вообще указывается на необходимость пользоваться принципом ALARA - As Low As Reasonably Achievable, т.е. доза облучения пациента должна быть разумно минимальной, учитывая только, чтобы не была потеряна диагностическая информация. Концепция модернизации Российского образования, Закон РФ «Об образовании» и многие другие нормативно-правовые документы определяют задачи сохранения здоровья детей, оптимизации учебного процесса, разработки здоровьесберегающих технологий обучения и формирования здорового образа жизни. Нужны конкретные действия, нацеленные на «примат воспитания перед перевоспитанием, на раннее выявление и устранение негативных предпосылок развития личности». [2] 149

Ядро проекта «База данных здоровья школы» Проект является автоматизацией медицинского направления здоровьесберегающей деятельности в общеобразовательных учреждениях и состоит из следующих составных частей мониторинга здоровья школьников: сбора, анализа, обобщения данных здоровья различных возрастных групп учеников с целью изучения (обеспечения мониторинга здоровья учащихся) основных недостатков их медицинского состояния. Изучение обработанных статистических данных здоровья школьников поможет в дальнейшем выработать правильные здоровьесберегающих принципы деятельности школы. Планируемый дружественный и квалифицированный интерфейс позволит в интерактивном режиме легко ввести и запомнить в базе данных все необходимые сведения. Под квалифицированным интерфейсом подразумевается быстрое и точное нахождение программой таблиц, облегчающих оператору ввод данных. На этапе ввода данных предусматривается также блок контроля данных. Например, ввод антропометрических данных: веса и роста, вес более 80 кг для учащегося 7-го класса является нетипичным случаем, свидетельствующим, как правило, об ожирении. В этом случае программа должна переспрашивать оператора для исключения ошибки ввода. Проблема: вычленить основные показатели физического и психического состояния учащихся, не перегружая базу данных излишней информацией, и, в то же время, достаточно полно отражая ситуацию для того, чтобы при дальнейшем анализе у специалистов не возникало вопросов. Очевидно, что при формировании структуры базы данных должны непосредственное участие принимать специалисты по школьной медицине. Попытка учёта в базе данных дозы облучения каждого школьника, чего раньше никогда не проводилось, потребует участия в работе над проектом базы данных здоровья школы специалистов по медицинской физике, радиологов и рентгенологов. В целом представляется, что проектируемая база данных будет состоять из трёх основных блоков: 1) блока ввода и анализа информации, 2) блока обработки и обобщения введённых данных, 3) блока подготовки различных разрезов обобщённых данных статистики, необходимых специалистам для подготовки основных выводов. Детализация названных блоков и определение всех необходимых функций системы возможны в период подготовки и написания технического задания на разработку базы данных здоровья школы. Заключение Идея проекта базы данных здоровья школы выставляется здесь на обсуждение с целью его дополнения и уточнения. Важно, чтобы проектируемая база данных была единой для разных школ для того, чтобы можно было уверенно сравнивать показатели медицинского состояния здоровья учащихся независимо от региона учебного заведения, опираясь только на возраст учащихся. 150

Обсуждение проекта, в частности, возможно в легкодоступном блоге автора http://goro.hiblogger.net/ Высказанные тезисы проекта базы данных здоровья школы предусматривают разработку такого программного обеспечения, которое позволит объединять информацию баз данных отдельных школ и получать сводные данные для анализа в различных интересующих специалистов разрезах, от здоровья отдельного ученика до здоровья определённой возрастной группы целого региона. Хочется надеяться, что комплексный подход и заинтересованность специалистов в решении этой общественно важной и межнациональной проблемы, приведёт к полезным практическим результатам. Литература 1. Павлова М. А., Серякина А. В. Вопросы здоровья школьников реализация компетентностного подхода к образованию. Материалы Интернет-конференции «Здоровье школы – здоровье нации». Саратов, 1719 июня 2009 года. - http://saripkro.ru/konf_psi/p25aa1.html 2. Талалихина Т. В. Здоровое общество – здоровые дети. Материалы Интернет-конференции «Здоровье школы – здоровье нации». Саратов, 17-19 июня 2009 года. - http://saripkro.ru/konf_psi/p26aa1.html

151

Раздел 3 ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВУЗЕ В. С. Секованов34 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Формирование креативности студентов при обучении фрактальной геометрии и теории хаоса с использованием компьютерных технологий Современная математика сделала огромный шаг в своем развитии. Однако ее идеи практически не проникают в школьный курс математики. Как известно школьная математика оставляет учащихся почти в XVIII веке по алгебре и началам анализа и почти в древней Греции по геометрии. Следует отметить, что в вузовский курс математики идеи современной математики также проникают медленно. Еще А. Н. Колмогоров и И. М. Яглом писали: «Общеизвестно, что разрыв между содержанием школьного преподавания и современным состоянием науки особенно велик в математике. Здесь приходится говорить даже не о «современной науке» в смысле науки двадцатого столетия, а в том, что за пределами школьного курса остаются основные направления математики восемнадцатого и девятнадцатого века, как и математические методы, интересующие в настоящее время инженеров, биологов и экономистов. В отличие от уроков физики или химии школьник на уроках математики не услышит почти ничего, помогающего ему ориентироваться в современной популярной литературе, рассказывающей о научных исследованиях последних лет или актуальных технических задачах». Фрактальная геометрия и теория хаоса – молодые быстроразвивающиеся математические направления, связанные не только с выдвижением новых математических идей, но и бурным развитием программирования, компьютерной графики, художественного компьютерного творчества. Идеи фрактальной геометрии и теории хаоса в настоящее время применяются в физике, металловедении, медицине, психологии, экономике, лингвистике и других областях. Проводятся представительные форумы, посвященные фракталам и хаосу как у нас в России, так и за рубежом. Идеи фрактальной геометрии и ее приложения в различных областях знаний приведены в [1] – [6]. Одной из важнейших задач образования является формирование креативности обучаемых. В самом общем определении креативность представляет способность к творчеству. По нашему мнению, преподавание фрактальной геометрии и теории хаоса дает широчайшие возможности для формирования креативности 34

© В. С. Секованов, 2010 152

студентов. Выскажем несколько тезисов о целесообразности преподавания на физико-математических специальностях университетов данных дисциплин: 1. Фрактальная геометрия и теория хаоса имеют общеобразовательное значение, поскольку понятие фрактал используется при описании природных объектов, процессов, явлений (скала, молния, турбулентные потоки и т. д.) и создаются соответствующие фрактальные модели. 2. Создаются фрактальные модели нанокластеров. 3. Имеются межпредметные связи с теорией меры топологией, теорией размерности, функциональным анализом, теорией функций действительной и комплексной переменных, теорией вероятностей, геометрией, алгеброй, динамическими системами. 4. Следует отметить, что аппарат фрактального анализа и теория динамического хаоса являются важными компонентами математических основ междисциплинарной науки – синергетики. 5. Студенты знакомы с двумя универсальными константами e и π . Изучение фрактальной геометрии и теории хаоса позволит познакомиться с универсальной постоянной Фейгенбаума δ ≈ 4,6692 … для квадратичных отображений. 6. Фрактальная геометрия имеет особые предпосылки для своего развития. Ее задача – теоретическая и технологическая поддержка фрактальных моделей. 7. Авторитетными учеными высказываются мнения о введении хотя бы в описательном плане понятий «фрактал», «хаос», «бифуркация» в школьный курс математики, поскольку данные понятия имеют общекультурный смысл. В последние годы об интересе к фракталам свидетельствуют публикации в журнале «Математика в школе». 8. Математик и физик должны владеть математико-компьютерными технологиями. Сейчас у студентов математические методы и компьютерные технологии стыкуются в основном при проведении вычислений. Но стыковка эта относительно невелика (в основном численные методы, математическое моделирование), поскольку базовый математический аппарат создавался в докомпьютерную эпоху. При этом взаимодействие математических и компьютерных технологий неравноправно (в основном это компьютерный обсчет математических моделей). При изучении фрактальной геометрии и теории хаоса взаимодействие компьютерных и математических технологий носит равноправный, исследовательский характер (множества Жюлиа, множество Мандельброта, диаграмма орбит). 9. Основываясь уже на решении математических проблем с помощью информационных и коммуникационных технологий (проблема 4-х красок, проблема Кэли и др.) можно предположить, что разделы современной математики, существенно опирающиеся на компьютерные технологии, в будущем получат дополнительный импульс, поскольку компьютерные средства развиваются очень интенсивно. 10. Фракталы являются одними из самых красивых математических объектов и обучение фрактальной геометрии значительно повышает интерес 153

студентов как к математике, так и программированию, и компьютерной графике. 11. В отношении исследований во фрактальной геометрии наметилось отставание в отечественной науке и в преподавании основ дисциплины. Об этом можно судить по литературе. В отечественных изданиях наблюдается явный крен в сторону ознакомительности, рисования картинок. Изложение ведется в основном на интуитивном уровне, нестрого. Для студентов химиков, биологов, экономистов такое изложение в какой-то мере приемлемо, но для студентов физико-математических специальностей университетов разговор о фракталах и хаосе без точных математических определений и строго доказанных теорем беспредметен. В связи с этим есть предложения: а) у нас переводятся и издаются лучшие зарубежные учебники по многим предметам, например, по программированию, алгоритмизации, дискретной математике, теории графов, теории формальных языков, системам искусственного интеллекта и др. Представляется целесообразным перевести популярный за рубежом (если судить по количеству ссылок на него в зарубежных изданиях) учебник Фальконера «Фрактальная геометрия. Математические основы и приложения» (англ. “Fractal Geometry. Mathematical Foundations and Applications”), удачно сочетающий в себе глубину и математическую строгость изложения с широким охватом различных тем дисциплины и доступным для студентов уровнем изложения; б) тем не менее, по математическим дисциплинам в России традиционно опора в преподавании на отечественные издания. Поэтому надо писать и российские аналогичные учебники, учитывающие особенности и традиции нашей вузовской системы математического и компьютерного образования. Перед ними должна стоять не только задача ознакомительного плана с упором на построение и визуализацию, но также задача изучения математического аппарата (фрактального анализа), обеспечивающего адекватную теоретическую поддержку и создающего теоретическую базу для дальнейших исследований. Мы предлагаем ввести на математических специальностях университетов (4 – 5 курсы) двухсеместровый спецкурс: «Элементы фрактальной геометрии и теории хаоса» Общий объем – 230 часов из них аудиторных – 115 (49 лекционных, 66 практических) и 115 часов для самостоятельной работы (восьмой – девятый семестры. Табл. 1). Тематический план дисциплины «Элементы фрактальной геометрии и теории хаоса» приведен в таблице 1.

154

Таблица 1 № п/ п

Наименование темы

Основные черты современного информационного общества Использование идей фрактальной геометрии и 2 теории хаоса в образовании и в других сферах человеческой деятельности Педагогико-эргономические требования построения 3 фракталов с помощью ИКТ и L–систем Понятие фрактальной и 4 топологической размерности Создание математических моделей различных объектов, 5 явлений и процессов с помощью фрактальных множеств Использование локальных, глобальных сетей, 6 электронных учебников при изучении фрактальной геометрии Вычисление с помощью ИКТ универсальной константы 7 Фейгенбаума Педагогико-эргономические требования построения 8 фракталов с помощью ИКТ на комплексной плоскости Примеры хаотических 9 отображений Перспективные направления 10 разработки ИКТ в синергетике и образовании Создание художественных 11 композиций с помощью фрактальных множеств

1

ИТОГО:

Аудиторные занятия

Всего часов

Всего

Лекции

Лабор.

2

2

2

-

-

4

2

2

-

2

18

8

2

6

10

18

10

4

6

8

44

24

8

16

20

18

6

2

4

12

32

14

6

8

18

8

4

2

2

4

20

12

8

4

8

56

29

9

20

27

10

4

4

-

6

230

115

49

66

115

Самос.

При изучении фрактальной геометрии студент имеет возможность выполнять разные виды деятельности, направленные на развитие его креативности. Мы выделим четыре вида деятельности: 155

I. Математическая деятельность (итерирование функций, выявление хаотичности отображения, нахождение бассейнов притяжения, площадей, диаметров, математическое моделирование и др.); Обычно ученики решают задачи по геометрии, связанные с треугольниками, квадратами, трапециями и др. Возникают совершенно новые задачи, требующие нестандартности и гибкости мышления студентов. Рассмотрим примеры. 1 ⎧ ⎪⎪3 ⋅ x, x ≤ 2 Задача 1. Пусть дана функция f ( x) = ⎨ и x0 – начальная ⎪3 − 3 ⋅ x, x > 1 ⎪⎩ 2 ∞ (n) точка, а x n = f ( x n−1 ) = f ( x0 ) . Последовательность {x n }n =0 мы будем называть

орбитой точки x0 ∈ R . Рассмотрим множество W , состоящее из тех и только тех точек x0 ∈ R , орбиты которых {x n }∞n=0 , ограничены. Тогда W = K . 1 ⎧ ⎪⎪3 ⋅ x, x ≤ 2 хаотична на множестве Задача 2. Показать, что f ( x) = ⎨ 1 ⎪3 − 3 ⋅ x, x > ⎪⎩ 2

Кантора. Задача 3. Указать бассейны притяжения функций Pi ( z ) = z −

f i ( z) , i = 1,2 f i′( z )

f1 ( z ) = z 2 − 1, f 2 ( z ) = z 3 − 1 (рис. 1).

Рис. 1 Задача 4. Найти топологическую размерность и размерность самоподобия, размерность Минковского и размерность Хаусдорфа отрезка, квадрата, множества Кантора. и другие Задача 5. Привести примеры несамоподобых множеств. II. Алгоритмическая деятельность (разработка алгоритмов, написание компьютерных программ для построения фракталов, создание компьютерных моделей, проведение компьютерных экспериментов и др.).

156

Рис. 2 На рис. 2 приведен алгоритм построения фракталов с помощью Lсистем, указаны порождающие правила и углы поворота для построения фракталов. Рис. 2-а: “– F + + F –“, θ = “F – F + F + F – F“, θ =

π 2

π

4

; Рис. 2-б: “F – F + + F – F“, θ =

π

3

; Рис. 2-г: “F – – F + F + + F + F – – F“, θ =

д: “F – F + + F – – F + + F – F“, θ =

π 3

; Рис. 2-в: π 4

; Рис. 2-

; Рис. 2-е: “F – F + + F F – – F + F“, θ =

Задание 1. Создать алгоритм построения множества Жюлиа. Задание 2. Создать алгоритм построения множества Мандельброта.

157

π 3

.

Лабораторная работа 1. Создать алгоритм и вычислить константу Фейгенбаума отображения: f ( x) = ax(1 − x), a ∈ [0; 4], x ∈ [0; 1] . III. Художественная деятельность (создание художественных композиций с помощью фракталов и информационных и коммуникационных технологий). Поскольку фракталы являются одними из самых красивых математических объектов, то обучение фрактальной геометрии способствует эстетическому воспитанию студентов и напрямую связывает преподавание математики и информатики.

Рис. 3 Задание 1. Создайте художественную композицию с помощью множеств Жюлиа и множества Мандельброта. Задание 2. Создайте художественную композицию с помощью Lсистем и графических редакторов. IV. Информационная деятельность (поиск информации в Интернете, выход на фрактальные сайты, использование электронных учебников и др.). Учебников по фрактальной геометрии и теории хаоса немного. Поэтому приходится использовать Интернет и там искать информацию о фракталах и хаосе. Следует отметить, что история создания фрактальной геометрии чрезвычайно интересна и драматична. 158

Множества (которые еще возникли до введения понятия фрактал) называли чудовищами и уродами. Пуанкаре писал, что французскому читателю изучать Кантора – сущая пытка. Эрмит говорил: «Я с дрожью ужаса отворачиваюсь от непрерывных функций, которые не имеют производных». Гильберт же отмечал, что никто и никогда не изгонит нас из рая, созданного Кантором. Без сомнения, частичкой этого рая является один из первых фракталов – множество Кантора. П. С. Александров считал, что множество Кантора есть одно из самых удивительных чудес, созданных человеческим духом. История открытия множеств Жюлиа и множества Мандельброта также чрезвычайно интересна. Как известно эти множества были описаны в 10-х годах прошлого века, а построить их удалось более чем через полвека, только тогда, когда были разработаны компьютерные алгоритмы. Задание 1. Исследовать историю открытия множества Мандельброта. Задание 2. Исследовать историю формирования понятия фрактал. Таким образом, изучение фрактальной геометрии и теории хаоса включает в себя решение математических задач, разработку компьютерных алгоритмов, создание художественных композиций, использование Интернет и электронных учебников, нахождение интересных исторических факторов развития фрактальной геометрии. Все это особенно благотворно способствует развитию креативности студентов университетов. Литература 1. Божокин С. В., Паршин Д.А. Фракталы и мультифракталы. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. 2. Кроновер Р. Фракталы и хаос в динамических системах. – М.: Техносфера, 2006. 3. Секованов В. С. Формирование креативной личности студента вуза при обучении математике на основе новых информационных технологий. – Кострома: КГУ им. Н. А. Некрасова, 2004.–231с. (14, 43 п.л.). 4. Секованов В. С. Методическая система формирования креативности студента университета в процессе обучения фрактальной геометрии. – Кострома: КГУ им. Н. А. Некрасова, 2006. – 279 с. (17, 43 п.л.). 5. Секованов В. С. Элементы теории фрактальных множеств: учебное пособие с грифом УМО для студентов классических университетов специальности «Прикладная математика и информатика». – 2-е издание, переработанное и дополненное. – Кострома: Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова. – 2006 – 157 с. (9,81 п.л.). 6. Секованов В. С. Геометрическая прогрессия и геометрия фракталов // Математика в школе. – №8.– М.: «Школьная пресса». – 2006. – С. 52–55.(0,3 п.л.).

159

А. А. Русаков, В. Н. Русакова35 Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова Орловский государственный университет

Компьютер как средство формирования навыков математической деятельности студентов гуманитарных специальностей Предмет «Математика» для гумантарных специальностей – это не просто составная часть подготовки специалистов (введенная для того, чтобы усложнить жизнь студентам), элемент их общей культуры. В настоящее время приложения математики распространены на многие области гуманитарного знания. Математические методы подключаются к исследовательскому аппарату гуманитарных наук. Изучение свойств объектов, их структурных отношений не обходится, а зачастую просто невозможно, без математического моделирования. Однако понимание студентом-гуманитарием необходимости знать и уметь пользоваться методами математики в будущей профессиональной деятельности не делает задачу его обучения более легкой. При этом целью обучения математике становится не только и не столько развитие математического мышления, сколько – профессионального мышления гуманитариев. Для исследователя-гуманитария главное – получить верный результат. Путей решения поставленной задачи может быть несколько. Один из них – использование компьютера для упрощения вычислений. Многим студентам бывает гораздо проще освоить работу в MS Excel, чем сами математические преобразования. Так, например, решение оптимизационных задач неизменно вызывает трудности у студентов, тогда как использование возможностей MS Excel сводит задачу к умению построить математическую модель – задать целевую функцию и систему линейных ограничений, исходя из заданных условий [1]. Статистический анализ результатов всевозможных исследований упрощается в несколько раз [2]. Тема «Линейная алгебра». Студенты легко справляются со сложением матриц и умножением их на число. Но дальше возникают трудности. Правило умножения матриц не так просто, а если еще их размерность достаточно большая – путаница на начальном этапе практически неизбежна. Для верного усвоения правила традиционным способом необходима длительная практика, что невозможно при временных рамках, выделяемых на изучение темы. Конечно, есть самостоятельная работа студентов, но ведь можно просто познакомить их с функциями MS Excel, позволяющими упростить задачу, освобождая от громоздких вычислений. Однако, прежде чем вводить данные, следует помнить, что MS Excel не решает задачу, а лишь производит необходимые вычисления. То есть студент 35

© А. А. Русаков, В. Н. Русакова, 2010 160

должен помнить свойства умножения матриц, в частности то, что перемножать можно лишь матрицы размерности [mxn] и [nxp] соответственно (m, n, p ∈ N) и при этом результирующая матрица будет иметь размерность [mxp]. Для нахождения произведения двух матриц в MS Excel используется функция МУМНОЖ, которая находится в мастере функций fx в категории Математические. Синтаксис функции: МУМНОЖ(массив1;массив2) где массив1, массив2 – перемножаемые массивы. Из указанных свойств матриц следует, что количество столбцов аргумента массив1 должно быть таким же, как количество сток аргумента массив2, и оба массива должны содержать только числа. Массив1 и массив2 могут быть заданы как интервалы, массивы констант или ссылки. Если хотя бы одна ячейка в аргументах пуста или содержит текст или если число столбцов в аргументе массив1 отличается от числа строк в аргументе массив2, то функция МУМНОЖ возвращает значение ошибки #ЗНАЧ!. Так как данная формула возвращает массив, то она должна быть введена как формула массива. То есть, необходимо сначала выделить диапазон, в который будет помещен результат, и только затем выбирать функцию. После задания массивов (матриц) следует нажать сочетание клавиш CTRL+SHIFT+ENTER. Рассмотрим пример. Пусть необходимо вычислить произведение матриц А и В [3], где матрица А имеет размерность [5x6], а матрица В – размерность [6x7]: ⎛ − 5 − 7 − 2 2 − 2 16 1 ⎞ ⎜ ⎟ ⎛4 4 −1 0 −1 8⎞ ⎜ ⎟ 0 4 0 − 5 0 4⎟ ⎜ 0 ⎜ 2 3 7 5 2 3⎟ ⎜ 2 0 −2 0 2 0 1⎟ ⎜ ⎟ ⎟. A= 3 2 5 7 3 2 и B=⎜ ⎜ ⎟ 4 6 − 1 15 − 5 5 ⎟ ⎜ 6 ⎜ 1 2 2 1 1 2⎟ ⎜ 5 − 4 10 1 14 6 1 ⎟ ⎜1 7 6 6 5 7⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎜ 3 ⎟ − 0 2 0 3 0 1 ⎝ ⎠

Введем данные. Матрица А займет диапазон А1:F7, матрица В – диапазон A7:G12. Результатом должна быть матрица размерности [5x7], поэтому в качестве результирующего массива выберем диапазон A15:G19. Открываем мастер функций. В открывшемся диалоговом окне выбираем в качестве массива1 диапазон ячеек, занимаемых матрицей А, в качестве массива2 – матрицей В (рис. 1).

161

Рис. 1 Далее, не щелкая по кнопке ОК, одновременно нажимаем комбинацию клавиш CTRL+SHIFT+ENTER. Полученный массив и будет произведением матриц А и В (рис. 2).

Рис. 2 Так же просто в MS Excel транспонировать матрицу и найти определитель матрицы и обратную матрицу. Встроенная функция транспонирования матрицы вызывается командами Вставка функции fx ÆСсылки и массивы ÆТРАНСП. Определитель матрицы и обратная матрица вычисляются встроенными (категория Математические) функциями МОПРЕД и МОБР соответственно [4]. Для нахождения суммы матриц, ранга матрицы или решения систем линейных уравнений специальных функций в MS Excel нет – придется вводить соответствующие формулы. 162

В качестве еще одного примера рассмотрим решение в MS Excel системы уравнений ⎧ x1 + x2 + 2 x3 = 2, ⎪ ⎨3 x1 + 2 x2 + x3 = 2, ⎪− x − x + 4 x = 4 2 3 ⎩ 1 -1 матричным методом: Х=А ·В, где Х – матрица-столбец неизвестных, А – матрица системы, В-матрица-столбец свободных членов. Вводим матрицу системы в диапазон А1:С3, столбец свободных членов – в диапазон D1:D3. Решение будем помещать в ячейки Е1:Е3. Для этого необходимо: 1) выделить диапазон Е1:Е3; 2) в строке формул ввести: =МУМНОЖ(МОБР(A1:C3);D1:D3) (то есть, мы перемножаем матрицу, обратную к матрице системы и столбец свободных членов) 3) нажать клавишу F2; 4) нажать сочетание клавиш CTRL+SHIFT+ENTER (рис. 3).

Рис. 3 Таким образом, параллельное с обучением математике, знакомство с возможностями решения соответствующих задач на компьютере может не только расширить кругозор студентов и облегчить порой громоздкие и сложные для них вычисления, но и послужить залогом использования математических методов в будущей профессиональной деятельности, освобождая время занятия для прочного усвоения собственно методов, а не путей решения задач. Литература 1. Русаков А. А., Русакова В. Н. Формирование ИТ-компетентности будущего специалиста в процессе решения задач линейного программирования / Информатизация образования-2009: материалы Международной научно-методической конференции. Волгоград, 15-18 июня 2009 г. – Волгоград : Изд-во ВГПУ «Перемена», 2009. – с.480-484. 2. Русаков А. А., Яхович (Русакова) В. Н., Финагина А. В. Применение MS Excel для статистического анализа результатов медицинских исследований / Информатизация образования-2008 : Материалы Международной научно-методической конференции. – Славянск-на-Кубани : Издательский центр СГПИ, 2008. –С. 256-259. 163

3. Бубнов В. А., Толстова Г. С., Клемшева О. Е. Линейная алгебра: компьютерный практикум. – М. : Лаборатория базовых знаний, 2002. – 104 с. 4. Сдвижников О. А. Математика в Excel 2003. – М. : СОЛОН-Пресс, 2005. – 192 с. Н. В. Борисова, Е. В. Данильчук36 Волгоградский государственный педагогический университет

Подготовка магистров по направлению «физико-математическое образование» магистерской программы «Информатика в образовании» к профильному обучению информатике

Одним из приоритетных направлений образовательной политики современной России является «создание профильного обучения в старших классах общеобразовательной школы, ориентированного на индивидуализацию обучения и социализацию обучающихся…». [1] Профильное обучение рассматривается как система организации образовательного процесса, обеспечивающая успешное профильное и профессиональное самоопределение учащихся средствами вариативности и индивидуализации учебного процесса, расширения социальной ситуации развития, вовлечения профессионального контекста, и на этой основе подготовку учащихся к дальнейшему профессиональному обучению и профессиональной деятельности по избранному профилю. При этом в «Концепции профильного обучения на старшей ступени общего образования» [2] обозначены следующие цели введения профильного обучения: 1) обеспечение углубленного изучения отдельных учебных предметов по программам среднего (полного) общего образования; 2) создание условий для существенной дифференциации содержания обучения старшеклассников с широкими и гибкими возможностями построения школьниками индивидуальных образовательных программ; 3) установление равного доступа к полноценному образованию разным категориям учащихся в соответствии с их способностями, индивидуальными склонностями и потребностями; 4) расширение возможностей социализации учащихся, обеспечение преемственности между общим и профессиональным образованием, более эффективной подготовки выпускников школы к освоению программ высшего профессионального образования. В связи с этим, одной из ведущих составляющих высшего педагогического образования в современных условиях является подготовка учителя к профильному обучению, имеющего собственные идеи, проявляющего интерес к разработке и реализации новых учебных программ, 36

© Н. В. Борисова, Е. В. Данильчук, 2010 164

обладающего высоким интеллектуальным потенциалом и научной компетенцией. Педагог профильного обучения должен иметь хорошую методическую подготовку, владеть различными методами организации познавательной деятельности учащихся на уроке, проводить вместе с ними поисково-исследовательскую работу, укрепляющую их интерес к учебному предмету. Все это определяет актуальность изучения магистрантами в области «Информатика в образовании» курса «Методика профильного обучения информатике в школе». Данный курс является специальной дисциплиной, программа которого была разработана в соответствии с требованиями ГОСа высшего профессионального образования по направлению 050200.68 «Физикоматематическое образование» магистерской программы «Информатика в образовании» на кафедре теории и методики обучения физике и информатике физического факультета Волгоградского государственного педагогического университета. Курс «Методика профильного обучения информатике в школе» опирается на полный объем базовых знаний других дисциплин психологопедагогического, информатического и предметного блоков. Изучение методики профильного обучения информатике в школе, тесно взаимосвязано и опирается на такие курсы как – «Методические системы обучения информатике в общеобразовательной и профессиональной школе», «Пропедевтика обучения информатике в школе», «Современные образовательные технологии и школьная информатика», «Компьютерные технологии в науке и образовании», «Современные проблемы науки и образования». Содержание курса глубоко интегрировано в программу подготовки будущего специалиста в области образования. В качестве ведущих целей курса «Методика профильного обучения информатике в школе» определяются следующие: познакомить магистрантов с современной концепцией профильного обучения информатике в школе; вооружить будущего магистра физико-математического образования знаниями, умениями и навыками, необходимыми для творческого преподавания профильных элективных курсов информатики в современных условиях применения традиционных и инновационных педагогических и информационных технологий; научить студента самостоятельному проектированию профильных элективных курсов информатики, планированию индивидуальных траекторий обучения для учащихся в соответствии с выбранными ими профилями. В результате изучения курса магистранты должны: знать отечественный и зарубежный опыт профильного обучения; модели общеобразовательных учреждений с профильным обучением на старшей ступени школы; возможные формы организации профильного обучения, особенности организации элективных курсов; соотношение объемов изучения базовых общеобразовательных, профильных 165

общеобразовательных предметов и элективных курсов на старшей ступени школы; теоретические и методические аспекты обучения информатике в старших классах средней школы; психолого-педагогические особенности старшеклассников и соответствующие им методы обучения; требования к методической подготовке преподавателя профильных элективных курсов по информатике; уметь проводить анализ существующих профильных элективных курсов по информатике согласно требованиям для курсов такого типа; проектировать профильные элективные курсы по информатике, то есть создавать документы, отражающие методическую систему обучения название курса, цели его преподавания, содержание обучения и воспитания, описание дидактических процессов и организационных форм обучения, включая индивидуальные образовательные траектории учащихся с учетом выбранного ими профиля обучения; разрабатывать учебно-методическое обеспечение для изучения разделов «Информационные процессы», «Информационное моделирование», «Информационные основы управления» с учетом специфики конкретного профиля. Общая структура организации учебного процесса построена таким образом, что изучение курса осуществляется в течение двух семестров и включают лекционный цикл, семинары и лабораторный практикум (значительная часть которого отводится на проектирование студентами элективного курса по информатике для старших классов в соответствии с одним из профилей обучения и разработка фрагментов учебнометодического обеспечения к нему). Текущий и итоговый контроль знаний по курсу «Методика профильного обучения информатике в школе» завершается зачётом и итоговым экзаменом, при этом к зачёту и экзамену студент должен представить отчет по всем практическим и лабораторным занятиям, а также заданиям для самостоятельной работы, показать владение умениями анализа учебно-методической литературы и нормативных документов. Обязательным условием допуска студента к итоговому экзамену является выполнение всех плановых лабораторно-практических занятий и представление отчетов по ним. Результаты работы представляются в виде выступлений на семинарах и студенческой научной конференции. Содержательный компонент курса имеет блочно-модульную структуру, включающую два учебных модуля. В свою очередь каждый модуль содержит несколько тем, позволяющих более полно раскрыть его цели и задачи. В первом модуле «Общие вопросы теории и методики профильного обучения информатике в школе» магистранты: - изучают вопросы модернизации системы школьного образования в плане социального заказа на профильное обучение старшеклассников, преемственности обучения и его специфики в области информатики; особенности продолжения образования в области информатики в старших классах как профильного обучения, дифференцированного по объёму и содержанию; концептуальные основы стандартизации профильного 166

компонента обучения информатике и системы специализированной подготовки (профильного обучения) в старших классах общеобразовательной школы; цели и содержание «фундаментальных» и «прикладных» («пользовательских») профильных курсов; - проводят ретроспективный анализ тенденций профилизации содержания обучения информатике в полной средней школе: формирование целостной концепции содержания непрерывного курса информатики, преемственность первых программ профильных курсов информатики и современных подходов к профильной дифференциации курсов информатики; анализ учебных и методических пособий; ретроспективно-содержательный анализ существующих программ профильных курсов информатики, современной структуры обучения информатике в отечественной школе в работах исследователей по теории и методике обучения информатике С. А. Бешенкова, Т. Б. Захаровой, А. А. Кузнецова, М. П. Лапчика, И. Г. Семакина, Е. К. Хеннера и др. в аспекте подходов к профильному обучению; - знакомятся с научно-методическими основами элективного компонента профильного обучения информатике: основные функции элективных курсов, характеристика и классификации элективных курсов информатики; общими требованиями к методическому обеспечению профильного элективного курса; технологиями модульного обучения элективным курсам информатики; модульным структурированием и организацией учебных занятий в рамках учебных модулей элективного курса информатики; методикой обучения элективным курсам информатики; - исследуют процессуальные аспекты организации профильного обучения: возможные формы и методы организации профильного обучения информатике (метод проектов, проблемное обучение, дидактические игры и др.), методические особенности обучения средствами ИКТ и их применения; проектирование и разработку образовательного сайта, варианты проверки и оценки знаний учащихся по информатике в профильном курсе. Второй модуль «Методика изучения содержательных направлений в профильном курсе информатики» позволяет магистрантам освоить научнометодические основы с учетом конкретного профиля обучения старшеклассников: - направления «Информационные процессы» в профильном курсе информатики: систематизация представлений об информации и информационных процессах; виды информационных процессов; системы, компоненты, информационное взаимодействие в системе, управление, обратная связь; информационные ресурсы общества - образовательные информационные ресурсы; личная информация, информационная безопасность, информационные этика и право; - направления «Информационное моделирование» в профильном курсе информатики: информационные модели и системы, способы информационного моделирования, систематизация представления о компьютере как средстве автоматизации информационных процессов; 167

использование описания (информационной модели) в процессе общения, практической деятельности, исследования; математические модели: примеры логических и алгоритмических языков, их использование для описания объектов и процессов живой и неживой природы и технологии, в том числе физических, биологических, экономических процессов, информационных процессов в технических, биологических и социальных системах; использование сред имитационного моделирования (виртуальных лабораторий) для проведения компьютерного эксперимента в учебной деятельности; - направления «Информационные основы управления» в профильном курсе информатики: закономерности управления и самоуправления в системах, основы автоматизированного управления, вопросы социальной информатики; технологии автоматизированного управления в учебной среде; технологии управления, планирования и организации деятельности человека; системы автоматического тестирования и контроля знаний; - проектирования профильных элективных курсов по информатике: этапы проектирования, создание методических документов, моделирующих методическую систему обучения профильному элективному курсу (название курса, цели его преподавания, тематическое планирование курса с указанием названия занятий, их типов, методов обучения (включая методы персонализированного обучения) источников информации, межпредметных и внутрипредметных связей). Освоение практической части (семинарские и лабораторные занятия) курса «Методика профильного обучения информатике в школе» предполагает выполнение реферативных работ, учебных и творческих заданий, через создание учебных проектов и исследований. Учебный проект, как метод обучения, основанный на постановке социально значимой цели и её практическом достижении; самостоятельная продуктивная и исследовательская деятельность магистранта, которая имеет не только учебную, но и научно-практическую значимость, является практико-ориентированной деятельностью. Критериями оценки такого проекта будут актуальность и социальная значимость проблемы, на разрешение которой направлен проект; глубина изучения проблемы; наличие и качество практического результата, нацеленного на решение проблемы. Главная особенность исследовательской деятельности магистранта – это созданный интеллектуальный продукт, устанавливающий конкретную (научную) истину в ходе реализации определённых исследований и представленный в стандартном, заранее согласованном виде. Основные критерии оценки такого исследования будут: научная значимость темы; обоснованность выбора методов исследования и грамотность их использования; глубина и грамотность анализа полученных результатов. В ходе проектно-исследовательской работы магистранты анализируют стандарты и примерные учебные программы профильного уровня по информатике для среднего (полного) общего образования, составляют методические рекомендации по изучению тем, требования к знаниям и 168

умениям учащихся; используя программы автоматизации учебного процесса, создают расписание профильных элективных курсов, простые тесты контроля и учета результатов обучения. Используя современные информационные, коммуникационные, дистанционные, мультимедийные технологии разрабатывают элементы учебно-методического комплекса для изучения разделов, с подробным конспектом занятий, предусмотренных тематическим планом и приложением дидактических материалов к ним в электронной форме. Создание и представление презентации курса. В результате изучения курса магистранты получают теоретические знания, совершенствуют свое педагогическое мастерство, обретая необходимы компетенции в области теории и методики обучения информатике в профильной школе. Литература 1. Концепция модернизации российского образования до 2010 года. 2. Концепция профильного обучения на старшей ступени общего образования (Приказ Минобразования России от 18.07.2002, №2783) // Дидакт, 2002, № 5. Н. О. Минькова37 ГОУ ВПО «Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова», г. Москва

Виртуальные лабораторные работы в смешанном обучении химии

Преподавание предметов естественнонаучного цикла не представляется возможным без выполнения лабораторного практикума, который является основным инструментом для познания и осмысления студентами основных закономерностей Природы. На лабораторный практикум возлагаются следующие важные задачи: 1. Практическое закрепление полученных теоретических знаний 2. Приобретение навыков самостоятельной работы с реальным оборудованием 3. Планирование и постановка эксперимента 4. Выбор оборудования для проведения эксперимента 5. Обработка и объяснение результатов эксперимента 6. Сопоставление результатов теоретического анализа с экспериментальными данными [1]. Важным этапом эффективного обучения химии является химический эксперимент, стимулирующий активную познавательную деятельность и творческий подход к получению знаний. При традиционных формах образовательного процесса такая возможность реализуется в ходе 37

© Н. О. Минькова, 2010 169

выполнения необходимого комплекса лабораторных работ. При смешанном обучении, которое подразумевает интеграцию информационных технологий в традиционный образовательный процесс, возрастает роль виртуального лабораторного практикума [2-4]. Использование виртуальных лабораторных работ позволяет обеспечить студентам доступ к моделям уникального лабораторного оборудования, техническим и промышленным объектам, научным и технологическим экспериментам, которые представляют наибольший интерес и стимулируют получение знаний. В системе зарубежного и Российского химического электронного образования созданы определенные комплексы программно-педагогических средств (ППС), обучающего, тренингового и контролирующего характера. Проанализируем некоторые из них с позиций их использования в смешанном обучении химии. Компанией «Физикон» (группа Competentum) в рамках мультимедийного курса «Открытая химия 2.6» разработаны модели электронного строения атомов, строения молекул для большинства классов химических соединений, модели, демонстрирующие химические связи в молекулах и т.д. Всего ресурс [5] содержит 61 модель по следующим разделам химии: • Растворы • Химическая термодинамика • Органическая химия • Введение в химию • Химическая связь • Химическая кинетика • Электронное строение атомов • Химические источники тока • Биохимия • Ядерная химия • Химия окружающей среды Предлагаемые динамические виртуальные модели позволяют изучать объекты микромира, строение веществ, прогнозировать их свойства. При проведении лабораторной работы с использованием виртуальных моделей необходимо учитывать, что последние отражают реальные объекты, процессы и явления в упрощенном, схематичном виде, поэтому выяснение вопроса, что на самом деле подчеркнуто в модели, а что осталось за кадром, может быть одной из форм задания. Такого вида работы можно выполнять целиком в компьютерном варианте или сделать одним из этапов в более широкой работе, которая включает также работу с натуральными объектами и лабораторным оборудованием. Возможность самим моделировать и конструировать молекулы, рассчитывать их параметры, рассматривать составленные модели в различных ракурсах позволяет программа фирмы Hypercube Inc. [6]

170

предназначена для операционной системы Linux (рис 1). К сожалению, нет русифицированной версии, что осложняет ее широкое использование.

Рис. 1. Скриншот ресурса http://www.hyper.com/ В МЭИ (ТУ) разработан электронный лабораторный практикум [6], который включает в себя виртуальные лабораторные работы (рис.2): • определение молярной массы эквивалента вещества (Al, Mg, Zn, Fe, Sn) методом вытеснения водорода; • • эквивалент и молярная масса эквивалента; • • кинетика химических реакций; • • адсорбция уксусной кислоты активированным углем; • • измерение тепловых эффектов химических реакций; • • водный показатель среды pH; • • гидролиз солей; • • гальванический элемент; • • электролиз. Выполнение виртуальных лабораторных работ осуществляется в автономном режиме. При выполнении лабораторных работ студенту предоставляется возможность «освежить» свои знания теоретического материала, познакомиться с методикой проведения лабораторной работы. Компьютерные работы воспроизводят реальные экспериментальные установки, реальные химические операции и реакции, позволяют провести математическую обработку экспериментальных данных, построить необходимые графики, распечатать протоколы работы. Подключение к сети необходимо только для отправки преподавателю оформленного протокола и защиты лабораторной работы. 171

Рис. 2. Скриншот электронного образовательного ресурса по химии МЭИ (ТУ) Виртуальная образовательная лаборатория VertuLab [7] предлагает лабораторные работы по изучению физических и химических свойств, получению и применению металлов и неметаллов, их соединений: • Распознавание хлорид-, сульфат-, карбонат-анионов и катионов аммония, натрия, калия, кальция, бария • Знакомство с образцами природных соединений неметаллов • Растворение железа и цинка в соляной кислоте • Решение экспериментальных задач по теме «Получение соединений металлов и изучение их свойств» • Качественные реакции на альдегиды, многоатомные спирты, крахмал и белки • Решение экспериментальных задач по теме “Металлы и неметаллы” Виртуальная химическая лаборатория (Virtual Chemistry Laboratory) визуальный симулятор лаборатории и лабораторных работ по неорганической/аналитической химии, включающий редактор новых лабораторных работ (рис. 3). Виртуальная химическая лаборатория разработана и поддерживается в рамках theChemCollective / IrYdium Project университета Карнеги-Меллона при финансировании National Science Foundation. Позволяет создавать собственные лабораторные работы, на сайте есть подборка загружаемых лабораторных работ. Работы и задания создаются и редактируются в Authoring Tool (также доступен для загрузки) [8]. Программа бесплатна (как и большинство программного обеспечения, разрабатываемого университетами США при государственном 172

финансировании) и доступна для загрузки. К недостаткам можно отнести отсутствие русской версии, что затрудняет быстрое и широкое использование.

Рис. 3. Окно программы «Виртуальная химическая лаборатория» Портал Федеральных цифровых образовательных ресурсов содержит более 500 образовательных модулей по химии в основное для среднего образования [9]. Доступ к образовательным моделям организуется через «Каталог» и средства «Поиска». Представленные практические модули направлены в основном на визуализацию процессов и явлений, происходящих в реальном мире. Преимуществом данного ресурса является наличие моделей процессов химических производств, которые были незаслуженно забыты разработчиками других ресурсов. Таким образом, проведенный обзорный анализ электронных ресурсов для лабораторного практикума позволяет разделить представленные в сети Интернет и на СD - дисках виртуальные лабораторные работы по химии на 3 большие блока: • Ресурсы, посвященные моделированию объектов и процессов микромира; • Ресурсы, посвященные моделированию химических макрообъектов и процессов (виртуальные лаборатории) • Ресурсы, посвященные моделирование технологических процессов. Следует отметить, что все эти ресурсы разобщены и не создана единая платформа доступа. К недостаткам, следует отнести и подход, при котором при выполнении виртуальной лабораторной работы обучающийся не получает навыка практической работы с реальным исследовательским 173

оборудованием, а к достоинствам – возможность продемонстрировать невидимые в обычных условиях процессы и явления.

Рис. 4. Виртуальная модель производства чугуна Реализация виртуального лабораторного практикума в смешанном обучении химии в сочетании с реальными лабораторными работами позволяет студенту полностью провести необходимые исследования, а сочетание двух подходов даст возможность ещё глубже осмыслить изучаемые процессы или явления. При смешанном обучении лабораторные занятия могут проводиться с использованием различных методических подходов. Первый подход представляет собой введение в лабораторный практикум и предполагает знакомство с измерительными приборами, методами измерения различных величин, методикой статистической обработки результата, графическими или какими-либо иными методами представления полученных результатов. Особое внимание при этом уделяется пониманию обучающимися таких фундаментальных понятий лабораторных работ как «цель работы», «задачи эксперимента», «выводы» из полученных результатов, рекомендации по их использованию. При таком подходе обучающиеся работают с литературой и компьютерными тренажерами. Контроль работы ведется с помощью тестирующих программ, а основной задачей преподавателя становится консультационная поддержка. Второй подход предполагает работу с тренажерами, имитирующими реальную установку, объекты исследования, условия проведения 174

эксперимента. Такие тренажеры виртуально обеспечивают условия и измерительные приборы, необходимые для реального эксперимента, и позволяют подобрать оптимальные параметры эксперимента. Работа с тренажерами позволяет получить навыки в составлении эскизов, схем организации лабораторного эксперимента, позволяет избежать пустых затрат времени при работе с реальными экспериментальными установками и объектами. Функции преподавателя при этом сводятся исключительно к консультированию студентов, к выстраиванию индивидуальных траекторий работы с тренажерами. Третий подход реализуется через выполнение эксперимента в реальных условиях, но с фиксацией результатов в электронном лабораторном журнале. Отчет по выполненным работам представляется для проверки преподавателю в электронном виде или высылается по электронной почте. Внедрение виртуальных учебных практикумов в обучение химии в вузе представляет собой инновационный процесс, который обеспечивает личностно-ориентированное обучение и дифференцированный переход к оптимизации учебного процесса, а главное может решать проблемы учебного заведения по закупке приборной базы и реактивов. Литература 1. Учебные ресурсы сети КГПУ им В.П.Астафьева. Информационный ресурс http://www.edu.kspu.ru/file.php/1/hrestomatia/part12.html 2. Минькова Н. О. Методика проведения лабораторного практикума по химии с использованием виртуальных средств исследования// Информатизация образования – 2008: Материалы Международной научнометодической конференции. -Славянск – на Кубани: Издательский центр СГПИ, 2008.- С.367-370. 3. Минькова Н. О. О возможном методологическом подходе к проектированию смешанного обучения в вузе// Современные информационные технологии и ИТ-образование: III Международная научнопрактическая конференция, Москва, МГУ имени М. В. Ломоносова, 6-9 декабря 2008 г. Сб. докладов: Учебно-методическое пособие/ Под ред. В. А. Сухомлина.- М.: МАКС Пресс. 2008. С. 166-170. 4. Яшкичев В. И., Ярыгин Д. В., Минькова Н. О. Смешанные технологии обучения в высшем естественнонаучном педагогическом образовании// Педагогическая информатика. 2009. №2. С. 74-81. 5. Открытый колледж. Химия. Информационный ресурс http://chemistry.ru 6. HyperChem. Информационный ресурс http://www.hyper.com/ 7. Центр новых информационных технологий Московского энергетического института (Технического университета) http://cnit.mpei.ac.ru/ 8. Виртуальная образовательная лаборатория http://www.virtulab.net/ 9. Виртуальная химическая лаборатория http://ir.chem.cmu.edu/ 10. Федеральный центр информационно-образовательных ресурсов http://fcior.edu.ru/ 175

О. В. Макарова, Н. О. Минькова38 ГОУ ВПО «Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова», г. Москва

О разработке и создании электронного тезауруса по биологической химии

Бесспорной тенденцией современного этапа информатизации образования является всеобщее стремление к интеграции различных средств, задействованных в учебном процессе, таких как электронные справочники, энциклопедии, обучающие программы, средства автоматизированного контроля знаний, электронные учебники и тренажеры в единые программнометодические комплексы, рассматриваемые как образовательные электронные издания и ресурсы. Биологическая химия, изучающая химический состав живых клеток и организмов и химические процессы, лежащие в основе их жизнедеятельности, является исключительной развивающейся и динамической наукой, в понятийном аппарате которой более тысячи понятий и терминов. Поэтому возникла необходимость создания электронного словаря (тезауруса), в который войдут основные понятия, наиболее часто используемые в биохимии и развивающейся параллельно молекулярной биологии. Большинство из них будет проиллюстрировано схемами и рисунками. Тезаурус - это смысловой словарь, представляющий совокупность знаний внутри какой-либо предметной области. Тезаурус содержит перечень понятий, терминов с заданными между ними смысловыми отношениями. Элементами, между которыми устанавливаются семантические соответствия, являются дескрипторы («описатели»), имеющие форму слов или словосочетаний [1]. Информационно-поисковые и научные тезаурусы, как правило, издаются в виде справочника по классификации научных понятий. Разработка электронного тезауруса позволяет значительно сократить дублирование информации, создать возможность быстрого поиска необходимого объекта или понятия по любому из четырех входов в справочник-тезаурус. Создаваемый электронный тезаурус может быть использован как обычный (но электронный) справочник. С ним могут работать и различные программные системы как с обычной базой данных. Главной целью разработки электронного тезауруса по биологической химии является обеспечение смыслового (семантического) преобразования, которое в научной литературе принято называть «текст в смысл». Разработка тезауруса основана на обобщении и анализе научной и учебной литературы по биологической химии [2-5] и осуществлялась в

38

© О. В. Макарова, Н. О. Минькова, 2010 176

рамках проектирования выпускной квалификационной работы по специальности 050102 «Биология». Для реализации тезауруса мы выбрали средства Web-технологий, что позволило разработать систему ссылок на информацию, имеющуюся как в самом тезаурусе, так и на любом узле Интернет, предусматривая вызов конкретной гипертекстовой страницы, содержащей определенный термин. Вторым преимуществом выбранной технологии является возможность использовать в словарной статье графическую, видео и другие виды информации. В качестве третьего преимущества следует рассматривать упрощение организации ссылок и интерфейса пользователя, что делает доступным использование тезауруса для широкого круга пользователей. Файловая структура модели представлена на рис.1. Папка «Тезаурус»

Папка «Алфавитный» Файл А.htm Файл Б. htm … Файл Я. htm

Папка «Систематический» Файл С1. htm Файл. С1-1. htm Файл С1-2. htm …

Рис. 1. Файловая структура электронного тезауруса по биологической химии Работа с тезаурусом возможна с помощью любого Web-браузера. Окно просмотра разбито на два фрейма. В левом представлен алфавит. Щелчок на нужной букве позволяет получить в правом фрейме список имеющихся понятий и терминов, также упорядоченных по алфавиту. Щелчок на нужном термине выводит в этом же правом фрейме соответствующую словарную статью. Каждая статья - отдельный файл, подготовленный на языке разметки HTML. В итоге проект «Электронный словарь по биологической химии» состоит примерно из 800 файлов текстовой и графической информации. Гипертекстовая организация тезауруса основана на выделении в тексте курсивом семантических ссылок, позволяющих отыскать и эксплицировать соответствующие выделенные понятия в данном же тексте. Такая организация тезауруса позволила реализовать его в электронном виде, связывая статью выбранного термина со статьями, посвященными терминам, встречающимся в тексте данной статьи. Количество перекрестных ссылок велико. 177

Разработанный и реализованный тезаурус по биологической химии станет полезным приложением к любому учебнику. Это позволит обучаемому систематизировать знания, полученные при ознакомлении с материалом учебника, а также быстро отыскать не только интересующие его новые понятия, но и изучить все основные связи этих понятий с другими. Электронный гипертекстовый тезаурус может применяться для контроля знаний. Использование электронного словаря для студентов в современном мире особенно актуально. Почему? Подавляющее большинство работ (будьто долгосрочные домашние задания, презентации, курсовые и дипломные работы, насыщенные научными понятиями и терминологией) студенты выполняют с использованием персонального компьютера. Именно поэтому использование электронного словаря поможет ему сократить время, затрачиваемое по поиск необходимого материала, а также увеличит возможность быстро и качественно найти нужный материал в полном объеме. Если подвести итог, то, конечно, качественное отличие электронного словаря от словаря на бумажном носителе бесспорно. Человек затрачивает минимум усилий и времени на поиск значения того или иного научного термина, процесса, понятия. Разработка электронного словаря – это ноу-хау, которое в ближайшее время позволит человеку стремиться к научному познанию, что, безусловно, принесёт обществу в целом и человеку в отдельности только пользу. Литература 1. Иванова И. А. Электронные гипертекстовые тезаурусы в дистанционном обучении/ Открытое образование. № 1. 2002. С.15-19. 2. Тезаурус информационно-поисковый многоязычный. Правила разработки: ГОСТ 7.24-80. / Информационный ресурс: http://www.vsegost.com/Catalog/43/43705.shtml 3. Филиппович Ю. Б. Основы биохимии: Учеб. Для хим. И биол. Спец. Пед. Ун-тов и ин-тов. – 4-е изд., -М: Агар, 1999, 512 с. 4. Коничев А. С., Севастьянова Г. А. Биохимия и молекулярная биология. Словарь терминов. М.:Дрофа. 2008. 368 с. 5. Ковалевская Н. Н., Севастьянова Г. А., Филиппович Ю. Б. Биологическая химия. М.: Академия. 2009. 256 с.

178

В. В. Смирнов39 Астраханский государственный университет, г. Астрахань

Информационные технологии как средство формирования экспериментальных умений у студентов при проведении лабораторных практикумов

Как следует из [1], одной из целей системы высшего образования является подготовка специалистов, способных к росту и непрерывному самообразованию, мобильности в условиях информационного общества и развития новых информационных технологий. В современных образовательных технологиях компьютер занимает одно из ведущих мест – как мощный инструмент, используемый для передачи, хранения и обработки информации. Имеющийся опыт использования компьютерного моделирования в учебном процессе и, в частности, в организации лабораторного практикума не оставляет сомнений в целесообразности и полезности широкого применения компьютеров при изучении физики и общетехнических дисциплин. В последнее время, после ряда проб и ошибок, было найдено оптимальное сочетание современных компьютерных и традиционных технологий лабораторного практикума, что, в первую очередь, предполагает сохранение натурного физического эксперимента и реализацию принципа опережающего образования посредством введения современных компьютерных технологий в лабораторный практикум [2 - 4]. В качестве примера рассмотрим организацию учебного процесса на примере преподавания общетехнических дисциплин в Астраханском государственном университете. Общие идеи организации данных курсов были изложены в [5]. Компьютерные технологии предоставляют для этого широкие возможности. Использование пакетов прикладных программ, таких как Microcap, Veri Best, Virtual Bench, Electronics Workbench, Circuit Maker, Mahtcad, Mahtlab позволяет моделировать работу различных электронных устройств. Это и выполняется при реализации соответствующих практикумов. Для получения допуска к выполнению натурного эксперимента студент выполняет соответствующую виртуальную работу. Лабораторные работы выполняются с использованием пакета Circuit Maker, так как характеристики его компонент наиболее близки к характеристикам реальных электронных элементов. Однако, в силу того, что названные (да и другие пакеты прикладных программ) изначально задумывались не как учебные, результатом их работы является конечный продукт – некоторый сигнал, снимаемый с заданных точек схемы. При этом прохождение информации по схеме, изменение состояния каждого ее элемента, т.е. фактически процесс принятия схемой решения, остается «за кадром». А ведь для понимания принципов построения различных схемотехнических решений именно это и 39

© В. В. Смирнов, 2010 179

является особенно важным. Поэтому возникла необходимость в разработке простых обучающих программ, способных наглядно продемонстрировать прохождение сигналов по различным схемам.

а) б) Рис. 1. Вид окна подпрограммы для изучения работы различных логических элементов

Для реализации данной программы был выбран одни из современных языков программирования - Object Pascal и компилятор позволяющий создавать на нем программы - Delphi 6.0. В разработанной программе реализовано изучение работы логических элементов И, ИЛИ, НЕ, построенных на диодно-резисторной и транзисторной логике; принципов построения комбинационных схем, реализующих заданную таблицу истинности; шифратора и дешифратора; мультиплексора и демультиплексора; различных типов триггеров, регистров, счетчиков, сумматоров. Рассмотрим некоторые примеры реализации названных схем.

Рис. 2. Схемотехническая реализация произвольной таблицы истинности 180

На рисунке 1 показано окно подпрограммы для изучения работы различных логических элементов. Тип элемента выбирается с помощью левой кнопки мыши в правой верхней части, чуть ниже выбирается схема реализации элемента. Сейчас выбран транзисторный способ реализации элемента И. В окне также показана таблица истинности элемента, его графическое обозначение. Логические 0 и 1 подаются путем переключения левой кнопкой мыши тумблеров Х1 и Х2. Изменение состояние входов и выходов фиксируется по изменению цвета проводников (красный – логическая единица) и по загоранию светодиодов VD1 – VD3. На рис. 1, а элемент находится в нулевом состоянии, 1, б – в единичном. При выполнении данной лабораторной работы особое внимание уделяется принципам работы диодов и транзисторов и построенным на их основе схемам.

Рис. 3. Внешний вид стенда для проектирования комбинационных схем

Следующая подпрограмма позволяет проиллюстрировать процесс схемотехнической реализации произвольной таблицы истинности. В окне программы (рис. 2) показана произвольная таблица истинности, минимизация логических уравнений, составленных на ее основе, с использованием основных тождеств алгебры логики, реализация этой таблицы истинности. В правильности проведенных действий мы можем убедиться, последовательно подавая на входы построенной схемы комбинации логических 0 и 1, сравнивая при этом результат работы схемы с заданной таблицей истинности.

Рис. 4. Изучение работы триггеров 181

При выполнении данной работы подчеркивается, что каждый из логических элементов имеет свою структуру, которая была изучена ранее. Каждой виртуальной работе соответствует своя натурная. Внешний вид стенда, на котором реализуется описанная работа, показан на рис. 3. На рис. 4 показано окно подпрограммы, предназначенной для изучения работы различных типов триггеров. В настоящий момент на схеме выбран JK – триггер (тип триггера выбирается справа внизу). Состояние входов триггера меняется с помощью положения тумблеров на его графическом изображении. Работа триггера отслеживается по его функциональной схеме. Таким образом, разработанная программа позволяет наглядно проиллюстрировать процессы, протекающие в электронных схемах различной сложности. Лабораторные занятия строятся по следующей схеме. После формулировки цели лабораторной работы, студенты приступают к изучению теоретического материала с использованием описанной программы. Затем, используя пакет Circuit Maker, разрабатывают и исследуют схему в соответствии со своим заданием. Правильные результаты являются допуском к заключительной части работы – исследованию устройства, собранного на лабораторном стенде. Литература 1. О Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года. Приказ №393 от 11.02.2002, г. Москва. 2. Чернов И. П., Муравьев С. З., Веретельник В. И. и др. «Компьютизированные лабораторные работы по физике на базе графической программной технология». Физическое образование в вузах. Издательский Дом Московского Физического общества. 2002, Т. 8, № 1. с.78-86. 3. Толстик A. M. «Применение компьютерных моделей в физическом практикуме». Физическое образование в вузах. Издательский Дом Московского Физического общества. 2000, Т 6, № 4, с.76-81. 4. Смирнов В. В. Использование сочетания натурного и виртуального экспериментов при формировании экспериментальных умений у студентов в физическом вузе. Физическое образование в вузах. Издательский Дом Московского Физического общества. 2008, Т. 14, № 4, с. 113-128 5. Смирнов В. В. Разработка единого подхода к преподаванию общетехнических дисциплин в педагогических вузах. Научно-методический ж-л «Преподавание физики в высшей школе». Physics education М., 2001, № 20, с. 40-46

182

З. В. Брагина, С. Н. Исаев40 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова Московский государственный университет экономики, статистики и информатики

Влияние технологий электронного обучения на содержание труда преподавателя и студента

Традиционное обучение, реализующее стратегию формирование «ЗУН», по существу реализуют концепцию принудительного обучения, когда учебное заведение выполняет стандарт основной образовательной программы, которым предусмотрено не только содержание, но и критерии аттестации выпускников. И в качестве таких критериев выступают государственный экзамен, оценивающий уровень владения знаниями, и защита выпускной квалификационной работы – оценивающая как знания, так и умения и навыки. Можно признать, что философия традиционного обучения состоит в следующем: я получил знания, чтобы использовать их в профессиональное деятельности. Философия электронного обучения принципиально иная: я и каждый из моих коллег владеем знаниями, надо организовать применение их в решении профессиональных проблем для обеспечения деловой репутации фирмы (организации). Электронное обучение создает возможность, наряду с «ЗУНами» формировать обучаемому не только частные компетенции, но и компетентность. Такая философия предполагает, что главным проявлением компетентности сотрудника, является компетенция: способность использовать свои знания, умения, навыки для достижения установленных целей и исполнения стандартов. Эта способность побуждает человека эффективно выполнять свою работу. Любая компетенция, проявляющаяся в поведении сотрудника, основывается на его знаниях, умениях, навыках. Можно выделить базовые компетенции для формирования компетентности специалиста. К ним относятся навыки межличностного общения и лидерство, сформированные в процессе обучения аналитические способности и воспитанная целеустремленность. В широком смысле компетенция представляет собой способность применять знания и навыки в нестандартные ситуации в пределах профессиональной сферы. Она охватывает как организацию и планирование и выполнение традиционных, рутинных работ, так и инновационную деятельность сотрудника, и включает те его качества, которые необходимы для эффективного общения с сотрудниками, менеджерами и клиентами. Изучение работ, рассматривающих теорию проблемы и опыт использования представлений о компетентности сотрудника в организации и оплате его труда [1, 2] позволяет упорядочить структуру компетентности сотрудника организации. Она складывается из следующих компетенций:

40

© З. В. Брангина, С. Н. Исаев, 2010 183

целеустремленность, деловая осведомленность, коммуникативность, гибкость. Формирование компетентности происходит под влиянием двух процессов: обучения и практической профессиональной деятельности. При этом базовым процессом является обучение. Успех практической профессиональной деятельности основывается на компетенциях, полученных в процессе обучения. Чем более глубоко компетенции будущего специалиста «переплавились» в его компетентность, тем активнее осуществляется его профессиональная карьера. Важно, чтобы учебный процесс (технология учебного процесса) актуализировала формирование компетенции, предусматривала периодически оценку компетенций и компетентности. Практическая деятельность поощряет людей за их способность эффективно исполнять некоторую функциональную роль, а не просто за показатели их работы, или за глубокие академические знания. Следовательно, актуальной является проблема внедрения в педагогическую практику учреждений высшего профессионального образования технологий обучения, обеспечивающих возможность формирования у обучаемого не только знания, умения и навыки, но и способность и готовность их продуктивно использовать в профессиональной деятельности. Эта задача может быть решена при погружении обучаемого в профессиональную среду. В педагогической практике уже применяются два способа такого погружения: организационно - деятельностные деловые игры и использование информационных технологий для демонстрации кейсов, практических ситуаций, деловых игр [3, 4, 5] Не умаляя достоинств этих технологий, надо отметить, что они не позволяют в полной мере реализовать компетентностную парадигму в обучении. Компетенции будут формироваться у обучаемого при конструктивистском подходе к организации процесса обучения. К сожалению, в Российских УВПО электронное обучение слабо распространено, и, практически, нет публикаций о влиянии этой образовательной технологии на формирование компетентости будущего специалиста. Поэтому обратимся к результатам исследований этой проблемы известные в мировой практике. Использование возможностей электронных технологий в обучении способствует формированию новых методик обучения. Эта проблема привлекает внимание многих исследователей [6, 7, 8]. Новизна этих методик обеспечивается смещением акцентов для обучаемых: от пользователей учебного контента к его создателям. В учебном процессе внутривузовская информационная среда, (а лучше интернет) может быть использован как информационный ресурс, как коммуникационный канал, обеспечивающий асинхронное общение участников, как ресурс совместного создания знаний, документирования информации, ее распространение и представление пользователям в требуемом формате.

184

Известны пять типов сценариев обучения с использованием электронных технологий, являющихся структурированными многокомпонентными учебными заданиями [9]. - Сценарий обучения, основанный на исследовательском подходе, разработка вебквеста. - Сценарий организации онлайн-обучения, основанный на конструктивистском подходе – создание онлайн-сообщества. - Сценарий использования инструментария веб 2.0 – вики (wiki) в учебном процессе для проектирования информационной системы актуализации знаний. - Сценарий организации проектной работы студентов в онлайн-среде. - Сценарий асинхронного группового взаимодействия в онлайн-среде. Эти сценарии предоставляют возможность организации учебного процесса, основанного на исследовательском подходе, создании знаний в условиях совместной работы студентов и преподавателя. Рассмотрим условия формирования компетенций при онлайн-обучении на примере организации проектной работы студентов. Проектное обучение является видом деятельностного обучения (проектно-творческая деятельность), в ходе которого развиваются творческие способности и познавательная самостоятельность. Такой подход в обучении позволяет обеспечить погружение в профессиональную деятельность, в которой командная проектная работа встречается чрезвычайно часто. Одним из преимуществ электронных технологий обучения является возможность его применения для проектного онлайн-обучения в распределенных группах. Проектное онлайн-обучение может быть включено в очное обучение в рамках стратегии смешанного обучения и выступать как самостоятельная форма обучения. Сценарий проектного обучения состоит из комбинации различных учебных онлайн-мероприятий: чтение материалов курса, дискуссия на форуме, совместное групповое создание контента, поиск дополнительных материалов в интернет (или внутривузовской сети) и формование аннотированного списка с общим доступом членов команды и пр. Проектная образовательная деятельность в онлайн-среде помогает решать основные задач формирования компетентности будущих специалистов в процессе обучения: • формирует готовность к мобилизации внешних и внутренних ресурсов для решения задач, позволяет наработать опыт определения стратегии решения проблемы, анализа ресурсов и потребности для достижения планируемого результата, преодоления кризиса взаимодействия, т.е. формирует деловую осведомленность; • формирует навыки межличностных коммуникаций в онлайнсреде, навыки работы с информацией, работы в асинхронном режиме; умения представлять результаты работы и оценивать работу, выполненную коллегами (соучениками) из другой команды (пиринговая оценка); 185

коммуникативные взаимодей ствия и развивает способности разрешать противоречия, аргументировать точку зрения. Проектная образовательная деятельность в онлайн-среде существенно изменяет и содержание педагогического труда. Технология реализации проектного подхода предполагает методическую проработку целого блока образовательных проблем. К их числу мы относим: • выбор подметной области, в которой в реальной практике могут быть использованы групповые проекты, • подготовка релевантных теоретических материалов, достаточных для работы группы обучающихся, • выбор и адаптация конкретной ситуации для создания практикоориентированного задания на выполнение проекта, • проектирование удобной рабочей области в интернет (или единой информационно-образовательной среде ВУЗа) для работы каждой группы, • формулировка задания на выполнение проекта, в том числе цели и задачи, формата групповой работы, формата отчетности, критериев оценки, требований к пиринговой оценке работ. Указанный блок методических проблем охватывает процесс моделирования одного из аспектов конкретной профессиональной деятельности будущего специалиста. Создание сценариев проектного обучения не равнозначно традиционной подготовке преподавателя к занятиям в технологии «лицом к лицу». Даже опытный, квалифицированный преподаватель не сможет на аудиторном занятии воспроизвести ситуацию из профессиональной деятельности в динамике. Именно реакция (рефлексия) на динамику профессиональных ситуаций, создает (порождает) профессиональный опыт, формируя его частные компетенции, которые и переплавляются в компетентность. Потенциальная возможность формирования компетенций у обучаемого благодаря применению сценариев проектного обучения определяются как типом сценарного проекта, так и личной активностью слушателя. Сценарии проектного обучения могут быть как учебно-познавательными, операционнопрофессиональными и исследовательскими, так и комплексными, включающими в себя три атрибута образовательного процесса. Эти атрибуты нужно использовать для определения типа сценарного проекта. Основываясь на названных атрибутах образовательного процесса мы выделяем два параметра (сигнала) квалификации сценарного проекта. Первый. Время, затрачиваемое (обучаемыми) студентами на познавательную, профессиональную и исследовательскую деятельность. Оно нормируется и учитывается в общем объеме учебной нагрузки по изучению тем дисциплины, представленных в сценарии проектного обучения. Второй. Время, затрачиваемое студентом на неформальное обучение . При проектном обучение достаточно велика доля неформального обучения, которое происходит посредством общения между членами проектных групп, например, в форумах. Неформальное обучение – не структурированное и не 186

предопределенное обучение, это процесс получения знаний посредством общения, поиска информации, совместной деятельности участников и т.п. Личная активность слушателя оценивается его вкладом в продвижение группы к итоговому результату. Работа над проектом должна учитываться при оценивании учебной деятельности в конце курса в итоговой оценке, как работа отдельных членов команды, так и общий групповой результат. Учитываться должен как сам процесс работы, так и конечный результат. Для отслеживания активности отдельных членов группы преподаватель может использовать вики-область, в которой у всех участников проектной группы есть равный доступ, а преподаватель играет роль наблюдателя, оценивая вклад каждого члена группы, продвижение группы к итоговому результату. Таким образом, использование сценариев проектного обучения способствует решению двух проблем в организации учебного процесса. Вопервых, процесс обучения становится социальным процессом, знания приобретаются посредством личного участия в рабочих процессах и процессах общения. С появлением и внедрением в жизнь технических инноваций неформальное обучение приобретает все больший вес в процессе обучения. По оценкам преподавателей, работающих с проектными сценариями на долю неформального обучения приходится 75-80% всех получаемых знаний. Во-вторых, появляется возможность накопления эмпирического материала для осмысления анатомии процесса обучения посредством глубокой структуризации учебного времени студента, так как появляется техническая возможность учета затрат времени на познавательную, профессиональную и исследовательскую деятельность. Сценарное проектное обучение предусматривает педагогическую деятельность по поддержке активной проектной работы учебной группы. Исполнитель этой роли (возможно преподаватель) обеспечивает динамику развития сценария. К его задачам относится: • помогать членам проектной команды избегать внутренней конкуренцию как непродуктивное поведение при выполнении работы направленной на достижения общего результата • отслеживать динамику групповой работы и предупреждать проблемные стрессовые ситуации, когда меняется поведение членов команды. • отслеживать динамику групповой работы и при затухании инициировать проектную работу (письмо или другое общение с руководителем проектной группы с рекомендациями по дальнейшему продвижению, с напоминанием о сроках и пр.) • давать рекомендации по дальнейшей работе, суммировать работу в форумах. Эффективность и удовлетворенность от обучения в большой степени зависят от правильно сформировавшихся у обучающихся ожиданий от всех элементов курса, что является основной педагогической задачей преподавателя. 187

Организация обучения с использованием сценариев подразумевает определение ролей, которые должны быть реализованы для его успешного решения профессиональной проблемы. Естественно, что состав необходимых ролей для учебной команды аналогичен реальной профессиональной деятельности. Типовой состав ролей определен [10]. Названия ролей в большой степени зависят от предметной области, в которой выполняется проект, но по сути выполняемых функций они примерно идентичны. Рассмотрим варианты ролей в проектной команде, а так же формальный и неформальный подход к распределению ролей между участниками проектной команды. На основе этих моделей, с одной стороны, готовится описание ролей для выбора их обучающимися, а с другой, выстраивается стратегия общения преподавателя с членами команды. Типичный подход к распределению ролей между участниками проектной команды менеджеров был предложен в работе В. П. Дудяшовой, З. В. Брагиной [11]. В каждой проектной команде, которая стремится эффективно организовать свою работу, независимо от ее численного состава, должны выполняться роли, совокупность которых обеспечивает все компоненты коллективной деятельности. Это формальная структура команды, в которую входят: владелец проекта, оформитель, генератор идей, критик, рабочая пчелка, опора команды (коммуникатор). Чтобы добиться наилучшего результата в подборе проектной команды, следует придерживаться равного соотношения исполнителей каждой категории и избегать доминирования одной из них. Следует предположить, что руководитель проектной группы захочет собрать команду из соучеников, близких себе по духу - таких же стремительных, либо наоборот рассудительных, хотя в таком случае трудно будет организовать полноценную работу команды. Формирование эффективной группы зависит от разнообразия участников проектной команды, их интересов и амбиций. Стратегия общения преподавателя с членами команды выстраивается в соответствии с ее неформальной структурой. Интересы и амбиции участников команды не формально разделят их на три группы: роли, ориентированные на выполнение задач команды; роли, ориентированные на поддержание работы команды; индивидуальные роли (нефункциональные). Для эффективной работы проектной группы важны роли первой и второй групп и минимизация третьей группы. Недостаточно ориентироваться только на выполнение задач проекта, необходимо, чтобы участники команды «работали» и на поддержание команды как таковой Рассмотрим функциональные обязанности каждого типа ролей, которые должен усвоить (осмыслить) обучающийся. Роли, ориентированные на выполнение задач команды: • Определяет проблемы, общие задачи группы. • Ищет информацию: запрашивает фактическую информацию о задачах группы или методиках их исполнения, просит разъяснений относительно предложений. 188

• Предоставляет информацию: предлагает информацию для использования в решении задач, разъясняет предложения. • Ищет мнения: запрашивает мнения относительно обсуждаемого вопроса. • Высказывает мнения: делает утверждения по обсуждаемым вопросам. • Проверяет целесообразность: сопоставляет предлагаемые решения с реальным положением дел. Роли, ориентированные на поддержание работы команды выполняют принципиально иные функции: • Координирует: поясняет утверждения и показывает их связь с другими утверждениями, анализирует предлагаемые варианты. • Гармонизирует: улаживает споры и разногласия, акцентирует общность взглядов. • Ориентирует: помогает группе придерживаться плана, обнаруживает отклонения, предлагает процедуры для повышения эффективности работы группы. • Поддерживает-вдохновляет: высказывает одобрение предложений других участников, демонстрирует теплое и чуткое отношение к ним. • Сопровождает: последовательно продвигается по всем этапам вместе с командой, принимает чужие идеи, выражает согласие. Роли третьей группы являются деструктивными с точки зрения командного взаимодействия, это «индивидуальные» роли (нефункциональные) • Блокирует: мешает работе группы, вызывая споры, оказывая неаргументированное сопротивление и несогласие. Позже возвращается к забытым вопросам. • Уклоняется от работы: дремлет, занимается посторонними делами, переговаривается с другими и т.д. • Отклоняется от темы: превращает обсуждения в личный разговор, разражается длинной речью по краткому вопросу и т.п. Как видно из проведенного анализа процесса организации команды студентов для проектной работы каждый студент – участник командывыступает в ролях нескольких типов одновременно. (Это не противоречит реальным практическим ситуациям). Он должен осмыслить их до начала работы в проектной группе, понять свою роль во время объяснения задания на выполнение проекта преподавателем. Организация проектного обучения на основе электронных технологий требует от преподавателя профессионального понимания особенностей личности каждого студента, его способностей, склонностей. Методически верно сформулированная задача учебного проекта должна формировать интерес обучающегося к изучаемому предмету требующий явной демонстрации применения полученных знаний и навыков 189

для решения практической проблемы или задачи. Это заставляет обучающихся не только находить информацию, но и систематизировать ее, проверять ее надежность, взаимодействовать с другими участниками группы для решения поставленной задачи. Сценарии обучения с использованием электронных технологий не создают дополнительных затруднений для обучающегося, связанных с осмыслением, восприятием самой формы представления учебнометодического материала. Сценарий любого типа унифицирован в части его структуры и институциональных требований к нему, информационного обеспечения, коммуникативного взаимодействия и когнитивных инструментов электронного обеспечения. Рассмотрим эти требования. Структура сценария должна включать: название; цели; задачи; введение в ситуацию; описание проблемы; факты и статистика по объекту анализа; задание. Институциональные требования: соответствие учебным целям; содержание и язык: релевантные целевой аудитории; ситуация: наглядность, реалистичность, динамичность; основная информация и документация: достаточно полная и точная; проблема или тема: комплексная; действующие лица реалистичные; дискуссионные вопросы: выявить проблему и ее источники, разработать рекомендации. Информационные ресурсы включают в себя ссылки на релевантные источники с дополнительной информацией по проекту, шаблоны документов для оформления проектного решения. Коммуникативное взаимодействие реализуется через дискуссионные форумы для общего обсуждения, доступ к классам с персональными компьютерами, место для реальных встреч (при использовании смешанного обучения, когда слушатели учатся в одном и том же месте). Важны когнитивные инструменты электронного обучения – это инструменты, позволяющие достичь эффекта когнитивного присутствия ощущения способности анализа, синтеза и трансферта знаний посредством коммуникаций; используются для накопления, структурирования и систематизации информации, апробации концепций, тестировании идеи по дизайну проекта, в ходе мозгового штурма для фиксации его результатов, сохранения полученных знаний. Одином из таких инструментов является построение карты концепций или ментальной карты. Рассмотрен далеко не полный спектр изменения содержания труда преподавателя и студента в процессе освоения основной образовательной программы специалиста менеджера и маркетолога благодаря использованию электронных образовательных технологий в учебном процессе. Очевидна необходимость освоения этих технологий и включения их в процесс подготовки специалистов экономического и управленческого направления. Литература 1. Милкович Джордж Т. Система вознаграждения и методы стимулирования персонала / Джордж Т. Милкович, Джерри М. Ньюман; пер. 190

с англ. (Белоус и др).- М.: Вершина, 2005. – 760с. 2. Энциклопедия систем мотивации и оплаты труда / Под ред. Дороти Бергер, Ланас Бергера; пер. с англ.- М.: Альпина Бизнес букс, 2008.-761с. 3. Суворова А. П., Двоеглазов В. В., Кожанова Н. И. Менеджмент: кейсовые технологии: практикум для студентов специальности 061000, 061100.-Йошкар-Ола: МарГТУ, 2002.-134 с. 4. Новые технологии-основа развития профессионального образовательного пространства учебно-научно-производственного комплекса, Орел, Орел-ГТУ, 2007, 248 с. 5. Влияние образовательных технологий на развитие регионов России. Сборник статей и тезисов конференции- Ярославль: МУБИНТ, 2002, 67с. 6. Хортон У., Хортон К. Электронное обучение: инструменты и технологии/ Пер. с англ. – М. КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005 – 640 с. 7. Д. Даггер, А. О’Коннор, С. Лавлесс, Э. Уолш, В. Уэйд Сервисные платформы электронного обучения: от монолитных систем к гибким сервисам [http://www.osp.ru/os/2007/07/4392612/] 8. Печенкин А. Е. Исследовательские проекты в Интернете. Теория и практика разработки современных учебных материалов, использования инновационных образовательных технологий и цифровых образовательных ресурсов. Сборник материалов. Семинар для победителей первого тура конкурса на разработку инновационных учебно-методических комплексов для системы общего образования. М, Издательство МЭСИ, 2005. 9. Отчет по проекту: Научно-методическое и информационноаналитическое обеспечение международных интеграционных процессов в области высшего образования аналитической ведомственной целевой программы “Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)” УДК 378; Код ГРНТИ 14.01.29. 10. Ильина О., Песоцкая Е. Определение ролей участников проектной команды. [www.projectmanagement.ru], 2005. 11. Дудяшова В., Брагина З. В. Сотово-сетевое управление фирмой – Кострома: КГУ им. Н. А. Некрасова, 2006. – 636с. О. М. Алыкова41 Астраханский государственный университет, г. Астрахань

Эффективность применения информационных технологий в лекционных демонстрациях по курсу общей физики

На современном этапе развития общества существует противоречие между высокой скоростью роста объема учебной информации и количеством времени, отводимым учебными планами на ее изучение. Существует общая тенденция к уменьшению числа аудиторных занятий и возрастанию доли 41

© О. М. Алыкова, 2010 191

самостоятельной подготовки. Разрешить это противоречие при преподавании курса общей физики отчасти позволяет применение современных мультимедийных технологий. В силу того, что физика – наука экспериментальная, в идеале ее преподавание должно быть построено на основе обобщения опытных фактов, поэтому все основные явления должны демонстрироваться на опыте и неотъемлемой частью преподавания курса общей физики являются лекционные демонстрации. Для проведения натурных демонстрационных опытов необходимо наличие кабинета с соответствующим оборудованием и специализированной лекционной аудитории. Однако возникают случаи, когда: воспользоваться такой аудиторией невозможно; проводимый эксперимент требует визуальной детализации; отводимое время не позволяет показать весь набор имеющихся демонстраций; отсутствует необходимое оборудование; опыты требуют выполнения большого числа мер предосторожностей, т.е. просто опасны; поэтому возникает необходимость в использовании современных мультимедийных средств. Рациональное использование натурных демонстраций и видеозаписей реальных физических экспериментов, компьютерных анимаций, моделей, иллюстраций и т.д. в лекционном курсе дает возможность: повысить наглядность при введении новых (достаточно сложных и абстрактных) особенно для студентов первого курса физических понятий и при объяснении сложных физических явлений и законов; компенсировать отсутствие у студентов первого курса необходимого математического аппарата за счет большей наглядности и качественной стороны рассмотрения физических явлений; изложить материал общего курса физики так, чтобы учесть специфику профиля основной специальности студентов. Нельзя не отметить, что в определенный период существовала тенденция к переходу только к компьютерным демонстрациям. В применении к лекционному эксперименту это означало широкое использование компьютерного моделирования, постепенную замену парка стареющего демонстрационного оборудования компьютерными программами, частичное вытеснение натурного эксперимента модельным. Известно большое число вариантов реализации подобных компьютерных демонстраций, выполненных в разное время в различных вузах страны. Помимо очевидной опасности подмены наблюдения реального физического явления изучением поведения его модели, на этом пути развития есть немало «подводных камней». Кроме чисто методических возражений, это не вполне корректно с методологической точки зрения: ведь только натурный физический эксперимент — источник познания объективного мира. В настоящий момент найдено оптимальное соотношение между компьютерными и натурными демонстрациями. [1, 3, 4] Необходимо отметить, что технические возможности современных компьютеров могут служить и для развития натурного эксперимента. Стало возможным как повторять на качественно новом уровне эксперименты, по праву считающиеся классическими, так и разрабатывать принципиально новые 192

демонстрации. Так в последние годы в лабораториях кафедры общей физики Астраханского государственного университета были поставлены работы, использование в которых компьютера выводит их выполнение на качественно новый уровень. Использование компьютера при выполнении лабораторной работы «Изучение двигателя Стирлинга» (рис. 1, а) позволяет на экране монитора практически мгновенно получить его цикл (рис. 1, б). Это возможно использовать и как при выполнении лабораторной работы, и при объяснении принципов работы тепловых машин во время чтения лекции.

а) б) Рис. 1. а) Экспериментальная установка: Двигатель Стирлинга; б) Цикл на графике pV

Рассмотрим несколько примеров использования мультимедийных технологий при чтении лекций по физике студентам специальности 120500 (150202) «Оборудование и технология сварочного производства». Примером лекционных демонстраций «опасных» опытов является «опыт с пламенами» (демонстрируется видеозапись опыта, выполненного в кабинете физических демонстраций физического факультета Московского государственного университета). Этот опыт демонстрируется при а) б) изложении темы: Рис. 2. Установка для демонстрации зависимости «Идеальный газ в поле давления от высоты: а) внешний вид установки; б) демонстрация в динамике тяжести. Распределение Больцмана», когда излагаются вопросы – распределение Больцмана, барометрическая формула, атмосферное давление, изменение давления с высотой, зависимость скорости падения давления с ростом высоты от молекулярного веса газа (рис. 2, а, б). На следующем рисунке (рис. 3) показана ситуация, в которой требуется детальная визуализация проводимого эксперимента. Показаны кадры видеодемонстрации классического эффекта Мейснера, данная демонстрация иллюстрирует явление сверхпроводимости. Демонстрация состоит в том, что неохлажденная в азоте таблетка сверхпроводника Y-Ba-Cu-O спокойно лежит на магните, никак не реагируя на магнитное поле, а охлажденная парит (левитирует) в магнитном поле. Естественно, рассмотреть происходящее возможно лишь в непосредственной близости. Запись на видеокамеру с последующей цифровой обработкой позволяет наблюдать данный опыт на экране в аудитории с максимальной степенью удобства. 193

а) б) в) Рис. 3. Классическая демонстрация эффекта Мейснера: а), б), в) – демонстрация в динамике

В заключении приведем примеры использования различных компьютерных моделей и анимаций при объяснении сложного для понимания материала. При изложении темы «Распространение света в веществе», объясняя оптические явления на границе раздела изотропных диэлектриков, например, явления полного внутреннего отражения, можно воспользоваться компьютерной моделью световода (рис. 4). А потом продемонстрировать его работу «вживую». Приведенные примеры иллюстрируют эффективность использования мультимедийных технологий в вузовском учебном процессе. Это позволяет значительно сократить время на а) б) Рис. 4. Компьютерная модель световода: объяснение сложного материала, а) – демонстрация в динамике; показывать «трудоемкие» и б) – ход лучей в световоде «опасные» опыты на лекциях, обеспечить требуемую визуальную детализацию изучаемых явлений. Литература 1. Лихтер А. М., Смирнов В. В., Алыкова О. М., Киселёва А. Д. Роль и содержание физического эксперимента в курсе общей физики для специальностей информационно-математического направления университетов (раздел «Оптика и атомная физика»). ж-л Физическое образование в вузах. Издательский Дом Московского Физического общества.. 2009. том 15 № 2, с. 3-14. 2. Рыжиков С. Б., Семенов М. В., Слепков А. И., Якута А. А. Избранные лекционные демонстрации по курсу «Молекулярная физика». М., Физический факультет МГУ, 2001. – 120 с. 3. Смирнов В. В., Алыкова О. М. «Соотношение эксперимента и моделирования в современном физическом практикуме». Материалы восьмой международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-05). С.-Петербург. Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена. 2005, с. 106. 4. Толстик A. M. «Применение компьютерных моделей в физическом практикуме». ж-л Физическое образование в вузах. Издательский Дом Московского Физического общества. 2000, Т 6, № 4, с.76-81.

194

А. А. Бабкин42 Вологодский институт права и экономики ФСИН России

Информационная компетентность выпускника ведомственного юридического вуза и пути ее формирования

В современных условиях общество предъявляет повышенные требования к качеству подготовки специалистов и бакалавров различного профиля, которые должны обладать необходимыми знаниями в своей профессиональной области и владеть умениями их комплексного применения, то есть быть профессионально-компетентными. Одной из важнейших составляющих профессиональной компетентности выпускника вуза является информационная компетентность, которая предполагает умение работать с компьютерной техникой, использовать современные программные продукты, привлекать средства информационных технологий для выполнения математических расчетов, обработки данных экспериментов, поиска необходимой информации, осуществления деловой переписки и коммуникаций, а также подразумевает рациональную деятельность в области освоения и использования средств информационных технологий. Именно эти требования к выпускникам закреплены в ФГОС 3 поколения. Между тем, анализ действительной способности студентов и курсантов использовать компьютерную технику в процессе выполнения курсовых работ и проектов, подготовки выпускной квалификационной работы, а также самооценка своей подготовки в области освоения средств информационных технологий показывают, что уровень информационной компетентности не вполне соответствует требованиям новых федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования и не учитывает изменений требований к выпускникам в связи с научнотехническим прогрессом и новыми социально-экономическими условиями. Так, результаты анкетирования выпускников Вологодского института права и экономики ФСИН России 2009 года показывают, что только половина от общего числа выпускников высоко оценивает собственный уровень владения компьютерной техникой и умений в области сбора, хранения и обработки информации. В связи с этим, формирование информационной компетентности, как одной из приоритетных и значимых характеристик будущего специалиста, является важнейшей задачей ведомственного и высшего профессионального образований. Составляющие информационной компетентности могут быть выявлены, исходя из задач, видов профессиональной деятельности и квалификационных требований к специалистам, учитывающих запросы работодателей и ориентированных на международные стандарты. При этом выпускник вуза должен выполнять не только все указанные в 42

© А. А. Бабкин, 2010 195

образовательном стандарте виды профессиональной деятельности, но и быть готовым реализовать свой личностный потенциал. Исследователи выделяют составляющие информационной компетентности: - информационную грамотность (умение «читать», анализировать и синтезировать информацию, - способность использовать компьютерную и медиатехнику, знание основ информатики, информационных технологий); - информационную культуру (составная часть общечеловеческой культуры, представляющая собой совокупность устойчивых навыков и постоянного эффективного применения информационных технологий (ИТ) в своей профессиональной деятельности и повседневной практике). Обе эти составляющие должны быть сформированы у выпускника вуза. Вологодский институт права и экономики ФСИН России ежегодно выпускает свыше 600 специалистов для органов и подразделений Федеральной службы исполнения наказаний, МВД и МЧС России. Кафедра информатики и математики принимает активное участие в подготовке будущих специалистов и бакалавров по всем направлениям и специальностям, реализованным в вузе. В области информационнокоммуникационных технологий для курсантов 4-5 курсов ведется преподавание целого ряда специализированных дисциплин, направленных на формирование информационной компетентности выпускника: 1. Информационные технологии в правовой деятельности (специальность 030501 «Юриспруденция»). 2. Информационные технологии в социальной сфере (специальность 040401 «Социальная работа»). 3. Математические методы в психологии (специальность 030301 «Психология»). 4. Информационные технологии управления персоналом (специальность «Управление персоналом»). 5. Информационные технологии в отрасли (направление «Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств»). Условием эффективной подготовки в области информационных технологий является качественное приближение основных инструментов и используемых в процессе обучения программных продуктов к информационной среде молодого специалиста на месте его последующей работы (службы). Поэтому приоритетным в преподавании перечисленных дисциплин является освоение специализированных программных средств, применяемых на местах сотрудниками ФСИН и МВД, не всегда легко доступных для изучения и работы. Кроме того, возникает необходимость выбора наиболее важных в освоении программных средств, из списка специализированного ПО. Таким образом, для эффективного управления процессом формирования и развития информационной компетентности студентов и курсантов необходимо: 196

- активизировать самостоятельную работу курсантов, обеспечивать заинтересованное отношение к учебе (мотивация обучающихся) и внедрять основы информационной культуры и грамотности в учебную и внеучебную деятельность вуза; - проектировать содержание обучения с учетом профессиональной направленности, межпредметных связей и роли выпускающих кафедр вуза в определении списка изучаемых программных продуктов; - использовать адаптированное методическое и программное обеспечение учебного процесса, под которым понимается комплект учебнометодических и компьютерных средств, созданный с учетом и в соответствии с моделью специалиста и уровнем профессионального образования. - обеспечивать своевременную модернизацию и поддержку материальной базы комплекса кабинетов информатики; повышать компьютерную грамотность профессорскопреподавательского состава через специализированные элективные курсы. А. А. Безвесильная, Н. А. Сангаджиева43 Академия гражданской защиты МЧС России, г. Химки, Московская область

Активное обучение с применением деловых игр в учебном процессе Академии гражданской защиты

Академия гражданской защиты МЧС России (АГЗ МЧС России) является ведущим учебным занимающимся подготовкой и переподготовкой специалистов в области безопасности экономики, управления рисками и защиты населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. В Академии готовят специалистов по следующим специальностям: − защита в чрезвычайных ситуациях; − инженер по защите в чрезвычайных ситуациях; − инженер-математик; − государственное и муниципальное управление; − информационные системы. Необходимость подготовки специалистов по мониторингу и прогнозированию чрезвычайных ситуаций следует рассматривать как социальных заказ. Основным критерием качества специалиста МЧС является его способность решать нестандартные задачи в сложной критической ситуации. События последнего времени свидетельствуют о том, что показатель риска возникновения чрезвычайной ситуации вырос. Прогрессивное развитие мировой цивилизации двадцатого века изменил системные свойства нашего мира. Подавляющее число аварий, катастроф, стихийных бедствий и других чрезвычайных ситуаций свидетельствует о том, что в большинстве случаев 43

© А. А. Безвесильная, Н. А. Сангаджиева, 2010 197

их первопричиной является сам человек. Экономический ущерб в мире за период 1960-2000 г.г. вырос более чем в 5 раз. Таблица 1 Экономический ущерб крупнейших катастроф мира за период 1960-2000 г.г. показатели количество катастроф ущерб (млрд.долларов)

годы 1960-1969 20

1970-1979 27

1980-1989 47

1990-2000 63

39,6

71,1

127,8

198,6

Формирование профессионального мышления студента это выработка творческого подхода. У будущих специалистов в области мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций должна сформироваться необходимые творческие способности: − возможность самостоятельно увидеть и сформулировать проблему; − собрать данные, проанализировать их, предложить методику их обработки; − способность увидеть проблему в целом, все аспекты и этапы ее решения, а при коллективном участии - определить меру личного участия каждого в решении проблемы. Деловая игра в учебном процессе АГЗ МЧС России рассматривается не только с позиции повышения профессиональной подготовки будущих специалистов, но и как важная составляющая гуманизации образования. Деловая игра представляет собой форму воссоздания предметного и социального содержания будущей профессиональной деятельности специалиста, моделирование таких систем отношений, которые характерны для этой деятельности как целого. С помощью графики, таблиц, документов в деловой игре воспроизводится профессиональная обстановка, сходная по основным сущностным характеристикам с реальной. Оставаясь педагогическим процессом, учебная деловая игра является воссозданием контекста будущего труда в его предметном и социальном аспектах. Она имитирует предметный контекст-обстановку условной практики и социальный аспект, в котором учащийся взаимодействует с представителями других ролевых позиций. В деловой игре обучающийся выполняет профессиональную деятельность, сочетающую в себе учебный и профессиональный элементы. Знания и умения усваиваются им не абстрактно, а в контексте профессии. Одновременно обучаемый наряду с профессиональными знаниями приобретает навыки специального взаимодействия и управления людьми, умение руководить и подчиняться, значит, деловая игра воспитывает

198

личностные качества, ускоряет процесс социализации. В процессе игры осваиваются: − нормы профессиональных действий; − нормы социальных действий (отношение в коллективе); Для достижения поставленных учебных целей на этапе разработки в деловую игру нужно заложить пять психолого-педагогических принципов: 1. Принцип имитационного моделирования ситуации. 2. Принцип проблемности содержания игры и ее развертывания. 3. Принцип ролевого взаимодействия игры и ее развертывания. 4. Принцип диалогического общения. 5. Принцип двуплановости игровой учебной деятельности. Деловая игра проводилась в рамках двух дисциплин: «Информационные технологии управления в чрезвычайных ситуациях» и «Технологии мониторинга чрезвычайных ситуаций». Особенностью этой деловой игры является то, что она проводилась не как разовое краткосрочное мероприятие, а как решение целого комплекса учебных задач в течении всего семестра. Проведение деловой игры позволило не только отработать профессиональные навыки мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций во время весеннего паводка на реках России, но, что самое главное, значительно повысить активность и развить инициативные качества обучаемых, что в ходе обычного традиционного учебного процесса сделать не так то просто. Результаты деловой игры показали, что в учебной группе сформировались микроколлективы, выдвинулись ряд личностей, взявших на себя не только игровые, но и исследовательские функции по вопросам прогнозирования и мониторинга наводнений. Включение в состав деловой игры работу на комплексе технических средств для приема метеорологических данных, передаваемых с орбитальных спутников NOAA, MetOp, FengYun значительно повысило мотивацию в овладении новыми информационными технологиями. Наряду с вопросами исследовательского характера в ходе проведения деловой игры ряд обучаемых проявили себя как хорошие организаторы, способные наладить взаимодействие с различными учреждениями страны с использованием современных информационных и телекоммуникационных технологий. Применение учебных деловых игр в учебном процессе АГЗ МЧС России позволило: − проверить те или иные гипотезы в условиях учебного эксперимента; − организовать взаимодействие специалистов в междисциплинарных исследованиях; − построить новые методологические концепции подготовки специалистов по мониторингу и прогнозированию чрезвычайных ситуаций.

199

А. С. Звягина44 Дальневосточный государственный гуманитарный университет

Из опыта организации учебного взаимодействия с использованием телекоммуникационных технологий в ДВГГУ

В настоящее время образование является приоритетным национальным проектом. На всех уровнях и ступенях образования идут процессы модернизации, ощутимы организационные, содержательные перемены, происходит переоснащение образовательных учреждений, внедряются новые технологии в учебный процесс, разрабатываются новые средства обучения. Ставится задача перехода к качественно новому уровню образования. Во многом решение этой задачи связано с применением новых, в т.ч. информационных, образовательных технологий, внедрением прогрессивных форм организации образовательного процесса и активных методов обучения, а также учебно-методических материалов, соответствующих современному мировому уровню. В наш век информационного общества работа с информацией, умение самостоятельно добывать знания, повышать свою квалификацию — показатель профессионализма. Умение принимать взвешенные, аргументированные решения, т. е. брать ответственность на себя, также является одной из главных ценностей образования и квалификации специалиста. Как бы ни был эрудирован преподаватель, каким бы великолепным не был учебник, даже в совокупности они не могут обладать всей необходимой информацией по тем или иным вопросам и быть истиной в конечной инстанции на долгие времена. Есть еще одна проблема. В реальной жизни человек большую часть времени общается в так называемых малых группах — на работе, дома в семье, с друзьями. Возникает проблема общения, умения принимать на себя различные социальные роли, выполнять что-то вместе, а не только индивидуально, принимать совместные решения. Совместная деятельность людей занимает значительную часть сознательной жизни человека. Возникло явное противоречие между потребностями общества и системой образования, между особенностями личности ученика и системой образования. Думается, нужны принципиально иные отношения между учителем и учеником, иные способы обучения, организации познавательной деятельности учащихся. В настоящее время должна существенно измениться роль преподавателя, в большей степени ему необходимо стать для своих учеников наставником, партнером, консультантом, что ни в коей мере не должно умалять его значимости. Учебное взаимодействие между преподавателем вуза и студентом должно основываться на принципах партнерства и сотрудничества между ними.

44

© А. С. Звязина, 2010 200

Мы считаем, что в значительной мере добиться этого можно, в том числе, активно используя современные телекоммуникационные средства, Интернет-сервисы, сетевые технологии. Особенно актуально использование информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) для активизации самостоятельной работы студентов. Первые опыты построить учебное взаимодействие между преподавателями и студентами на базе ИКТ в нашем вузе были предприняты 6-7 лет назад. Это выразилось в активном использовании локальной вычислительной сети университета, а именно создании сетевого ресурса для размещения учебной информации, доступной студентам: электронные версии лекций по отдельным курсам, методические рекомендации для подготовки к семинарским, практическим и лабораторным занятиям; требования к зачетам и экзаменам, презентации к занятиям, дополнительные материалы и т.п. К этому же периоду следует отнести и первые опыты организации консультативных форумов, а также использования преподавателями возможности общаться со студентами по электронной почте: выполнение отдельных заданий, работа с текстами курсовых работ и ВКР. На сегодняшнем этапе следует отметить качественное изменение материально-технической базы университета, существенный рост ИКТкомпетентности преподавателей и студентов, а самое главное – развитие Интернет-технологий, появление целого спектра Интернет-сервисов с высокой степенью дидактических возможностей. Главными достоинствами современных Интернет-сервисов, реализованных по технологии Web-2, является их доступность, простота в использовании, они не требуют от пользователей специализированной IT-подготовки, являются удобными средствами передачи информации, создания собственных публикаций в сети, позволяют организовать неформальное обучение, совместную учебную деятельность и общение. Ряд преподавателей вуза стали применять технологии смешанного обучения (b-Learning) дополняя традиционное обучение организацией различных форм учебной деятельности в сети. Для организации в вузе электронного обучения и внедрения в учебный процесс дистанционных образовательных технологий в ДВГГУ установлены: • Экспериментальная система дистанционного обучения на базе Moodle; • Система сетевого взаимодействия на базе Drupal. Moodle – модульная объектно-ориентированная динамическая учебная среда) – свободная система управления обучением (LMS). Система реализует философию «педагогики социального конструкционизма» и ориентирована, прежде всего, на организацию взаимодействия между преподавателем и учениками, хотя подходит и для организации традиционных дистанционных курсов, а также поддержки очного обучения (ru.wikipedia.org/wiki/Moodle).

201

Рис. 1. Пример учебного курса в системе Moodle Drupal – система управления контентом (CMS). Обзор основных возможностей Drupal представлен на сайте http://www.drupal.ru/features. О возможностях системы управления обучением Moodle информации опубликовано достаточно много, а вот о дидактических возможностях платформы Drupal публикаций почти нет. По нашему мнению возможности Drupal для использования в учебном процессе практически не ограничены: блоги, форумы, опросы, закладки, коллаборативные подшивки, галерея картинок, размещение аудио материалов, возможность прикрепления файлов любого формата, календарь событий и заданий, работа с группой и многое другое. В настоящее время мы работаем с Drupal 6. По сравнению с предыдущей версией возможности его существенно возросли, особенно в плане организации взаимодействия пользователей. Пользователи делятся на две основные категории: teacher и student. При этом возможности управления контентом существенно отличаются. Следует заметить, что права на управление контентом могут быть настроены администратором. Контент также можно разделить на две категории: общедоступный и имеющий целевую аудиторию. Соответственно и отображается общедоступный контент для всех пользователей системы, а материалы, предназначенные для той или иной группы – на странице этой группы. 202

Рис. 2. Рабочая страница учебной группы в Drupal Для просмотра и создания различных типов материалов предусмотрены опции панели навигации. Какие же возможности предоставляются учителю в системе Drupal? Возможности управления: • Создание группы и, соответственно, добавление в группу пользователей. Группы могут быть открытыми с возможностью свободно записываться; модерируемые, предполагающие рассмотрение заявок на вступление в группу руководителем; только по приглашению руководителя; закрытые, участие в которых определяется администратором сайта. Группа может быть создана, как учебная или быть связана с предметом; • Работа со списком пользователей с правом добавления пользователя. Следует отметить необходимую для каждого учителя возможность «отслеживать» сетевую активность учащихся, Drupal поддерживает трекинг, дает возможность просмотра всех публикаций каждого пользователя. Возможности создания различных типов материалов: • Записи в блоге. При этом следует еще раз напомнить, что запись в блоге может быть общедоступной и отображаться в общем «Учительском блоге», а может быть адресована членам группы; • Темы форумов общедоступные и групповые; • Опросы. Очень удобный инструмент, который можно использовать и для проверки знаний и для получения представления о мнениях и 203

суждениях слушателей. При этом есть возможность просмотреть диаграмму распределения голосов, а также при необходимости узнать, как проголосовал каждый участник; • Для организации совместной работы с материалом по той или иной теме могут быть использованы подшивки с возможностью добавления статей; • Работа с календарем с возможностью добавлять задания и делать заметки; • Размещение аудиофайлов, что позволяет размещать в системе подкасты для студентов; • Размещение графических файлов в общедоступной, групповой или тематической галереях. Этот список далеко не исчерпывает всех возможностей. Не лишним будет добавить, что любой тип материала допускает авторское редактирование и удаление, а также добавление комментариев любым пользователем, кому этот материал «виден». С целью анализа эффективности и целесообразности использования Drupal в учебном процессе, для организации учебного взаимодействия мы провели опрос пользователей системы. В опросе приняли участие 56 студентов. По результатам опроса студентов особо следует отметить, что 87% опрошенных с интересом работают в Drupal; 76% высоко оценили возможность доступа к учебным материалам, организационной информации по курсу и возможность общаться с преподавателем через Интернет в любое время; 69% опрошенных студентов отметили, что им психологически легче высказывать свою точку зрения и обсуждать проблемы в сети, чем в аудитории; 53% студентов отметили, преподаватель, владеющий современными Интернеттехнологиями, вызывает больше уважения; а у 23% взаимоотношения с преподавателем улучшились, благодаря совместной работе и общению в сети. Обобщая мнения преподавателей, использующих Drupal, и подводя итоги, мы считаем, что использование информационно-коммуникационных технологий для организации учебного взаимодействия между преподавателем и студентом не только возможно, но и необходимо. В силу своей специфики сетевое общение снимает дидактические барьеры, которые могут возникать между субъектами процесса обучения, создает все условия для активности в реализации учебного взаимодействия обоих партнеров, упрощает диалогизацию между участниками, обеспечивает свободу действий, мыслей, чувств и эмоций, является средой для самовыражения и самоактуализации.

204

С. В. Богданова45 Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова

Математическое мышление и творчество в современном образовательном информационном пространстве

Доклад посвящен развитию творческого начала в информационном педагогическом пространстве, а также проблемам сохранения и распространения авторских творческих произведений. Мультимедийные технологии являются мощным технологическим инструментом творческого создания культурного наследия и его формирования в настоящее время. В сотворчестве информационного пространства функционирует коллективная память и электронные модели истории и культуры. В ближайшее время наше общество ждут по-настоящему революционные изменения в этой сфере: в Европе будет оформлена единая структура образования, каждый сможет получить образования или знания в любой научной области, используя Интернет, дистанционно выбрать курс любого европейского университета. Россия разрабатывает свою систему образования, опираясь на новые информационные идеи модернизации; разработан проект нового закона, касающегося применения дистанционных технологий в образовании, что стимулирует развитие творчества преподавателя через Интернет. В результате реализации основных направлений и мероприятий Стратегии развития информационного общества в России к 2015 году должны быть достигнуты следующие контрольные значения показателей в области культуры: доля архивных фондов, включая фонды аудио- и видеоархивов, переведенных в электронную форму, - не менее 20%; доля фондов библиотек, переведенных в электронную форму, от общего объема фондов - не менее 50%, в том числе библиотечных каталогов - 100%; доля электронных каталогов от общего объема каталогов фондов музеев – 100%. [1] Но чем больше нового и инновационного появляется в учебных планах, тем понятнее становится, что без прочного усвоения основ, «профессиональной азбуки» невозможна подготовка современного востребованного специалиста, крепко стоящего на собственных ногах. Использование зрения и слуха в совокупности с современными информационными технологиями порождают свои собственные чувственные визуальные и вербальные образы и методики обучения. Специфика творчества, связанная с образным мышлением и творческой деятельностью заключается в выборе из множества его иллюзий и аберраций. Особенно значимо то, что зрительные образы продолжают воспроизводиться в сознании, даже тогда, когда информации об источнике уже нет [2]. Такая творческая среда предоставляет участнику учебного или научного проекта вариант погружения в информационное образовательное пространство и 45

© С. В. Богданова, 2010 205

способствует развитию умения учиться и личностного творческого роста, развитию инициативности, помогает осознать, сравнить свои собственные умения со способностями коллег Переход к новым методам обучения и реформы в российской высшей школе не могут не коснуться такой области подготовки специалистов, как дизайн и изобразительное искусство, а также связанных с визуализацией и производством мультимедиа продукта. Здесь основами, с одной стороны, являются законы композиции и изобразительного искусства, логика режиссуры, планирования сценария и монтажа, применения информационных средств и технологий, с другой стороны. Будущий специалист должен разбираться в современной материальной культуре, которая на данный момент представлена, как техническими устройствами, такими как компьютер или специализированные машины для полиграфии, так и различными декоративными материалами, технологиями и компьютерными программными продуктами и алгоритмами. Но, с другой стороны, не должна теряться целостность обучения. Должны прослеживаться межпредметные связи и параллели. Базой, на которой могла бы строиться эта методическая работа, могла бы являться композиционная работа. Композиция здесь рассматривается целостно и как сам последовательный процесс работы над образом и как система-структура построения изображений реализуемая неповторимым образом в конкретном случае. Современная информационная среда влияет на формирование мировоззрения личности, на творческие способности и развитие мышления. Необходимо развивать и внедрять современный контент обучающих сред, который создается педагогами и разработчиками. Информационная среда детства либо формирует обстановку для интеллектуального развития и подталкивает к творчеству, либо отстраненностью обеспечивает бездуховное пространство. Для активного творчества нужна мотивация, желание, осознанная необходимость. В компьютерных технологиях, в отличие от телевизионных, заложены возможности для саморазвития личности. Цифровые среды – естественные среды для интеллектуальной работы [2, 3]. Обучение проектной деятельности является необходимым для перманентного творчества преподавателя. Необходимо понимание того того, что компьютер будет использован не в качестве электронной доски для написания темы и тезисов урока с необходимыми графиками, или иллюстрациями, а как инструмент для интерактивного, образовательного проекта, задача которого не информирование, а освоение и присвоение знаний учениками, а цель – самостоятельность мышления и творчество ученика. Его специфика - включение ИКТ в образовательный процесс и, в частности, в художественное и музыкальное образование. В творческих работах не должно быть полностью готового решения. Всякое творчество объединяет в себе интеллектуальный аспект и эмоциональную составляющую, что позволяет говорить об этом роде деятельности как основе современного образования. 206

Ближе всего к специфике творческой работы с информационными коммуникационными технологиями находится творчество кино с его составляющими - сценарием, раскадровками, аудио сопровождением. Основное различие - это интерактивность, то есть свойство компьютерной системы реагировать на каждую действие пользователя, и гипертекстуальность, как свойство, позволяющее оперативно переходить от одного документа к другому по гиперссылке. Творческая компонента всегда предполагает возможность выбора пользователем индивидуальной траектории освоения информации в электронной форме. Возможности компьютерных технологий позволяют учащимся органично интегрировать визуальный образ, письменный текст, звук и движение в органически единое содержание электронного художественного объекта. Поэтому главным для художественного образования, направленного на освоение компьютерных технологий является не овладение программными средствами, а развитие методологии и творческих методов работы для их использования[4]. Для решения задач интеграции электронных информационных ресурсов, относящихся к культурно-образовательной сфере в единое информационное пространство, обеспечение возможности открытого и удобного доступа к ним, а также поддержка их целостности является требованием времени. В качестве варианта такой проектной творческой деятельности можно привести пример создания совместной мультимедийной работы студентов и преподавателей факультета Визуальных и Изящных Искусств МГГУ им. М.А.Шолохова. Мультимедийная презентация–портфолио, как результат совместной творческой деятельности семи студентов этого факультета под руководством преподавателей Богданова М.В. и Елочкина М.Е. были номинирована в качестве лауреата Международного фестиваля визуальных искусств SUDENTS/EVA-2009[1, 3, 5]. Литература 1. Электронный ресурс. 12-я ежегодная международная конференция «EVA-2009 Москва», Москва, 2009. 2. Селиванова Т. В. «Воспитание искусством как фактор социализации личности» (http://www.art-education.ru/project/seminar-2008/selivanova.htm). 3. Материалы XVII Всероссийской научно-методической конференции "Телематика'2009". 4. Богданова С. В. Творчество в обучении при использовании интерактивных средств визуализации, Москва, МГГУ им М. А. Шолохова, 2010. 5. Богданова С. В., Богданов М. В., Интерактивные средства визуализации в преподавании изобразительного искусства, активизация творческого подхода к методам обучения, С.-Петербург, 2009

207

Ю. Б. Мельников46 ГОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет», г. Екатеринбург

Дидактические модели лекции и практического занятия как основа технологии подготовки электронных презентаций учебного назначения

В настоящее время основной формой аудиторных занятий при изучении математики являются лекции и практические занятия. Изменение целей образования и требований к выпускникам приводит к настоятельной необходимости повышения эффективности аудиторных занятий и самостоятельной работы учащихся и студентов. Использование для этой цели компьютерной презентационной техники не всегда дает желаемый результат. Поэтому актуальным является поиск путей оптимизации деятельности студентов и преподавателей на лекциях и практических занятиях с использованием компьютерной презентационной техники. Нами разработана технология подготовки презентаций учебного назначения по математике, с использованием которой создан учебник [5]. Эта технология является результатом применения теории моделирования [3], с использованием которой созданы описанные ниже модели лекции. Лекция как передача информации. Лекция обычно рассматривается преподавателем и студентами как процесс обмена информацией между лектором к студентами. Представим лекцию как систему информационных потоков. В качестве источника информационного потока могут выступать речь и записи преподавателя и студентов, учебники и учебные пособия, раздаточный материал (в том числе подготовленный студентами), технические средства: презентационное оборудование (проекторы, мониторы и др.). Приемником информации естественно считать студента, микрогруппу студентов и преподавателя. Носитель модели лекции как передачи информации образуют единицы информации. Рассматриваются характеристики, сопоставляющие единице M информации: I) характеристики единицы M, сложившиеся к определенному моменту времени t у источника и у приемника: а) эндоструктурную модель единицы M; б) оценки «объема» единицы M (например, количество знаков, максимальные значения некоторых характеристик); в) оценки сложности единицы M (например, количество отношений в модели M); г) оценки трудности единицы M (например, оценка субъективной новизны содержания или формы представления единицы M информации, оценка трудности восприятия единицы M); д) совокупность актуальных связей с другими 46

© Ю. Б. Мельников, 2010 208

единицами информации; е) совокупность приоритетных связей с другими единицами информации; ж) оценки уровня адекватности единицы M (например, оценка корректности ее представления); з) уровень упорядоченности (логичность, преемственность с уже имеющимися у студентов знаниями и умениями и др.); II) характеристики единицы M для процесса передачи: а) модель передачи M от передатчика к приемнику; б) отношение «объема» модели M, сложившейся у приемника к «объему» модели M, сложившейся у передатчика; в) отношение «объема» модели M, сложившейся у приемника к требуемому «объему» модели M; г) оценки способности приемника к восприятию информационной единицы M; д) оценки готовности приемника к восприятию информационной единицы M; е) характер эмоциональной окраски процесса передачи единицы M. Например, рассмотрим в качестве единицы M информации определение матрицы. Рассмотрим первый вариант определения [5] : «матрицей называется прямоугольная таблица чисел». Актуальными с дидактической точки зрения являются несколько его эндоструктурных моделей. Во-первых, это грамматическая модель, носителем которой являются слова, а в качестве характеристик рассматривается роль этого слова в предложении: «таблица» — это подлежащее, «называется» — сказуемое и т.д. Во-вторых, можно построить модель с носителем из трех элементов: «матрица», «таблица», «таблица прямоугольная и состоит из чисел». Важнейшей характеристикой является распределение φ этих элементов по их роли в определении: x матрица таблица таблица прямоугольная и состоит из чисел φ(x) определяемое родовое характеристическое свойство понятие понятие Можно предложить несколько характеристик, означающих оценку сложности этого определения. Во-первых, характеристическое свойство является конъюнкцией двух отношений: «быть прямоугольной таблицей» и «все элементы таблицы являются числами», так что сложность ψ в этом смысле можно считать равной 2. Во-вторых, слово «матрицей», обозначающее определяемое понятие, состоит из 8 букв, в такой трактовке термина «сложность понятия» эту сложность θ можно считать равной 8. В рассматриваемом определении только одно слово обозначает понятие, недостаточно усвоенное «предполагаемым студентом»: это термин «матрица». Поэтому можно считать, что уровень субъективной новизны этого определения можно считать равной 1. Оценивая адекватность единицы M, т.е. определения «матрицей называется прямоугольная таблица чисел», можно отметить, как минимум, 3 ошибки или неточности: 1) элементами матрицы могут быть не только числа; 2) не указано, что в этой таблице не может быть пропусков как, допустим, в таблице шахматного турнира, в котором 209

каждый участник должен сыграть со всеми другими участниками (на диагонали такой таблицы стоят «пропуски»); 3) термин «таблица» не относится к совокупности собственно математических понятий, это скорее понятие, относящееся к интерфейсному компоненту математических моделей. Таким образом, количество ошибок и неточностей в этом определении не менее 3. Теперь рассмотрим второй вариант определения [5]: «Матрицей с компонентами из кольца K размерности m×n называется функция F с областью определения D(F)={ 1 , 2 , … , m}×{1,2,…,n} и областью значений, включающейся в K, то есть E(F)∈K». Ясно, что приведенные выше характеристики для данной единицы информации примут, вообще говоря, другие значения. Экзоструктурная модель лекции, рассматриваемой как процесс передачи информации, получается обогащением описанной выше модели такими характеристиками как: а) степень готовности студентов к восприятию информации, включая уровень их мотивированности; б) изменения в уровне готовности, включая изменения мотивации; в) содержание мотивации (особенности мотивов) и др. Измерение качества лекции можно рассматривать как оценку адекватности модели лекции. Качество лекции определяется только субъективными и объективными оценками объема и уровня понимания материала слушателями. Примерами непредставимых характеристик являются оценки уровня управляемости учебного процесса, некоторые компоненты деятельности студентов, например, операции деятельности, не связанные непосредственно с процессом усвоения и передачи учебной информации (например, перезагрузка компьютера, поиск в учебнике конкретной страницы, рисунка, таблицы). Этот вывод в сочетании с анализом представленных в Интернете учебных ресурсов позволяет заключить, что при подготовке электронных конспектов лекций большинство лекторов (или авторов конспектов), видимо, в качестве эталонной модели используют именно модель лекции как передачи информации. Но модель лекции, представленной в конспектах, содержащих исключительно математическую информацию (определения, теоремы, доказательства, решения примеров), нельзя считать вполне адекватной по отношению к эталонной модели в виде целей обучения, представленных в ГОС и учебных программах. В самом деле, основной целью является обучение математической деятельности и применению математики. Но в модели лекции, как передачи информации, недостаточно отражена деятельность студента и преподавателя. Лекция как система управления деятельностью студентов. У хорошего лектора собственно передача информации не является быть почти монопольной его функцией. Перенос акцента с предъявления и усвоения информации на участие в ее генерировании является одной из основных идей проблемного обучения и метода проектов. Реализацию этих 210

идей целесообразно осуществлять на основе деятельностного подхода. В список приоритетов включаются функции управления, не ограничивающиеся выбором логики изложения и поддержанием дисциплины в аудитории. Носитель модели лекции, как системы управления деятельностью студентов, состоит из компонентов системы управления: субъектов управления, целей деятельности, управляющих воздействий, средств управления. В этой модели рассматриваются следующие характеристики: I) функции, субъекту управления сопоставляющие: а) ведущую функцию, которую играет субъект управления в конкретный момент времени (менеджер, генератор идей, исполнитель и др.); б) оценку результативности деятельности субъекта; в) оценку эффективности деятельности субъекта; г) априорную и апостериорную оценки сложности деятельности субъекта; II) функции, ставящие в соответствие целям деятельности: а) характер цели (обучающая, развивающая, воспитательная); б) оценки сложности цели; в) оценки достижимости цели к определенному сроку (за одно занятие, за серию занятий, за семестр и т.д.); г) оценки уровня достижения цели к определенному моменту (например, уровень достижения обучающих целей к моменту проведения зачета или экзамена); д) уровень осознанности цели субъектами управления; е) уровень принятия цели субъектами управления; III) функции, управляющему воздействию ставящие в соответствие: а) направленность этого воздействия (формирование или повышение мотивации, подготовка к некоторой деятельности, формирование или развитие умения выполнять действие или осуществлять деятельность и др.); б) модель этого воздействия (его состав, характеристики, отношения); в) оценку сложности этого воздействия; г) априорную и апостериорную оценки ресурсоемкости воздействия; д) априорную и апостериорную оценки результативности воздействия; IV) функции, средству управления сопоставляющие: а) метод или методику его применения; б) модель этого средства; в) оценки сложности этого средства; г) оценки надежности этого средства; д) стоимость этого средства; е) априорные и апостериорные оценки результативности применения; ж) априорные и апостериорные оценки востребованности этого средства. В рамках модели лекции как одной их схем управления деятельностью обучаемых, качество лекции определяется, помимо субъективных и объективных оценок объема усвоенной информации, уровнем мотивации слушателей и изменением этого уровня, субъективными и объективными оценками соотношения между информацией, которую студент понял и информацией, которую студент не понял, уровнем адекватности его представления о содержании, объеме и 211

качестве усвоенного им материала, преобладающим характером деятельности преподавателя и студентов. В частности, при использовании эталонных моделей лекции как схемы управления деятельностью обучаемых, может оказаться, что уровень адекватности лекции, после которой у студентов остается впечатление, что они поняли содержание лекции, может оказаться более низким, чем у лекции, после которой у слушателей осталось чувство неудовлетворенности уровнем понимания материала. Это возможно, например, при условии, что эта неудовлетворенность создает мотивацию к изучению соответствующего материала, усвоению способов деятельности, развитию общеучебных, исследовательских, управленческих умений. Данные модели можно использовать для повышения эффективности лекций и практических занятий. Например, в настоящее время в России получили широкое распространение компьютерные средства обучения, включая презентационное оборудование. Поэтому актуальной является задача повышения эффективности этих средств обучения. Если электронным учебникам посвящено большое число публикаций в научнометодической литературе [1, 2, 7], то вопросы создания и эффективного использования презентаций учебного назначения освещены недостаточно. В большинстве случаев в публикациях, посвященных электронным презентациям практически не отражается специфика презентаций учебного назначения, а тем более остается в тени разработка и использование электронных презентаций как средства управления деятельностью обучаемых. При разработке и использовании электронных презентаций в деятельности обучаемого сочетается работа с устной речью преподавателя и других студентов, с одной стороны, и работа с учебными текстами, с другой стороны. Анализ представленных моделей привел нас к основным положениям технологии учебных презентаций по математике [5]. В частности, электронные презентации позволяют ориентировать обучение математике на обучение реализации стратегий [6], в частности, исследовательских стратегий [4]. Литература 1. Гречихин А. А. Вузовская учебная книга: Типология, стандартизация, компьютеризация [Текст]/ А. А. Гречихин, Ю. Г. Древс/ М.: Логос, 2000, 256 с. 2. Зимина О. В. Рекомендации по созданию электронного учебника Основные понятия [Электронный ресурс]/ О. В. Зимина, А. И. Кириллов/ [режим доступа свободный] http://expert.isuct.ru/content/view/20/37/ и http://www.academiaxxi.ru/Meth\_Papers/AO_recom_t.htm 3. Мельников Ю. Б. Математическое моделирование: структура, алгебра моделей, обучение построению математических моделей: Монография/ Ю.Б. Мельников// Екатеринбург: Уральское издательство, 2004, 384 с. 212

4. Мельников Ю. Б. Методологический инструментарий управления исследовательской деятельностью обучаемых / Ю. Б. Мельников, К. С. Поторочина/ Образование и наука, № 2(14), 2008, с. 3-10. 5. Мельников Ю. Б. Алгебра и теория чисел. Изд-е 2-е, испр. И доп. [Электронный ресурс]/ Ю. Б. Мельников/ Издательство УрГЭУ, Екатеринбург, 2009 г., 57,6 уч.-изд.л. [режим доступа свободный] http://lib.usue.ru/books/09/Melnikov%20Algebra/index.html 6. Мельников Ю. Б. Презентации учебного назначения как средство обучения реализации стратегий/ Ю. Б. Мельников/ Новые образовательные технологии в вузе: сборник материалов седьмой международной научнометодической конференции, 8-10 февраля 2010 года. В 2-х частях. Часть 2. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина», 2010. 346-350. 444 с. (электронная версия http://dist.ustu.ru/ioit/?notv). 7. Хуторской А. В. Место учебника в дидактической системе [Электронный ресурс]/ А. В. Хуторской/ Интернет-журнал Эйдос». Научные исследования: Учебник в дидактической системе, 2005 [Режим доступа: свободный] http://www.eidos.ru/journal/2005/0608.htm С. Р. Бахарева47 ГОУ ВПО «Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова», г. Москва

Информационные технологии как основа для создания модели смешанного обучения

В настоящее время становится очевидным, что современные информационные технологии открывают новые перспективы для повышения эффективности образовательного процесса. Тем не менее, сейчас во многих высших профессиональных учебных заведения нашей страны мы все еще наблюдаем традиционную модель образования с использованием традиционных средств обучения или стихийные попытки внедрить современные информационные технологии в нее. Информационные технологии являются инструментом, без которого решение целого ряда задач высшей школы было бы в настоящее время затруднительным. Одной из них является качество образования, вопрос о котором ставился всегда, но в настоящее время приобрел особую актуальность [1]. Известно, что качество образования является комплексной проблемой [2]. Критерии его оценки находятся на стадии разработки [3]. Можно выделить следующие общие подходы к использованию информационных технологий для управления качеством образования: 47

© С. Р. Бахарева, 2010 213

1. управление организацией учебного процесса. 2. управление содержанием образования. • повышение информативности лекций и практических занятий. • обеспечение современного уровня представления знаний. • демонстрация новых достижений наук в учебном процессе. 3. управление методикой преподавания дисциплин. • Сочетание аудиторные занятий и предоставление материала в электронном виде на сайтах кафедр. • Разнообразность форм презентаций учебных материалов. • Использование электронных ресурсов (компьютер, мультимедийный проектор, телекоммуникационные возможности) увеличивает наглядность лекционного материала. • Наличие электронного представительства кафедр на сайте вуза делает методические указания по изучению разных разделов дисциплин, информацию о рекомендуемой основной и дополнительной литературе, специализированных сайтах в сети Internet доступными для студентов в режиме of-line и on-line. 4. управление самостоятельной работой студентов Возможность получения необходимых сведений в любом объеме в любое удобное время делает информационные технологии незаменимым инструментом повышения образовательного уровня. Интенсивное развитие наук ведет к быстрому накоплению новой научной информации, которая быстро становится доступной благодаря телекоммуникационным средствам. 5. управление контролем знаний Контроль качества знаний – ключевая позиция, которая имеет принципиальное значение для достижения качества образования. Компьютерные и сетевые технологии предоставляют широкие возможности для осуществления автоматизированной проверки знаний. Наиболее эргономичной формой является тестирование в сетевом режиме. Может осуществляться текущий, промежуточный и итоговый контроль. Результаты могут быть использованы для стандартной и рейтинговой оценки освоения дисциплины. 6. управление качеством человеческих ресурсов Информационные технологии позволяют заниматься наращиванием потенциала знаний в любое удобное время, использовать мировые образовательные ресурсы и оперативно получать сведения о новейших достижениях. Сочетание применения новых информационных технологий, традиционных форм преподавания дисциплин в высшем профессиональном образовании, а также других форм проведения занятий, позволяют говорить о смешанном обучении. В последнее время этот термин приобрел особенную популярность. В отечественной терминологии, развитие которой во многих случаях допускает заимствование англоязычных терминов, понятие blended learning 214

(смешанное обучение) в последнее время все более утверждается, а опыт организации смешанного обучения стал освещаться в педагогических журналах и трудах конференций. Характерно, что проблематика смешанного обучения рассматривалась на Всероссийских научно-практических симпозиумах “Смешанное и корпоративное обучение” в 2007-2009 годах, проводимых под эгидой Министерства образования и науки РФ. По результатам симпозиума данный вид обучения признан как одно из основных направлений повышения качества подготовки обучаемых и эффективности российской системы непрерывного образования [4]. Практическая реализация моделей смешанного обучения как инструмента модернизации современного образования видится в создании новых педагогических методик, основанных на интеграции традиционных подходов к организации учебного процесса, в ходе которого осуществляется непосредственная передача знаний, и технологии электронного обучения. При этом, как отмечает К. Кун, в качестве цели смешанного обучения выступает стремление объединить преимущества очного преподавания и электронного обучения, осуществляемого при поддержке образовательных ресурсов, так, чтобы постараться исключить недостатки обеих форм обучения [5]. Поскольку система высшего профессионального образования функционирует в рамках образовательного пространства, то и реализация профессионального обучения, в том числе и обучение программированию, в системе ВПО должно быть организовано через существующую образовательную среду. Поэтому при проектировании модели смешанного обучения программированию следует выбирать такие компоненты обучения, которые будут не только гармонично сочетаться друг с другом, но и образуют методическую систему обучения сообразно образовательной среде вуза в целом. Литература 1. Ищенко В., Сазонова З. Интеграция образования, науки, производства. Опыт практического решения. / В. Ищенко, З. Сазонова // Высшее образование в России, 2006, № 10, С. 23-31. 2. Кириллина Ю. Качество образования как комплексная проблема./Ю. Кириллина // Высшее образование в России, 2006, № 10, С. 4547. 3. Селезнева И. А. Качество высшего образования как объект системного исследования. / И. А. Сазонова Качество высшего образования как объект системного исследования // М., 2002. С. 54-57. 4. Всероссийский научно-методический симпозиум «Смешанное и корпоративное обучение» (СКО-2007) // Педагогическая информатика. 2007. - №4. - С.86-94. 5. Кун К. E-Learning - электронное обучение // Информатика и образование. - 2006. - №10. - С.16-18. 215

И. Н. Гридчина48 ЕГУ им. И. А. Бунина, г. Елец

Взаимосвязь математческих и специальных дисциплин средствами использования информационных технологий при подготовке будущих инженеров

В условиях глубоких социально-экономических преобразований, происходящих в нашей стране, вариативности образования и диверсификации сети образовательных учреждений, все большее значение приобретает личностное развитие человека, умение адаптироваться к новым задачам, новым условиям профессионального обучения. Важнейшим моментом в этом является образовательный процесс воспитания и развития у каждого студента интереса к изобретательству и рационализации. С освоением избранной специальности выпускник вуза должен овладеть определёнными знаниями о процессах рождения изобретения, его правовому оформлению, уметь на основе технико-экономического анализа существующих технических решений выбрать лишь одно необходимое, которое может быть патентно-способным. Чтобы быть конкурентоспособным и востребованным специалистом в конкретной области жизнедеятельности необходимо идти в ногу со временем, т.е. обладать новейшей информацией на сегодняшний день. Таким образом, при подготовке квалифицированного специалиста, в особенности инженера, особое место отводится информационным технологиям, призванным оптимизировать труд инженера. Таким образом, для обучения грамотного и инновационно мыслящего специалиста – инженера, хорошо освоившего условия и направления развития своей отрасли производства, обладающего достаточно высоким творческим потенциалом и способностью к активному освоению и утверждению на практике передовых направлений в прикладной науке, необходимо активное использование информационных технологий в образовательном процессе. Известно, что информационные технологии сегодня занимают важную нишу в образовательном процессе высшей школы. Необходимость информатизации высшего образования в настоящее время осознана на всех уровнях образовательных структур, в том числе некоторые ее положения закреплены нормативными документами. Так, например, одним из шести показателей государственной аккредитации, определяющих статус вуза, является его информатизация, при которой учитывается наличие средств вычислительной техники и применение их в учебном процессе, научной деятельности и управлении вузом [5].

48

© И. Н. Гридчина, 2010 216

Также с помощью информационных технологий можно выполнить проектирование технологического процесса в соответствии с ГОСТ 14.301 – 73. Технологический процесс – это трудоемкая операция по созданию алгоритма обработки детали, которая требует владения высоким уровнем математической культуры и значительно облегчается при использовании современных информационных технологий. И это преимущество показывается студентам. Использование информационных технологий позволяет сделать применение математических знаний при изучении специальных дисциплин более эффективным и доступным. Главным дидактическим условием, при котором возможно формирование полной системы специального знания является обеспечение высокой глубокой научной доказательности, логической убедительности и непротиворечивости всех теоретических выводов и полученных в процессе экспериментальных исследований результатов. Реализовать это правило можно только при наличии грамотно построенного естественнонаучного знания, которое должно гармонировать со специальными науками. Достигнуть этого возможно только при постоянном наглядном привлечении общеинженерных практических задач, различных технических решений в процессе изучения математических наук, следовательно, изучение математики должно проходить при постоянном контакте со специальными дисциплинами. В зависимости от специальности необходимо делать дополнительный упор на прикладные задачи на применение ярких и убедительных фактов и анализ закономерностей, относящихся к сфере будущей профессиональной деятельности обучаемых. Связи математики с техникой разнообразны. Они носят глобальный характер. Приведем конкретный пример. Теория надежности – инженерная дисциплина, которая предназначена для выработки правил, которые позволяли бы делать технические изделия более долговечными, безотказными и лучше приспособленными проведению восстановительных работ. От высокой надежности изделий зачастую зависит не только сохранение материальных ценностей, но и человеческая жизнь. Ежедневно на самолетах летают многие сотни тысяч пассажиров. Для всех них важно не только быстро долететь до места назначения, но и благополучно приземлиться, совершив свой полет без всяких происшествий. Первоочередными проблемами, стоящими перед математической теорией надежности: 1) расчет надежности системы по известным надежностям её элементов; 2) построение теории испытаний на надежность; 3) управление качеством изделий в период изготовления; 4) разработка методов повышения надежности; 5) оптимизационные задачи теории надежности [6]. С помощью программного обеспечения можно строить математические модели, разрабатывая технологические процессы механической обработки различных деталей (например, использование программного обеспечения на базе MathCAD при расчете исходных данных для анализа технологичности 217

изделия (детали), и при изготовлении изделия, состоящего из нескольких деталей (сборочной единицы), технологичность всей конструкции). Рассмотрим конкретную задачу, которую можно также решить на базе MathCAD: Найдем уравнение так называемой цепной линии, т.е. положение равновесия провода, провисающего под влиянием собственного веса (рис. 3) [1].

Рис. 1 Решение. Из условия равновесия вытекает, что горизонтальная составляющая Н натяжения провода должна быть постоянной. Обозначая угол наклона касательной через θ, мы получим для вертикальной составляющей натяжения провода значение Htgθ. Обозначим вес провода единичной длины через ω; тогда вес элемента ds, горизонтальная проекция которого равна dх, равен ωdx cosθ . На участке от х до x+dx разность вертикальных компонент натяжения

каната равна весу этой части каната. Следовательно, H

ω d (tgθ ) = cosθ dx

dθ ω = cosθ dx H

или

(1)

Разделяя переменные, получим:

dθ ω = dx cosθ H

θ

dθ ω ∫0 cosθ = H ∫0 dx. x

(2) Здесь мы принимаем, что при х=0, θ=0, т.е. что х=0 соответствует самой низкой точке цепной линии. Выполняя интегрирование в обеих частях последнего равенства, получим: ln tg (

π

или Принимая во внимание, что tg (

π

θ

tg (

π

(3) ωx

θ

+ ) = eH 4 2 .

θ

π

θ

+ ) − ctg ( + ) = 2tgθ 4 2 4 2 , ωx

получим

ω

+ )= x H 4 2

ωx

− 1 tgθ = (e H − e H ). 2

218

Пусть теперь y=y(x) дифференцируя, получим:

есть

искомое ωx

уравнение

цепной

линии;

ωx

− dy 1 = tgθ = (e H − e H ). dx 2

(4)

Интегрируя обе части, получим: ωx

y=

ωx

− H H (e + e H ) + const. 2ω (5)

При обработке экспериментальных данных (а также при выборе исходной заготовки (исходных данных) и определении её размеров, допускаемых отклонений и припусков на обработку; проведении сравнительных экономических расчетов для 2-х возможных вариантов изготовления изделия (детали) студенты прибегают к помощи сайта http://www.statsoft.ru/home/textbook, на котором расположен электронный учебник по статистике «StatSoft». Данный учебник помогает студентам усвоить основные понятия статистики и более полно представить диапазон применения статистических методов. В электронном учебнике приводится довольно большое количество примеров применения математической статистики в различных областях науки и народного хозяйства, включая лабораторные исследования, социологию и проведение обзорных исследований, инженерию и приложения для контроля качества на производстве. Учебник затрагивает важные темы, необходимые для понимания студентами статистического материала и применения его в практической деятельности [9]. Использование этого учебника на занятиях с будущими инженерами не только позволяет упростить вычисления и расчёты экспериментальных данных, но и, несомненно, оживляет преподавание. Помимо учебника и специальных программ необходимо уделить внимание такой программе как: 3D Studio Max или просто Мах. В результате работы программы создаются статические сцены, состоящие из определенного набора геометрических объектов (плоских и объемных), которые являются трехмерными, то есть описываются тремя координатами. Упрощенно эти координаты можно назвать Длиной, Шириной и Высотой. Четвертое измерение - Время присутствует только в динамических сценах или сценах, использующих Анимацию (или оживление). Наиболее характерный пример статической сцены - трехмерная модель архитектурного объекта, динамической - демонстрация работы автомобильного двигателя. Любая сцена формируется с использованием стандартного алгоритма, который укрупненно может быть описан следующим образом: - создание геометрии; - отладка источников света, съемочных камер и материалов; - настройка анимации; - визуализация.

219

Конечным результатом, завершающим работу над статической трехмерной сценой, является «картинка» - графический файл изображения. Динамическая сцена дает на выходе набор «картинок» или анимационную последовательность, где каждый кадр отражает изменения, происходившие с объектами сцены. Результаты визуализации могут быть перенесены на бумагу, пленку, ткань или записаны на видеоленту, CD-диск и т.д. С помощью такой программы студенты могут создавать анимации, позволяющие более наглядно демонстрировать те или иные изобретения. [3] Для автоматизации расчётов с применением ЭВМ, разработана программа с использованием языка Delphi, окно которой, в качестве примера, показано на рис. 2.Для него выполнена анимация в формате 3D Studio Max (рис.3)

Рис. 2 Рис. 3 Еще одной программой, которая позволяет создавать ролики, является Macromedia Flash Player - компонент для браузера, позволяет проигрывать Flash-ролики, удивительно маленького размера, но довольно качественные и поражающие своими эффектами заставки, Flash-игры, Flash-сайты и т.п. Macromedia Flash Player также поддерживает высококачественный MP3 звук, текстовые поля, диалоговые окна и многое другое. Версия Macromedia Flash Player поддерживает все флеш-форматы. Даже такой небольшой опыт применения информационных технологий при изучении общеинженерных и математических дисциплин говорит о его полезности и, несомненно, способствует решению важных, на наш взгляд, задач, вытекающих из требований информатизации высшего образования. Первая – повышение уровня подготовки специалистов за счет совершенствования технологий обучения, за счёт широкого внедрения в учебный процесс информационных и телекоммуникационных средств, т.е. создание в вузе специальной профессионально-ориентированной обучающей среды, способствующей поступательному развитию информационного взаимодействия между обучающимися и преподавателями на основе использования современных технологий обучения, и вторая – овладение выпускником вуза комплексом знаний, навыков и умений, а также выработка качеств личности, обеспечивающих успешное выполнение задач 220

профессиональной деятельности и комфортное функционирование в условиях информационного общества, в котором информация становится решающим фактором высокой эффективности труда, что в конечном итоге способствует гармонизации общеинженерных и математических дисциплин позволяя подготовить высококвалифицированного специалиста, востребованного современным обществом. С уверенностью можно отметить, что эффективность обучения в настоящий период зависит от того, насколько глубоко и основательно интегрируются новейшие технологии в уже привычные нам, традиционные. Методика формирования умений и навыков работы студентов – будущих инженеров с традиционным учебником (разработанная в дидактике) может быть использована для формирования у студентов умений и навыков работы с виртуальной информационной средой. Помимо заданий, имеющихся в печатных учебниках и пособиях, добавляются новые учебные задания, ориентированные на восприятие и обработку мультимедийной информации. Выполнение таких заданий (лабораторных работ, решение профессиональноприкладных задач, предполагающих проведение опыта и т.д.) составит основу формирования новых элементов предметной культуры и компетентности будущих инженеров в области математического образования, что в свою очередь позволит усилить профессиональноприкладной потенциал математики. Таким образом, под гармонизацией математических и специальных дисциплин понимается исторический контекст содержания профессионального образования. Демонстрирование взаимопроникновения математических и специальных дисциплин на примере отдельных дисциплин: «Теория прочности», «Сопротивление материалов», «Теоретическая механика» осуществляется через задачи прикладного, специально организованную исследовательскую деятельность. Информационные технологии будут способствовать гармонизации математических и специальных дисциплин в подготовке инженера. Литература 1. Гридчина И. Н. Математические расчеты в инженерной деятельности: Учебное пособие. [Текст]./ И. Н. Гридчина. – Елец: ЕГУ им. И. А. Бунина, 2008. – 76 с. 2. Гридчина И. Н., Сливинский Е. В. Организация патентнолицензионной работы и математическое обоснование параметров перспективных технических решений при подготовке студентов инженерного профиля в ЕГУ им. И. А. Бунина [Текст]./ И. Н. Гридчина, Е. В. Сливинский. // Системы управления, технические системы: пути и методы исследования: материалы межвузовской научно-практической конференции. – Вып.1. – Елец: ЕГУ им. И. А. Бунина, 2008. – С. 51-55. 3. Добронравов В. В., Никитин Н. Н. Курс теоретической механики. [Текст]./ В. В. Добронравов, Н. Н. Никитин. – М.: Высшая школа, 1983. – 575 с., ил. 221

4. Современный энциклопедический словарь. – М.: Большая Российская Энциклопедия, 1997. 5. Сливинский Е. В., Новиков И. В. Перспективная конструкция торсионной рессоры для рельсовых экипажей [Текст]./ Е. В. Сливинский, И. В. Новиков. // Технические науки – региону: сб. научн. тр. – Липецк, 2007. – С.69-75. 6. Трофимова Е. И. Проектирование информационных образовательных технологий профессиональной подготовки учителя физики: Монография. – Елец: ЕГУ им. И. А. Бунина, Волгоград: ВГПУ, 2004. 7. Филатов А. Н. Теория устойчивости. Курс лекций. [Текст]./ А. Н. Филатов. - М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. 8. Чернилевский Д. В., Филатов О. К. Технология обучения в высшей школе: учебное издание / Под. ред. Д. В. Чернилевского. – М.: «Экспедитор», 1996. 9. http://www.statsoft.ru/home/textbook (электронный учебник «StatSoft»).

1

О. В. Мясникова1, Г. Б. Прончев1,2, Н. Г. Прончева1,349 Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова, 2 Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 3 Институт математического моделирования РАН, г. Москва

Мультимедийный портал для изучения основ программирования

Изучение основ программирования является важнейшей составной частью при подготовке студентов по специальности 080801 “Прикладная информатика в экономике”. На базе полученных знаний у студентов формируется фундамент для изучения следующих курсов, таких как информационные системы, проектирование информационных систем, высокоуровневые методы информатики и программирования и т.д. В нашей предыдущей работе [1] сообщалось о разработке методического обеспечения преподавания основ программирования в МГГУ им. М.А. Шолохова для студентов, обучающихся по специальности 080801 “Прикладная информатика в экономике”. В данной работе будет представлено новый мультимедийный портал для организации дистанционной формы обучения студентов основам программирования. Во всем мире миллионы людей получают образование с помощью глобальной вычислительной сети Интернет, которое имеет ряд преимуществ перед обычными формами. Использование технологий дистанционного обучения позволяет: • пройти курс обучения через Интернет “без отрыва от производства”; 49

© О. В. Мясникова, Г. Б. Прончев, Н. Г. Прончева, 2010 222

• заниматься в удобное для себя время, в удобном месте; • полученные знания сразу же применять на практике; • в процессе обучения получать консультации преподавателей и обсуждать все вопросы; • повысить качество обучения за счет применения современных средств, объемных электронных библиотек и т.д. В связи с актуальностью развития дистанционного обучения и отсутствием соответствующих технических средств, которые рассчитаны на начинающего пользователя, нами был создан новый мультимедийный портал, позволяющий проводить дистанционные занятия по основам программирования. На сайте реализована свободная регистрация и три уровня обучения (см. рис. 1). После выбора языка и среды программирования предлагается выбрать уровень обучения. Свободный доступ только для начального курса. Основной курс доступен после прохождения теста. Начинающему программисту предлагается пройти курс из 27-30 занятий. Каждое занятие содержит раздел теоретических данных (знаний), необходимых для написания и реализации проектов занятия и набор однотипных проектов для закрепления нового материала. В конце занятия предлагается ответить на ряд вопросов в свободной форме. При работе над проектом пользователю предлагается шаблон проекта: детальное описание действий по разработке интерфейса проекта и готовый листинг программ на выбранном языке программирования. Начальный курс содержит в себе детальное рассмотрение: • синтаксических конструкций выбранного языка программирования; • особенности создания приложений в выбранной среде программирования; • использование различных типов данных; • методологии объектно-ориентированного программирования; • моделирование графических объектов; • использование лексических конструкций; • работы с различными типами файлов; • этапов создания проектов в среде MS Windows.

223

Рис. 1 После прохождения 2/3 начального курса рекомендовано протестировать свои знания. Основной курс содержит задания на создание проектов с установочными файлами. Проекты основного курса трех уровней сложности: А, B и C. Для уровня сложности А представлены рекомендации: перечень программ проектов начального курса, которые можно использовать и мероприятия по адаптации интерфейсов программ-модулей. Представлены временные диаграммы работы проекта, реализующие принцип тестирования и отладки работы программ, входящих в проект. Для уровня B предлагается произвести тестирование работы проекта и по их результатам исправить и доработать интерфейс программ, сделать интерфейс более интеллектуальным. Уровень C предусматривает разработку алгоритма и интерфейса программы самостоятельно. Для психологической разгрузки посетителя сайта создана специальная страница, где представлены краткие биографические данные известных программистов, работы которых представляют основные этапы в развитии программирования. Обучаемым также представлена возможность провести ряд тестов по определению черт своего характера и оценки правильности выбора профессии: • Тест Юнга; • Тест Айзенка; • Тест на определение внимательности; • Тест на определение степени рассеянности; • Тест на профессиональную пригодность. На сайте реализовано три вида тестов: промежуточный, контрольный и итоговый. Прохождение промежуточного тестирования рекомендовано после 224

каждого урока начального курса. Промежуточный тест содержит вопросы по теме урока, свойствах объектов интерфейса, которые использованы в проекте и форме записи основных алгоритмических конструкций выбранного языка программирования. Для реализации вопросов теста выбраны конструкции: однозначный выбор (предлагается выбрать один из списка); множественный выбор (предлагается выбрать все правильные ответы из списка); упорядочивание или сопоставление (произвести сортировку); открытый (когда отсутствует шаблон ответа). Для промежуточного теста предусмотрен режим обучения, когда предлагается сравнить свои ответы с ключом теста. Контрольный входной тест основного курса предполагает знания в объеме школьного курса программирования (используются вопросы из ЕГЭ уровня B и C) плюс знание системы программирования плюс лексические конструкции, выбранного объектно-ориентированного языка программирования. Вопросы теста генерируются из библиотеки по уровню сложности, который устанавливает тестируемый. Также предусмотрен выбор ограничения на временной интервал прохождения вопросов теста. Ключ к контрольному входному тесту на регистрацию не предусмотрен, представлена информация только о количестве правильных ответов. Обучаемому дается возможность многократного прохождения тестирования с установкой таймера. Включение режима регистрации рекомендовано только при прохождении контрольного теста в пределах средних значений в настройке таймера и при наличии результативности не менее 80%. Итоговое тестирование включает в себя уровень знаний студентов первого курса по дисциплине “Информатика и программирование”. Для защиты курсовой работы необходимо выбрать из предлагаемого списка и зарезервировать тему проекта, провести разработку и тестирование проекта. Переслать готовый модуль проекта на сайт, ответить на вопросы комиссии в режиме on-line. Защита курсовой осуществляется в три этапа: • прохождение итогового теста не менее чем на 70%; • положительная оценка проекта комиссией; • защита проекта в режиме оn-line. Разработанное авторами методическое обеспечение уже было апробировано в учебном процессе для студентов, обучающихся по специальностям: 080801 “Прикладная информатика в экономике” на очной и очно-заочной формах обучения и показало свою эффективность. Этот факт дает основание полагать, что дистанционное обучение программированию – перспективная образовательная технология будущего. Литература 1. О. В. Мясникова, М. Б. Новикова, Г. Б. Прончев О методическом обеспечении изучения основ программирования / в кн. “Информатизация образования – 2009: материалы Международной научно-методической конференции”. – Волгоград: Изд-во ВПГУ “Перемена”, 2009, С. 269 – 272. 225

С. Н. Селиверстов50 ГОУ ВПО «Орловский государственный университет»

О подготовке специалистов по дизайну в области компьютерной графики и задачах развития соответствующего методического обеспечения

Подготовка специалистов в области дизайна компьютерным технологиям в высшей школе связана с решением ряда проблем. Основная особенность при изучении компьютерной графики и дизайна в том, что приоритетом в подготовке является получение навыков владения программными пакетами. Данные ключевые умения отнимают наибольшее учебное время в образовательном процессе, отводимое на практические и лабораторные занятия. Объем необходимого материала для рассмотрения основ работы с тем или иным программным обеспечением не может быть компактно размещен на протяжении учебного курса. Помимо рассмотрения основных возможностей и инструментария прикладных программ (к примеру, редакторов растровой и векторной графики) студентам необходимо изучить некоторые приемы и эффекты применения компьютерных технологий в дизайн-проектировании, как наиболее часто используемые, так и неочевидные. В силу ограниченности учебного времени на подготовку специалистов компьютерным технологиям в современной высшей школе рассмотрение профессиональных приемов работы происходит поверхностно. Такой подход в обучении не позволяет выпустить всесторонне развитого специалиста по дизайну. Зачастую выпускники хорошо владеют инструментарием прикладных программных продуктов, могут в сжатые сроки выполнить наиболее распространенные задачи проектирования, но проявляют затруднения в нестандартных задачах и в решении проблем требующих неожиданного подхода. Сложившаяся ситуация отражает невозможность выпускников адаптировать полученные знания и разработать собственные приемы в неклассических задачах. Способы улучшения качества подготовки компьютерной графики учащихся отделения дизайн проводились в различных учебных заведениях, при чем с переменным успехом. К примеру, использование гипертекстовых пособий для увеличения получаемого учебного материала по дисциплине, приводит в основном к перегрузке информацией, в силу того, что представляет чаще всего электронный вариант печатного издания. Такие пособия часто используются в качестве дополнительного материала и могут применяться при изучении компьютерной графики более углубленно и исключительно при высокой мотивации учащихся. Тоже касается и применения html-документов в виде методических пособий к выполнению 50

© С. Н. Селиверстов, 2010 226

практических заданий (следует отметить положительную сторону данных пособий – лучшую иллюстративность выполняемых действий по сравнению с печатными носителями). Подготовка студентов с использованием подобных пособий напоминает самостоятельное или дистанционное обучение, и в связи с этим, предъявляет ряд требований как к учащемуся, так и к учебному процессу. Необходимо структурировать и систематизировать материал занятий, выделять ключевые, особо важные моменты в обучении, организовывать промежуточные этапы самоконтроля. Наиболее полно данные требования выполняются при разработке мультимедийных учебных пособий. Обязательное наличие плана обучения и промежуточных заданий – отличительная черта таких изданий. Использование мультимедийных учебных пособий от сторонних производителей (обучающие курсы РуссоБит, TeachPro и др.) приводит к имитации дистанционного образования, исключая вмешательство преподавателя в учебный процесс. Такой вариант обучения не позволяет в должной степени контролировать уровень подготовки специалиста и не предоставляет ему возможности для творчества. Подготовкой для решения нестандартных задач данные учебные пособия также не обладают, что позволяет утверждать невозможность замены преподавателя в данной ситуации на интерактивную электронную базу данных. Использование видеолекций и электронного тестирования, при изучении компьютерных технологий в дизайне, в качестве основного элемента обучения не целесообразно в силу незначительного влияния на общую ситуацию в подготовке специалистов. Рассматривая отдельно применение электронного тестирования в рамках изучения компьютерной графики, следует отметить направленность такого метода исключительно на контроль усвоения теоретических основ программного обеспечения, что соответственно, не позволяет оценить навыки и умения учащихся в обучении владением инструментария графических пакетов. Несмотря на то, что по отдельности каждый из вышеперечисленных методов не может дать наилучший результат в обучении студентов компьютерным технологиям в области дизайна, в комплексе данные инновации в образовании с учетом разработанных учебно-методических рекомендаций смогут реализовать подготовку специалистов на надлежащем уровне. Оптимальным решением в данном случае является разработка собственных электронных комплексов и адаптацией последних в учебный процесс конкретного учебного заведения. Внедрение компьютерных технологий в образовательный процесс предполагает поиск разумного сочетания новых методов обучения с традиционным преподаванием компьютерных технологий. Причем такие компьютерные технологии должны позволить не только самосовершенствоваться учащимся, но и обучить поиску альтернативных путей выполнения заданий, решений нестандартных задач и проблемноконфликтных ситуаций. Преподавателям компьютерной графики необходимо адаптировать изучаемые средства к учебному процессу с учетом заданий и выполнением работ учащихся на специализированных дисциплинах. В рамках изучения 227

компьютерной графики студенты должны овладевать не только возможностями программного обеспечения, но и уметь использовать их в профессиональной деятельности. Помимо аудиторных занятий с преподавателем студенты должны самостоятельно углублять полученные навыки и умения, для этого не достаточно наличия вспомогательного материала, необходимо внутреннее желание самообразовываться, искать пути решения задач, применять изученное в различных ситуациях. В силу использования электронных пособий с низким контролем усваивания материала, мотивация обучения играет важную роль в становлении способностей будущего специалиста. "Каков мотив деятельности, таков и смысл для субъекта его действий" [3]. То главное, почему активно изучаются многие дисциплины студентами, это потому, что они видят большой смысл в изучении их для своего развития и будущей специальности, считают учение в данный период жизни наиболее важным делом. Для совершенствования подготовки специалистов по дизайну в области компьютерной графики с учетом рассмотренных выше технических средств обучения необходимо решить ряд вопросов. Во-первых, учебное заведение должно располагать материально-технической базой, для осуществления как аудиторной, так и самостоятельной подготовки студентов. Во-вторых, для развития мотивации учащихся при самоподготовке и углубленном изучении компьютерной графики необходимо включить в учебный процесс выполнение проектов – аналогов профессиональных задач дизайнеров, с последующей публичной защитой. В-третьих, разработать систему контроля за ходом самостоятельной работы учащихся на основе контрольных тестов и защит проектов. Задачами развития методического обеспечения являются: - сбор и систематизация учебного материала в электронном виде для базы данных; - создание специализированных мультимедийных учебных пособий, направленных на формирование профессиональных навыков в соответствии со специализацией; - разработка учебных планов для самостоятельной работы студентов с учетом индивидуальных особенностей и уровнем усваивания материала; - развитие мотивации к углубленному и самостоятельному изучению компьютерной графики за счет постановки проблемных ситуаций и выполнения проектных задач. На базе Орловского государственного университета, для обучения студентов компьютерным технологиям в дизайне, был разработан учебнометодический комплекс. Помимо программного содержания в состав комплекса включены электронные варианты теоретического материала, практические упражнения и мультимедийные учебные пособия. В учебнометодическом комплексе электронные ресурсы применяются в качестве организации самостоятельной работы студентов, а также для обобщения и закрепления знаний и навыков, полученных в ходе аудиторных занятий с 228

преподавателем. Наличие электронной базы данных позволяет произвести поиск необходимой информации по определенным признакам, ее анализа, а также модификации данных в случае изменения или дополнения содержания базы. При разработке учебно-методического комплекса были учтены требования к уровню подготовки выпускника, образовательные стандарты [2], опыт преподавателей Высших учебных заведений, работы ученых и практиков, посвященные поиску наиболее эффективных путей и способов активизации творческой деятельности и самообразования учащихся [1,4,5]. В качестве основы курса используются пакеты прикладных программ профессионального назначения, причем преимуществом в изучении пользуются программы компьютерной графики. Весь теоретический, дополнительный и материал по выполнению лабораторных работ постоянно находится в распоряжении учащихся в электронном виде. Отдельно, в качестве дополнительных практических занятий студенты выполняют самостоятельные творческие работы, направленные на профессиональное применение полученных навыков. Обязательным условием итоговой аттестации студента является предоставление творческой работы в русле его будущей специальности. Помимо профессиональной направленности работы оценивается также самостоятельность при выполнении и использование нестандартных подходов в проекте. Использование электронного учебного обеспечения в качестве мотивации творческих способностей учащихся определяют ряд требований и ограничений в учебном процессе. Наиболее действенным является применение мультимедийных пособий на этапах организации дополнительного и самостоятельного обучения, а также в рамках индивидуальных творческих работ. Наличие необходимой материальной базы является одним из главных требований по организации учебных мастерских и аудиторий самостоятельной подготовки учащихся. Создание, постоянное обновление и дополнение учебной базы данных подразумевает ведение методической и научной работы в направлении совершенствования уровня подготовленности выпускника в соответствии с современными методами и способами обработки графической информации. Литература 1. Гиркин И. В. Новые подходы к организации учебного процесса с использованием современных компьютерных технологий. // Информационные технологии. 1998. №6. С.12-14. 2. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования в области культуры и искусства/ Направление подготовки дипломированного специалиста. 070601 Дизайн. Москва. 2003. 3. Леонтьев А. Н. Проблемы развития психики. 2-е изд., допол. М.: Мысль. 1965. 574 с. 229

4. Роберт И. Новые информационные технологии в образовании: дидактические проблемы, перспективы использования/ Информатика и образование. 1991. №4. С. 18-25. 5. Селевко Г. К. Cовременные образовательные технологии: учебное пособие. М.: Народное образование, 1998. 256с. В. В. Фесенко, М. А. Терентьева, Г. Б. Прончев51 Московский государственный гуманитарный университет им М. А. Шолохова, г. Москва

Виртуальные лаборатории для изучения естественнонаучных дисциплин

Лабораторные работы, в их естественном понимании, есть система проверки теоретических знаний и умений на практике, в конкретной ситуации, смоделированной для данных условий [1]. Для проведения лабораторных работ всегда предполагается наличие специального лабораторного фонда. С помощью лабораторных работ проверяются следующие знания и умения [2, 3]: • Знание теоретических положений, необходимых для выполнения работы, и правил ее выполнения; • Умение планировать эксперимент; • Умение обращаться с приборами; • Умение собирать лабораторные установки; • Умение проводить эксперимент; • Умение измерять, снимать показания с измерительных приборов; • Умение проводить необходимые расчеты и определять погрешности измерений; • Умение проводить анализ полученных результатов, делать выводы и обобщения и оформлять отчет о работе. Для организации и проведения «реальных» лабораторных работ необходимо сложное оборудование, место для его хранения, замена, ремонт, шкафы для описаний. В помощь «реальным» лабораторным работам в последние несколько лет появляется все больше и больше виртуальных лабораторных по физике, химии и другим естественнонаучным дисциплинам. Это – виртуальный лабораторный фонд. Виртуальные лаборатории представляют собой обучающие системы, моделирующие поведение объектов реального мира в компьютерной образовательной среде. Это – набор программного обеспечения (java-

51

© В. В. Фесенко, М. А. Терентьева, Г. Б. Прончев, 2010 230

апплеты и другие приложения) и гипертекстов в формате HTML, DHTML, XML [4,5].

Рис. 1. Виртуальная лаборатория в Интернете Теоретические сведения, условия задач, контрольные вопросы и прочее имеют графический интерфейс с удобной навигацией. Иллюстрации качественнее, чем в обычной книге. Благодаря графическому интерфейсу пользователя и гипертексту, навигация значительно удобнее, по сравнению с бумажными учебными пособиями. При чтении учебного материала доступны все справочники, таблицы и прочие вспомогательные ресурсы. Для большей наглядности и восприимчивости в гипертексты встраиваются интерактивные программы [5]. Большим преимуществом использования виртуальных лабораторных работ является то, что для организации и проведения таких работ не нужно сложного оборудования, места для его хранения, замены, ремонта, шкафов для описаний. Все работы хранятся в электронном виде в одном месте – памяти ПК или внешнего носителя. Оборудование неопасно, не требует специальных условий для хранения. Однако необходимы навыки работы с определенного рода программным обеспечением.

231

Рис. 2. Виртуальная лаборатория с возможностью изменения условий эксперимента Специальная система виртуальных переключателей, окон для задания параметров эксперимента и манипуляции мышью позволяют оперативно менять условия эксперимента, производить расчеты и строить графики. В данном случае анализ результатов и выводы делает сам учащийся. В этом и заключается педагогический смысл лабораторных исследований. Обычно в стенд интегрирован калькулятор расчетов, средства автоматического построения графиков, таблица констант и параметров веществ, таблица для записи результатов измерений. Иногда результаты и расчеты делаются на специальных бланках. Виртуальные работы могут применяться для: • ознакомления учащихся с техникой выполнения экспериментов; • ознакомления с оборудованием, с которым придется работать; • для освоения навыков наблюдений, составления отчетов; Такие работы реализованы с использованием трехмерной анимации и графики. Они имеют звуковые сопровождения и соответствующее программное обеспечение, теоретический справочник по темам работ, контрольные вопросы по выполненной работе, разнообразный иллюстрационный материал.

232

Рис. 3. Виртуальная химическая лаборатория Каждая лабораторная работа включает унифицированную программную оболочку, в состав которой входят: симуляция, блок информации с описанием эксперимента и указанием целей и задач, пошаговые инструкции для учащегося, описывающие порядок выполнения лабораторного эксперимента. Помимо этого в оболочке находятся: встроенная лекция, с кратким изложением теоретического материала, рабочий журнал учащегося, контрольные вопросы для оценки качества усвоения полученных в ходе экспериментов знаний. Комплекс обеспечивает максимальную наглядность, точность соответствия модели реального оборудования для проведения экспериментов. Это существенно облегчает работу учащегося, экономит время, создает эффект узнавания уже изученного оборудования. Кроме того, виртуальная модель позволяет преподавателю формулировать дополнительные вопросы в соответствии с уровнем знаний учащегося (при условии, что это возможно сделать в рамках данного комплекса). Элементы лабораторной работы разбиты на две группы: информационная и проверочная. Информационная группа элементов реализована с использованием ресурса «лекция» и включает теоретическое введение, описание модели и модель лабораторной работы. Проверочная группа реализована с использованием ресурса «тест»: из имеющегося в наличии оборудования предлагается самостоятельно реализовать исходную установку. При этом обучаемому даются интерактивные рекомендации по 233

выполняемым действиям, которые контролируются и оцениваются с помощью аудио комментариев и визуального оповещения об их правильности или ошибочности.

Рис. 4. Виртуальная интерактивная лабораторная по биологии (www.virtulab.net) Резюмируя сказанное, можно сделать выводы о преимуществах и недостатках использования виртуальных лабораторных работ в учебном процессе. Преимущества виртуальных лабораторных работ: 1) интерактивность; 2) независимость от конкретной лаборатории (возможность проведения в местах, где есть компьютер); 3) возможность моделирования объектов, процессов, явлений, которые невозможно воспроизвести в условиях учебного заведения, или наблюдать в реальности. 4) возможность выполнять задания удаленно, используя вычислительную сеть Интернет. Недостатки использования виртуальных работ: 1) невозможность реальных исследований; 2) отсутствие предметной наглядности; 3) отсутствие практических навыков работы с конкретным оборудованием. 234

Таким образом, виртуальные лабораторные работы не являются заменой «реальным» лабораторным практикумам, но их использование возможно при отсутствии «естественной» лаборатории в учебном заведении или дистанционном обучении. Литература 1. М. Г. Абраменко Место и роль лабораторных работ в курсе естествознания / Материалы межвузовской научно-методической конференции «Проблемы интеграции естественнонаучных дисциплин в высшем педагогическом образовании». – Нижний Новгород: изд. НГПУ, 2001. 2. С. В. Анофрикова Школьный физический эксперимент (методическое руководство к лабораторным занятиям – лабораторным работам). – М.: МГПУ, 1985. – 88 с. 3. О. Ф. Кабардин. Лабораторные работы по физике для средних ПТУ. – М.: «Высшая школа», 1976. – 74 с. 4. Учебные лаборатории, реализованные с использованием технологий виртуальных инструментов. / Интернет-ресурс http://inform.nstu.ru. 5. А. С. Измайлов, И. А. Тарасов, А. С. Терещенко. Лабораторный практикум в Интернете / Интернет-ресурс http://learning.itsoft.ru/docs/article.html. 6. Виртуальные лабораторные работы по физике, химии, биологии и пр. / Интернет-ресурс http://www.virtulab.net. 7. Лаборатория систем мультимедиа МарГТУ / Интернет-ресурс http://www.mmlab.ru. 8. Виртуальные лабораторные работы по физике / Интернет-ресурс http://barsic.spbu.ru/www/lab_dhtml/index.html. Н. А. Ивановский52 Волгоградский государственный педагогический университет

Компьютерная графика как средство подготовки будущих инженеров садово-паркового и ландшафтного строительства к реализации естественнонаучного компонента проектной деятельности

Современный этап развития общества характеризуется усложнением процесса взаимодействия человека и природы, плачевной экологической ситуацией многих промышленных городов, нехваткой биоорганических ресурсов для самовосстановления природных биоценозов, стихийным и нерациональным использованием природного потенциала человеком. Ландшафтное проектирование в настоящее время зачастую приводит к появлению зеленых насаждений, не отвечающих требованиям безопасности и 52

© Н. А. Ивановский, 2010 235

государственного стандарта по озеленению городов (ГОСТ 28329-89), быстро усыхающих и не препятствующих эрозии почв и даже в некоторых случаях способствующих ей. Возникла острая необходимость в высокопрофессиональных специалистах в области озеленения и облагораживания окружающей среды. Стремление человека к гармонии и преображению погибающих ландшафтов, оказало консолидирующее воздействие и аккумулировало новое «знание» — симбиоз естественнонаучного направления, искусства, инженерного дела и урбанистических тенденций. Инженерная и художественная деятельности тесно переплелись, проектная деятельность стала частью работы по озеленению. Предметом ландшафтного проектирования является определенная местность, которая может быть охарактеризована с климатической, геологической, биологической точек зрения. Структурными элементами для формирования композиционного решения, реализации проекта инженерами садово-паркового и ландшафтного строительства служат растительные объекты, геопластика (земляные насыпи, искусственные углубления), архитектурно-строительные элементы. Ландшафтное проектирование объединяет спектр многих естественнонаучных и технических дисциплин: инженерия, архитектура, биология и живопись, — и носит интегративный характер. Основными компонентами садово-паркового и ландшафтного проектирования в контексте интегративного подхода, являются: ƒ Знания о средствах проектирования и объектах проектирования; ƒ Естественнонаучные знания. Будущие специалисты должны быть компетентны в области ботаники, физиологии растений, дендрологии, иметь практические навыки управления биоорганическими ресурсами, уметь анализировать и сопоставлять условия обустройства участка. ƒ Знания в области инженерии и архитектуры. У инженеров садово-паркового и ландшафтного строительства наблюдается конкретизация понятия естественнонаучной картины мира. Вопервых, происходит ее редукция до биологической картины мира, включающей представления о принципах существования живой материи (Biology: investigating life on earth, 1995): клеточную теорию, теорию гена, содержание понятия «гомеостаз», представления о сохранении и превращении энергии живыми системами, эволюционное учение (БКМ — это интегрированный образ природы, созданный путем синтеза естественнонаучных знаний на основе системы фундаментальных закономерностей природы и включающий представления о материи и движении, взаимодействиях, пространстве и времени). Во-вторых, делается акцент на ботанических, дендрологических и экологических составляющих предыдущего понятия. Необходимо учесть, что знания, полученные будущими инженерами в процессе изучения дисциплин естественнонаучного цикла (ботаники, дендрологии, цветоводства) достаточно мало интегрируются с инженерно236

архитектурной проектной деятельностью в ходе курсового проектирования (результаты наблюдения и оценки курсовых проектов). Причина заключается в отсутствии интегративного компонента, связующего звена между комплексами дисциплин, временной протяженностью между изучением курсов, в стандартной подаче материала по ботанике без применения информационных технологий. Освоение этапов проектной деятельности студентами инженерных специальностей невозможно без изучения способов, методов компьютерного проектирования, так как для современного инженера необходимо овладение техникой визуализации научно-технической информации, умение представлять объекты проектирования в виде графического рисунка, схемы, диаграммы. Графический язык для инженера является профессиональным инструментом, информационным средством, используемым для выражения своих идей. Создание проектов в виде чертежей, схем — это не только выражение идеи, но и средство для коммуникации и пространственного выражения инженерной мысли (Бугакова, 2001). Если большинство проектных и художественно-графических дисциплин изучается параллельно с освоением компьютерной графики, предоставляющей широкие возможности для реализации творческого и учебного потенциала студента, применением трехмерных моделей изучаемых объектов, то естественнонаучные дисциплины испытывают недостаток в программно-методическом обеспечении. В свою очередь, глобальный процесс информатизации образования позволяет вести подготовку будущих инженеров садово-паркового и ландшафтного строительства к использованию информационных технологий, в частности компьютерной графики, в профессиональной деятельности уже на этапах изучения ими не только инженерно-архитектурных дисциплин, но и предметов естественнонаучного цикла. Компьютерная графика может выполнять следующие функции, которые являются определяющими в становлении компонентов профессиональной готовности студентов садово-паркового и ландшафтного строительства: ƒ как средства обучения, обеспечивающего как оптимизацию процесса познания, так и формирование индивидуального стиля профессиональной деятельности; ƒ как предмета изучения — знакомство с современными методами обработки информации, учитывающими специфику организации информационных процессов в профессиональной среде; ƒ как инструмента решения профессиональных задач, обеспечивающих формирование умения принятия решений в современной информационной среде (В. В. Алейников, 1998). С одной стороны, информационные технологии являются существенным компонентом содержания подготовки современного инженера и являются одним из факторов его профессионального самоопределения. С другой — компьютерная среда позволяет моделировать учебные ситуации, 237

максимально приближенные к условиям реальной профессиональной деятельности инженера, связанные с развитием у студентов исследовательских навыков, самостоятельности, творческого мышления, познавательной активности, умений строить и проверять гипотезы, актуализировать свои интеллектуальные способности. Являясь ведущим компонентом современной профессиональной деятельности, высокофункциональным средством обучения, информационная технология в ее педагогическом аспекте является одним из системообразующих элементов современной методической системы обучения специалиста. Компьютерная графика должна стать интегративным компонентом, способным объединить в единое целое комплекс таких разнообразных дисциплин. Дидактическая значимость процессов мультимедиа-визуализации проявляется, прежде всего, в реализации принципа наглядности в обучении на качественно новом уровне. Они позволяют создавать более прогрессивную, природосообразную среду для отображения учебного контента, его наглядного интерактивного моделирования и исследования; гипермедиа-архитектуры обеспечивают личностно-ориентированный, развивающий характер обучения (Сидорова, 2006). Алгоритмы двумерной и трехмерной компьютерной графики позволяют педагогу разложить основные понятия биологической картины мира на динамические составляющие, выразить каждый процесс и явление методами пространственных образов, максимально приближенных к естественным аналогам. Согласуя с технологиями web и Flash, возможно в достаточной степени повысить технологичность, динамичность представляемого наглядного материала в 3d и 2d. В разрез с общепринятым мнением о том, что в процессе визуализации человеком окружающих образов задействованы только зрительные рецепторы, в современной дидактике понятие визуализации (наглядности) трактуется значительно шире и относится к различным видам восприятия (зрительным, слуховым, осязательным и др.). Ни один из видов наглядных пособий не обладает абсолютными преимуществами перед другим. Мультимедиа-разработки, сочетающие в себе зрительные образы, звуковое сопровождение и интерактивные компоненты, выходят на первое место в ряду наглядных средств обучения и свободно конкурируют между собой по качеству предоставляемой информации. К примеру, созданный нами ботанический комплекс позволяет студентам в интерактивном режиме познакомиться с видовым разнообразием растений конкретного региона, не выходя из учебного кабинета. Программа предоставляет возможность в яркой и наглядной форме продемонстрировать сложные биологические процессы, протекающие в растительном организме, облегчая тем самым усвоение учебного материала. Кроме этого, она позволяет разнообразить и ускорять процесс тестирования обучающихся на занятии. 238

Студентам вузов, в особенности не биологических специальностей, без микроскопического оборудования трудно представить многие физиологические процессы, протекающие в организме живого растения. Иллюстрации и видеофильмы, которые содержит данный учебный комплекс, помогают студентам справиться с этой проблемой. К тому же комплекс делает возможным быстрое повторение учебного материала по ботанике, дендрологии, физиологии растений и экологии. Ботанический комплекс включает следующие темы: «Видовое разнообразие низших, покрыто- и голосеменных растений», «Флора родного региона», «Типы листорасположения, типы почек, строение цветка и его виды», «Биосинтез», «Клеточный плазмолиз» и другие физиологические процессы растений, «Определение растений». На данный момент разработаны следующие компоненты виртуальной лаборатории: • Электронный гербарий растений оздоровительного комплекса «Дагомыс» (г. Сочи) и окрестностей г. Волгограда, который представлен в виде интерактивного альбома, содержащего общий список семейств, родов и видов растений (русское и латинское названия) с ссылками на каждое из них, страницу с фотографиями выбранного вида: общий вид, его генеративные и вегетативные органы и страницу с подробным описанием по каждому экземпляру (строение, биология, распространение и интересные факты), количество подразделов может меняться в зависимости от растения. Гербарий реализован на HTML страницах (страницах для Internet), что делает возможным его использование при дистанционном обучении через «всемирную паутину». В качестве источников информации мы использовали определители растений, электронные сайты и авторские фотоснимки растений, отснятые в различные вегетационные периоды (цветение, плодоношение, фазы роста). • Анимационные визуализации физиологических и биохимических процессов, протекающих в растительной клетке и организме в целом (плазмолиз, корневое питание). Осуществление этого раздела мы произвели в графическом редакторе Macromeida Flash и в программе трехмерного моделирования 3dStudioMax. Например, создана в программе Macromeida Flash интерактивная модель растительной клетки, в которой каждый структурный элемент является «кнопкой». При нажатии таких «кнопок» студент получает доступ к информации о структуре и свойствах каждой части клетки, представленной в иллюстрированной форме. В основу изображений была положена векторная графика. На сегодняшний день это наиболее эффективный способ представления картинок в компьютере. Векторные программы используют максимальные возможности мониторов, что позволяет применять их на дисплеях с любым разрешением без потери качества воспроизведения. Отдельная программа была создана по биосинтезу белка в клетке, в которой присутствуют два раздела - «Химический состав клетки» и «Синтез белка». В первом – будущим инженерам представлено подробное описание 239

химических и физических свойств органических и неорганических соединений, входящих в состав клетки. С помощью красочных иллюстраций студент может легко усвоить пространственное строение указанных молекул. Интерфейс программы интуитивно понятен, поэтому затруднений в обращении с ней не должно возникать даже у неопытного пользователя. Она закладывает фундамент для изучения следующей темы, знания, полученные в ходе ее прохождения, необходимы для понимания процессов синтеза белка. Для второго раздела в графической программе 3D STUDIO MAX, использующей в своей основе трехмерную графику, были изображены следующие этапы биосинтеза: транскрипция, процессинг и трансляция. В разработке предоставляются сведения об истории науки цитологии, приведен краткий биологический словарик, в котором студент сможет быстро найти информацию, касающуюся данной темы. Кроме этого, были анимированы сложнейшие темы из курса физиологии растений: плазмолиз в растительной клетке и фотосинтез. Они были так же, как и клетка реализованы с помощью векторной графики в редакторе Flash. В настоящее время стало возможным объединение подобных моделей, мультипликаций, учебных разработок в один виртуальный мир, например, с помощью технологии Internet. Язык VRML и подобные этому языку программирования средства позволяют с помощью компьютера качественно изменить процесс восприятия информации и, следовательно, по-новому отображать действительность. Данные технологии позволяют соединить два основных способа общения человека с окружающим миром: чувственное восприятие и образное представление, объекты VRML-миров не только воздействуют на другие объекты и миры, но и сами подвергаются воздействию со стороны последних (Титтел, 1997). Дополнительным электронным учебным справочным пособием являются разрабатываемые совместно со студентами старших курсов видовые таблицы растений, посадка и выращивание которых возможно в природно-климатических условиях Волгоградской области. Таблицы представляют собой электронные каталоги в виде многослойных изображений. Все растения разбиты на листы согласно их систематической принадлежности. Одна группа листов (к примеру, род можжевельник) включает схематичное изображение всех видов и сортов данного рода, набор фотографий и сопроводительного текстового материала. Материалы могут быть использованы как для изучения дендрологии, ботаники, так и для проведения учебных проектных работ (создание дендрологических планов, сезонных реконструкций, пространственных разверток). Параллельно ведется работа над созданием электронной библиотеки трехмерных растений Волгоградского региона. Графические технологии являются катализатором для широкого и далеко идущего развития научных основ всех предметных областей 240

инженерной деятельности специалиста.

и

профессиональных

качеств

будущего

Литература 1. Biology: investigating life on earth. — Boston: Jones and Bartlett, 1995. 2. Алейников В. В. Подготовка студентов к использованию компьютерных технологий в профессиональной деятельности: автореф. дис… канд. пед. наук / В. В. Алейников. — Брянск, 1998. 3. Бугакова Н. Ю. Научные основы развития инженерной проектной деятельности студентов технического вуза: На примере общепрофессиональных дисциплин, дисс. … доктора пед. наук / Н. Ю. Бугакова. — Калининград, 2001. 4. Сидорова Л. В. Обучение будущих педагогов проектированию средств мультимедия-визуализации учебной информации: дисс... канд. пед. наук / Л. В. Сидорова. — Брянск, 2006. 5. Титтел Э., Сандерс К., Создание VRML-миров / Э. Титтел, К. Сандерс // БХВ-Петербург, 1997. И. А. Мамаева53 ФГОУ ВПО Костромская ГСХА

Планирование учебно-познавательной деятельности студентов с помощью локального сайта «Организация обучения физике»

Сегодня актуальным остается не только вопрос о возможностях обучения студентов с использованием информационных средств обучения, но и вопрос о том, как могут помочь информационные средства организовать учебно-познавательную деятельность студентов. Не секрет, что на первых курсах обучения в вузе немногие студенты способны самостоятельно организовывать, планировать свою учебную деятельность в целом. Это обусловлено, очевидно, тем, что школьное обучение в малой степени нацелено на формирование навыков самостоятельного планирования учебной деятельности: нет необходимости учиться планированию, достаточно накануне занятий посмотреть расписание уроков и выполнить задания к ним. Студенту вуза необходимо научиться планировать свою учебную деятельность на неделю вперед, а, возможно, и на несколько недель вперед, поскольку могут возникать следующие ситуации: - времени накануне аудиторных занятий оказывается недостаточно для выполнения заданий к ним; - задания оказываются сложными для студента, ему может потребоваться консультация преподавателя, которая проводится один раз в неделю или в две недели; 53

© И. А. Мамаева, 2010 241

- за один семестр студенту необходимо выполнить несколько курсовых и расчетных работ по одному предмету или по разным предметам; - у студента активная жизненная позиция, ему необходимо выделить время для участия в разных мероприятиях вне стен вуза, и т.п. С целью решения задачи планирования учебной деятельности студенту в век «бумажных носителей информации» выдавалась памятка, в которой отражалось, на какой неделе, какой вид курсовой или расчетной работы он должен защитить. Правда, подобная практика существовала не во всех вузах. Сегодня использование электронных носителей позволяет так же решать задачу планирования учебной деятельности, предоставляя информацию о темах предстоящих занятий и о сроках контроля знаний. Вместе с тем электронные носители информации могут позволить решать и определенные дидактические задачи, т.е. нацеливать студента на планирование своей учебно-познавательной деятельности. Например, основной целью использования электронных носителей для оказания помощи студентам в планировании своей учебной деятельности при изучении курса физики (и других естественнонаучных дисциплин) может стать цель формирования целостного представления о предмете обучения и формирование мышления с опорой на естественнонаучную методологию, методологию познающего человека. Достижение этой цели возможно, если информация, размещаемая на страницах сайта (это программы, планы всех видов учебных занятий, учебные задания, формы и требования контроля знаний и др.) будет опираться на принцип отражения методологии познания в процессе обучения студентов физике, который предполагает, что - учебно-познавательная деятельность студента должна осуществляться с опорой на этапы научного познания (от фактов к понятиям, от понятий к законам, от законов к методам или теориям); - при осуществлении учебно-познавательной деятельности мышление студента должно последовательно опираться на проявляемые формы познания (основные понятия и величины, законы, методы или теории). Необходимо уточнить, что речь идет не о наполнении страниц содержанием учебного материала (текстом лекций или учебников), а об указании на страницах сайта таких планов изучения предмета в рамках лекций, семинаров и лабораторного практикума, выполнение которых позволит студенту опереться на методологию познания в процессе изучения физики. В возможности достижения указанной цели убеждает опыт использования в течение четырех лет локального (в сети вуза) сайта «Организация обучения физике». Логическая структура сайта представляет собой «лепестковую» разветвленную структуру с множеством переходов и содержит пять основных «тем» меню на стартовой странице: 1. Цели курса физики (цели, задачи, структура сайта и др.). 2. Система физических знаний (программа курса физики, представление системы физических знаний в виде обобщенной научной системы знаний, отражающей методологию познания, обобщенные планы для изучения элементов знаний и др.). 242

3. Организация курса физики (планы изучения разделов по семестрам, программы разделов курса; планы и задания по видам занятий – лекциям, семинарам, лабораторному практикуму, расчетно-графическим работам или другим индивидуальным заданиям; информация об организации контроля знаний – положение о рейтинговой системе, информация о формах и условиях контроля знаний, понедельный план-график контроля знаний). 4. Контроль знаний и умений (понедельный план-график контроля знаний, текущий рейтинг студентов, интернет-адрес для вопросов преподавателю). 5. Рекомендации по изучению физики (рекомендации по организации своей учебной (аудиторной и внеаудиторной) работы, литература, обобщенные планы для изучения физических величин, законов, явлений, теорий, обобщенный план решения физических задач и др.). Планирование своей учебно-познавательной деятельности студент начинает со страницы «Организация курса физики» (см. п.3 выше), в материалах которой находит отражение процесс формирования системы физических знаний студента, и продолжает планирование с помощью «понедельного плана-графика контроля знаний» (п.4), в котором предусмотрены переходы на все виды контроля знаний (к требованиям, предъявляемым к знаниям студентов в рамках выбранной формы контроля знаний и содержания изучаемой темы). При этом по каждому разделу физики (механика, электродинамика, колебания и волны, квантовая физика, термодинамика) предусмотрены такие формы контроля знаний, которые позволяют студенту сформировать необходимые понятия (основные понятия и величины), усвоить необходимые физические законы, научиться применять их к решению задач, обобщить изучаемый материал на уровне методов или теорий: - аттестация по величинам, - аттестация по законам, - самостоятельная работа (оценка самостоятельного решения физических задач), - защита индивидуальной комплексной расчетно-графической работы, - защита лабораторных работ, - коллоквиум. Целостное представление о физике студент получает на странице «Система физических знаний» (п.2), на который все формы познания представлены в виде системы. Связи между элементами этой системы отражают метод научного познания. Планирование может быть эффективно только тогда, когда существует «обратная связь», позволяющая студенту корректировать свою учебную деятельность или создающая для него дополнительную мотивацию к успешному изучению предмета. Информационным компонентом «обратной связи» может стать информация об успешности обучения студентов, представляемая в виде таблиц и диаграмм их балльно-рейтинговых оценок (п.4). Таблицы содержат информацию о результатах контроля знаний 243

студентов, формы которого указаны выше. Они позволяют преподавателю увидеть, какие формы познания (понятия, законы, методы или теория) плохо усвоены студентом, и предложить студентам рекомендации по корректированию своей учебной деятельности, т.е. указать, какие действия необходимо выполнить, чтобы стать успешнее в изучении предмета. Отметим, что такая форма контроля знаний студентов, как коллоквиум, может иметь одинаковое методическое содержание в рамках изучения разных разделов физики, тогда результаты коллоквиума позволяют отслеживать, насколько растет успешность обучения студентов. Кроме этого, сравнение своих результатов с результатами сокурсников на диаграммах успешности обучения (п.4) становится для студента дополнительной мотивацией к планированию своей учебно-познавательной деятельности. В настоящее время локальный сайт интегрируется в интернет-среду как сайт «Обучение физике», ориентиры при создании сайта – общепринятые правила создания Web-страниц и принцип полноты представления информации об образовательном пространстве курса физики. Материалы, размещенные на страницах сайта, предоставляют студенту полную информацию о процессе обучения физике, включая информацию о форме, средствах и сроках диагностирования успешности обучения и о результатах его успешности обучения физике. Кроме этого, они нацелены на решение задач управления (для преподавателя) и планирования (для студента) учебнопознавательной деятельности с опорой на методологию познания. О. Б. Попова54 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Использование фрактальной графики для изучения гендерных различий восприятия

Исследования фракталов и хаоса в настоящее время получили распространение в физике, биологии, химии, астрономии, географии, лингвистике и во многих других областях науки. Постепенно они проникают и в классическую область психофизических исследований - установление взаимосвязи между величиной объективного стимула и вызываемого им субъективного ощущения, и в область гендерной психологии, исследующей особенности психики и поведения мальчиков и девочек, мужчин и женщин. Идёт поиск новых аспектов проблемы: изучается не только фрактальная организация на уровне организма человека и физиологических систем, но и множество поведенческих реакций индивида в соответствии с половой, социальной и культурной принадлежностью, идёт поиск и разработка методов изучения, с помощью которых было бы возможно эффективно

54

© О. Б. Попова, 2010 244

решать конкретные прикладные задачи в самых разных областях наук от естественно-научных до социально-гуманитарных. Целью статьи являлось выявление связи между личностными чертами мужчин и женщин, особенностями их поведения и воспринимаемыми ими фрактальными структурами. При изучении особенностей восприятия различных предметов представителями того или иного пола возникает вопрос о том, существуют ли различия в восприятии, характерные не только для одного конкретного человека, но и для целой группы людей, разделённых по признаку пола – гендерной группы. Нас интересовали особенности мужского и женского восприятия фракталов, характеристики личности как представителя определённого пола. Для изучения гендерных различий восприятия можно воспользоваться достижениями фрактальной геометрии. По мнению, Митиной О.В., выбор фракталов в качестве стимульного материала исследования восприятия определяется тем, что фракталы, во-первых, могут быть описаны с помощью математических строгих мер информации (фрактальная размерность, экспонента Ляпунова и т.д.), во-вторых, эти информационные параметры могут легко варьироваться по желанию экспериментатора, в-третьих, фракталы предъявляются на экране не как одномоментно получаемое изображение, а как динамический процесс, разворачивающийся в заданном временном интервале, в-четвёртых, фракталы представляют собой нестандартные визуальные объекты [1]. В отличие от геометрических объектов традиционной евклидовой геометрии точки, линии, окружности, сферы и т.д., являющихся завершёнными, законченными формами, фрактал невозможно нарисовать до конца, его можно задать алгебраически, например, с помощью итераций, а любой рисунок будет лишь некоторым приближением, например, с остановкой на сотой, тысячной, миллионной итерации. Такая теоретическая возможность повторять процесс до бесконечности поднимает фракталы от обычных геометрических объектов до уровня искусства. Неслучайно, что фракталы в начале появились в рисунках датского художника Мауритса Эшер, а уже потом Бенуа Мандельброт дал их строгое математическое описание, определив фрактал как структуру, состоящую из частей, которые в каком-то смысле подобны целому [2]. Формы снежинок, пламя костра, закрученные рога копытных, раковины морских моллюсков, кровеноснососудистая система человека, очертания гор, границы материков, русла горных рек, береговая линия и многие другие живые и неживые объекты – всё это фракталы. Анализ результатов экспериментальных исследований сложности и эстетической привлекательности фрактальных изображений Митиной О. В., дал возможность выявить набор личностных черт, в том числе имеющих гендерную направленность (опросник Айзенка, опросник тревожности Спилбергера, опросник Уровня Субъективного Контроля и 16 факторный опросник Кеттелла). Категории маскулинности (мужественности) и 245

феминности (женственности) выступают как базовые категории при анализе гендерной идентичности и психологического пола испытуемых. В качестве стимульного материала использовалась программа, предъявления фракталов, созданная Ф. Абрахамом, основанная на алгоритмах порождения фракталов и вычисления их математических характеристик, предложенных Дж. Спроттом [5]. Для исследования использовались фракталы, предъявляемые на экране компьютера в случайном порядке. Условно можно выделить следующие группы: «точки и тонкие линии» (фрактальная размеренность меньше 1), «кружева» (фрактальная размеренность от 1 до 2) (Рис. 1-9) 1

0.5

( )

Im xi

0

0.5

1

1.5

Рис. 1

Рис. 4

Рис. 7

1

0.5

0

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 8

0.5

1

1.5

Рис. 9

Главным объективным коррелятом субъективной оценки привлекательности и сложности предъявляемого изображения являлась его 246

фрактальная размерность. Создав свою программу, Дж. Спротт первый начал проводить эксперименты по оцениванию эстетической привлекательности фракталов (7500 фракталов, 7 человек). Наиболее привлекательными оказались фракталы, имеющие фрактальную размерность от 1.1 до 1.5 и экспоненту Ляпунова от 0 до 0.3. По мнению Спротта многие природные объекты, если их можно интерпретировать как фракталы, имеют такую размерность. С другой стороны, по мнению автора, предпочтение фракталов с не очень большой экспонентой Ляпунова связано с тем, что чрезмерная хаотизация объекта, не способствует его гармоничному восприятию [5]. Сековановым В. С. были предложены изображения фракталов, имеющие различные фрактальные размерности (Рис. 7, 8, 9) [3, 4]. Испытуемые обоих полов, оценившие фракталы первой группы (точки и линии, d<1) как очень красивые и очень сложные, проявили качества, традиционно считающиеся феминными (женственными): неуверенность в себе, ранимость, слабость, зависимость, потребность в одобрении и поддержке других, самообвинение. В противоположность им люди самостоятельные, независимые в принятии решений и своих действиях, не учитывающие мнение кого бы то ни было, самоуверенные оценивают фракталы первой группы как наименее сложные. Характер проявления базовых компонентов психологического пола этих испытуемых традиционно связан с маскулинным типом (мужественностью). Испытуемые, в поведении которых преобладает скромность, тактичность и уступчивость, оказались в числе тех, у кого тенденция оценивать как более эстетически привлекательные и сложные фракталы, имеющие более высокую фрактальную размерность проявилась в максимальной форме, что характерно для женской модели поведения. Их антиподам – испытуемым, уверенным в себе, независимым, склонным скорее выступать в роли лидера, чем выполнять функции подчинённого или исполнителя, неуступчивым и не считающимся с авторитетами и сложившимися нормами присуща мужская модель поведения. Они явно выделялись из всей выборки, не признавая эти фракталы как эстетически привлекательные. Оценки эстетической привлекательности фракталов третьей группы с наибольшей фрактальной размерностью совпадают с андрогинными характеристиками, для которых свойственно сочетание феминных и маскулинных черт личности. Эти испытуемые проявили высокую степень организованности и самоконтроля. Их оценки фрактальных изображений явно выделяются в большую сторону по оценке сложности. В наибольшей степени не понравились и были оценены как самые простые фракталы первой группы (d<1) испытуемыми, у которых преобладают андрогинные черты: умеренная потребность в общении и эмоциональная открытость. Эти же испытуемые выставляли в среднем более низкие баллы всем изображениям и по сложности и по красоте. 247

Таким образом, использование фрактальной графики даёт возможность не только для изучения психологии восприятия, но и для диагностики гендерных характеристик личности. Литература 1. Митина О. В. Использование фракталов для изучения психологии восприятия. Синергетика. Труды семинара. т.6 Естественно-научные, социальные, культурные, гуманитарные аспекты. М.: МИФИ, 2003. 2. Пайтген Х. О., Рихтер П. Х. Красота фракталов. Образы комплексных динамических систем. М.: Мир, 1993. 3. Секованов В. С. Элементы теории фрактальных множеств: Учебное пособие /ГОУВПО Костром. Гос. Ун-т. - Кострома: КГУ им. Н. А. Некрасова, 2005. 4. Секованов В. С., Скрябин В. С. Использование информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения фрактальной геометрии Информатизация образования – 2008. 5. Sprott J. Strange Attractors: Creating Patterns in Chaos M&T Books, New York, 1993. А. С. Бабенко55 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Компьютерные средства при изучении непрерывных динамических систем как средства формирования креативности

В современном мире компьютеры приобрели огромное значение, информационные технологии широко используются во всех сферах деятельности, поэтому все чаще компьютерные средства используются и в обучении, в том числе и при изучении математики [3]. Рассмотрим, как компьютерные технологии используются при формировании креативности на примере изучения непрерывных динамических систем. Во-первых, фазовый портрет многих нелинейных систем без компьютера невозможно построить. ⎧ x ' = y, (1) ⎩ y ' = − y − sin x.

Задача 1. Построить фазовый портрет системы ⎨

Найдя приближенное решение системы (1), в любой среде строим фазовый портрет (рис. 1, 2) [1].

55

© А. С. Бабенко, 2010 248

Рис. 1. Фазовый портрет системы (1)

Рис. 2. Блок-схема процедуры построения фазового портрета Во-вторых, при выполнении рутинных вычислений или для наглядного представления промежуточные результаты практично и удобно использовать ЭВМ. Например, компьютер можно использовать при исследовании динамических систем, облегчая процесс. Задача 2. Исследовать поведение линейной непрерывной динамической системы: x ' = ax (2), в зависимости от значения параметра a . Легко убедиться, что система (2) имеет единственную неподвижную точку – точка О (0). В случае a < 0 , точка является асимптотически устойчивой, фазовые кривые стремятся к точке О и график функции y = ax справа от нуля лежит ниже оси Ох, а слева – выше (рис. 3).

249

Рис. 3. График функции y = ax при a < 0 и поведение траекторий вблизи неподвижной точки В случае a > 0 , точка является неустойчивой, кривые расходятся от точке О и график функции y = ax справа от нуля лежит выше оси Ох, а слева – ниже (рис. 4).

Рис. 4. График функции y = ax при a > 0 и поведение траекторий вблизи неподвижной точки Задача 3. Исследовать поведение нелинейной непрерывной динамической системы: x ' = x ( a − bx ) (3), в зависимости от значений параметров a, b . Система (3) имеет две неподвижные точки – точка О (0) и точка А ⎛⎜ ⎞⎟ . ⎝b⎠ Исследуем точки, опираясь на фазовый портрет и на знак правой части уравнения. В случае a < 0, b < 0 a

f ( x)

a b

0

Рис. 5. График функции y = f ( x) и поведение траекторий вблизи неподвижных точек Точка О – устойчивая точка, а точка А неустойчивая (рис. 5).

250

f ( x)

a b

0

Рис. 6. График функции y = f ( x) и поведение траекторий вблизи неподвижных точек В остальных случаях, точка О – неустойчивая точка, а точка А устойчивая (рис. 6). Очевидно, что в задаче 2 легко вручную исследовать, как ведет себя система в зависимости от параметра a . А в задаче 3 сложнее исследовать систему, поэтому использование компьютера позволит ускорить и упростить этот процесс, оставив время на решение более интересных и творческих задач. В-третьих, использование компьютера на занятиях позволяет выдвигать гипотезы и развивать интуицию, одно из важнейших креативных качеств. Задача 4. Построить фазовый портрет системы

⎧ x ' = 2 x − y − x ( x2 + y 2 ) , ⎪ (4) ⎨ 2 2 ⎪⎩ y ' = x + 2 y − y ( x + y ) .

при следующих начальных условиях: 1) (1;0 ) 2) ( 0; 2 ) 3) ( 3;1) [2].

Студенты строят фазовый портрет системы при различных начальных условиях (см. рис. 7).

Рис. 6. Фазовый портрет системы (4) В результате построения во всех трех случаях обнаруживается траектория, попадая на которую точки остаются на ней, которая получается во всех случаях. Студенты делают интуитивное предположение, что существуют 251

системы, в которых есть не только неподвижная точка, но и множество точек, к которым стремятся все траектории. Как мы могли убедиться, при изучении непрерывных динамических систем компьютер является мощным аппаратом для развития креативных качеств. Компьютерные технологии при организации учебного процесс позволяют упростить вычисления, позволяют увидеть поведение траекторий, развить способность к прогнозированию, интуицию. Литература 1. Леонов Г. А. Странные аттракторы и классическая теория устойчивости движения // Успехи механики. 2002. №3 июль – сентябрь. С. 343. 2. Нелинейная динамика и термодинамика необратимых процессов в химии и химической технологии / Э. М. Кольцова, Ю. Д. Третьяков, Л. С. Гордеев, А. А. Вертегел. – М.: Химия, 2001. 3. Секованов В. С. Формирование креативной личности студента вуза при обучении математике на основе новых информационных технологий. – Кострома : КГУ им. Н. А. Некрасова, 2004. О. Р. Воронцова, С. Ф. Катержина56 Костромской государственный технологический университет

Тестирование по математике на базе информационнокоммуникационных технологий

С учетом того, что с 2010 года российская высшая школа переходит на уровневую систему образования, компьютерное тестирование ожидает большое будущее. Перемены повлекут за собой уменьшение количества аудиторных часов и, вероятно, сокращение объемов изучаемого материала по отдельным дисциплинам. В связи с этим активное внедрение в учебный процесс компьютерных технологий, в частности, тестов может существенно повлиять как на развитие и совершенствование подготовки студента, так и на повышение качества образовательного процесса в целом. Педагогический контроль − система проверки результатов обучения и воспитания студентов. Контроль − неотъемлемая часть процесса обучения на всех этапах протекания. Выделяют три основных вида контроля: предварительный, текущий и итоговый. Предварительный контроль нужен для получения сведений об исходном уровне познавательной деятельности. Например, по результатам контроля оценки исходного уровня знаний, проводимого на кафедре высшей математики КГТУ можно судить о готовности того или иного студента к выполнению учебного плана специальности. Результаты контроля могут 56

© О. Р. Воронцова, С. Ф. Катержина, 2010 252

быть использованы как для адаптации учебного процесса к особенностям данного контингента студентов, так и для доработки исходного уровня. Итоги такого контроля могут быть использованы для построения курсов по различным дисциплинам. Текущий контроль (промежуточный) связан с управлением процессом усвоения знаний и в этом случае выполняет функцию обратной связи. Чем чаще осуществляется контроль процесса обучения, тем выше его эффективность. Итоговый контроль осуществляется для оценки результатов обучения, полученных в конце работы над данной темой или курсом. Обычно считают, что задача контроля состоит в том, чтобы установить, как знает обучаемый изученный материал. О знаниях можно судить по выполнению студентом каких-либо заданий на базе этих знаний. Качество знаний зависит и от особенностей той познавательной деятельности, в которую они включены, и от широты включения этих знаний в различные виды деятельности. Педагогический контроль выполняет несколько функций: диагностическую − связана с процессом выявления уровня знаний, умений, навыков; обучающую − для диагностики и активизации работы по усвоению учебного материала; воспитательную − сам факт наличия контроля организует, дисциплинирует, направляет деятельность обучающихся. Содержание контрольных заданий должно удовлетворять трем критериям качества контроля: валидности, надежности и объективности. Под валидностью понимают соответствие предлагаемых контрольных заданий цели контроля. Содержательная валидность ориентирована на предметные знания, а конструктивная валидность − соответствие задания контролируемому познавательному действию. Надежность контроля предполагает определенную свободу от погрешностей измерений, т.е. результаты, получаемые при повторной проверке, должны иметь небольшую дисперсию. Объективность контроля включает в себя этические, педагогические, психологические составляющие. Содержание вопросов контрольного задания должно точно соответствовать проверяемому материалу. Систематическая и эффективная проверка знаний в ходе учебного процесса без автоматизации контроля весьма затруднительна, а иногда и практического невозможна. К преимуществам автоматизированного контроля можно отнести следующие: 1. Высвобождение значительного времени преподавателя для других форм работы; 2. Быстрота контроля; 3. Оперативность; 4. Охват значительного контингента контролируемых; 5. Необходимость детального осмысления преподавателем учебной дисциплины и тщательной проработки учебного материала при подборе материала, подлежащего контролю; 6. Экономическая целесообразность; 253

7. Рост эффективности учебного процесса. Автоматизированные тестовые задания могут быть следующих видов: - закрытый тест, когда используются только предопределенные ответы: задание выбор (выбирается правильный ответ из списка имеющихся) и задание-сопоставление (установление связи), задание-ранжирование (установление правильной последовательности). - закрытый тест, когда студент сам вписывает нужный ответ. Таким образом, автоматизированный контроль, как и традиционный, опирается на два основных типа ответов − конструируемые и выборочные. Вопросы с выборочными ответами получили более широкое распространение, т.к. простой способ ввода ответа. Авторы включают в состав выборочных ответов типовые ошибки обучаемых. Обычно в качестве заданий с конструируемыми ответами в тестах используются задачи, требующие числового ответа. После проведения тестирования необходимо: 1) объективно оценить качество используемых методик и результатов их применения; 2) итоги контроля характеризуют работу преподавателя, причем обилие отличных оценок не обязательно является признаком благополучия в группе; 3) прогнозировать дальнейшее обучение на основе полученных данных и вносить необходимые коррективы. Проведение компьютерного тестирования предполагает использование либо уже готового теста, либо написание этого теста с помощью специальной системы или оболочки. Готовое тестирование по различны дисциплинам проводится в КГТУ − Федеральный Интернет экзамен в сфере профессионального образования (ФЭПО). Кафедра высшей математики на протяжении 4-х лет использует готовые тесты для проведения итогового контроля. Однако, многие преподаватели хотели бы создавать собственные тесты. Для создания тестов в вузе приобретена специальная «оболочка» - комплекс программ компьютерного тестирования для создания тестов. • АСТ Тест МAKER − обработчик БТЗ • АСТ Тест Converter – кодировщик БТЗ • АСТ Тест Plus – тестирующий комплекс • АСТ Тест Server – серверная компонента • АСТ Тест Administrator – компонента администрирования • АСТ Тест Plaeyr – тестирующая компонента Методика разработки содержательной структуры банка тестовых заданий состоит из двух этапов: I этап. Анализ нормативных документов, определяющих квалификационные требования к обучающемуся по образовательной программе данной специальности: а) определение соответствия рабочей программы учебной дисциплины минимуму содержания, установленному ГОСом для данной дисциплины в 254

качестве федерального компонента: требования ГОСа в этой части должны быть удовлетворены полностью без каких-либо исключений. При обнаружении отклонений в рабочую программу вносятся все необходимые коррективы; б) выделение объема теоретических и практических знаний, составляющих содержание данной учебной дисциплины и подлежащих усвоению. II этап. Построение логической структуры банка тестовых заданий в соответствии с программой дисциплины: а) анализ содержания каждой темы, входящей в раздел, и выделение в ней компонентов знаний, наиболее значимых для выявления и оценки в процессе тестирования: 9 Отдельно взятое теоретическое утверждение (высказывание, положение) как «элементарная дидактическая единица» преобразуется в тестовое задание открытой или закрытой формы; 9 Высказывание, устанавливающее между элементами знаний отношения подчиненности, включенности, порядка и т.п. преобразуется в тестовое задание «на установление правильного порядка»; 9 Высказывание, характеризующее отношения взаимозависимости (взаимообусловленности) между элементами знаний, образующих два разнородных множества, преобразуется в тестовое задание «на соответствие»; б) ориентировочное распределение компонентов знаний по их принадлежности к одному из трех уровней трудности: • первый уровень — компоненты, составляющие базис данной учебной дисциплины («Базовый уровень»); • второй уровень — компоненты, развивающие и дополняющие базис учебной дисциплины («Средний уровень»); • третий уровень — компоненты системного уровня («Системный уровень»); в) выделение конечного множества элементарных дидактических единиц − утверждений, высказываний или положений, знание которых требуется оценить в процессе тестирования тестировании. Количество выделенных таким образом элементарных дидактических единиц определяет количество тестовых заданий, подлежащих разработке, если полагать, что каждой элементарной дидактической единице должно соответствовать хотя бы одно тестовое задание; г) определение количественного состава тестовых заданий, подлежащих разработке в каждом из выделенных разделов и входящих в него тем. Увеличение числа заданий по каждой дидактической единице повышает число вариантов теста при случайном выборе заданий, а значит повышает объективность оценок, полученных студентами;

255

д) присвоение каждому из потенциально возможных тестовых заданий уникального (идентификационного) номера — авторского имени, которое указывает порядковый номер задания и его принадлежность теме и разделу; е) определение общего числа заданий в банке; ж) определение числа заданий в тесте; з) определение времени прохождения теста. В компьютерном тестировании время формирования ответа тестируемым со средним уровнем обученности составляет не менее 1,5 минуты. Конструирование тестовых заданий дл работы в системе АСТ-ТЕСТ подразумевает подготовку Swap-документа в формате *.txt, *.doc или *.rtf, которую преподаватель выполняет самостоятельно. Swap-документ – документ, сформированный в пакете MS Word в соответствии с Swapформатом и сохраненный в виде текстового формата (*.txt, *.doc, *.rtf). Swapформат – совокупность служебных символов, используемых программой АСТ-Maker для управления программой перевода информации из текстового документа в формат программы. В данном тестировании есть ряд недостатков, одним из которых является то, что тестирование должно проходить только в Интернет-классе на компьютерах в сети вуза в специально выделенное для этого время. Авторы разработали информационно-образовательный ресурс (ИОР) для организации самостоятельной работы студентов. ИОР размещен на официальном сайте КГТУ (www.kstu.edu.ru) и играет роль регулятора при самостоятельной работе студентов с учебными материалами. Одним из элементов ИОР являются тесты по проверке остаточных знаний (ПОЗ) по темам курса. В частности, для первого семестра нами разработаны пять ПОЗов, которые отличаются друг от друга количеством охватываемых тем. Так, «ПОЗ 1» содержит задания по темам: «Элементы линейной алгебры» и «Вектора». В «ПОЗ 2» к уже имеющимся добавляются задания по теме «Аналитическая геометрия», и т.д. Оценки за тесты автоматически проставляются в электронном журнале группы. Авторы самостоятельно разработали «оболочку» для создания таких тестов. Вот некоторые ее возможности: 1. Оценивание каждого вопроса в тесте (вес, балл). 2. Поддержка следующих типов вопросов: • одиночный выбор; • множественный выбор; • ввод с клавиатуры; • соответствие; • сортировка. 3. Защита тестов паролем, шифрование тестов, что не позволяет произвольно редактировать вопросы и ответы и защищает от фальсификации результатов тестирования. 4. Поддержка работы в сети (локальной или глобальной).

256

5. Ведение полного протокола тестирования и занесение результатов в электронный журнал учащихся. 6. Возможность ограничения времени тестирования. 7. Печать теста, распечатка результатов ответов одного студента или целой группы. По результатам тестирования рассчитывается критерий эффективности − коэффициент усвоения: kα =

A , где А - число правильных выполненных P

операций теста, Р - общее число заданий теста. Если по результатам тестирования kα < 0,7, то обучаемый будет совершать систематические ошибки в последующей учебной деятельности. Автоматизированный контроль знаний и умений позволяет повысить объективность контроля, проверить соответствие знаний государственным образовательным стандартам. Литература 1. Информационные технологии в инженерном образовании / Под ред. С. В. Коршунова, В. Н. Гузненкова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – 432 с.: ил. 2. Канаво В. Методические рекомендации по созданию курса дистанционного обучения через Интернет // Интернет-технологии в образовании. Электронный журнал. http://www.curator.ru/metod.html 3. Воронцова О. Р., Катержина С. Ф. Формирование познавательной самостоятельности студентов технического вуза при обучении математике с использованием Web-технологий. - Ярославский педагогический вестник. – Ярославль: Изд-во ЯГПУ, № 3. – 2009. - С. 107-111. Л. Р. Уварова57 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Программно-информационное обеспечение преподавания педагогики в вузе

В современных условиях педагогу необходимо ориентироваться в широком спектре инновационных подходов к конструированию учебных материалов нового поколения. На это указано в проекте «Информатизация системы образования» (2005 – 2010 гг.): «Решается проблема создания широкого спектра учебных материалов "нового поколения" и поддержки развития творческой работы педагогов и педагогических коллективов для эффективной работы с этими материалами». Использование информационных технологий в учебном процессе позволяет повысить качество и эффективность подготовки специалистов, дает возможность 57

© Л. Р. Уварова, 2010 257

осуществлять дифференцированный подход к обучению студентов с учетом их индивидуальных особенностей. Средства информационных технологий позволяют осуществлять взаимодействие между преподавателем и студентом в диалоговом режиме. Такое взаимодействие облегчает процесс обмена информацией. Сочетание традиционных методов и средств обучения с современными компьютерными технологиями способствует повышению успеваемости студентов, стимулирует развитие самостоятельной работы. Преподаватели вуза в своей практике пока редко используют компьютерные технологии обучения. Возникает противоречие между имеющимися современными технологиями обучения, которые изучаются студентами теоретически и не использование их в процессе обучения в вузе. Проанализировав рынок программного обеспечения в сфере образования, мы выяснили, что обучающих программ для вузов крайне мало, а по гуманитарным предметам, и в том числе по педагогике, их просто нет. Своей работой мы попытались подойти к разрешению данного противоречия – разработать обучающие компьютерные программы по педагогическим курсам. С этой целью логично было обратиться к когнитивной стратегии обучения. Она нацелена на развитие педагогического мышления на материале изучения педагогических технологий. В нашей практике это разработка обучающих компьютерных программ «Педагогические технологии», Самоучитель по подготовке к государственной аттестации по педагогике» и «Интерактивный электронный словарь-самоучитель по педагогике». Работа осуществлялась в сотрудничестве преподавателя педагогики и студентов старших курсов физико-математического факультета отделения «информатика». Студенты 4 курса Панкова М. и Пешков М, выполняя выпускную квалификационную работу, разработали в 2007-2008г. обучающую компьютерную программу по курсу «Педагогические технологии». Другая группа в составе Архипова Н., Виноградов А., Коновалова Т. (2009 г.) разработали для помощи студентам педагогических специальностей вуза «Самоучитель по подготовке к государственной аттестации по педагогике». Создание Ополовниковым А. «Интерактивного электронного словарясамоучителя» (2010г.) сохраняет преемственность и является продолжением созданных в 2007-2009 годах компьютерных обучающих программ. Эти программы готовились целенаправленно для применения в преподавании педагогических дисциплин. Обучающая компьютерная программа по курсу «Педагогические технологии» нацелена на изучение раздела технологий обучения. В программе даются блоки в виде основной (вводной) информации, схем, дополнительных текстовых пояснений, промежуточного тестирования, успешное прохождение которого позволяет перейти к получению следующего блока информации. Предлагаемые пути прохождения программы могут быть выбраны индивидуально. В завершении изучения предлагается пройти итоговый (зачетный) тест. Представляемая программа предусматривает 3 режима работы: описательный, обучающий, 258

контролирующий. Режимы вызываются пользователем в произвольном порядке. 1. В описательном режиме осуществляется вывод текстовой и графической информации, введение пользователя в изучаемый курс, вывод основных теоретических понятий. 2. В обучающем режиме осуществляется демонстрация пользователю видео материалов применения технологий обучения и технологий воспитания на практике. 3. В контролирующем режиме осуществляется тестовый контроль знаний. Система осуществляет выбор тестовых вопросов произвольным образом из числа имеющихся. Вся информация хранится в базе данных, что значительно облегчает ее редактирование и дополнение при необходимости. Программа предусматривает возможность одновременной работы с ней нескольких пользователей при условии использования базы данных на основе MS SQL Server. Данная программа может выступать также в роли справочника. Если обучающемуся нужно найти информацию по какой-либо теме, то, пользуясь представленной схемой можно вывести информацию о нужном объекте. Предлагаемые материалы могут быть использованы студентами для самостоятельной работы в изучении теоретических материалов программы с последующим самоконтролем (что особенно важно для студентов заочной формы обучения). В последствии на практических занятиях под руководством педагога можно потренироваться в применении, опробовании технологий или их элементов. Конечно, компьютерная программа не может полностью заменить живое преподавание материала педагогом. Дополнительные пояснения и приводимые на лекции примеры очень важны для понимания и усвоения материала. В то же время вариант самостоятельного ознакомления с учебным материалом и последующим закреплением на занятии под руководством педагога может значительно повысить эффективность обучения даже при сокращении количества занятий в учебном плане. Интерактивный электронный словарь-самоучитель по педагогике - компьютерное, педагогическое программное средство, дополняющее печатные издания, служащее для группового или индивидуального обучения и позволяющее контролировать полученные знания и умения обучаемых. Усвоение категориального аппарата является основой изучения любой учебной дисциплины в любой научной области. Работа по созданию программы строилась на основе изучения психологических особенностей восприятия и памяти. Интерактивный словарь-самоучитель представляет собой полный набор терминов по пяти основным педагогическим дисциплинам: «Введение в педагогику», «Теория обучения», «Теория и методика воспитания», «Педагогические технологии», «Управление образовательными системами». В словаре термины представлены блоками по названным дисциплинам. Для подготовки и подбора учебного материала использовались учебники педагогики, рекомендованные Министерством образования и науки РФ, педагогическая энциклопедия, педагогические словари, лекции и 259

рекомендации преподавателей кафедры теории и истории педагогики. Каждому термину дается определение, а к наиболее сложным для понимания определениям курсивом приводится дополнительная информация, необходимая для пояснения, но необязательная к заучиванию. Каждый блок информации по терминам сопровождается блоком контроля – тесты открытого и закрытого типа, всего три варианта проверки. В первом варианте - необходимо выбрать для данного определения соответствующий термин. Это самый простой, но самый распространенный вид проверки, допускающий возможность случайного успеха. Во втором варианте проверки в данном определении пропущены ключевые слова, которые должен вписать тестирующийся. В этом случае необходимо осмысление, более глубокое понимание. В третьем варианте проверки компьютер используя генератор случайных чисел, выдает на экран монитора термин, которому тестирующийся должен дать (набрать на клавиатуре) точное определение. Этот вариант повышает эффективность обучения, требует не механического, а осознанного воспроизведения, поскольку термины предлагаются не в том порядке, который был при заучивании, случайный выбор требует более быстрой и уверенной ориентации в материале. В каждом из вариантов тестирования заложены возможности просматривания верных и ошибочных ответов для дальнейшей повторительной работы. В тесте третьего варианта, допущенные в определении ошибки, подчеркиваются, студент может наглядно видеть свои ошибки и поэтапно добиваться улучшения качества знаний. Словарь с перечислением определений педагогических терминов внесен в программу в двух вариантах. Первый – для работы программы тестирования, где устанавливается связь данных в тесте студентом ответов с образцом определения в словаре. Второй – для индивидуализированной работы по изучению определений. В зависимости от преобладающего вида памяти – зрительной, слуховой, моторной – человек строит процесс усвоения учебного материала с преобладанием того или иного средства. Особенности запоминания были учтены нами при создании словаря-самоучителя. В соответствии с индивидуальными особенностями восприятия студент может менять шрифт, размер и цвет текстов и даже осуществлять повторный набор изучаемого определения и стирать его после заучивания (для обладателей моторной памяти). Работа по созданию электронного учебного курса по педагогике (ЭУК) строилась на основе программы итоговой аттестации разработанной и утвержденной на кафедре теории и истории педагогики. Программа состоит из 24 вопросов по ключевым разделам педагогических дисциплин: «Введение в педагогику», «Общие основы педагогики»; «Теория обучения»; «Теория и методика воспитания. Педагогика межнационального общения», «Педагогические технологии», «История образования и педагогической мысли», «Управление педагогическими системами. При проектировании ЭУК в него были заложены технологические характеристики, позволяющие впоследствии сделать учебно-воспитательный процесс максимально 260

эффективным. При создании ЭУК использовались и учитывались: различные источники информации по предмету; - удобная компоновка материала – наличие карты ссылок; -два уровня самопроверки (вопросы для проверки и тест); - возможность обновления материала – адаптивность под обучающегося; - возможность системного усвоения знаний; - наличие схем к вопросам, что обеспечивает наглядность материала; - возможность обращения к словарю. ЭУК представляют собой учебные материалы, структурированные особым образом и записанные на магнитные носители (дискеты или компакт-диски) или доступные через компьютерную сеть (локальную или Internet). При этом реализованный в них гибкий сценарий способен подстраиваться под потребности и возможности конкретного обучаемого и развивать его потенциальные способности. В данной программе предусмотрены 2 вида самопроверки. Один из них – тестирование. Созданные тесты позволяют проверить уровень теоретических знаний по данным вопросам. Студент может пройти тест столько раз, сколько ему необходимо для достижения требуемого результата. Он может остановиться на полученной оценке, а может совершенствоваться по данной теме до получения отличной оценки. Тест позволяет выявить пробелы в каждой теме. Он доступно показывает, на какие вопросы были даны верные ответы, а в каких допущены ошибки. Неверные ответы могут быть скорректированы путем повторения материала и повторного прохождения теста. Гиперссылки позволяют естественным образом увязать различные материалы, предоставив обучаемому возможность обращения к необходимой теоретической информации при изучении конкретного вопроса. Прочитав теоретический материал, студент проходит тест. Это позволяет ему понять, насколько хорошо был усвоен материал, достаточно ли времени было уделено на его изучение и стоит ли снова обратиться к содержанию вопроса. Наличие всех верных ответов говорит об отличном знании темы и о возможности перехода к следующему вопросу. Наличие ошибок сообщает о недостаточном углублении в содержание материала и позволяет студенту повторить прохождение теста. Для использования представленных ЭУК студенту необходимо иметь первичный уровень компьютерной грамотности и культуры, который обеспечивают курсы информатики, входящие в учебные планы и школ, и всех факультетов вуза. Одной из трудностей в применении компьютерных технологий является, помимо отсутствия компьютерной базы во многих школах и вузах, отсутствие преподавателей способных и заинтересованных в работе с обучающими программами. Другая трудность в том, что часто обучающие программы имеют недостатки в плане соответствия дидактическим, психолого-педагогическим требованиям. Для разработки качественной обучающей программы необходимо сотрудничество как минимум учителя-предметника, программиста, психолога и педагога. Каждая программа – единое произведение науки и искусства, значит желательно 261

сотрудничество со специалистами по музыкальному и художественному оформлению. Это трудоемко, но окупится качеством работы. В. А. Низов58 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Математический пакет Scilab и некоторый опыт его применения

В связи с известными проблемами использования коммерческих программ для решения математических, да и прикладных задач, остро стоит вопрос применения средств свободно распространяемого программного обеспечения. Список программ математического назначения входящих в «СРПО» достаточно широк. Однако в нем несколько особняком стоит система Scilab, незаслуженно не имеющая, большого распространения. Возможно, это связано с недостаточным количеством изданий по данной теме на русском языке. Вместе с тем в Интернете можно найти достаточное количество пособий на эту тему, прежде всего это описание пакета на английском языке на сайте разработчиков программы, группы Scilab Group INRIA-Rocquencourt Metalau Project по адресу http://www.scilab.org. Собственно, здесь можно скачать и саму программу, сейчас уже вышла версия 5.2.1. Кроме того книги, статьи и сообщения о Scilab (на английском языке) находятся по адресу http://scilabsoft.inria.fr/books.html . Для широкого пользователя можно рекомендовать книгу на русском языке «Scilab решение инженерных и математических задач», изданную библиотекой “alt linux” в 2008 году, авторы Алексеев Е. Р., О. В. Чеснокова, Рудченко Е. А. Полезным может оказаться сайт профессора МГУ Павловой М. И. http://www.csa.ru/~zebra/my_scilab/. Что касается возможностей пакета Scilab, то достаточно отметить, он является свободно распространяемым аналогом известнейшего пакета Matlab. Число выполняемых операций превышает тысячу! Он может быть реализован на платформах: UNIX (включая Linux), Windows. Если сгруппировать возможности Scilab, то получим следующий список: 1. Имеются алгоритмы базовой математики (от режима калькулятора до решения дифференциальных уравнений в частных производных). 2. Имеется возможность программирования. 3. Имеется возможность работать не только в численном виде, но и в аналитическом (формульном) варианте. 4. Решение задач оптимизации. 5. Имеется возможность работы с графикой. 6. Интерфейс с прикладными программами: имеется возможность использовать откомпилированные функции языков Си и Фортран.

58

© В. А. Низов, 2010 262

7. Имеются возможности параллельных вычислений и интерфейс для использования параллельных вычислений. 8. Решение задач моделирования. Как видно, спектр средств и возможностей пакета очень велик. Возможно, распространению Scilab мешают привычки и стереотипы выработанные в процессе применения Mathcad. Конечно, интерфейсы этих двух программ сильно отличаются. Если, рабочее окно Mathcad одновременно содержит текстовую, математическую, графическую области, то окно рабочей области Scilab служит только для ввода чисел, формул, переменных, комментариев, операторов, команд, вывода результатов. Рабочее окно Mathcad можно сохранять неизменным в файле, тогда как окно рабочей области Scilab сохранить в неизменном виде не возможно, но можно сохранить значения всех входивших в нее переменных. Средства редактирования рабочей области просты и достаточно скудны. Но, следует заметить, что в процессе совершенствования пакета Scilab, мы получили теперь возможность использовать встроенный текстовый редактор, позволяющий редактировать вводимую информацию, сохранять ее, вводить в рабочую область. Кроме того, мы можем создавать графические окна, вставлять графику в различные документы, сохранять графики в файле. При этом графические возможности включают и динамическую 3D графику. Меню открываемых окон русифицированы, удобны, позволяют выполнять большое количество операций без запоминания команд. Удобен help в особенности тем, что позволяет найти подходящий пример и путем копирования его в рабочую область увидеть его в работе. Все перечисленное говорит о том, что применение пакета Scilab в научных исследованиях, в технических расчетах не вызывает сомнений. Для применения же Scilab в учебном процессе, в частности лабораторном практикуме по курсу «Численные методы» нужна определенная методика. Ведь целью практикума является не только получение результатов с определенной точностью, но и изучение того или иного вычислительного метода, сравнение эффективности методов. Возьмем, для примера, тему «Методы решения систем линейных уравнений». Ведь можно моментально получить решение системы, используя процедуру linesolve(K,k) [K - матрица системы, k – вектор свободных членов], или даже привести систему к треугольному виду с помощью процедуры rref(K,k). Но достигнем ли мы цели - освоения метода Гаусса? Как говорят математики: чтобы что-то понять, надо это подержать в руках. Вот поэтому мы предлагаем сначала решить систему методом Гаусса по схеме единственного деления, заполняя таблицу. На этом этапе можно применять Scilab фактически как калькулятор. А затем предложить исследовать на устойчивость несколько коэффициентов системы. В этом случае использование процедуры linesolve(K,k) будет вполне оправдано. При рассмотрении темы «Решение трансцендентных уравнений с одним неизвестным» этап отделения корней, как правило, проводится графическим способом. Для этого уравнение f(x) = 0 приводят к виду φ1(x)= 263

φ2(x). Затем строят графики функций φ1(x), φ2(x). В Scilab мы можем построить графики с применением процедуры plot2d(x, φ(x)). Абсциссы точек пересечения графиков и будут корнями уравнения. Затем, можно было бы произвести уточнение корней с помощью процедуры fsolve(x0,f), где х0 начальное приближение, а f – функция описывающая левую часть заданного уравнения. В этом случае решения уравнения были бы получены практически мгновенно. Однако достигаем ли мы, таким образом, цели усвоения методов решения уравнения? Навряд ли. Поэтому этап уточнения корней, скажем, методом хорд, лучше провести традиционным способом, привлекая Scilab как вычислитель. Следует отметить, реализуя метод хорд нам потребуется найти «неподвижный конец» выбранного отрезка. Для этого будет нужна вторая производная от f(x). Ее нахождение и проверку ее знака лучше провести, найдя первую производную аналитически, а затем для нахождения производной второго порядка, использовать numdiff(fun,x) программы Scilab. Это приходится делать, т.к. непосредственно вычислять вторую производную в Scilab следует по приближенным формулам, а на этот момент студенты их могут еще не знать. Уточнение корней, то есть получение их с нужной точностью можно осуществить с помощью несложной программы. Рассмотрим это на небольшом примере. Пусть нам следует найти корень уравнения cos(x)-x=0, с точностью 10-4 . Предположим, что мы его отделили на отрезке [0,5; 0,8] и установили, что неподвижным концом отрезка является точка b=0.8. Тогда следует задать в Scilab функцию, являющуюся левой частью заданного уравнения. Это можно сделать следующим образом: deff('[y]=fun(x)','y=cos(x)-x'); Предположим, что x0 начальное значение корня, а xn вновь вычисленное, тогда следующая строка дает нам решение с установленной точностью: x0=0.5;xn=x0-fun(x0)*(0.8-x0)/(fun(0.8)-x0), while xn-x0>0.0001,x0=xn, xn=x0-fun(x0)*(0.8-x0)/(fun(0.8)-x0),end;xn Результат будет равняться 0.7383221. Кстати, в этом решении мы задействовали оператор цикла while и мы видим применение элементов программирования. Для проверки мы используем ранее названную процедуру fsolve(0.5,fun) и получаем корень 0.7390851. Как видно, мы получили вполне хороший результат! Приведенные примеры методического осмысления каждой темы практикума по численным методам вовсе не являются открытием. Их количество, безусловно, можно множить, содержание расширять. Они служат для того, чтобы показать – Scilab может широко использоваться в преподавании математических дисциплин. Он вполне может служить заменой программе Mathcad, если его освоить. В настоящее время на кафедре информатики и вычислительной математики КГУ идет разработка методического пособия по применению пакета Scilab в лабораторном практикуме по численным методам. Вообще говоря, система Scilab это целый 264

мир и хотелось бы, чтоб в его познании участвовало как можно больше исследователей. Литература 1. Алексеев Е. Р., Чеснокова О. В., Рудченко Е. А. Scilab: решение инженерных и математических задач. – М:Аlt linux: Бином. Лаборатория знаний, 2008 . 2. Тропин И. С., Михайлова О. И., Михайлов А. В. Численные и технические расчеты в среде Scilab (ПО для решения задач численных и технических вычислений): Учебное пособие. — Москва: 2008. 3. Андриевский Б., Фрадков А. Элементы математического моделирования в программных средах MATLAB 5 и Scilab. - СПб.: Наука, 2001. 4. http://scilabsoft.inria.fr/books.html С. Л. Евланов, М. И. Коваленко59 Педагогический институт ЮФУ, г. Ростов-на-Дону

Некоторые математические методы оценки эффективности экспериментов

К числу основных методов исследования в педагогике относится педагогический эксперимент. Сложились определенные правила организации педагогических экспериментов, к которым относят такие, как недопустимость риска для здоровья и развития испытуемых, гарантии от нанесения вреда для их самочувствия от ущерба для жизнедеятельности в настоящем и будущем. В организации эксперимента действуют методологические предписания, среди которых - поиск экспериментальной базы по правилам репрезентативной выборки, предэкспериментальная разработка показателей, критериев и измерителей для оценки эффективности влияния на результаты обучения, воспитания, управление гипотетическими разработками, которые проходят опытную проверку [1]. Сущность эксперимента состоит в том, что он ставит изучаемые явления в определенные условия, создает планомерно организуемые ситуации, выявляет факты, на основе которых устанавливается неслучайная зависимость между экспериментальными воздействиями и их объективными результатами. Наиболее важные условия эффективности эксперимента: • предварительный тщательный теоретический анализ явления; • конкретизация гипотезы.

59

© С. Л. Евланов, М. И. Коваленко, 2010 265

Эффективность эксперимента зависит от умения четко сформулировать его задачи, разработать признаки и критерии, по которым будут изучаться явления, средства, оцениваться результат и пр. [1]. Общая логика эксперимента состоит в том, чтобы при помощи выборе некоторой экспериментальной группы (или групп) и помещения её в необычную (экспериментальную) ситуацию (под воздействие определённого фактора) проследить направление, величину и устойчивость изменения интересующих исследователя характеристик, которые могут быть названы контрольными. В эксперименте исследователь имеет достаточно большую свободу выбора экспериментальных групп, хотя и обязан придерживаться определённых критериев их выбора. В качестве критериев выбора экспериментальных групп выступают характеристики исследуемого явления, устойчивость или изменение которых предусмотрено требованиями и условиями эксперимента. Эксперимент лучше всего проводить в относительно однородных условиях. Успех эксперимента в огромной степени зависит от создания соответствующих условий. По логической структуре доказательства гипотез различают линейный и параллельный эксперименты: Линейный эксперимент отличается тем, что анализу подвергается одна и та же группа, являющейся контрольной (её первоначальное состояние), экспериментальной (её состояние после изменения каких-либо её характеристик). То есть ещё до начала эксперимента чётко фиксируются все контрольные, факторные и нейтральные характеристики изучаемого объекта. В параллельном эксперименте одновременно участвуют две группы: контрольная и экспериментальная. Их состав должен быть идентичен по всем контрольным, а также по нейтральным характеристикам, которые могут повлиять на исход эксперимента. Характеристики контрольной группы остаются постоянными в течение всего периода эксперимента, а экспериментальной – изменяются. Планирование и логика осуществления эксперимента. Подготовка и проведение эксперимента предполагают последовательное решение ряда вопросов: 1. Определение цели эксперимента; 2. Выбор объекта, используемого в качестве экспериментальной группы; 3. Выделение предмета эксперимента; 4. Выбор контрольных, факторных и нейтральных признаков; 5. Определение условий эксперимента и создание экспериментальной ситуации; 6. Формулировка гипотез и определение задач; 7. Выбор индикаторов и способа контроля протекания эксперимента; 8. Определение метода фиксации результатов; 9. Проверка эффективности эксперимента. 266

На последнем этапе эксперимента проводится контрольный эксперимент, но основании анализа результатов которого формулируются окончательные выводы об эффективности разработанной методики. Очень важным, в исследовании является вопрос о критериях эффективности вносимых автором новшеств (методов обучения, методических приемов, и т. д.). При проверке эффективности тех или иных методов обучения основным показателем служит их влияние на качество знаний учащихся. Обычно в качестве основного показателя знаний принимают среднее арифметическое значение балла для экспериментального ( Х э ) и контрольного ( Х к ) классов. Затем определяют их отношение: η=

Хэ Хк

Если оказывается, что η >1, считают, что метод эффективен [2]. Другой метод проверки – сравнение значений приращения ΔХ за четверть, учебный год и определение коэффициента эффективности по отношению приращений: η=

Хэ Хк

Более объективные выводы могут быть получены на основе анализа письменных контрольных работ, составленных в соответствии с требованиями, которым должны удовлетворять на данном этапе обучения знания и умения учащихся. Контрольные работы подвергаются поэлементному и пооперационному методам анализа, которые позволяют дать строгую количественную оценку качества усвоения понятий и умения применять знания на практике [2]. Поэлементный метод анализа предполагает разбиение контрольной работы на элементы, в соответствии проверяемыми признаками и связями, которым должно удовлетворять усвоение проверяемых понятий. В процессе проверки работ для каждого учащегося проставляется знак «+» против тех признаков и связей, которые усвоены учащимися. На основе этого определяется коэффициент полноты усвоения содержания понятия по формуле N

К=

∑n i =1

nN

i

,

где n i - количество признаков, усвоенных i-м учащимся, n - количество признаков (элементов) понятия, которые в данный момент обучения должны быть усвоены учащимися, N - количество учащихся, выполнявших работу [2]. Коэффициент эффективности в данном случае определяется по отношению значений К э и К к [2]:

267

Кэ . Кк

η=

Так же при проверке эффективности предлагаемой исследователем методики важным критерием может служить время, необходимое для верного выполнения работы, умение выполнять которую проверяется. В этом случае замеряется время выполнения работы каждым учащимся и затем находится среднее арифметическое значение для каждого из сравниваемых классов: Тэ и Тк , по этим значениям определяется коэффициент [2] Тэ . Тк

η=

В процессе эксперимента проводят несколько срезов, по которым прослеживают характер изменения коэффициента ηm . По данным срезов строят графики, позволяющие проследить изменения значения коэффициента [2]. Коэффициент ηm >1 в срезах, проводимых после начала эксперимента, и увеличивающийся с течением времени, служит показателем эффективности методики, по сравнению с ранее применявшимся. Коэффициент полноты выполнения операций определяется на основе пооперационного анализа выполненных учащимися работ. Пооперационный метод анализа предполагает разбиение контрольной работы на элементы, означающие операции, которые должен выполнить учащийся. При проверке работ все операции располагаются в логическом порядке, так, что каждая последующая операция логически вытекает из предыдущей или может быть выполнена при условии верного выполнения всех предыдущих. Знак «+» ставится в тех строках, где указаны верно выполненные операции. Среднее арифметическое значение коэффициента полноты выполнения операций определяется по следующей формуле: N

p=

∑p i =1

i

pN

,

где p i - количество верно выполненных операций учащимся, p - количество операций, которые должны быть выполнены, N - количество учащихся, выполнявших работу [2]. Практически расчет удобнее выполнять по формуле p

p=

∑p m i

i =1

pN

j

,

где p i - количество выполненных группой учащихся операций, m j количество учащихся в j-й группе, N - количество учащихся, выполнявших работу [2]. По значениям коэффициентов p для экспериментального p э и контрольного p к классов определяется коэффициент эффективности применяемой методики [2]: ηp = 268

pэ pк

Применение пооперационного анализа в сочетании с поэлементным позволяет определить качество усвоения знаний и навыков, умение применять их в решении различного рода задач, а следовательно определить эффективность экспериментальной методики. Литература 1. Педагогика: учебник для вузов/ Пидкасистый П. И. и др. М.: Педагогическое общество России, 2008. - 576 с. 2. Усова А. В. Методологические основы педагогического эксперимента // Наука. Культура. Образование. № 8/9. 2002. [Электронный документ]: http://www.biysk.secna.ru/jurnal/n8-9_2001/metodika/usova.doc Б. Р. Клепфиш60 Педагогический институт Южного Федерального Университета, г. Ростов-на-Дону

Систематизация и углубление теоретических и практических знаний по теме «Компьютерное моделирование» при выполнении выпускной квалификационной работы студентами педагогического вуза

В социально–экономических условиях, связанных с вхождением России в международное информационное пространство, переходом к знаниевой экономике, увеличилась скорость «устаревания» знаний и технологий их усвоения, остро стоит проблема совершенствования системы подготовки студентов педагогических вузов к будущей профессиональной деятельности, учитывающей запросы современного общества. Это делает актуальной задачу формирования у выпускников школ и вузов таких навыков, как умение распознавать проблему; определять возможности, пути и средства ее разрешения, что является основой для моделирования ряда процессов. Математическая модель — это приближенное описание явлений или объектов реального мира на языке математической символики. Основной целью компьютерного математического моделирования является изучение объектов и возможность предсказания их поведения в различных условиях с помощью математики и информационных технологий [1-2]. Тема моделирования прослеживается во многих содержательных линиях школьного и вузовского курсов информатики: «алгоритмизация и программирование», «технологии обработки числовой информации», «информационные системы» и др. Моделирование позволяет сформулировать ряд задач в виде алгоритмов; наглядно отражает ряд объектов и процессов физики, экономики и других направлений и отраслей (математические модели, физические модели, различные виды информационных моделей и др.). Поэтому необходимо усовершенствование 60

© Б. Р. Клепфиш, 2010 269

методик обучения моделированию, позволяющих грамотно использовать полученные знания в различных видах деятельности. Выпускная квалификационная работа (ВКР), выполняемая бакалаврами, зачастую содержит задачи, предусматривающие использование знаний в области моделирования. Однако заинтересованность студентов в усвоении знаний не соответствует ожиданиям. Авторы [3] выразили это положение в следующей форме: «Некоторая «избыточность» книги за счет напоминания положений, которые должны быть известны учащимся технических вузов, объясняется результатом экспериментально проверенной авторами высокой вероятности невыполнения студентами последнего условия». Отметим, что за прошедшие с момента издания [3] годы ситуация не улучшилась. В то же время, нельзя упускать из вида, что без выполнения ВКР студент не сможет получить диплом о высшем образовании, то есть не сможет повысить свой общественный статус. А именно за этим значительная часть студентов, которая и определяет психологический климат в учебных группах, поступает в ВУЗ. Таким образом, необходимость выполнения ВКР является мощным мотивационным фактором изучения соответствующих разделов информатики. Выпускная квалификационная работа является демонстрацией готовности будущих учителей информатики, в том числе и к разработке и проведению интегрированных уроков, показывающих связь информационных технологий с рядом других предметных областей. Поэтому при формировании тем и заданий ВКР, следует стремиться к включению в таких задач, требования к решению которых могут быть сопоставимы с наиболее значимыми требованиями, соответствующими междисциплинарному подходу к профессиональной деятельности. Далее следует сформировать оценочные средства для решения задачи соответствия овладения выпускниками теоретическими знаниями и практическими навыками по итогам ВКР. Эту работу необходимо начать с соотнесения тем, предлагаемых выпускникам, для выполнения ВКР с видами и задачами профессиональной деятельности, указанными для каждого профиля в ГОС. Это позволит уже на стадии организации ВКР сформулировать критерии оценки каждого выпускника на государственных экзаменах. Процесс планирования и выполнения выпускных квалификационных работ должен быть методически обоснован. Во-первых, следует начать с прогнозирования проблемной тематики ВКР на основе приоритетных видов профессиональной деятельности бакалавра физико-математического образования по профилю «Информатика». Во-вторых, определить «уклон» будущих ВКР: теоретический или прикладной, методический или алгоритмический. Таким образом, усиливается математическая и естественнонаучная, общепрофессиональная и профильная подготовки. Эффективным средством, позволяющим получить и закрепить требуемые теоретические знания и практические навыки, является решение 270

межпредметных задач методами математического и компьютерного моделирования. Модели решения таких задач могут быть представлены в виде алгоритмов для реализации решений поставленных задач с использованием соответствующих программных продуктов. При выборе темы ВКР следует руководствоваться принципами доступности и непрерывности обучения, логической взаимосвязи школьного и вузовского курсов, систематического использования новых информационных технологий в обучении. Эти принципы указывают общие направления деятельности по отбору содержания в процессе осуществления профессионально-педагогической деятельности. Соответствие выбранных тем и заданий указанным принципам проявляется, в частности, в том, что в базовом курсе школьной информатики присутствует содержательная линия «Формализация и моделирование» [4], а в вузах ряд учебных курсов информатики включает термин «моделирование» в свое название или использует элементы моделирования в содержании [2, 56]. Отметим, что требуемые систематизация теоретических знаний и углубление практических навыков проявляются в усилении профессионализации в области использования компьютеров и применения компьютерных технологий, а также интеграции знаний и общем развитии мировоззрения [7]. Таким образом, выполнение ВКР бакалаврами физикоматематического образования по профилю «Информатика» является мощным мобилизующим фактором повышения готовности студентов к самостоятельной работе в рамках дальнейшей профессиональнопедагогической деятельности. Целесообразно совместить выполнение ВКР с изучением отдельных тем, относящихся к другим предметам, в рамках темы «Компьютерное моделирование». Таким путем можно добиться хорошего умения распознавать проблему; определять возможности, пути и средства ее разрешения на базе усвоения принципов и технологий моделирования, опирающихся на использование современных информационных технологий. Литература 1. Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.– 320 с. 2. Могилев А. В., Пак Н. И., Хеннер Е. К. Информатика, Учебник для ВУЗов — М.: Издательский центр «Академия», 2007.- 848 с. 3. Орлов В. А., Филиппов Л. И. Теория информации в упражнениях и задачах. Учеб. пособие для втузов. М., «Высш. школа», 1976. 4. Семакин И. Г., Хеннер Е. К. Информационные системы и модели. Элективный курс: Учебное пособие — М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. — 303 с. 5. Бордовский Г. А., Кондратьев А. С., Чоудери А.Д.Р. Физические основы математического моделирования.— М.: Издательский центр «Академия», 2005.–320 с. 271

6. Введение в математическое моделирование/под ред. П. В. Трусова.— М.: Логос, 2004.– 440 с. 7. Ядровская М. В. Междисциплинарная функция курсов «Компьютерное моделирование» и «Компьютерные технологии обработки данных». Вестник МГОПУ им. М. А. Шолохова. Серия «Информатика»№1. 2006 – С.193-197. А. Г. Пекшева61 Педагогический институт ЮФУ, г. Ростов-на-Дону

Методика обучения студентов педагогического вуза визуализации учебного материала на примере создания мультимедийных инсталляций

В настоящее время средства визуализации – мультимедийные проекторы, интерактивные проекторы и доски становятся неотъемлемой частью учебного процесса. Тенденции развития аудиовизуальных и интерактивных технологий в области создания и воспроизведения мультимедийной информации приводят, с одной стороны, к активному использованию наглядных материалов создаваемых учителем самостоятельно при подготовке к уроку, а с другой,- к активному созданию учебных материалов совместно с обучающимися в течение занятия. Интерактивная доска работает вместе с компьютером и проектором, представляя собой единый комплекс, который позволяет быстро и эффективно визуализировать различные образы, схемы, графики, чертежи, то есть перейти к обсуждению учебного материала на уровне графических образов. Комплекс способствует не только активизации восприятия, но и способен протоколировать все действия, производимые учителем и учеником. Поэтому после проведения занятия всегда можно просмотреть ход работы, что способствует развитию рефлексии собственной деятельности. Использование интерактивных досок вместо традиционных экранов привело к появлению новой категории учебных дидактический материалов мультимедийных инсталляций и новому виду деятельности в процессе представления этих учебных материалов. Мультимедийная инсталляция как объект представляет многокомпонентный проект, созданный посредством современных интерактивных и аудиовизуальных средств, который включает в себя различные виды информации (видео, аудио, текстовую, графическую). Если рассматривать мультимедийную инсталляцию как процесс, то под данным термином мы понимаем вид деятельности по управлению воспроизведением учебного материала, которое включает демонстрацию аудиовизуальных компонентов на интерактивной доске и устное 61

© А. Г. Пекшева, 2010 272

выступление докладчика. С другой стороны, мультимедийная инсталляция, может рассматриваться как объект, который технологически представляет собой сессию документов, созданных средствами интерактивной доски, объединенных одной дидактической целью. Мультимедийная инсталляция отличается от презентации принципиально иным уровнем интерактивности, достигаемым благодаря использованию интерактивной доски при создании учебного материала для занятия и при его демонстрации. Помимо этого, для создания мультимедийной инсталляции наиболее удобными является использование программного обеспечения интерактивной доски, которое включает не только возможности импорта мультимедийных компонентов и их воспроизведения, но и средства записи и фотографирования, позволяющие их создавать. Мультимедийная инсталляция может быть создана на основе заранее заготовленной презентации, когда преподаватель вносит пометки (которые могут быть совершенно разными) и дополнения средствами интерактивной доски (перо, выделение, рисование дополнительных блоков схем), а затем сохраняет слайды с пометками и, возможно, с записью своей речи как сессию документов, что позволяет создать уникальный для каждой группы опорный конспект. Аудиовизуальный подход к преподаванию курса «Теория и методика обучения информатике» (ТиМОИ), сущность которого заключается в широком привлечении различных аудиовизуальных и интерактивных средств, применяемых не только для представления учебного материала студентам, но и при создании и презентации студентами собственных образовательных и исследовательских проектов. В процессе изучения частных методик обучения информатике в курсе «ТиМОИ» студенты на лабораторных занятиях готовят и проводят мультимедийные инсталляции по темам школьного курса информатики с использованием интерактивных досок Smart и Webster. Технологическая цепочка включает в себя такие этапы как: 1) проектирование инсталляции, предусматривающее создание проекта будущей мультимедийной инсталляции и плана «учительского» доклада, основываясь на выделении приоритетных целей, анализе целевой аудитории, учете технических условий демонстрации. 2) подготовка контента мультимедийной инсталляции, которая заключается в изготовлении или отборе мультимедийных компонентов – анимационных моделей, графических изображений, видеофрагментов, звуковых файлов посредством, в соотвествии с проектом инсталляции. 3) создание мультимедийной инсталляции средствами интерактивной доски (с использованием редакторов Notebook (доска Smartboard) Webster (доска Polyvijon)), - процесс, представляющий собой объединение мультимедийных компонентов, учебного текста и материалов для вовлечения учащихся в процесс активного восприятия материала, в единое целое. 273

4) составление «доклада» по теме и соотнесение его с планом урока и ходом мультимедийной инсталляции. 5) Репетиция. При создании визуального ряда, студенты должны опираться на следующие принципы визуализации учебной информации: 1. принцип системного квантования, который предполагает учет следующих закономерностей: • учебный материал большого объема запоминается с трудом; • учебный материал, расположенный компактно в определенной системе, лучше воспринимается; • выделение в учебном материале смысловых опорных пунктов способствует эффективному запоминанию. 2. принцип когнитивной визуализации, который предполагает использование когнитивных графических учебных элементов, которые повышают эффективность усвоения, потому что в данном случае наглядность в обучении выполняет не только иллюстративную, но и когнитивную функцию. Суть технологии визуализации обучения с помощью совместного со студентами создания мультимедийных инсталляций на занятиях по «ТиМОИ» сформулирована нами в следующих положениях: 1. Студентам необходимо выработать приемы систематического использования в учебном процессе визуальных моделей одного определенного вида или их сочетаний, т.е. определиться с индивидуальным стилем. 2. Освоить приемы обучения школьников рациональным приемам «сжатия» информации и ее когнитивно-графического представления как в собственных конспектах, так и при помощи средств ИКТ. 3. Выработать авторскую систему методических приемов включения в учебный процесс визуальных моделей с учетом этапности процесса восприятия и переработки визуальной информации учащимися, которые были выделены Н.А.Резник [1]: • Этап I. Анализ структуры. Параметры визуальной информации: акцент на активное (продуктивное) восприятие школьниками и организация учебного материала. • Этап II. Создание новых образов. Умственные усилия школьников направлены на формирование целостной системы, отвечающей поставленной задаче. • Этап III. «Подкрепление» образов - заполнение созданной системы информацией. В учебном материале – наличие подсказок к формулам, рисункам или схемам. Необходимыми критериями для оценки созданных студентами мультимейдиных инсталляций являются: 1. Дизайн, где оцениваются не только дизайнерские решения, но и соответствие изобразительных приемов теме презентации; 274

2. Контент, когда анализу подвергается структурированность учебного материала, его глубина и содержательность. 3. Степень «мультимедийности» - количество и качество мультимедийных компонентов; 4. Искусство публичного выступления. Литература 1. Резник Н. А. Визуализация учебного контента в современном информационном пространстве. [Электронный ресурс]: http://www.vischool.rxt.ru/texts/rez07mgpu.htm Н. А. Швыдкова62 Педагогический институт ЮФУ, г. Ростов-на-Дону

Учебно-методическое обеспечение развития ИКТ-компетентности магистрантов гуманитарных специальностей (на примере факультета социально-исторического образования)

Современный процесс обучения, субъектами которого станут выпускники педагогического института, характеризуется интеграцией образовательных и информационных технологий, применением новых интерактивных и мультимедийных средств обучения, поэтому необходимым качеством личности профессионала становится ИКТ-компетентность. В Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования (ГОС ВПО) для подготовки магистров по направлению 050400 «Социально-экономическое образование» в качестве квалификационной характеристики отмечается методологическая и инструментальная готовность к ведению научно-исследовательской и педагогической деятельности в области социально-экономического образования, что выражается в, том числе, в умении использовать информационные технологии при сборе, обработке и интерпретации полученных экспериментальных данных; владении современными методами исследований, которые применяются в области социально-экономического образования, а также в современных информационных системах для диагностики уровня обученности учащихся и др. Для интенсификации каждого вида деятельности в современных условиях необходимо использовать информационные и коммуникационные технологии (ИКТ), поэтому в обязательный минимум содержания специализированной подготовки магистров по направлению «Социальноэкономическое образование» включена дисциплина «Информационные и коммуникационные технологии в науке и образовании». Содержанием указанной дисциплины, согласно стандарту, является изучение новых ИКТ, 62

© Н. А. Швыдкова, 2010 275

понятий и классификации сред конечного пользователя, концепции интеллектуального интерфейса, систем аналитических преобразований, обработки и визуализации экспериментальных данных и др. В многоуровневой системе подготовки специалистов по направлению «Социально-экономическое образование» можно выделить два уровня изучения ИКТ: при обучении в бакалавриате целью обучения является формирование базовой ИКТ-компетенции будущих преподавателей, в то время как в магистратуре меняется подход к изучению информационных технологий. ИКТ на этом этапе рассматриваются в качестве основы методологической компетентности, которые позволяют разрабатывать стратегию научного эксперимента и инструментальные средства его осуществления, используемые как на этапе его проведения (информационное моделирование), так и на этапе анализа информации (статистические возможности). Стандартом предусмотрено изучение информатики на первом курсе, поэтому временной разрыв в изучении ИКТ оказывает негативное влияние на непрерывность в становлении ИКТ-компетентности обучаемых. На наш взгляд, необходим переходный этап, позволяющий адаптировать полученные ранее знания и умения в области использования ИКТ, к новому виду деятельности, поэтому обучение по курсу «Информационные и коммуникационные технологии в науке и образовании» должно включать занятия, ориентированные на актуализацию применения ИКТ в учебной и предметной деятельности (на уровне изучения предмета в школе) с последующим развитием умений применять ИКТ в научноисследовательской и предметной деятельности (изучение предмета на уровне ССУЗов и ВУЗов). Научно-исследовательская работа магистрантов представляет собой процесс, с одной стороны, направленный на формирование научноисследовательской компетентности (которая входит в состав профессиональной компетентности магистра), а с другой стороны, она является результатом применения развивающейся научно-исследовательской компетентности. Таким образом, основным видом деятельности, к которой должен быть готов магистр - выпускник педагогического ВУЗа, является научнопедагогическая деятельность, под которой мы, вслед за исследователями [1, 2] будем понимать: деятельность магистрантов, ориентированную на разработку и использование инновационных образовательных технологий в учебном процессе колледжей и ВУЗов. В настоящее время ИКТ, как активно развивающаяся комплексная научно-практическая область, приводит к видоизменению структуры и содержания не только учебной, но и научноисследовательской деятельности, добавляя в них особую инструментальную составляющую. С другой стороны, сама ИКТ-компетентность, являясь автономным образованием, претерпевает содержательные изменения под влиянием профессионально ориентированной научно-исследовательской компетентности. Так, например, на факультете Социально-исторического 276

образования Педагогического института ЮФУ существуют два профиля обучения «История» и «Социология», которые делают акцент на различном инструментарии научного исследования, если для исторического образования основу инструментария составляют средства ИКТ по созданию и работе с электронными источниками, то в для социологического исследования важными являются возможности ИКТ при статистической обработке данных. Для формирования готовности магистранта к инновационной научноисследовательской деятельности предлагается модернизировать концепцию, содержание, а так же учебно-методическое обеспечение курса «ИКТ в науке и образовании», который может служить предметной базой для реализации методической системы обучения ИКТ магистрантов гуманитарных специальностей педагогического ВУЗа. На наш взгляд учебно-методическое обеспечение курса «ИКТ в науке и образовании» должно иметь уровневую структуру и включать в себя следующие компоненты: • пропедевтический, содержащий учебный материал и практические задания, ориентированные на коррекцию приобретенных ранее знаний, связанных с ИКТ и формирование устойчивой мотивации к использованию данных технологий в научной деятельности; • инвариантный базовый компонент, ориентированный на изучение ИКТ, способствующих формированию аналитической компетентности, предполагающей сбор и анализ информации, необходимой для проведения исследования, а также ИКТ, способствующих корректному оформлению результатов научно-исследовательской деятельности; • вариативный базовый компонент, предполагающий четкий выбор из многообразия ИКТ необходимого инструментария для проведения научно-исследовательской работы по направлению и его изучению; • вариативный профильно-методический компонент, включающий задания для апробации сформированной ИКТ-компетентности в рамках педагогической практики. В данный раздел также включены материалы, которые раскрывают методический аспект использования ИКТ в обучении предмету на разных этапах обучения (школа-ССУЗ-ВУЗ) и тренировочные задания, выполнение которых позволит студентам подготовить цифровые образовательные ресурсы для их последующего использования на педагогической практике. Литература 1. Сластенин В. А., Подымова Л. С. Педагогика: инновационная деятельность / В. А. Сластенин, Л. С. Подымова. – М.: ИЧП «ИздатМагистр», 1997. – 224 с. 2. Дворецкий С. И. Научно-педагогическая практика: методические рекомендации / С. И. Дворецкий, Е. И. Муратова, С. В. Варыгина. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004, 32 с. 277

Т. Н. Бордюгова63 Педагогический институт ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону

Построение индивидуальной образовательной траектории бакалавра физико-математического образования при изучении программирования

Профессиональное становление будущего учителя физикоматематического образования в рамках перехода к обучению по стандартам третьего поколения во многом зависит от организации учебной деятельности. Данный переход предполагает высокий уровень саморегуляции, которая обусловлена степенью осознанности обучения, умением выявить оптимальные способы и средства достижения поставленных целей, сопоставляя конечный результат деятельности с ее целью, что позволяет изменить психологический контакт преподавателя со студентами в основе процесса обучения, позволяющий обеспечить индивидуальную траекторию каждого студента. Индивидуальная траектория – это замысел студента относительного его собственного продвижения в образовании, оформленный и упорядоченный им в соответствии с педагогическими технологиями и учебной деятельностью. Студенты самостоятельно выбирают путь обучения на основе осознанной самооценки возможностей, потребностей и целей в изучении программирования. Индивидуальные образовательные траектории характеризуются вариативностью форм, методов и средств обучения, что ориентировано на разные способности студентов. Выбор уровня сложности субъективен и определяется конкретными учебными задачами студентов, самооценкой, уровнем притязаний, их опыт студентов к получению полноценного профессионального образования в программировании. Центральное место в технологии индивидуальных образовательных траекторий отводится обучаемому и его деятельности. Преподаватель использует различные формы обучения: групповая (сообщение и объяснение нового материала, демонстрация его использования на практике, пробная тренировка) и индивидуальная, управляя самостоятельной работой студентов и осуществляя контроль. Данная технология предполагает осуществление таких видов контроля как: контроль со стороны преподавателя, самоконтроль, взаимоконтроль. Деятельность преподавателя при реализации индивидуальных траекторий обучения включает в себя диагностирование уровня обученности студентов с помощью тестов; постановку целей и задач обучения; отбор учебного материала и его организацию (адаптацию к уровню обученности 63

© Т. Н. Бордюгова, 2010 278

группы); разработку нескольких видов траекторий, исходя из общего количества студентов, различия уровней их подготовки, желаемой степени индивидуализации учебного процесса; организацию учебного процесса (инструктирование, обеспечение дидактическим материалом, установление благоприятного психологического климата, оказание поддержки студентам); организацию контроля (текущий, взаимоконтроль, самоконтроль). Деятельность студентов включает в себя участие в диагностическом тестировании; определение собственной цели и потребности в изучении языка программирования; ознакомление с итоговыми требованиями траекторий; сопоставление желаемых целей и своих возможностей; выбор траектории; выполнение заданий, инструкций и требований, предусмотренных выбранной траекторией; оценку проделанной работы, сопоставление цели и результатов; решение о продолжении обучения по выбранной траектории или ее смене. Исходя из совокупности целей, содержания образования, организации образовательного процесса и оценки образовательных результатов можно сформулировать принципы, на которые будем ориентироваться при проектировании индивидуальных образовательных траекторий обучения программированию бакалавров физико-математического образования: • смысл образования заключается в развитии у обучаемых способности самостоятельного определение собственной цели и потребности в изучении программирования. • содержание образования представляет собой дидактически адаптированный социальный опыт решения познавательных, мировоззренческих и иных проблем. • смысл организации образовательного процесса заключается в создании условий для формирования у обучаемых опыта самостоятельного решения познавательных, коммуникативных, организационных, нравственных и иных проблем, составляющих содержание образования. • Оценка образовательных результатов основывается на анализе уровней образованности, достигнутых студентами на определённом этапе обучения. Рассмотрим этапы построения индивидуальных образовательных траекторий бакалавров физико-математического образования при изучении программирования. На первом этапе производится диагностика уровня образованности в области программирования обучаемого. Цель диагностики: выявить начальный уровень подготовки знаний по программированию после обучения в школе. Студентам 1 курса перед началом занятий по программированию предлагается ответить на теоретические вопросы по основам алгоритмизации и программированию и выполнить задания на построение алгоритмических конструкций и реализацию задач в среде программирования. Для диагностики уровня их подготовленности использовалась анкета, которая содержала 24 вопроса – по четыре вопроса из каждой содержательной линии 279

школьного курса программирования: линейная алгоритмическая конструкция, разветвляющаяся алгоритмическая конструкция, организация циклов, одномерные и многомерные массивы, строковые и символьные переменные. Ответы на каждый вопрос и задание оцениваются с учетом того, что они разновесовые: по двухбалльной шкале – теоретические вопросы, по двухбалльной шкале – на выполнения задания во фрагменте задачи и по трехбалльной шкале – решение задачи в среде программирования. При проверке учитывается количество правильных ответов (теоретические вопросы), а также полнота выполнения заданий (практическая часть). За «низкий» уровень базовых знаний по программированию, полученных в школьном курсе принимается ответы студента на вопросы анкеты, в случае если, количество баллов, которое он набрал, не превышает 15, «средний» - от 16 до 29 баллов, «высокий» - 30 до 38. На втором этапе реализации индивидуальных траекторий обучения программированию был разработан исходный концепт тем дисциплины программирование: модуль 1. «Элементы языка», модуль 2. «Типы данных», модуль 3. «Операторы Turbo Pascal», модуль 4.»Массивы», модуль 5. «Символы и строи», модуль 6. « Процедуры и функции». На этом следующем этапе разрабатываются индивидуальные программы обучения на образовательный период (1 занятие, одна из изучаемых тем, 1 учебный модуль, семестр). Студент с помощью преподавателя выступает в роли организатора своего собственного образования, выбирая наиболее оптимальную для себя траекторию обучения программированию. После выявления уровня подготовленности студент при помощи преподавателя выбирает форму обучения для каждой темы концепта. Предлагаются следующие формы обучения: 1) аудиторная, предназначенная для студентов с низким и средним уровнями подготовки. Однако это не означает, что для студента с высоким уровнем данная форма является не приемлемой. При выборе этой формы обучения, бакалавры физико-математического образования занимаются следующими видами деятельности: изучение теоретического материала на лекциях (теоретическое обучение); практическое решение задач на основе принципов инвариантного модуля уровневой модели подготовки бакалавров физико-математического образования по программированию (практические занятия) и консультации. 2) внеаудиторная (дистанционная), предлагаемая студентам с высоким и средним уровнями подготовки по программированию. Студенты же, с низким уровнем могут использовать эту форму обучения в качестве дополнительной. Видами учебной деятельности являются те же, что и при аудиторной форме обучения программированию, но с использованием средств коммуникации. Обучение происходит в доступном для студента темпе и в удобное время при возможности многократного обращения к учебной информации. 280

3) самостоятельная работа, предполагает реализацию решения задач, поставленных преподавателем студенту, а так же консультирование (очное и дистанционное). Следующим компонентом образовательной траектории выступают средства обучения. Средства изучения дисциплины Программирование подразделяются на два класса: 1) традиционные (классические) средства обучения дисциплине в высшей школе: учебники, задачники, дидактические материалы, учебнометодические пособия и т.п. 2) электронное учебное пособие, позволяющее организовывать и целенаправленно управлять деятельностью студента по изучению курса; стимулировать деятельность студента в рамках отдельного занятия; рационально сочетать различные виды учебной деятельности с учетом дидактических особенностей каждой из них; рационально использовать аудиторное время; организовывать самостоятельную работу. По отношению к учебной дисциплине программирование выполняемая студентами образовательная работа делится на три вида: - предметная: сформулированные понятия, правила и закономерности построения алгоритмических конструкций, то есть знание содержание теоретического ядра программирования; - междисциплинарная: результат применения фундаментальных образовательных объектов, то есть решение профильный компонент (решение прикладных задач); - методологическая: индивидуальные образовательные траектории студента при изучении данной дисциплины. По форме студенческие работы можно разделить на следующие: 1) исследовательские (решение зачетной предметной задачи на языке программирования), 2) техническое произведение (демонстрация решений предметных задач в изучаемой среде программирования), 3) теоретическое произведение (демонстрация теоретической компетентности по программированию). Такой подход позволяет использовать выполнение модульных контрольных заданий (МКЗ), проводящихся в письменном виде и являющихся обязательной компонентой модульного контроля по дисциплине Программирование, для которой итоговой формой семестрового контроля является зачет. Для проведения такой работы были подготовлены индивидуальные варианты МКЗ, каждое задание которого охватывало основной учебный материал. К выполнению МКЗ допускаются все студенты, независимо от посещаемости и выполнения других видов учебной деятельности. Результаты выполнения оцениваются в соответствии с рейтинговой системой оценки знаний. Повторного выполнения студентом модульного контрольного задания не допускается. Итоговая оценка по зачетному модулю выставляется как комплексная по результатам выполнения МКЗ с учетом результатов 281

текущего контроля на практических, лекционных занятиях, коллоквиумах, а так же результатов выполнения индивидуальных заданий, предусмотренных учебно-методическим комплексом «Программирование». Оценка самостоятельной работы производиться по таким критериям, как степень компетентности, творчества, новизна, личный вклад, логичность, оформление, аргументированность ответов на вопросы, трудоемкость. На шестом этапе выявляются индивидуальные и общие образовательные продукты деятельности, фиксируются применяемые виды и способы деятельности. Полученные результаты сопоставляются с целями индивидуальных и общих коллективных программ занятий. Каждый студент осознает и оценивает степень достижения индивидуальных и общих целей, уровень своих внутренних изменений, усвоенные способы образования. При организации процессов самооценки и самоанализа студентом качества и эффективности своей компетентности по программированию, учитываются следующие условия: осознание студентом необходимости самоанализа своей деятельности и своих личных качеств, определяющих ее успешность; знание студентов основ программирования при решении предметных задач; владение знаниями, составляющих его профессиональную деятельность при решении задач; умение формулировать критерии качества эффективности своего обучения. Оценивается также общий образовательный процесс, коллективно полученные результаты и способы их достижения, что дает студенту возможность не только понять коллективные результаты, но и оценить степень своего собственного продвижения в освоении данных способов деятельности и реализации личностных качеств. На рефлексивно-оценочном этапе создаются условия для коррекции и планировании последующей индивидуальной и коллективной образовательной деятельности. По результатам самооценки выявляется зависимость успешности обучения будущими учителями физико-математического образования программирования их профессиональной деятельности от использования тех или иных технологий обучения и выявляются резервы и тенденции оптимизации взаимодействия со студентами при условиях реализации компетентностно-ориентированного образования. Литература 1. Агафонов В. Н. Спецификация программ понятийные средства и их организация. Новосибирск: Наука, 1987. 2. Бордюгова Т. Н. Проектирование основных компонентов методической системы обучения программированию бакалавров физикоматематического образования// Современные информационные технологии в образовании: Южный Федеральный округ: сборник трудов: научнометодическая конференция/ Ростов-на-Дону, 2009. 282

3. Данилюк А. Я. Теория интеграции образования. – Ростов н/Д: РГПУ, 2000. 4. Кларин М. В. Личностная ориентация в непрерывном образовании // Педагогика. 1996. № 2. 5. Монахов В. М., Смыковская Т. К. Проектирование авторской (собственной) методической системы учителя. // Школьные технологии № 4, 2001. А. С. Дубинин, М. И. Коваленко64 Педагогический институт ЮФУ, г. Ростов-на-Дону

Разработка автоматизированной системы решения задач по программированию

Несмотря на существующий сегодня приоритет в области изучения информационных технологий (ИТ), смещенный к привитию пользовательских навыков, программирование по-прежнему является разделом, формирующим логическое мышление и определяющим уровень информационной культуры будущих учителей информатики. Программирование является наиболее сложным предметом в подготовке студентов педагогических вузов. Трудность в преподавании заключается в необходимости постоянного контроля выполненных задач. Так как студенты имеют разный темп работы, то будет правильным применения дифференцированного подхода. Следовательно, необходимо сделать более гибкой систему контроля, способствующую своевременному формированию индивидуальной траектории обучения и консультирования студентов. Нами предлагается система автоматизированной проверки задач по программированию(«АПЗП») целью которой является: 3) мониторинг качества обучения по предмету «программирование» для бакалавров и магистров. 4) подготовка к олимпиадам по программированию 5) проведение олимпиад по программированию 6) повышение квалификации программистов

64

© А. С. Дубинин, М. И. Коваленко, 2010 283

Входной контроль. После авторизации в системе пользователь выбирает язык программирования из списка, после чего ему доступны темы для входного контроля по этому языку. После выбора темы, пользователю предлагается выбрать задачу, далее он получает условие задачи. Решив эту задачу, пользователь ее может отправить в систему для проверки. Система производит анализ решения, проверку его на тестовых заданиях, пользователю выдается результат.

Мониторинг обучения. После авторизации в системе пользователь выбирает язык программирования, который он изучает, после чего ему доступна база задач для изучения по этому языку. Пользователь может решать задачи, пользуясь справочниками (теории решения алгоритмов, справочники по языкам программирования, примеры решения задач). После отправки решения в систему для проверки пользователь получает рекомендации и может внести изменения в решение и попробовать снова.

Итоговый контроль. В данном режиме после авторизации пользователь выбирает язык программирования и получает список задач. Он решает задачи и отправляет решение, значение имеет качество алгоритма и время отправки. После анализа решения система выдает пользователю результат. Принцип работы системы АПЗП заключается в следующем: каждый пользователь, имеющий доступ к системе (студенты, преподаватели или администраторы) работает с ней по средствам ИП (интерфейса 284

пользователя). Разграничение прав пользователей производится по группам. ИП напрямую взаимодействует только с базой данных (БД), в которой хранятся учетные записи пользователей, база задач, тестовые задания для проверки решений и другие системные данные. Чеккер - демоны запускаются отдельно, могут быть запущены на отдельных серверах, для обеспечения большей производительности. Он получает решения, которые отправляет пользователь из БД и выполняет проверку.

Алгоритм работы в режиме студент: Авторизация; Получение задания; Отправка решения (решение сохраняется в БД); Чеккер получает не проверенное решение из БД; Чеккер выделяет информацию о полученном решении и выполняет семантическую проверку; Чеккер отправляет решение на компиляцию; В случае ошибки компиляции сохраняет код ошибки и прерывает свою работу; Откомпилированное решение проверяется на тестовых заданиях. Чеккер получает первое тестовое задание для данного решения. Сохраняет тестовое задание в файл, и подключает его в качестве stdin (Поток номер 0, стандартный ввод) Создает файл для вывода ответов и подключает его в качестве stdout (Поток номер 1, стандартный вывод) Создает подпроцесс и запускает в нем решение. В текущем процессе выполняется слежение за подпроцессом, в случае превышения лимитов по памяти или процессорному времени подпроцесс «убивается». 285

После выполнения решения, результат сверяется с эталонным. Проверяется, есть ли еще тесты для этого решения, если есть то выполняется п. 10 для следующего теста. Если все тесты выполнены, и результаты верны то пользователю выводится сообщение об успешном завершении Алгоритм работы в режиме преподаватель: 2. Авторизация; 3. Выбор действия (просмотр статистики, редактирование задач, редактирование тестовых заданий к задачам, редактирование справочников, управление группой «Студенты») 4. Если выбран просмотр статистики, то преподаватель может проверить индивидуальные достижения студентов после выполнения, а также получить сравнительные характеристики успеваемости студента в группе или на курсе. 5. Если выбрано редактирование задач, преподаватель может добавить задачу или изменить условие задачи, которая уже включена в базу. 6. Если выбрано редактирование тестовых заданий, преподаватель может просмотреть набор тестов для того или иного решения и, при необходимости, добавить новый тест в набор. 7. После добавления теста в набор производится его проверка и вывод ответа на тест. 8. Если ответ на тест подтвержден, то тест добавляется в набор. 9. Если выбрано редактирование справочников, преподаватель может добавить или редактировать статьи в справочнике. 10. Если выбрано управление группой «Студенты», преподаватель может добавить или удалить учетную запись студента, установить статус студента («абитуриент», - в данном случае студенту будет необходим входной контроль, «текущий», система будет работать в режиме мониторинга учебной деятельности студента, «завершает», в данном случае, потребуется итоговый контроль знаний студента). Л. П. Грищенко65 Педагогический Институт ЮФУ, г. Ростов-на-Дону

Особенности формирования информационной культуры менеджера образования как неотъемлемой характеристики специалиста в информационном обществе

В связи с информатизацией современного общества существенное значение приобретают проблемы организации образовательного процесса в учреждениях среднего и высшего профессионального образования. Современные специалисты должны ориентироваться в огромном потоке информации, применять новые информационные технологии, с 65

© Л. П. Грищенко, 2010 286

максимальным эффектом использовать сведения из различных информационных источников. Анализ ГОС СПО (2002 г.) и ГОС ВПО (2000, 2005г., III поколения– 2009г.) по специальностям экономики и менеджмента показывают, что сделаны определенные шаги в направлении информатизации экономического образования, но, в тоже время, демонстрируют недостаточное внимание к области формирования важной компоненты специалиста – информационной культуры. В настоящее время существует большое количество определений информационной культуры (ИК). Проблемы формирования информационной культуры при подготовке студентов гуманитарных специальностей нашли отражение в работах И. М. Андреевой, С. Г. Антоновой, Ю. С. Брановского, М. Г. Вохрышевой, Н. И. Гендиной, Е .В. Данильчук и др. В научной литературе представлены следующие подходы к определению ИК: культурологический, информационный, технологический, коммуникационный, информологический, психолого-педагогический. Наиболее распространенными являются: культурологический подход (И. Г. Овчинникова, Л. У. Глухова, М. Г. Вохрышева и др.), при котором ИК рассматривают как «социально обусловленный элемент общей культуры, включающий ценности, связанные с взаимодействием человека и информации, культуру мышления, видение мира, информационное мировоззрение, адекватное современному обществу, ориентацию в информационной среде»; и информационный подход (С. А. Бешенков, А. П. Ершов, А. А. Кузнецов, Н. В. Макарова, Е. А. Ракитина и др.), при котором ИК есть «совокупность знаний, умений и навыков поиска, отбора, хранения и анализа информации, то есть всего того, что включается в информационную деятельность, направленную на удовлетворение информационных потребностей», либо их объединение. Основой обновления содержания образования, в соответствии с Концепцией модернизации, является компетентностный подход. Компетентностный подход является важным связующим звеном между образовательным процессом и интересами работодателей, уже сейчас ведущие компании и государственные ведомства формулируют свои требования к персоналу на языке компетенций, разработка и внедрение так называемых «профилей (или моделей компетенций)» является неотъемлемой частью управления эффективностью многих компаний. Анализ различных подходов к определению ИК, позволил скорректировать и уточнить определение информационной культуры экономистов-менеджеров образования в контексте компетентностного подхода. Под информационной культурой экономистов-менеджеров образования будем понимать системную характеристику личности, включающую совокупность взаимосвязанных информационных, коммуникационных, технологических, управленческих, креативных компетенций, позволяющих эффективно использовать средства ИКТ в профессиональной деятельности. 287

Неотъемлемой частью информационной культуры является знание новых информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) и умение применять их как для автоматизации рутинных операций, так и в профессиональных неординарных ситуациях, требующих творческого подхода. Будущий экономист-менеджер образования должен: осознавать влияние информационных процессов и технологий на развитие современного общества и системы образования; владеть способами и приёмами работы с поступающей информацией, которая является одновременно предметом, результатом и инструментом управленческой деятельности; использовать средства ИКТ как инструмент в учебной, исследовательской, профессиональной, повседневной деятельности. Формирование информационной культуры студентов осуществляется комплексно, на протяжении всего периода обучения в колледже и вузе как через обучение дисциплинам информационного цикла, так и через дисциплины специализации: бухгалтерский учет, экономика, делопроизводство, коммерческая деятельность, менеджмент, маркетинг, правоведение, интегрированные практики и др. [3]. Анализируя модели и методики формирования ИК будущих различных авторов, можно сделать вывод, что ряд исследователей предлагают: • вводить специальные курсы «Информационная культура специалиста», «Основы информационной культуры» или «Основы информационной культуры личности» для различного типа образовательных учреждений, способствующие формированию ИК личности; • вводить курсы по выбору «Защита информации для экономистов», «Справочно-правовые системы для экономистов», «Геоинформационные системы в экономике»; • формировать ИК с использованием информатических дисциплин, выделив следующие этапы: 1) пользовательский (формирование пользовательской составляющей ИК будущего педагога посредством курса «Информатика»); 2) дидактический (формирование профессиональнопедагогической составляющей ИК будущего педагога посредством курсов «Информационные технологии и телекоммуникации в отрасли образования», «Креативные информационные технологии») [4, 5]; 3) мировоззренческий (формирование мировоззренческой составляющей ИК будущего педагога посредством курса «Социальная информатика»). В разработанной нами модели формирования ИК будущих экономистов-менеджеров образования выделены следующие уровни и этапы её формирования [рис 1., 2.]:

288

Рис. 1 • ИКТ-грамотность (этап «школа – колледж»; этапная цель: формирование пользовательской составляющей ИК – знаний, умений и навыков в области ИКТ для получения доступа к информации); • ИКТ-компетенции (этап «колледж-вуз»; этапная цель: формирование базовых и профессиональных ИКТ-компетенций – уверенное владение ИКТ в учебной и повседневной деятельности); • ИКТ-компетентность (этап вуз, интегрированные практики; этапная цель: формирование профессиональной составляющей ИК – уверенное владение ИКТ при решении профессиональных задач на АРМ); • ИК (этап вуз, повышение квалификации, «обучение в течение всей жизни»; этапная цель: формирование мировоззренческой составляющей ИК). Таким образом, основным содержанием реализации модели ИК будущих экономистов-менеджеров образования определены: • дисциплины информационного цикла, определяемые федеральным компонентом ГОС СПО и ГОС ВПО; • экспериментально включённые в профессиональную подготовку экономистов-менеджеров образования дисциплины информационного цикла регионального компонента ГОС ВПО; • интегрированные практики: ознакомительная, учебная, информационная, производственно-педагогическая и преддипломная. На всех этапах формирования ИК учебный процесс строится как взаимодействие преподавателя, студентов и управленцев предприятий (будущих работодателей) на основе смешения традиционных технологий (обучением «лицом к лицу») и дистанционных технологий. 289

Уровень

ИКТ-грамотность

ИКТ-компетенции

ИКТкомпетентность

Информационная культура

Этап обучения

школа

колледж, вуз

вуз, интегрированные практики

непрерывное образование (обучение в вузе, повышение квалификации, обучение в течение всей жизни)

Критерии сформированности наличие представлений о принципах построения алгоритмов; овладение приёмами построения информационных моделей явлений; использование компьютера для работы с различными видами информации

Формирующие дисциплины информатика, информационные и телекоммуникационные технологии

наличие представлений о современных ИКТ; принципах и методах защиты информации; использование ИКТ в индивидуальной и коллективной учебной и познавательной, в том числе проектной деятельности

информатика, информационные технологии в экономике, защита информации, информационные технологии и телекоммуникации в отрасли образования

владение ИКТ-компетенциями, умение использовать ИКТ при решении профессионально-ориентированных задач на автоматизированных рабочих местах (в учебной деятельности и на предприятии)

дисциплины + ознакомительная, учебная; информационная, преддипломная; производственнопедагогическая практики

взаимодействие с людьми при помощи ИКТ; готовность к эффективному, креативному использованию средств ИКТ в профессиональной и повседневной деятельности (продуктивный уровень)

информатика, информационные технологии в экономике, защита информации, информационные технологии и телекоммуникации в отрасли образования; практики в вузе.

Рис. 2. Этапы формирования ИК в процессе подготовки экономиста-менеджера в системе колледж-вуз 290

Принципиальным отличием разработанной уровневой модели будущих экономистов-менеджеров образования от представленных в научной литературе моделей, является введение в процесс формирования ИК системы интегрированных практик (с первого по пятый курс): • ознакомительной практики на предприятиях/учреждениях образования (цель: мотивационный этап в изучении дисциплин информационного цикла, подготовка к осознанному и углубленному изучению общепрофессиональных и специальных дисциплин); • учебной практики в вузе (цель: выравнивание навыков работы на персональном компьютере (ПК), закрепление и расширение навыков использования возможностей пакетов прикладных программ и закрепление навыков использования пакетов прикладных программ, ориентированных на обеспечение решения управленческих задач на предприятии отрасли. Этап применения ИКТ для решения учебных и повседневных задач.); • производственно-педагогической на предприятиях/учреждениях образования (цель: закрепление, расширение, углубление и систематизация знаний в области, полученных при изучении общепрофессиональных и специальных дисциплин на основе изучения деятельности предприятия отрасли. Этап применения ИКТ в профессиональной деятельности, на предприятиях.); • информационной практики в вузе (цель: выравнивание (коррекция) навыков работы на ПК в области профессиональной деятельности (этап расширения компетенций в области ИКТ); • преддипломной практики (цель: обобщение знаний и навыков работы студентов по специальности. Этап использования ИКТ на предприятиях с целью проведения научно-исследовательской деятельности). Теоретические основы формирования информационной культуры будущих экономистов-менеджеров образования в контексте компетентностного подхода в процессе непрерывной подготовки, находят отражение в соответствующей методической системе. Опираясь на исследования Ю. С. Брановского, Е. В. Данильчук, М. А. Меркуловой, В. М. Монахова, А. И. Нижникова А. М. Пышкало, Т. К. Смыковской, М. В. Швецкого, при проектировании методической системы формирования информационной культуры экономистов-менеджеров в процессе непрерывной подготовки, мы выделяем следующие компоненты методической системы формирования, которые необходимы в процессе обучения, направленного на формирование информационной культуры: цели, содержание, методы, средства, организационные формы, оценочнорефлексивный инструментарий. Особенностью методической системы формирования ИК являются организационные формы, которые представляют собой следующие взаимодействия: 291

• преподаватель – студент – ведущий управленец предприятия (будущий работодатель); • ведущий управленец предприятия – студент; • студент – дистанционное консультирование – преподаватель. Модель методической системы формирования информационной культуры будущих экономистов-менеджеров образования представлена на рис. 3.

Рис. 3 292

Эффективность методической системы формирования информационной культуры будущих экономистов-менеджеров образования в процессе непрерывной подготовки определялась в процессе проведения педагогического эксперимента. Педагогический эксперимент продолжался четыре года, за это время в нем приняли участие 490 человек: студенты экономического факультета (280 человек) с первого по пятый курс и студенты экономического колледжа (210 человек) Педагогического Института Южного Федерального Университета. Обобщенные критерии сформированности информационной культуры уточнялись в виде диагностируемых показателей по определению ИК через ИКТ-грамотность, ИКТ-компетенции, ИКТ-компетентность и креативной компетентности, по которым студенты дифференцировались на группы низкого, среднего и высокого уровней владения ИК [2]. Результаты эксперимента показали, что предложенные нами модель и методическая система формирования информационной культуры будущих экономистов-менеджеров образования в контексте компетентностного подхода в условиях непрерывной подготовки позволяют повысить уровень информационной культуры эффективнее, чем традиционный подход [рис. 4].

Рис. 4 Литература 1. Брановский Ю. С. Методическая система обучения предметам в области информатики студентов не физико-математических специальностей в структуре многоуровневого педагогического образования: автор.диссер.доктора пед.наук.-М., 1996 2. Грищенко Л. П. Методическая система формирования информационной культуры будущих экономистов – менеджеров образования в системе «колледж-вуз». // Известия Южного Федерального Университета Ростов-на-Дону - № 1, 2010. С. 221-228. 3. Грищенко Л. П. Специфика формирования информационной культуры экономистов – менеджеров образования в контексте компетентностного подхода. // Известия Южного Федерального Университета - Ростов-на-Дону - № 4, 2009. С. 162-168. 293

4. Данильчук Е. В. Теоретико-методологические основы формирования информационной культуры будущего педагога: Теоретическое исследование. – Ростов – н/Д.: Изд-во Рост. Гос. Пед. Ун-та, 2002. – 132 с. 5. Данильчук Е. В. Теория и практика формирования информационной культуры будущего педагога: Монография. – М. – Волгоград: Перемена, 2002. – 230 с. В. П. Седякин66 МИИГАИК, г. Москва

О предмете прикладной информатики 1. Введение Актуальность рассматриваемой в статье темы подтверждается недавней (в марте 2009г.) дискуссией на форуме популярной интернетэнциклопедии “Википедии”. Дискуссия целиком была посвящена определению понятия “информация”, жанр дискуссии можно определить как “войну определений”, а результатом ее явилась “заморозка” статьи, посвященной понятию [1], т.е. прекращение работы над статьей. Но не только в научно-популярных публикациях вновь возникают дискуссии на эту тему. Ниже приведена выдержка из проекта заключения “О разработке требований к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы в части раздела Информатика (Информационные технологии) для непрофильных специальностей и направлений», который был разработан Советом Учебно-методического объединения классических университетов России по прикладной математике, информатике и информационным технологиям (ИТ). “Термин «информатика» используется на протяжении последних трех десятилетий (в основном в нашей стране) для ссылки на область, включающую как научные аспекты теории информации, так и прикладные направления, связанные с передачей и обработкой (в широком смысле) информации посредством использования ЭВМ. Данный термин не вполне удачен для применения его в образовательных стандартах ввиду того, что он: не имеет конкретного определения, за ним не стоит конкретная научная область или образовательная дисциплина с общепринятым объемом знаний, т.е. информатика как конкретная научная область не сложилась.”[2]. Если обратиться к историческому решению АН СССР 1983г. [4], то в нем информатика рассматривалась как “комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики”. В данном определении также непонятно, что имеется 66

© В. П. Седякин, 2010 294

в виду под “дисциплиной” – политематическое научно-техническое направление или набор конкретных наук со своими собственными (но близкими) предметными областями, а также с соответствующими им технологиями? Здесь необходимо указать на связь науки и той технологии, которую она порождает. Химические технологии позволяют создавать химические продукты, они являются способами переработки веществ, в основе которых лежат методы химии. Биотехнологии позволяют получать биологические продукты и основываются на методах биологии, как науки. Информационные технологии также позволяют получать некие информационные продукты, но связать с этими технологиями методы одной науки в действительности не удается. Казалось бы, парадоксальная ситуация – информационные технологии есть, а отвечающей им информационной науки с единым предметом и методом исследования, которые необходимы для научной дисциплины – нет. Однако, если взглянуть на историю науки и техники, то это вовсе не парадокс, а свидетельство того, что наука еще не сложилась. Ведь технология изготовления химических веществ началась задолго до становления химии, еще на этапе алхимии. А практические биотехнологии в виде забраживания вина и кисломолочных продуктов – задолго до появления ботаники и зоологии. Технология – это совокупность способов и операций обработки и получения какой-либо продукции. А. А. Поляков и В. Я. Цветков в [4] рассматривают информатику “как науку, как отрасль народного хозяйства или как технологию”. Там же они выделяют три взаимосвязанных части в информатике как технологии – “технических, программных и алгоритмических средств”. В узком понимании информационные технологии (далее ИТ) - это технологии обработки, хранения и передачи информации. ИТ сейчас ассоциируют с компьютерными технологиями, однако, в широком понимании ИТ охватывают все области передачи, хранения и восприятия информации и не только с помощью компьютерных технологий, но и традиционных, “докомпьютерных” технологий, как например, в бухгалтериях или в каталогах библиотеках. Н. А. Кузнецов, Н. Л. Мусхешвили, Ю. А. Шрейдер в фундаментальной статье [5] полагают что, “информатике, в ее настоящем виде, нельзя сопоставить “метода информатики”, она им не обладает, поскольку является политематическим направлением, которому свойственны не только многопредметность, но и междисциплинарность”. Они полагают, что за информатикой следует оставить изучение разнообразных информационных взаимодействий, “оставляя возможность выделения в ее рамках предметных дисциплин”. Т.е. наряду с разнообразными предметными дисциплинами, которые изучают разные виды информации, предлагается изучение неких общих свойств разных видов информации в рамках теории информационного взаимодействия, для которой объектом изучения оказываются особенности процесса осведомления, а не содержание конкретного акта взаимодействия. Автору представляется необходимым определить возможности решения 295

“обратной задачи” – выделения из разных предметных “информационных” дисциплин тех общих разделов, которые их объединяют. 2. Общая информатика В упомянутой выше книге [4] информатика рассматривается как наука, подразделяемая авторами на две части: фундаментальную и прикладную. При этом “фундаментальная занимается изучением теоретических основ и научным развитием методов информатики”, а “прикладная – решением прикладных и социальных задач в различных сферах человеческой деятельности”. Несостоятельность “фундаментальной” информатики в настоящее время доказывать не приходиться, поскольку статус самой информатики как единой науки, как показано выше, еще обсуждается. В то же время термин “Прикладная информатика” нашел себе применение в российском образовании в виде конкретной специальности “Прикладная информатика (по областям)”, для которой с конца 90-х годов действует образовательный стандарт. Выпускники в качестве объектов профессиональной деятельности изучают информационные системы и сети, программное и информационное обеспечение в области применения, а также способы и методы проектирования и эксплуатации. Практически они овладевают “социально-экономической информатикой”, поскольку предметом изучения является социальноэкономическая информация и технологии ее обработки. Важнейшая форма этой информации – документальная, поэтому особое значение для этой специальности имеет документоведение, которая и стала основой “социального” направления в информатике, которое успешно развивалось в СССР еще в 1970-е годы, в т.ч. в работах Михайлова А. И., Черного А. П., Гиляревского Р. С. [6]. Предложенное ими определение понятия информации как сведений о фактах, явлениях, событиях и процессах в социальной и материальной жизни независимо от формы представления, в последствие было принято в федеральном законе. Компьютерные технологии позволили не только автоматизировать обработку огромных массивов документированной информации, но и создавать автоматизированные информационные системы управления предприятиями. Важно отметить отличие их от, например, автоматических систем управления производствами, в которых реализуется контур управления по обратным связям, в т.ч. с помощью ЭВМ, обрабатывающих цифровые данные датчиков, а не документированную информацию. Бурное развитие компьютерных технологий для обработки документированной информации и разнообразных цифровых данных послужило тому, что в Северной Америке понятие “компьютерные технологии” поглотило в себя все, что оказалось связанным как с областями их применения, так и с тем, что они воплотили технически, программно и алгоритмически – выполнение реализуемых операций, в т.ч. операций обработки любых данных и документированной информации. В начале 90-х в в США и др. англоязычных странах сложилось научно-образовательное направление «Computing» (также используется термин «Информационные технологии»), как образовательная 296

университетская дисциплина, ориентированная на подготовку специалистов для области информационных технологий (ИТ). Международные организации IEEE и ACM разработали рекомендации для базового образования по направлению Computing (Computing Curricular 2001) [7]. Прагматизм, свойственный не только американской науке, но и высшему образованию в Северной Америке, проявился и в том, что инструмент решения разнообразных задач, каковым и является компьютер, стал “терминологическим ядром” для образовательного направления “Computing”, а всевозможные научные дисциплины, которые связаны с применением компьютеров, первоначально вошли в состав набора ”computer sciences”. Впоследствии пришлось расширить и сам набор и название направления “computer and information sciences”. Прагматический подход к изучению и преподаванию информационных технологий (или прикладной информатики), в сущности, отражает своеобразную аксиологическую (ценностную) установку на приоритет практических потребностей в информационных технологиях. Они “практически необходимы сейчас, а теоретические и методологические обоснования их могут и подождать”. Прагматический подход вполне удовлетворявший два десятилетия назад, в настоящее время полностью исчерпал себя. Появление и массовое распространение интернет не только создало совершенно новые компьютерно-информационные технологии, но и создало новые информационные понятия. 2.1. Основы информатики и информационных технологий В настоящее время основой информатики и современных информационных технологий, как образовательного направления, действительно является применение компьютеров и цифровых коммуникаций. С этой стороны информатика – “технологически зависима”. Однако, традиционные “докомпьютерные” информационные технологии обходились без компьютеров и основывались на обработке бумажных документов. Но документ – это единство информации и материального носителя [8], т.е. традиционные информационные технологии имели дело с информацией в документальной форме. В компьютерах и цифровых коммуникациях обрабатываются и передаются цифровые данные – т.е. знакосимвольная форма представления информации. Таким образом, если объединять традиционные и современные информационные технологии, то образуется основа в виде обработки документов и применения компьютеров и цифровых коммуникаций. В этом случае предметом изучения информатики можно определить информацию в различных формах ее представления и методы ее обработки и передачи. Однако вполне конкретным предметом для научно-образовательного направления представляется изучение информации и различных форм ее представления с точки зрения информационного взаимодействия. Это направление можно назвать “общей информатикой”, поскольку оно позволяет рассмотрение различных видов информации с общих позиций информационного взаимодействия. Упомянутая во введении “война 297

определений” отражает проблему “экспликации” понятия информации [9], которое используется в самых различных значениях. Существует множество различных определений понятия информации, среди которых выделяют три основных типа – объективные, атрибутивные и функциональнокибернетические. Не рассматривая здесь первый тип, как отвечающий паранаучному направлению “информациологии”, отметим использование в физике атрибутивных понятий информации, таких как, например, в “квантовой информатике”. В обстоятельной книге А. Д. Иванникова, А. Н. Тихонова и В. Я. Цветкова [10] содержится целая глава, в которой подробно рассмотрено истинное значение математической теории связи К. Шеннона, как конкретной теории, рассматривающей только один вид информационного взаимодействия “передатчик – зашумленный канал связи – приемник” в задачах связи. В ней рассматривается передача дискретных сообщений только с точки зрения передачи формы представления информации, т.е. данных безотносительно содержания, а вводимая мера количества информации передаваемой дискретной информации связывается только с вероятностью получения комбинации символов или знаков. Такая количественная мера никак не связана со знанием, она имеет значение только для изучения передачи данных. Использованный К. Шенноном математический аппарат из статистической термодинамики своей строгостью и кажущейся простотой на целые десятилетия закрепил за его теорией место основной информационной теории, в то время, как ни сам К. Шеннон в конце 1940-х годов, ни его предшественник Р. Хартли в конце 1920-х годов на это не претендовали. В настоящее время, место “общей информатики”, по существу, занимает математическая теория связи К. Шеннона, что и является серьезной методологической проблемой и способствует путанице и “войнам определений”. 2.2. Исключительность понятия информации По существу, физиками-теоретиками используется атрибутивное понимание информации, которая присуща физических объектам на субатомарном уровне. Интересно, что при этом физиками используется компьютерная метафора. что находит свое воплощение в идее “гигантского компьютера природы” в “квантовой теории информации” Ст. Хогена. Не оспаривая правомерность использования понятия информации, стоит указать, что его содержание, по-видимому, наследует тому, что ввел У.Эшби для биофизических систем – как меру разнообразия. Т.е. оно атрибутивное и опирается на теорию отражения. Не вдаваясь здесь в квалификацию различных кибернетически-функциональных определений отметим среди них наиболее значимый вид социальной информации, который подробно рассматривался в работах [9, 10]. Этому виду отвечают разные определения, но, в основном, они сводятся к уже упоминавшемуся определению информации, как - “сообщениям, содержащим сведения относительно чеголибо, предназначенное для передачи или переданное в любой знаковой форме”, либо к “сведениям о каких-либо событиях, фактах, явлениях и 298

процессах в социальной и материальной жизни независимо от формы их представления”. Сложная проблема классификации известных определений понятия информации указывает на “особый случай” и требует выяснения “особости” этого понятия. Чем обусловлена такая необычная полисемия его? Почему оно столь широко применяется и в обыденной жизни и в разных науках? И, наконец, почему не происходит элиминации или вытеснения в течение нескольких десятилетий хоть каких-нибудь уже неактуальных определений этого понятия, как это обычно происходит в научном и естественном языках по мере уточнения понятия? Почему не удается решение задачи экспликации (уточнения понятия) с помощью средств символической логики? Ответ на эти вопросы, по-видимому, одновременно лежит в двух плоскостях – прагматической и лингвистической, связанной с языком науки. П. С. Юшкевич в [11] отмечает, что философский язык образен (метафоричен) и многозначен, поскольку он выражает наиболее общие сущности и связи между ними. В конкретных науках, для конкретных предметных областей обязательно вырабатывается свой собственный конкретно-определенный и однозначный научный язык. Понятия в конкретных науках - максимально точные (самые точные в математике – объекты абстрактно-упрощенные). В этом - причина вспышек “войн определений” понятия информации. По существу, в этих дискуссиях одновременно применяются разные понятия информации – наряду с самыми широкими используются конкретно-научные, из социальной информатики, биофизики и другие. Далее будет рассмотрена иерархия разных определений – от самого широкого до конкретно-научного в социальной информатике. Устойчивое сосуществование множества определений этих понятий, с одной стороны, связано с тем, что само понятие по своему объему чрезмерно широко, а с другой стороны – очевидно удобство использования таких “контекстуально доопределяемых” понятий. Очевидно к именно таким “контекстуально доопределяемым” понятиям принадлежит и понятие информации, поскольку оно в самом общем смысле отражает самые разнообразные отношения связи и коммуникации. 2.3. Трехуровневая экспликация определения информации Проблема экспликации понятия информации не может быть решена без учета контекста, точнее ситуации контекста. Самый широкий контекст должен позволять выражение самых широких отношений связи и коммуникации в обществе и природе, средний – отвечать контексту отношений связи и коммуникации в обществе, а конкретно-научный – отвечать сложившемуся современному корпусу информационных понятий. Такая трехуровневая экспликация с одной стороны, позволит сохранить то особое “расширенное” значение, которое полезно в т.ч. для межнаучных коммуникаций, а с другой позволяет логически производить уточнение понятия для конкретных видов информационного взаимодействия. Не вдаваясь здесь в уточнение отношений невербальной и вербальной (словесной) форм информации, неявных и явных знаний укажем лишь на то, 299

что социальная информация в документальной форме является вербальной, а объективные научные знания являются явными и выражаются в вербальной форме. Безусловно, весь набор базисных информационных понятий не может участвовать в конкретно-научном определении понятия информации, он приведен в “расширенном” варианте для установления сопоставимых объемов этих понятий. Примерами конкретно-научных определений являются т.н. DIKW-модели [9]. DIKW–модель весьма выразительно показывает отношения между понятиями данных, информации и знаний (производное от англ. data, information, knowledge, wisdom — данные, информация, знания, мудрость). Понятие “мудрость” мы полагаем как дополняющее понятие знаний и здесь рассматривать не будем. Предлагаются собственные модели понятийных цепей, связывающих данные, информацию и знания. На рис. 1 ниже воспроизведена схема такой понятийной цепи”, где обозначены вместо уровня D – “этап Д” – те же самые данные, а вместо I – “И” (информация), а вместо K – “З” (знания). Д ÆИ ÆЗ

Рис. 1 Тождественность этой схемы и DIKW-модели вполне очевидна: отличие только в исключении понятия “мудрости”. Далее рассмотрение схемы отношений данные – информация – знание будем ограничивать понятием знания. С учетом этих отношений приведем следующий пример трехуровневого определения понятия информации. В самом широком понимании информация выражает разнообразные отношения коммуникации и связи в обществе и природе. В широком понимании информация – это сведения о событиях, фактах, явлениях и процессах в социальной и материальной жизни. В более узком понимании информация – это результат восприятия и интерпретации знако-символьных данных, выраженный в осмысленной совокупности слов, который может после интерпретации изменить знания субъекта, как отражение окружающего мира, а также средство выражения его мыслей или отношений при общении. В данном примере не уточнено отношение информации и знаний, которые опосредуются через элементарную единицу знаний – понятия. Вполне очевидно уточнение “узкого определения” в отношении знаний, “выражаемых в системе понятий”, однако такое уточнение слишком усложняет определение 3. Философия информации и информационного подхода В настоящее время есть много доводов говорить о том, что информационные технологии и информатика оказались одним их немногих конкретно-научных направлений, в которых непосредственно используется философская терминология. Наряду с понятиями информации и знаний 300

используются онтологии предметных областей, а также понятия сущность связь. Инженеры и математики в сугубо прагматических целях используют эти философские понятия для решения конкретных задач проектирования информационных систем, баз знаний и баз данных и создания новых информационных технологий. При этом они лишают эти понятия образности и метафоричности, пытаясь придать им в рамках конкретных задач однозначность. Зачастую, они делают это интуитивно, избегая обобщений и обходясь без четких определений. Это связано, в т.ч. и с указанной выше проблемой разности конкретно-научных и философских языков. Крупнейшие философы прошлого занимались проблемами эпистемологии, которая нашла свое отражение в современной “компьютерной эпистемологии”, которую впервые рассмотрел А. И. Ракитов [12]. Еще Сократ различал “знания” и “мнения”, в этом различии можно усмотреть те отношения, которые связывают между собой информацию и знания, недостоверные знания и истину, субъективные и объективные знания и др. Философы М. Поланьи и К. Поппер в своих работах ввели новые понятия неявных и личностных знаний, а также понятия физического, ментального миров и мира объективного знания. Исключительно ценные сами по себе результаты, полученные этими учеными, при нечеткой интерпретации вносят серьезную путаницу, которая уже проявляется в работах по инженерии знаний. Разнообразные примеры использования информационных технологий в науках и социальной практике выдвинули и придали популярность информационному подходу к решению научных и социальных задач. В его популярности находит свое отражение отмеченная мифологизация понятия информации, ведь чаще всего информационный подход практически сводится к анализу объемов обрабатываемых в этих задачах данных. Однако его значение даже в таком, “усеченном” значении весьма существенно для решения задач на современных средствах вычислительной техники и для используемых информационных технологий. Критический анализ информационного подхода наряду с теорией информационного взаимодействия также следует считать предметом “общей информатики”. Литература 1. http://ru.wikipedia.org/wiki 2. http://www.edu-it.ru/inf__vuz 3. Современные философские проблемы естественные, технических и социально-гуманитарных наук: учебник для аспирантов и соискателей ученой степени кандидата наук / под редакцией д-ра филос. наук, проф. В. В. Миронова. – М.: Гардарики, 2007. 4. Поляков А. А., Цветков В. Я. Прикладная информатика. М. “ЯнусК”. 2002. 5. Информационное взаимодействие как объект научного исследования. Н. А. Кузнецов, Н. Л. Мусхешвили, Ю. А. Шрейдер. Вопросы философии. N 1, 1989г. 301

6. Научная коммуникация и информация. Михайлов А. И., Черный А. П., Гиляровский Р. С. М.: Наука, 1976. 7. История информатики и философия информационной реальности / под ред. Р. М. Юсупова, В. П. Котенко. – М.: Академический проспект, 2007. 8. Кушнаренко Н. Н. Документоведение: 7-е издание. Учебник.: М. 2007 - Высшее образование. 9. Седякин В. П., Цветков В. Я. Философия информационного подхода. М.: Макс-Пресс, 2007г. 10. А. Д. Иванников, А. Н. Тихонов, В. Я. Цветков. Основы теории информации. М.- Макс-Пресс. 2007. 11. Юшкевич П. С. О сущности философии: Философия и мировоззрение. М., 1990. 12. Ракитов А. И. Философия компьютерной революции. М., 1991. А. В. Тухманов, М. И. Коваленко67 Педагогический институт ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону

Подготовка студентов к олимпиадам по программированию

Значение профессиональной ориентации и психологической поддержки молодежи в современных условиях значительно возрастает. Повышение роли профессиональной ориентации связано с направленностью профориентации на формирование и активизацию адаптационных возможностей индивида не только в сфере труда, но и в широком социальном контексте его жизнедеятельности. Прошедший 2008 год стал знаковым для российской индустрии разработки программного обеспечения: общий объем зарубежных заказов, выполненных в 2008 году российскими компаниями, впервые превысил 1.5 млрд. долларов. В связи с этим в стране резко возрос спрос на талантливых программистов. Данная тенденция свидетельствует о том, что для молодых людей открываются огромные возможности для построения блестящей профессиональной карьеры в российской индустрии разработки программного обеспечения (ПО). Как показывает многолетний опыт, отличные перспективы имеются у активных участников студенческих олимпиад, которых без экзаменов, на правах медалистов принимают в ВУЗы и спустя всего 2-3 года после окончания вуза зачастую возглавляют группы разработчиков ПО или занимают должности технических директоров. Олимпиады по информатике, как и олимпиады по математике, широко распространены и имеют достаточно долгую историю. Командный студенческий чемпионат мира по программированию ACM ICPC (Association for Computing Machinery International Collegiate Programming Contest) 67

© А. В. Тухманов, М. И. Коваленко, 2010 302

проводится с 1977 года. Международная олимпиада школьников по информатике IOI (International Olympiad in Informatics) проводится с 1989 года. Эти олимпиады позволяют выявлять способности, как в математике и физике, так и в программировании, а также умение работать под стрессом в сжатых временных рамках. Указанные соревнования студентов традиционно являются командными, а школьников - личными. В России более долгую историю имеют олимпиады школьников по информатике. Их спонсорами выступают такие крупные корпорации, как AT&T, Microsoft, IBM, Google. Популярность соревнований по информатике и программированию стремительно растет не только из-за карьерных перспектив, которые они открывают, но благодаря особому духу борьбы и соревнования. В последнее время появились исследования о том, как эффективно участвовать в соревнованиях, готовиться к ним, многочисленные советы и рассказы очевидцев, однако сложно найти четкую методику подготовки студентов к участию, как в командных соревнованиях, так и в личном первенстве. Поэтому существует необходимость в разработке стратегии и тактики подготовки студентов (особенно педагогических вузов) к участию в олимпиадах по программированию. Одним из важных компонентов подготовки студентов к олимпиадам по программированию, является создание учебно-методического обеспечения, которое включает ряд учебных пособий, которые на наш взгляд должны включать: - «предметные» учебно-методические пособия, которые ориентированы на студентов и содержат материалы для подготовки по разделам математики, физики, информатике, наиболее востребованые при решении олимпиадных задач. В данных учебных пособиях так же излагаются некоторые общие принципы решения задач; - «тренинговые», в которых есть разделы, предназначенные для капитанов команд, где описываются основные стратегии психологической подготовки участников команд и стратегические направления действий при решении задач, и разделы для участников команд, содержащие упражнения для психологической тренировки; - «методические», которое ориентировано на тренеров, где излагается основные приемы, методы и технологии подготовки студентов к олимпиадам. Самыми распространенными стратегиями подготовки олимпиадных команд являются следующие: 1. «Три мудреца», суть данной стратегии заключатся в том, что сразу после старта каждый участник выбирает себе задачу, с которой в состоянии справиться, и начинает решать ее на отдельно взятом листочке. Выбравший себе самую простую задачу может решать сразу на компьютере. Для своей задачи каждый сам придумывает тесты, осуществляет отладку и сдачу. После посылки задачи на проверку жюри, участник за компьютером меняется, освободившийся выбирает себе новую задачу, и так далее. 303

2. «Авторитарная» стратегия, которая заключается в том, что во главе команды находится «диктатор» - генератор идей, команда, помимо него, включает «реализатора» и «тестера», причем последние две роли могут меняться во время тура. «Диктатор» излагает алгоритмы решения задач, которые поступают на доработку к одному из участников. 3. «Сумасшедшее чаепитие», ролевая стратегия, где команда делится на математика, программиста и практика. Программист немедленно после старта начинает набивать общий шаблон: ввод, обработка, вывод. Он же несет обязанность немедленной отладки шаблона, так как ошибку в шаблоне придется исправлять многократно. Математик и практик изучают условия задач, с целью обеспечить программиста и практика двумя самыми простыми задачами: самая простая задача выдается программисту, а следующая по простоте задача передается практику, который на более или менее низкоуровневом псевдоязыке излагает с ходу ее решение. 4. «Совместная» стратегия, когда решение задачи происходит одновременно всеми участниками команды, при этом возникнет естественное ролевое распределение игроков внутри одной задачи: игроки будут последовательно выполнять этапы реализации задачи, как они себе их представляют. 5. «Гибкая» стратегия, как это не парадоксально заключается в её отсутствии, точнее, стратегия каждый раз меняется в зависимости от состояния и настроения членов команды. Члены команды выполняют в различных ситуациях практически все описанные роли – диктатора, главного программиста, разработчика тестов. Методика разработки «авторской» стратегии команды состоит в том, чтобы, во время тренировок попробовать известные стратегии действия членов команды, обсудить принципы работы каждого и сформулировать «общекомандные» идеи. Далее, после каждой тренировки нужно разбирать проявившиеся недостатки, придумывать методы их устранения. Такой процесс способствует прояснению стратегии, уточнению деталей, в то время как каждый участник привыкает делать свою работу, учится эффективному взаимодействию с другими членами команды. В рамках исследования, проведенного в магистратуре, разработана методическая система подготовки студентов к олимпиадам по программированию различного уровня и учебно-методическое обеспечение к ней (рис 1). Разработанная система учебно-справочных программных комплексов позволит организовать дистанционную поддержку самостоятельной работы участников команды в следующих областях: математика, физика, информатика, алгоритмирование, а также развить умение работать в команде.

304

Рис. 1 На данный момент были решены следующие задачи: 1. Проанализированы методики подготовки к олимпиадам и накопленный опыт команд различного уровня. 2. Составлена программа обучения 3. Определено содержание обучения 4. Выявлены основные принципы работы со студентами, учитывая специфику олимпиадного движения. 5. Разработана учебная программа подготовки студентов к олимпиадам и концептуальная основа курса. 6. Разработаны учебно-методические пособия для подготовки студентов к участию в олимпиадах 7. Разработана система учебно-справочных комплексов (УСПК) (рис.2.) 8. Проведена первичная апробация методической системы.

305

Рис. 2 Т. Н. Матыцина68 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Изучение фрактальной геометрии с помощью информационных технологий

Цель нашей заметки дать краткую характеристику использования новых информационных технологий, при изучении бурно развивающегося направления фрактальная геометрия. Мы предлагаем изучение элементов фрактальной геометрии по следующему плану: история развития фрактальной геометрии, возникновение понятия фрактала, построение фракталов с помощью информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), исследование математических свойств фракталов. Фрактал можно определить как объект довольно сложной формы, получающейся в результате простого итерационного цикла. Итерационность и рекурсивность обуславливают такие свойства фракталов, как самоподобие – отдельные части похожи на весь фрактал в целом. Понятие «фрактал» ввел французский математик Бенуа Мандельброт, и произошло оно от латинского слова fractus, что означает дробный, ломаный, нерегулярный, фрагментарный, рекурсивный, создающий фрагменты неправильной формы. Определение это оказалось чрезвычайно широким, поскольку под него попадают практически все объекты реального мира. Любая попытка как-либо уточнить это определение приводит к его неоправданному сужению. 68

© Т. Н. Матыцина, 2010 306

Б. Мандельброт работал в IBM математическим аналитиком, он изучал шумы в электронных схемах, которые невозможно было описать с помощью статистики. Постепенно сопоставив факты, он пришел к открытию нового направления в математике – фрактальной геометрии. В 1975 году Б. Мандельброт издал книгу "The fractal Geometry of Nature". В его работах также использованы результаты других учёных, работавших в той же области в период 1875–1925 годов (А. Пуанкаре, Г. Жюлиа, Г. Кантор, Ф. Хаусдорф). Но только в наше время удалось объединить их работы в единую систему. Чтобы представить себе фрактал рассмотрим пример, приведенный в книге Б. Мандельброта «Фрактальная геометрия природы» [2], ставший классическим – «Какова длина берега Британии?». Ответ на этот вопрос не так прост, как кажется. Все зависит от длины инструмента, которым мы будем пользоваться. Измерив береговую линию с помощью километровой линейки, мы получим какую-то длину. Однако мы пропустим много небольших заливчиков и полуостровков, которые по размеру намного меньше нашей линейки. Уменьшив размер линейки до, скажем, 1 метра – мы учтем эти детали ландшафта, и, соответственно длина берега станет больше. Пойдем дальше и измерим длину берега с помощью миллиметровой линейки, мы тут учтем детали, которые больше миллиметра, длина будет еще больше. В итоге ответ на такой, казалось бы, простой вопрос может поставить в тупик кого угодно – длина берега Британии бесконечна. Фрактальная геометрия дала новый импульс развитию информационных технологий. Изучение фракталов открывает большие возможности, как в исследовании бесконечного числа приложений, так и в области чистой математики. Б. Мандельброт пишет: «…благодаря фрактальной геометрии мы узнаем о том, что некоторые из наиболее сухих и холодных разделов математики скрывают за внешней суровостью целый мир чистой пластичной красоты, доселе неведомой» [2]. История создания фрактальных множеств имеет глубокие корни. Первые такие множества, еще не получивших этого имени в математической литературе, около ста лет назад были встречены с неприязнью, поскольку эти множества значительно отличались от своих предшественников. И это не удивительно потому, что такое бывало в истории развития многих других математических идей, например идеи Лобачевского, связанной с открытием неевклидовой геометрии. Приведем пример: в 1886 году Карл Вейерштрасс построил функцию, не имеющую производной ни в одной точке (по нынешним меркам – фрактальное множество). Аналогичные функции были построены и Т. Стилтьесом. По этому поводу знаменитый французский математик Ш. Эрмит окрестил фрактальные множества монстрами. Он же писал Т. Стилтьесу: «Я с дрожью ужаса отворачиваюсь от ваших несчастных проклятых функций, у которых нет производных». Фрактальная геометрия – сложная математическая дисциплина. Следует отметить, что до настоящего времени многие вопросы являются нерешенными, что предоставляет огромное поле деятельности для 307

профессиональных математиков. Приведем пример. Известно, что фрактальная размерность множеств Жюлиа является типичной. Однако о её размерности Хаусдорфа мало что известно. Видимо, первый результат в этом направлении получил Рюэль [7], которому удалось вычислить размерность множества Жюлиа J c , когда модуль значения параметра c значительно меньше единицы [5]. Когда-то большинству людей казалось, что геометрия в природе ограничивается такими простыми фигурами, как линия, круг, многоугольник, сфера, квадратичная поверхность, а также их комбинациями. Однако многие природные системы настолько сложны и нерегулярны, что использование только знакомых объектов классической геометрии для их моделирования представляется безнадежным. Например, как построить модель горного хребта или кроны дерева в терминах геометрии? Как описать то многообразие биологических конфигураций, которое мы наблюдаем в мире растений и животных? Представьте себе всю сложность системы кровообращения, состоящей из множества капилляров и сосудов и доставляющей кровь к каждой клеточке человеческого тела. Столь же сложной и нерегулярной может быть и динамика реальных природных систем. Как подступиться к моделированию каскадных водопадов или турбулентных процессов, определяющих погоду? Какая математика отвечает за ритмы сердца и головного мозга, наблюдаемые на электрокардиограмме и энцефалограмме, в особенности за те внезапные приступы аритмии, которые могут вызвать сбой в работе сердца? Можно ли математически описать внезапное возникновение волны паники на финансовых рынках или даже построить математическую модель социального поведения? Фрактальная геометрия и математический хаос – подходящие средства для исследования поставленных вопросов. Термин фрактал относится к некоторой статичной геометрической конфигурации, такой как мгновенный снимок водопада. Хаос – термин динамики, используемый для описания явлений, подобных турбулентному поведению погоды. Таким образом, фрактальная геометрия и теория хауса являются одними из компонентов математических основ синергетики. Построение большинства фрактальных множеств (множество Мандельброта, множество Жюлиа) невозможно было осуществить вплоть до второй половины XX века из-за отсутствия компьютерной техники и информационных технологий. Одних математических знаний для построения фрактальных множеств оказалось недостаточно, потребовалось привлечение дополнительных знаний и умений из смежной дисциплины – информатики. Нельзя не отметить, что фрактальные множества очень красивы. При помощи сравнительно несложных алгоритмов появилась возможность создать на экране монитора двухмерные и трехмерные изображения фрактальных ландшафтов. Стремительное вторжение компьютера в мир искусства во многом изменило понятие красоты и гармонии, живописной выразительности и точности воссоздания окружающего мира. 308

Математические объекты, воспроизводимые на мониторе, поражают своей красотой и величием. Может показаться, что изображения, полученные с помощью итерированных функций, есть копии картин знаменитых художников. Фрактальная геометрия дала мощный толчок для создания компьютерного творчества. Кроме того, благодаря фрактальной графике найден способ эффективной реализации сложных геометрических объектов, образы которых весьма похожи на природные. Укажем на один из подходов изучения фрактальной геометрии. Сначала ставятся математические задачи, которые, как правило, решаются с помощью дифференциальных уравнений, системы итерированных функций, символической динамики, аффинных преобразований, нахождения размерностей Минковского и Хаусдорфа и т. д. Далее, разрабатывается алгоритм построения фрактальных множеств, затем записывается данный алгоритм на языке программирования для изображения отдельных фрактальных множеств на мониторе компьютера. После визуализации фракталов у исследователя появляется возможность их совмещать, вращать, раскрашивать в разные цвета, совершать параллельный перенос, симметрию и другие преобразования, создавая художественные композиции: горы, облака, листья, острова и т. д. Таким образом, создатель фракталов – это математик, программист, художник, скульптор, фотограф, изобретатель в одном лице. Для наглядности построим один из фрактальных геометрических объектов, известный под названием кривой Коха. Возьмем отрезок прямой единичной длины, назовем его инициатором (К0) и разделим на три равные части. Теперь среднюю часть выкинем и заменим ее двумя такими же отрезками, равными 1/3 от первоначального и соединенными друг с другом и оставшимися отрезками, получив, таким образом, второе приближение – ломаную линию, составленную из четырех отрезков равной длины и назовем ее генератором (К1). Далее каждый прямой отрезок получившейся ломаной линии будем преобразовывать согласно этому алгоритму. Будем повторять эту операцию до бесконечности, поскольку в математике нет понятия предела делимости материи. Каждый раз мы делим отрезок на 3 части, среднюю выбрасываем и добавляем ломаную линию, в результате чего первоначально прямой инициатор постепенно превращается во все более длинную изощренного характера ломаную линию, как показано на рис. 1.

Рис. 1 Алгоритм построения кривой Коха Поскольку на каждом шаге каждый отрезок разбивался на три части, то в итоге получаем фигуру, длина стороны которого при каждом шаге уменьшается, стремясь в пределе к бесконечно малой величине, но число 309

таких сторон адекватно увеличивается, стремясь к бесконечно большой величине. При этом при каждом шаге длина кривой Коха увеличивается на треть и при бесконечном числе шагов длина линии бесконечна. Приведем пример художественной композиции с помощью заполняющих множеств Жюлиа, приведенный Сековановым В. С. в работе [6]. Композиция «Дракон» (рис. 2) получена наложением двух множеств: классического фрактала «снежинка Коха» и заполняющегося множества Жюлиа, полученного при итерировании функции f(z) = z3 – 0,15 + 0,827⋅i. Построение композиции происходит с помощью Delphi и Adobe Photoshop. Стоит заметить, что в работе Секованова В. С. [6] представлены многочисленные художественные композиции (рис. 3), построенные автором и его учениками.

Рис. 2. Композиция «Дракон»

Рис. 3. Композиция «Спрут»

Большинство людей, считают, что фракталы, это лишь красивые картинки, которые услаждают глаз. К счастью, это не так, и фракталы применяются во многих областях деятельности человека. Уже существует теоретическая база для создания новых направлений их применения, такие как диагностика заболеваний, прогнозирование разрушений при динамическом ударе и многие другие. Но, несмотря на теоретическую неисчерпаемость использования фракталов, можно предположить, что со временем выделятся основные направления их применения. В настоящее время получило широкое развитие фрактальный подход для описания процессов и структур микро- и нанотехнологий. Развитие фрактальной геометрии позволяет объяснить многие ранее представлявшиеся необъяснимыми явления и феномены. К сожалению, наше мышление пока не приспособлено к осознанию этих понятий и тем более к их интуитивному осознанию. Мы привыкли описывать окружающий нас мир с помощью понятий классической физики, опирающихся на наши органы чувств и их восприятие. Мы в своем воображении легко можем отличить понятия "маленький старый толстый лысый". Но облако с размерностью 2,4 от облака с размерностью 2,8 мы в своем воображении не различаем, хотя это совершенно разные объекты. Будем надеяться, что появление фрактальной

310

геометрии есть свидетельство продолжающейся эволюции человека и расширения его способов познания и осознания мира [3]. Литература 1. Бабкин А. А. Изучение элементов фрактальной геометрии как средство интеграции знаний по математике и информатике в учебном процессе педколледжа. автореф. дис. … канд. пед. наук. – Ярославль. – 2007. – 23 с. 2. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы, Институт компьютерных исследований. – Ижевск : Ин-т компьютер. исслед., 2002. – 654 с. 3. Марголин В. И. Основные представления фрактальной геометрии и фрактальной физики. http://www.bio-lavka.kiev.ua/litairfrakt.shtml 4. Марголин В. И., Жабрев В. А., Тупик В. А. Физические основы микроэлектроники. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 400 с. 5. Пайтген Х. О. Красота фракталов. Образы комплексных динамических систем / пер. с англ. под ред. А. Н. Шарковского / Х. О. Пайтген, П. Х. Рихтер – М.: Мир, 1993, – 176 с., ил. 6. Секованов В. С. Методическая система формирования креативности студента университета в процессе обучении фрактальной геометрии. Кострома: КГУ им. Н. А. Некрасова, 2005. – 279 с. 7. Ruelle D. (1982). Repellers for real ayalytic maps. Erdog. Th. & Dynam. Sys. 2: 99–108 с. Г. А. Тырыгина69 Тольяттинский государственный университет

О содержании курса «дискретная математика»

В связи с прогрессом компьютерной техники и развитием информационных технологий растет роль дискретной математики как учебного предмета. Дискретная математика включена в высшее профессиональное образование различных специальностей и направлений. Содержание дискретной математики как учебного предмета, окончательно не сформировалось. Оно находится в стадии формирования. Об этом можно судить по содержанию различных учебников и учебных пособий, издающихся в последнее время. Поэтому представляет интерес анализ содержания, принципы отбора материала, структура и содержательные особенности построения курса дискретной математики с точки зрения различных специальностей: а) прикладная математика и информатика (математик - системный программист); b) прикладная математика (инженерматематик); с) инженерных и d) экономических. 69

© Г. А. Тырыгина, 2010 311

а) Автор первого учебника [1] по дискретной математике для специальности «математика» – С. В. Яблонский, известный ученый в области математической кибернетики. В [1] можно найти строгое математическое изложение следующих тем: алгебра логики, k-значная логика, ограниченодетерминированные (автоматные) функции с операциями, вычислимые функции, комбинаторный анализ, графы, сети, теория кодирования, а также некоторые приложения к кибернетике, включающие дизъюнктивные нормальные формы и синтез схем из функциональных элементов. Геометрическая и содержательная интерпретация позволяют сочетать наглядность и абстрактность при их изложении. Этот учебник дополняется сборником задач и упражнений [2]. В целом учебно-методический комплекс [1], [2] оказал существенное влияние на формирование дискретной математики как учебного предмета в высшем профессиональном образовании различных специальностей и направлений. Цель учебных пособий [4], [13], [14] – формирование культуры разработки, анализа и программной реализации алгоритмов. При отборе содержания учебника [4] (первое издание – 2000г.) автор имел в виду потребности практических программистов, поэтому оно ориентировано на объекты дискретной математики и алгоритмы работы с ними. Включены следующие вопросы: множества и отношения (множества, алгебра подмножеств, представление множеств в компьютере, отношения, замыкание отношений, функции, отношения эквивалентности, отношение порядка), алгебраические структуры (алгебры и морфизмы, алгебры с одной операцией, алгебры с двумя операциями, модули и векторные пространства, решетки, матроиды и жадные алгоритмы), булевы функции (элементарные булевы функции, формулы, двойственность, нормальные формы, полнота, представления булевых функций в компьютере), логические исчисления (логические связки, формальные теории, исчисление высказываний, исчисление предикатов, аксиоматическое доказательство теорем), комбинаторика (комбинаторные задачи, перестановки, биномиальные коэффициенты, разбиения, принцип включения и исключения, формулы обращения, производящие функции), кодирование (алфавитное кодирование, кодирование с минимальной избыточностью, помехоустойчивое кодирование, сжатие данных, шифрование), графы (определения графов, элементы графов, виды графов и операции над графами, представление графов в компьютере, орграфы и бинарные отношения), связность (компоненты связности, теорема Менгера, теорема Холла, потоки в сетях, связность в орграфах, кратчайшие пути), деревья (свободные деревья, ориентированные, упорядоченные и бинарные деревья, представление деревьев в компьютере, деревья сортировки, кратчайший остов), циклы, независимость и раскраска (фундаментальные циклы и разрезы, эйлеровы циклы, гамильтоновы циклы, независимые и покрывающие множества, построение независимых множеств вершин, доминирующие множества, раскраска графов, планарность). 312

Учебные пособия [13], [14] ориентированы на специальность «прикладная математика и информатика» и нацелены на изучение дискретной математики и ее использование в современных компьютерных технологиях. Исходя из этого, определялось содержание [14]. В него включены следующие разделы: системы счисления, булева алгебра, минимизация булевых функций, функциональная полнота булевых функций, исчислении высказываний, исчисление предикатов, комбинаторные схемы, теория графов, алгоритмы на графах, элементы теории групп, элементы теории чисел. Для компьютерной реализации решаемых в [14] задач включены представление абстрактных объектов, сортировка и поиск, порождение комбинаторных объектов. В [4], [13], [14] уделяется большое внимание методам и алгоритмам дискретной математики, которые используются в практическом программировании и доведены до компьютерной реализации. Развитие информационных технологий связано с решением задач защиты информации, в частности, с криптографическими методами защиты информации. В учебном пособии [3] можно познакомиться с ролью и местом дискретной математики при решении указанных задач. b) Знание аппарата дискретной математики для будущих инженеровматематиков обусловлено необходимостью создания и эксплуатации современных электронных вычислительных машин, средств передачи и обработки информации, автоматизированных систем управления и проектирования [7], [10]. Исходя из этого, в [7] предлагается следующее содержание: множества, отношения и функции, логика высказываний, булевы функции, исчисление высказываний, эффективная вычислимость (уточнение понятия алгоритма и вычислимости с помощью машин Тьюринга и частично рекурсивных функций), алгебраические структуры (группы, кольца, поля), элементы алгебраической теории кодирования, комбинаторные схемы, перечислительная теория Пойя, теория графов, транспортные сети, вычислительная сложность алгоритмов. В отличие от первых двух трактовок дискретной математики здесь необходимо, вопервых, изложение теоретических результатов в достаточно полной и строгой форме, во-вторых, наличие прикладных задач, методы решения которых доведены до алгоритмов, реализуемых в исполняемых программах. с) Цель изучения будущими инженерами дискретной математики состоит в получении знаний и умений, необходимых для объяснения принципов построения вычислительной техники, средств связи и др. Для технических специальностей первый учебник по дискретной математике [8] создан Кузнецовым О. П., и Адельсон-Вельским Г. М. в 1988 году. В издании 2005 года Кузнецов О. П. пересмотрел содержание [8]: были исключены темы, потерявшие актуальность, и добавлены актуальные. Учебник [8] оказал влияние на авторов всех последующих учебников [11], [12]. В содержание курса включаются разделы, имеющие прямое отношение к электронике, вычислительной технике: наряду с теорией множеств, булевой алгеброй логики, комбинаторикой, теорией графов рассматривается теория конечных 313

автоматов. В последнем случае рассматриваются основные понятия теории коечных автоматов, алгоритмы нахождения эквивалентных состояний автоматов, минимизация, этапы проектирования автоматов, построение сетей из автоматов. d) Актуальность курса дискретной математики для экономического образования обусловлена тем, что в современной экономической деятельности, в том числе управленческой, используются модели и методы формализованного представлении систем и процессов, системы поддержки принятия решений, экспертные, интеллектуальные, информационные системы и др. Следовательно, целью изучения курса дискретной математики является знакомство с методами формализованного представления (моделирования) реальных явлений. Набор таких методов предлагается в учебном пособии [5]: множества, отношения (бинарные отношения, их свойства, отношение эквивалентности, порядка, операции над бинарными отношениями), соответствия (функции и отображения, операции, гомоморфизмы и изоморфизмы), логика высказываний (алгебра логики, булева алгебра), логика предикатов, теория графов (способы задания графов, операции над частями графа, графы и бинарные отношения, маршруты, деревья). В более позднем учебном пособии [6] к изучению предлагаются те же темы: множества, отношения, логика высказываний, булевы функции, логика предикатов, элементы теории графов. В отличие от [5] в [6] указанные темы изложены полнее, кроме того, добавлены комбинаторные схемы, потоки в сетях, а также затрагиваются вопросы, связанные с отношениями предпочтения, ранжированием и проблемой выбора. Анализ современной учебной литературы по дискретной математике для высшего образования позволяет сделать вывод о том, что к настоящему времени в основном определилось минимальное содержание ядра учебного предмета «дискретная математика» (множества, отношения, булевы функции, графы), востребованное по различным направлениям: прикладная математика и информатика классического университетского направления, прикладная математика технического направления, экономическое направление. Расширение этого ядра определяется конкретными целями изучения. Литература 1. Яблонский С. В. Введение в дискретную математику. – М.: Высшая школа, 2003. 2. Гаврилов Г. П., Сапоженко А. А. Задачи и упражнения по дискретной математике. – М.: Физматлит, 2004. 3. Фомичев В. М. Дискретная математика и криптология. – М.: ДиалогМИФИ, 2003. 4. Новиков Ф. А. Дискретная математика для программистов. – Спб.: Питер, 2006. 5. Москинова Г. И. Дискретная математика. Математика для менеджера в примерах и упражнениях. – М.:Логос,2002. 314

6. Осипова В. А. Основы дискретной математики. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. 7. Нефедов В. Н., Осипова В. А. Курс дискретной математики. – М.: МАИ, 1992. 8. Кузнецов О. П., Адельсон-Вельский Г. М. Дискретная математика для инженера. – М.: Энергоатомиздат, 1988. 9. Кузнецов О. П. Дискретная математика для инженера. – Спб.: Лань, 2005. 10. Судоплатов С. В., Овчинникова Е. В. Элементы дискретной математики. – М.: ИНФРА-М, 2003. 11. Макоха А. Н., Сахнюк П. А., Червяков Н. И. Дискретная математика. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 12. Шевелев Ю. П. Дискретная математика. − Спб.: Лань, 2008. 13. Иванов Б. Н. Дискретная математика. Алгоритмы и программы. – М.: Лаб. баз. знаний, 2002. 14. Иванов Б. Н. Дискретная математика. Алгоритмы и программы. Полный курс. – М.:ФИЗМАТЛИТ, 2007. Ю. В. Кудряшова70 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Интеллектуальное воспитание студентов при изучении фрактальной геометрии Работа над построением того или иного фрактала является достаточно сложным и интеллектуально творческим процессом, требующим от студента развитого мышления. Студент должен правильно для себя описать проблему, многократно смоделировать ее с целью проверки модели и решения проблемы. С этой позиции фрактальная геометрия открывает большие возможности. В процессе действий с изображенными на экране компьютера фракталами у студентов формируются гибкие представления и образы, которые служат основой перехода от наглядно-действенного к наглядно-образному мышлению. В процессе работы с фракталами ведется «интеллектуальное воспитание студентов - это форма организации учебно-воспитательного процесса, которая обеспечивает оказание каждому ученику индивидуализированной педагогической помощи с целью развития его интеллектуальных возможностей» (М. А. Холодная). Изучение фрактальной геометрии формирует такие критерии интеллектуального воспитания как компетентность, инициатива, творчество, саморегуляция, толерантность мышления, которые, в свою очередь, выступают в качестве показателей сформированности определенных интеллектуальных качеств. 70

© Ю. В. Кудряшова, 2010 315

Немалую роль на развитие тех или иных качеств играет выбор задачи, с которой должны работать студенты. Если решение студенту известно (решались подобные задачи), то достаточно быстро идет набор программы и последующая отладка, так как включается ассоциативная составляющая интеллекта. При этом развиваются такие критерии, как компетентность (возможность принятия эффективных решений, стремление самостоятельно найти ошибки), саморегуляция (т.е. умение произвольно управлять собственной интеллектуальной деятельностью, доводить начатое дело до конца, целенаправленно строить процесс самообучения). Наиболее простым способом построения геометрических фракталов является метод L-систем, разработанный Аристидом Линденмайером (Aristid Lindenmayer Mathematical models for cellular interaction in development I. Filaments with one-sided inputs. Journal of Theoretical Biology, 1968 - 18). Биолог по образованию, Линденмайер предложил метод описания сложных природных объектов и процессов с помощью простых составляющих и некоторых правил их преобразования. Позже L-системы нашли применение в компьютерной графике. Метод построения графических объектов с помощью L-систем ещё называют "черепашьей графикой" (turtle geometry). Такой способ построения фракталов доступен студентам разного уровня подготовки. Пусть имеется некоторый исполнитель ("черепашка"), который может выполнить набор команд. Черепашка перемещается по плоскости. Текущее состояние черепашки задается координатами x , y и углом α, определяющим направление, в котором ползет черепашка. У черепашки есть память, организованная в виде стека (черепашка может запомнить несколько значений, но вспоминать их она будет в обратном порядке). Пусть начальное положение черепашки задается координатами x0 , y0 и направлением движения α 0. Кроме того, пусть задано значение шага h, на который перемещается черепашка по команде "вперед" и угол θ, на который поворачивает черепашка по команде "повернуть направо" или по команде "повернуть налево". Например, L-система для фрактала снежинка Коха (рис. 1) выглядит следующим образом: Задается угол поворота θ =π/3/

Рис. 1

Аксиома: F++F++F (F - вперед , + влево, - вправо). Порождающее правило: newf = F-F++F-F 316

Графическое представление аксиомы F++F++F - равносторонний треугольник. На первом шаге заменяем F на F-F++F-F: (F-F++F-F)+(F-F++F-F)+(F-F++F-F) Тогда на втором шаге получим: F-F++F-F-F-F++F-F++F-F++F-F-F-F++F-F+F-F++F-F-F-F++F-F++F-F++F-F-FF++F-F+ F-F++F-F- F-F++F-F++F-F++F-F-F-F++F-F и т.д. Подобную схему нетрудно реализовать на любом языке программирования (Pascal, LogoWriter, Delphi и др.), поэтому перечисленные критерии интеллектуального воспитания помогают это сделать достаточно быстро. По аналогии, используя L-системы, строятся другие фракталы треугольник Серпинского, Дракон Хартера-Хатвея и др. При этом работа студентов характеризуется планированием процесса построения фрактала (определяется цель, предлагается общий подход к решению задачи; строится информационная модель задачи, на основе которой разрабатывается алгоритм решения, и лишь после этого производит ввод программы и исходных данных, тестирование, отладка и анализ результатов), гибкостью (готовностью рассматривать новые варианты решения), саморегуляцией. При решении творческих задач задействуется алгоритмический тип мышления. В этом случае после постановки задачи выдвигается гипотеза. Студенты учатся предвидеть результаты своей работы. При решении творческих задач наряду с инициативой, компетентностью и саморегуляцией, развиваются и такие критерии интеллектуальной воспитанности как творчество (т.е. способность порождать продуктивные оригинальные идеи) и уникальность склада ума (т.е. индивидуально-своеобразные способы отношения к происходящему). В дальнейшем студенты используют более продвинутые средства, предоставляемые более современными средами, такими как Delphi, Lazarus и др. и создают программы, которые по начальным условиям, аксиоме и порождающему правилу могут строить фракталы заданного порядка. В результате экспериментов нередко получаются оригинальные фракталы (рис. 2).

Рис. 2

Проявляя инициативу, они ставят и другие задачи, например, чему равна площадь получившегося фрактала, какова его длина, как она 317

изменится, если фрактал увеличить в 3 раза и другие. В процессе работы с фракталами студенты понимают, что фракталы интересны не только с точки зрения математики, они окружают нас повсюду – снежинка, облака, листья и кроны деревьев, кровеносная система, некоторые виды кораллов и многое др. Конечно объекты, встречающиеся в природе не моделируют фракталы в точности (на уровне молекул самоподобие пропадает), но все это наглядно показывает межпредметные связи, способствует появлению оригинальных идей, формированию уникальности склада ума. Одно из главных критериев интеллектуального воспитания – творчество, выходит на первый план. Нужно отметить, что творчество проявляется не только в процессе построения и последующего исследования свойств фрактала. Получив изображение фрактала, многие студенты стремятся добавить цвета, подчеркнуть его красоту различными спецэффектами, предоставляемыми графическими редакторами (Photoshop, Gimp и др.), преобразовать их в еще более интересные формы. Это является дополнительным стимулом к изучению фрактальной геометрии.

Рис. 3

В такие моменты интересно посмотреть как по-разному проявляются такие составляющие интеллектуального воспитания, как инициатива, творчество, саморегуляция, толерантность мышления. На рис. 3 представлены две разные работы: первая получена простой компановкой готовых изображений (работа с цветом, масштабом и слоями) фракталов снежинка Коха, Дракон Хартера-Хатвея, во второй используется только снежинка Коха, но сама по себе работа является более сложной, так как полученный эффект достигается не только компановкой объектов, но и определенным сочетанием фильтров, режимов отображения и более сложной работе со слоями (здесь творческо-эстетическая составляющая и интеллектуалная находятся на одной позиции). Таким образом, можно сделать вывод, что фрактальная геометрия является идеальным средством развития интеллектуальных способностей студентов. Она позволяет раскрыть в полной мере все интеллектуальные и творческие возможности, а так же способствует повышению качества подготовки выпускников нашего ВУЗа. 318

Е. С. Стакина71 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Формирование профессионально-педагогической компетентности студентов в процессе обучения фрактальной геометрии с использованием ИКТ

В последнее время исследователи всё чаще обращаются к проблеме формирования компетентности. Не удивительно, что современные работодатели заинтересованы в компетентных специалистах, которые готовы работать в быстроизменяющихся условиях окружающего мира, могут ориентироваться в постоянно нарастающем потоке информации и принимать верные решения. Как известно, ключевые (универсальные) компетенции необходимо формировать еще в школе. Однако, чтобы этот процесс был удачным и принес желаемые результаты, необходимо, чтобы сами учителя были компетентными специалистами. Становление гуманистической парадигмы образования, сопряженное с переконструированием его содержания, с поиском форм и методов обучения и воспитания учащихся в быстро изменяющемся мире, предъявляет новые требования к учителю как субъекту деятельности, к его личностнопрофессиональным качествам. Меняющаяся концепция образования, предполагает способность педагога осваивать новое содержание образования, овладевать информационными технологиями [1], внедрять новые методы обучения и воспитания. По мнению А. Н. Дахина, информационные технологии могут одновременно являться носителем учебного материала, средством обучения, пространством деятельности, организационной формой обучения и полем размещения результатов образования [2]. И на наш взгляд, информационные технологии также можно рассматривать как средство формирования профессионально-педагогической компетентности студентов физикоматематических специальностей университетов. Под профессионально-педагогической компетентностью мы будем понимать индивидуальную характеристику педагога, которая включает в себя содержательную (знания, умения, навыки), структурную (уровни педагогического мастерства) и личностную (качества личности, способности) составляющие и оценивается эффективностью решения педагогических задач. В структуре педагогической компетентности мы выделим некоторые наиболее интересующие нас составляющие, при этом будем ссылаться на модель базовых компетентностей педагога, предложенную В. Д. Шадриковым [5]:

71

© Е. С. Стакина, 2010 319

Базовые компетентности педагога Компетентность в предмете преподавания

Характеристика компетентностей Глубокое знание предмета преподавания, сочетающееся с общей культурой педагога. Сочетание теоретического знания с видением его практического применения, что является предпосылкой установления личностной значимости учения.

Компетентность в субъективных условиях деятельности (знание учеников и учебных коллективов)

Позволяет осуществить индивидуальный подход к организации образовательного процесса.

Компетентность в методах преподавания

Обеспечивает возможность эффективного усвоения знания и формирования умений. Обеспечивает индивидуальный подход и развитие творческой личности. Добиться понимания учебного материала – главная задача педагога. Этого понимания можно добиться путем включения нового материала в систему уже освоенных знаний или умений и путем демонстрации практического применения изучаемого материала. Любая учебная задача разрешается, если обучающийся владеет необходимой для решения информацией и знает способ решения. Педагог должен обладать компетентностью в том, чтобы дать или организовать поиск необходимой для ученика информации.

Компетентность в обеспечении понимания педагогической задачи и способах деятельности

Компетентность в организации информационной основы деятельности обучающегося

320

Показатели оценки компетентности – знание генезиса формирования предметного знания (история, персоналии, для решения каких проблем разрабатывалось). – возможности применения получаемых знаний для объяснения социальных и природных явлений – владение методами решения различных задач – разработка индивидуальных проектов на основе индивидуальных характеристик обучающихся – учет особенностей учебных коллективов в педагогическом процессе – наличие своих «находок» и методов – знание современных достижений в области методики обучения, в том числе и использование новых информационных технологий – знание того, что знают и понимают ученики – свободное владение изучаемым материалом – осознанное включение учебного материала в систему освоенных знаний обучающихся – демонстрация практического применения изучаемого материала – способность дать дополнительную информацию или организовать поиск дополнительной информации, необходимой для решения учебной задачи – знание типичных трудностей при изучении конкретных тем

Прокомментируем как же, на наш взгляд, будет осуществляться формирование того или иного вида компетентности будущего учителя математики. 1. Компетентность в предмете преподавания. В школах, как известно, сейчас рассматривают те вопросы математики, которые изучались столетия назад. Однако наука не стоит на месте. Поэтому компетентный учитель математики должен быть осведомлен во всех направлениях развития своего предмета. Таким новым направлением в развитии математики является фрактальная геометрия. Эта наука на сегодняшний день имеет множество сфер применения (физика, медицина, метеорология, компьютерная графика). Задачи из области фрактальной геометрии также отличаются нестандартностью и новизной методов решения. Организовать обучение, направленное на формирование компетентности в предмете преподавания можно с помощью семинарских занятий с заслушиванием докладов по темам: «История возникновения фрактальной геометрии», «Классические фрактальные множества», «Области применения фрактальной геометрии» и др.; а также с помощью практических занятий, где будут рассматриваться задачи, связанные с фрактальными множествами и методы их решения. В связи с тем, что литературы по данной теме не так много, информационные технологии в этом случае будут рассматриваться, как средство получения учебного материала (поисковые службы, телеконференции), и, непосредственно, как средство обучения (как известно, рассматривать фрактальные множества без использования компьютерных средств затруднительно). 2. Компетентность в субъективных условиях деятельности. Факультативные занятия по фрактальной геометрии можно использовать при осуществлении индивидуального подхода к организации образования. Естественно, студенты могут теоретически изучить сущность этого подхода в методике преподавания математики, однако, не оказавшись внутри этого процесса, им будет довольно затруднительно осуществить такого рода обучение на уроках математики в школе. Организовать обучение, направленное на формирование компетентности в субъективных условиях деятельности можно с помощью выполнения многоэтапных математикоинформационных заданий по фрактальной геометрии, или же с помощью осуществления проектной деятельности, или организации тетрадной формы обучения, предложенной В.С. Сековановым [3]. 3. Компетентность в методах преподавания. Безусловно, чтобы учитель мог развивать творческие способности учащихся, он сам должен быть личностью творческой. Факультативные занятия по фрактальной геометрии представляют большие возможности для развития творческого потенциала обучаемых. Решение поставленных задач и выполнение индивидуальных проектов направлено на развитие гибкости, критичности и оригинальности мышления студентов. Этот вопрос наиболее полно освещен в работах В. С. Секованова [3], [4]. 321

Большое внимание уделяется тому, чтобы студенты знали современные достижения в области методики обучения и в своих работах использовали новые информационные технологии. Так как обязательным принципом обучения фрактальной геометрии должен быть принцип наглядности, то студенты для защиты своих проектов широко применяют самостоятельно созданные презентации и Web-сайты. 4. Компетентность в обеспечении понимания педагогических задач и способах деятельности. Как известно математическая наука состоит из множества разделов тесно связанных между собой. Компетентный преподаватель должен свободно владеть материалом из каждого изучаемого раздела, и, более того, хорошо знать междисциплинарные связи. Фрактальная геометрия – очень обширная научная область, для изучения которой необходим понятийный аппарат и методы исследования, используемые в математическом анализе, теории функций действительного переменного, теории функций комплексного переменного, геометрии и алгебре. Поэтому на факультативных занятиях по фрактальной геометрии знания, полученные студентами по отдельным предметам обобщаются и систематизируются. Приведем примеры рассматриваемых заданий: 1) Докажите, что множество Кантора совпадает с множеством начальных точек, орбиты которых при итерировании функции 1 ⎧ ⎪⎪3 x, x ≤ 2 f ( x) = ⎨ ограничены. 1 ⎪3 − 3 x, x > ⎪⎩ 2 2 2) Квадратный трехчлен f ( x) = ax + bx + c таков, что уравнение f ( x) = x не имеет вещественных корней. Доказать, что уравнение f ( f ( x)) = x также не имеет вещественных корней. 3) Определите размерность самоподобия фрактала, состоящего из таких точек отрезка [0; 1] , в десятичном представлении которых отсутствует цифра 6. 5. Компетентность в организации информационной основы деятельности обучающегося. Любая учебная задача разрешается, если обучающийся владеет необходимой для решения информацией и знает способ решения. Педагог должен обладать компетентностью в том, чтобы дать или организовать поиск необходимой для ученика информации [5]. В связи с этим, студенты учатся самостоятельно находить необходимый им материал, используя при этом информационно-коммуникационные технологии (телеконференции, поисковые системы, базы данных). Мы представили лишь несколько составляющих профессиональнопедагогической компетентности, и показали, как можно осуществить их формирование в рамках факультативных занятий по фрактальной геометрии с использованием ИКТ. На самом деле потенциал этой научной области гораздо шире, и, к примеру, в дальнейшем можно рассмотреть вопрос о том, 322

какое влияние оказывает обучение фрактальной геометрии на формирование общих (универсальных) компетенций студентов. Литература 1. Бездухов В. П., Мишина С. Е., Правдина О. Б. Теоретические проблемы становления педагогической компетентности учителя. Самара, 2001. 2. Дахин А. Н. Открытое образование и компетентность его участников / А. Н. Дахин// Сибирский учитель, №6(54) ноябрь – декабрь, 2007. 3. Секованов В. С. Методическая система формирования креативности студента университета в процессе обучения фрактальной геометрии: Учеб. пособие.- Кострома: КГУ им. Н. А. Некрасова, 2005.-279 с. 4. Секованов В. С. Элементы теории фрактальных множеств: Учеб. пособие.- Кострома: КГУ им. Н. А. Некрасова, 2005.-135 с. 5. Шадриков В. Д. Базовые компетенции педагогической деятельности / В. Д. Шадриков // Сибирский учитель, №6(54) ноябрь – декабрь, 2007. В. В. Храмов72 Ростовский государственный университет путей сообщения

Информационное обеспечение смыслообразующих технологий в вузе

Каждое из антропоцентрические направлений современной науки, в первую очередь аксиология, культурология, психология, педагогика изучает свои аспекты, если угодно, проекции смысла, однако их взаимные связи для многих авторов [1-3,5] несомненны. Формируется интегративная сфера познания – общая теория смысла, в которой предполагается не дискретное, фрагментарное видение этой важнейшей категории, но непрерывное, динамичное, относящееся к сложным развивающимся и открытым системам, имеющим не только свою структуру, но и архитектуру [1]. В этом новом видении важны детали, особенно на сопряженных, пересекающихся областях, их взаимодействие и генерация нового качества, известного как эмерджентность [5]. Специалисты психологи, социологи, лингвисты и т.д., постоянно выходят за рамки своей узкой сущности смысла в другие познавательные области: культурологию, искусствоведение, философию. Все это указывает на междисциплинарный, надпсихологический уровень смысловых образований личности, инициируя создание интегрированной теории смысла. Формирование смысла как отношения между субъектом и объектом или явлением, которое определяется местом этого объекта в модели мира субъекта, участвует в формировании его личностных структур, определяющих поведение субъекта по отношению к этому объекту 72

© В. В. Храмов, 2010 323

(явлению) и участвующих в формировании иных поведений вызвано многомерностью и системообразующей способностью самого смысла. Смыслы различных уровней распространяют свое влияние и проявляются на всех функциональных подсистемах человека как живой системы и подчиняющего их себе на информационном уровне. В структуре смысла находит свое отражение иерархический принцип построения сложных систем: если система менее высокого порядка включается в систему более высокого порядка, то она функционирует по законам системы более высокого порядка [5]. Смысл как единица сознания в каждый момент времени принимает (отражается через) конкретное значение, и сознание развивается через движение значений нелинейно и многомерно. Именно поэтому смысл, как составляющая (ядро) индивидуального сознания, отражает его пристрастность, неразрывное единство чувства и разума. Все это позволяет оценить мотивы обучаемого и определить оптимальные пути перехода к обучению, исходящему из существующих смысловых структур сознания и синтезирующему целевую архитектуру личностно-смыслового пространства. Учебный процесс в вузе с позиций смысла отличается особенной спецификой. Он оказывается тем общим полем, на котором каждая из отраслей наук в состоянии испытывать свои смыслоориентированные подходы. В учебной (а точнее – в учебно-воспитательной) деятельности синтезируемая архитектура смыслового пространства описывается как задача, цель, целеполагание; в содержании учебного процесса – как особая форма культуры, как «откристаллизованные смыслы»; в протекании учебного процесса – как переживания его участников: учителя и учащихся [1]. Учебный процесс, взятый в этом ракурсе, предстает как смысловая реальность, и в качестве смысловой реальности выступает как объект исследования. По отношению к обучению как смысловой реальности возникает теоретический вопрос: как ведет себя архитектура смыслового пространства в этой управляемой динамично меняющейся обстановке? Управление «динамикой архитектуры смысла», заложенное в обучении и подлежащее анализу, не является фактором, однозначно ограничивающим смысловое «волеизъявление» обучаемого. Оно способно повысить эффективность обучения, при определенных условиях войдя в резонанс с исходной смысловой структурой сознания ученика. Сущность архитектуры смысла, механизмы смыслообразования многогранны по своей природе и проявлениям настолько, что выявить соответствующие им субстратные и динамические особенности возможно лишь при условии рассмотрения этих феноменов в разных плоскостях научного знания. Перечень научных подходов и направлений, с точки зрения той же синектики, наиболее продуктивных в области исследования смысла достаточно велик. В рамках этой работы рассмотрим модели и подходы, позволяющие очертить круг проблем смыслообразования, выделить смысл как ядро 324

самоорганизующейся учебной информации, проанализировать механизмы его проявления и функционирования в учебном процессе. Информационно-синергетический подход своим современным появлением обязан естественно-научной культуре. Будучи наукой о способах и закономерностях самоорганизации сложных систем, синергетика не могла не выйти на проблемы естественно-сложной системы - человека. Идеи И. Пригожина и И. Стенгерс [1,3], развиваемые на материале физики и получившие продолжение в других естественных науках, в достаточно короткий период были экстраполированы в науки о человеке («психосинергетика», «педагогическая синергетика» [5]). Синергетика содержит конкретный, не теряющий при этом методологической основы механизм перехода от хаоса к порядку, от неупорядоченного множества элементов, через их самоорганизацию (формирование структуры смысла), к системе (архитектуре смыслов). «Хаос – это равновероятность будущего. Не всякое будущее осуществимо – об этом говорит закон ограничения взаимодействий. Будущее присутствует в настоящем и тем детерминирует его. Это и есть идея становления... Хаос – возможность взаимодействия всего со всем, невозможность такого взаимодействия – гарантия порядка, т.е. основа самоорганизации [3]». Реальный инструментарий становления системы (смыслов) из хаоса и ее последующего развития, формирования целесообразной архитектуры, включает, во-первых, расширение информационного пространства выбора. Открывающиеся обучаемому смыслы «чего-то», предпочтение, в соответствии с его информационной матрицей сознания [1,5], одних из них и отторжение других – свидетельство синергетической природы смыслообразования. Рассматриваемый в рамках синергетики принцип порабощения степеней свободы позволяет системам контролировать не множество величин, а всего несколько или даже одну, тем самым делая возможными и гносеологию, возможность предсказывать и принимать решения в изменяющемся мире [3]. В психолого-педагогическом плане функцию «всего одной величины» (параметра порядка) могут выполнять, например, «смысловые единицы жизни», предельные смыслы, базовые ценности культуры. При этом в конкретный момент времени какой-то один смысл является доминирующим, определяющим тип архитектуры. Не факт, что это будет смысл, ожидаемый педагогом. Педагогическое управление, опирающееся на подобную синергетическую закономерность, наполняется конкретным содержанием смыслового свойства. В зонах недоопределенности смыслового поля по отношению даже к детерминированному центру в силу различных обстоятельств (как внутренних, так и внешних) могут образоваться такие критические точки, которые в состоянии «искривить» закономерную линию развития, «заставив» учебный процесс развиваться в направлении другого аттрактора и иначе. Это еще раз подтверждает тот факт, что человек обучаемый) как открытая нелинейная система, (постоянно потребляет для своего развития не только 325

вещество и энергию, но и информацию) существенно зависит от начальных условий и является перспективным объектом информационносинергетических исследований. Методологически актуальными для выявления закономерностей смысла и смыслообразования в учебном процессе являются и другие положения синергетики: 1. Новое возникает из неопределенности, некоторого хаоса, при высоком уровне энтропии информационных процессов. 2. Становление и развитие знания предполагают как постепенный, эволюционный, так и скачкообразный, взрывной, вызванный би- и полифуркациями, путь. 3. Синергетика акцентирует внимание не только и не столько на результатах, на «ставшем бытии», сколько на становлении, на «становящемся бытии», то есть на процессе и особенностях его динамики. Она, тем самым, изучая эту динамику, содержит, на наш взгляд, значительный не только методологический, но и технологический материал, ценный для понимания смыслообразования как непрерывного, имманентного, постоянно становящегося процесса. 4. Синергетика, расширяя границы феноменологии, обращает внимание на случаи несоответствия причины и следствия, когда в случайных обстоятельствах выпавший из-под ноги небольшой камень вызывает лавину огромной энергетической силы. Аналогичные факты встречаются и в педагогике, а синергетика нацеливает на их научное осмысление. Среди информационных технологий, поддерживающих смыслообразование отметим те из них, которые поддерживают основные современные модели обучения. Это: 1) знаниевая модель (субъектнообъектная), характеризующаяся со стороны обучающего рассказом, объяснением, лекцией, т.е. из знаний исходят; 2) деятельностная модель – учебная деятельность к знаниям восходит, осуществляя смысловой выбор на сложном множестве информационных модулей; 3) проблемная (на базе объективированных, упакованных смыслов, готовых стать личностными смыслами лишь при взаимодействии со многими другими личностями и их смыслами); 4) собственно смыслообразующая модель, структурной единицей содержания учебного процесса являются смыслы (нижнего уровня иерархии). Используемые информационные технологии на основе представлений о динамической смысловой системе определяют принципы формирования ее архитектуры, систематизацию особенностей смысловой регуляции и смысловой сферы личности, что, в свою очередь служит предпосылкой исследований смыслового поля в постнеклассическом варианте понятий об информации [4]. Таким образом, динамическая теория смысла как часть общепсихологической теории, прошедшая в своем становлении ряд этапов, напрямую влиявших на развитие психолого-педагогической мысли сама сформировалась как сложная открытая нелинейная система, имеющая 326

относительно стабильную или медленно меняющуюся структуру и подвижную, пластичную архитектуру, нуждается в современных информационных технологиях, апеллирующих к смыслу и смыслообразованию на основе аппарата информационной психосинергетики. Литература 1. Абакумова И. В., Храмов В. В. Архитектура личностно-смыслового пространства и психосинергетическое описание процессов самоорганизации //Северо-Кавказский психологический вестник, 2007, № 5/2, С.5-9. 2. Капра Ф. Скрытые связи. — М.: ООО Изд. дом «София», 2004. — 336 с. 3. Клочко В. Е. Человек как самоорганизующаяся психологическая система // Материалы региональной конф., 20 октября 2000 г. : Барнаул: Издво БГПУ, 2000. – С.3-12. 4. Мелик-Гайказян И. В. Информационные процессы и реальность: монография - М. : Наука. Физматлит, 1997. - 191 с. 5. Храмов В. В. Основы информационного подхода к управлению подготовкой специалистов в сфере военного образования / Монография. – Пущино: ПНЦ РАН, 2001. – 212 с.

327

Раздел 4 ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ Д. А. Богданова, А. А. Федосеев73 Институт проблем информатики Российской Академии наук (ИПИРАН)

Образовательные порталы для школ на примере портала евросоюза и российской единой коллекции цифровых образовательных ресурсов

К настоящему времени уже накоплен значительный опыт создания цифровых образовательных ресурсов (ЦОР) как за рубежом, так и в России. В силу целого ряда причин российские коллекции создавались в условиях определенных временных ограничений. И, хотя проходили экспертную оценку, все же оказались не свободными от существенных недостатков, делающих работу с ними довольно трудоемкой. Почти одновременно с разработкой российских Единой Коллекции ЦОР и Федерального центра информационно-образовательных ресурсов в Евросоюзе велись работы по отработке Единого Образовательного Портала для школ стран-участниц. Именно рассмотрению структуры Портала, проходящих в нем проектов и сравнению с российской Единой коллекцией и посвящается эта работа. Каждая страна, входящая в проект Европортал, имеет свой собственный образовательный портал, работающий на национальном языке страны. Помимо этого, все страны вошли в проект, назначив своих представителей в координационном Совете. Запуск Европортала состоялся недавно, в конце 2009 года. Работа над проектом проходила поэтапно, в течении почти 6 лет, отлаживались отдельные блоки, собирались в единое целое. Огромное внимание было уделено подготовке метаданных и разработке структуры. Итог работы – это, бесспорно, колосс, но достаточно подвижный. Европортал [1] является в некотором смысле порталом порталов, предоставляя пользователям информацию о порталах, предлагающим школам Евросоюза разнообразные образовательные web-возможности. В силу ограничений по объему рассмотрим только один портал и проекты, связанные с организацией работы с ЦОР. LRE - Learning resource exchange – Обмен Образовательными Ресурсами – портал, открытый для использования совсем недавно, в третьем квартале 2009 года, позволяющий найти открытые образовательные ресурсы и отдельные элементы из многих стран. Портал разработан и координируется Европейской школьной сетью (European schoolnet) при финансовой поддержке Евросоюза.

73

© Д. А. Богданова, А. А. Федосеев, 2010 328

Обширное содержимое портала доступно по лицензии Creative commons. Портал разрабатывался последовательно, в его основу легли проекты MELT, CALIBRATE и ASPECT, которые будут рассмотрены ниже. Пользователям предоставлена возможность использования многоязычных словарей. Наиболее обширный из них содержит описание предметов обучающих ресурсов. Кроме того, предлагается многоязычный тезаурус и инструкции по темам: как пользоваться навигацией, как находить нужный обучающий ресурс, как искать и добавлять ресурсы к «Избранному» Некоторые проекты Европортала Несколько слов о проектах, проходивших Европортале с целью отработки правил размещения ЦОР и структуры их поиска MELT - Аббревиатура от Metadata Ecology for Learning and TeachingЭкология метаданных для обучения и преподавания. Метаданные - это данные о данных, информация об информации, описание содержания. Пользователи должны иметь возможность найти нужную информацию, получить доступ к ней в приемлемой для них форме, а администраторы и иные специалисты должны иметь возможности по сопровождению электронной информации, например, обеспечение ее сохранности в течение длительного времени. В рамках Евросоюза эта проблема стоит очень остро. Отмечается рост многоязычного и многокультурного использования образовательных ресурсов. Одной из задач MELT является обеспечение возможности использования образовательного содержимого не только в пределах одной страны, опираясь на различные педагогические подходы, но также и предоставление возможности учителям европейских стран находить и посвоему использовать образовательные ресурсы и элементы из других стран Евросоюза. Министерства образования разных стран и разработчики образовательных материалов предлагают школам широкий спектр каталогов и хранилищ для образовательных ресурсов. Однако количество ресурсов в этих хранилищах растет, но, несмотря ни на что, необходимо обеспечить учителям и учащимся возможность легко и быстро находить требуемый образовательный материал. Метаданные являются ключевым компонентом в решения этих проблем, и требования к их качеству соответственно растут. Использование развитых систем индексирования для разработки словарей и внесения метаданных к образовательным ресурсам – дело очень дорогое и долгое. Работы по совершенствованию метаданных уже стали непосильным бременем для бюджетов систем образования разных стран. Европейские разработчики содержательного наполнения постоянно сталкивались и сталкиваются с проблемой необходимости увеличения количества метаданных. Как и ожидалось, проект MELT предложил новые пути для экономичного расширения содержимого образовательных ресурсов. В странах Евросоюза результатом проекта MELT стало увеличение 329

«критической массы» существующих образовательных материалов, имеющих лицензию Creative Commons, и появление значительного количества новых метаданных, более аккуратно отражающих использование образовательных ресурсов в школах. Критерии качества, разработанные в MELT. Базовый принцип, положенный в основу оценки качества состоит в том, что все предлагаемые к доступу образовательные материалы, первоначально проходят проверку качества на национальном уровне. Эта проверка должна гарантировать правильность и точность содержания, отсутствие материалов, носящих оскорбительный характер или содержащих угрозы, а также гарантировать, что авторское право, не было нарушено. Известен ли автор ресурса или нет, или был ли ресурс разработан учителем или коммерческими компаниями, он станет доступным через MELT только после процедуры первоначального рассмотрения на национальном уровне. При этом в состав национального экспертного совета могут быть приглашены опытные учителя-предметники, а также специалисты в предметной области. Они могут выступать в качестве модераторов. Проверка содержимого ресурса проводится, как правило, по пяти направлениям: педагогическое, удобство использования, возможность повторного использования, доступность и техническая сторона. Список категорий имеет рекомендательный характер, т.к. не все критерии могут быть одинаково применены ко всем ресурсам. Так, например, некоторые ресурсы имеют хорошую структуру для того, чтобы быть легко адаптированными к иным обучающим сценариям, отличным от того, что изначально планировал разработчик. Однако этот же ресурс, например, может не отвечать требованиям интерактивности. Таким образом, проверочный список следует скорее рассматривать как минимальный набор, который можно использовать очень гибко. Разработчики MELT ставят своей задачей обеспечить доступ к обучающим ресурсам, отвечающим национальным критериям качества. Однако важно сознавать, что некоторые высококачественные ресурсы прекрасно отвечают требованиям национальной учебной программы, но не могут быть использованы в школах других стран. Например, ресурс с большим количеством текста на одном из не очень распространенных европейских языков будет замечательно работать в национальном контексте, но далеко не всегда (а, может быть, и никогда) может быть использован в школах других стран. Поэтому при проверке содержимого ресурса партнеры начали разрабатывать критерии качества для ресурсов для интернационального использования. Такие ресурсы получили статус «хорошо путешествующих». С точки зрения здравого смысла можно предположить, что отдельные ресурсы будут «путешествовать лучше», чем другие, так как используют фотографии, графику, звук. Но помимо этого, вероятность получить статус 330

«хорошо путешествующих» выше у тех обучающих единиц, структура которых: А) модульна и позволяет их трансформировать в случае необходимости, В) имеет хорошую визуальную составляющую, С) либо двуязычна, либо позволяет легко перевести с языка оригинала на другой язык, D) тема ресурса должна быть транснациональна с точки зрения учебных программ и, Е) безусловно, должна иметь лицензию Creative Commons. Для облегчения работы с цифровыми образовательными ресурсами был подготовлен глоссарий, позволяющий привести термины к общему знаменателю. Это особенно важно в условиях Европортала, когда пользователи говорят на разных языках. CALIBRATE.Существует тесная связь между проектом MELT и CALIBRATE, многоуровневым проектом, разработанным c целью поддержки совместного использования и обмена образовательными ресурсами в школах, входящих в проект MELT. Его можно считать прародителем проекта MELT. Проект CALIBRATE, проходил при поддержке Общества Информационных Технологий Еврокомиссии и закончился в середине 2008 года. В нем участвовали 8 стран, в основном новых членов Евросоюза. Проект ставил задачей помочь Министерствам образования этих стран получить доступ к хранилищам образовательных ресурсов, а также найти новые пути к использованию образовательных материалов в европейском образовательном web – сообществе. ASPECT. Это проект в поддержку эксперимента, проведенного Еврокомиссией в рамках Программы компьютерного обучения, объединивший 22 партнера из 15 стран, включая 9 Министерств образования, 4 коммерческих разработчиков образовательного наполнения и методистов. Проект ставил целью разработку стандартов на нахождение нужного образовательного содержания и его использование. 40 школ в 4 странах использовали настроенную под них версию LRE для того, чтобы определить, применение каким образом использование предлагаемых стандартов и спецификаций способствует наилучшему использованию содержимого LRE. Опыт поиска ресурсов, размещенных в Европортале, показал хорошо отработанную систему навигации и простоту поиска. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов В Российской Единой коллекции ЦОР [2] количество ресурсов перевалило за 150 тысяч. Однако структура системы поиска и размещения учебных материалов оставляет желать лучшего. Отсутствует четкое разграничение доступа к ресурсам учащихся и учителей. По умолчанию поиск идет в режиме «Ученик», хотя, если перевести поиск в режим «Учитель», никаких изменений в предлагаемых материалах не происходит. Поиск осуществляется на основании данных, размещенных в карточке 331

ресурса. При этом карточки не имеют однозначных правил заполнения, что сказывается на качестве поиска. Так, например, В разделе «Английский язык» представлен Инновационный учебный материал для 8 класса. При внимательном анализе содержимого представленного материала, становится очевидным, что в нем представлен весь курс грамматики английского языка для средней школы, а не только за 8 класс. Еще один ресурс – Английский язык (основная школа) представлен в виде библиотеки электронных наглядных пособий единым блоком с 5 по 9 класс. Рубрикатором отнесен к инновационным учебным материалам. Как сказано в аннотации, ресурс «представляет собой набор мультимедийных информационных объектов (ИО) и инструментальных средств для работы с ними». Далее говорится: «Наличие большого набора информационных объектов библиотеки электронных наглядных пособий «Английский язык (основная школа)» дает учителю возможность представить учащимся изучаемый объект или процесс во всем многообразии его проявлений и свойств». Исходя из предложенного описания, невозможно оценить предлагаемый ЦОР. Авторы попытались, опираясь на «Руководство пользователя библиотекой электронных наглядных пособий», приложенное к курсу, определить степень инновационности материала. Такое решение было принято, поскольку скачивание самого пособия при скорости 2 Мбит/сек займет 38 минут(информация предоставлена разработчиками). Учитель еще не знает, подойдет ли ему ресурс, но должен скачать его целиком, т.к. демоверсия отсутствует. Вызывает недоумение и тот факт, что инструкция предложена одна для всех возможных пользователей. Зная талантливость наших детей, выкладывать инструкции для Администратора, учителя и ученика в открытом доступе, по мнению авторов, несколько опрометчиво. (Авторам известно, что некоторые зарубежные образовательные порталы не предполагают свободный доступ учащихся к ЦОРам. Они получают тот объем и в том виде, который посчитает нужным сам учитель.) Но далее ситуация складывается просто курьезная. В меню рабочего стола сказано: «Указаны только установленные в среде обучения предметы.»- и английского языка в списке уставленных предметов нет. Стало быть, инструкция размещена рядом с ЦОРом по ошибке? Это лишь небольшое количество примеров работы Единой коллекции в предметной области. Если же заглянуть в раздел «Региональные коллекции», то здесь ситуация просто плачевная. Предметный поиск не работает. Так называемые ЦОРы расположены в случайном порядке, сформировавшимся, вероятно, в процессе загрузки ресурсов. Качество ресурсов, похоже, никогда не оценивалось, просто региону надо было что-то представить в Коллекцию. Сравнивая подход к решению сложной многомерной задачи создания образовательного Портала Евросоюза и ее реализацию с организацией заполнения и поддержания Единой Коллекции авторам хочется выразить надежду, что ситуация изменится в лучшую сторону, что наши учителя и 332

учащиеся получат возможность работать в надежной информационной среде с доброкачественными ресурсами. Они этого заслуживают. Литература 1. http://www.eun.org/portal/index.htm (дата обращения 19.01.10) 2. http://school-collection.edu.ru/ (дата обращения 07.03.10) Д. В. Александров, В. И. Мазанова, Е. Е. Ковалев74 Владимирский государственный университет

Информационно-образовательный портал г. Радужный

В настоящее время Россия отстает в области информатизации общества от большинства развитых государств, в международных рейтингах она по различным показателям занимает 70-80 места и это отставание нарастает, что, безусловно, не соответствует ее статусу и перспективам развития. Основной направляющей директивой в области информатизации страны является «Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации» (далее Стратегия) [1]. Стратегия подготовлена с учетом международных обязательств России по «Окинавской Хартии глобального информационного общества», (2000 г.), доктрины информационной безопасности России, федеральных законов и нормативно-правовых актов Правительства РФ. Анализ содержания рекомендаций по информатизации российского общества показывает, что они ориентированы в основном на работы уровня субъекта РФ и не отражают содержание и особенности этой деятельности в муниципальных образованиях страны, численность которых в настоящие время составляет около 2000, в них проживает около 20 % населения России, и от уровня работы в этих территориальных образованиях в значительной степени зависит успех реализации указанной Стратегии [2]. Муниципальное образование (МО) представляет собой сложную систему, для обеспечения эффективной работоспособности которой и достижения поставленных контрольных показателей необходим квалифицированный и компетентный кадровый потенциал. МО ЗАТО г. Радужный – город создания целостной образовательной системы, реализующей принцип непрерывного образования и целенаправленную подготовку кадров [1]. На рис. 1. дано представление структуры муниципальной системы образования ЗАТО г. Радужный (МСО), реализующей на муниципальном уровне задачи информатизации.

74

© Д. В. Александров, В. И. Мазанова, Е. Е. Ковалев, 2010 333

Рис. 1. Инфраструктура и состав МСО ЗАТО г. Радужный

Повышение эффективности формирования компетентности специалистов наукограда г. Радужный возможно за счет поэтапной информатизации образования, создания и внедрения специализированного муниципального информационно-образовательного портала, а также разработок адаптивных учебных курсов и методик их использования. На основе системного анализа состояния информатизации в муниципальных образованиях предлагается типовая адаптивная программа поэтапной информатизации, основанная на использовании разрабатываемого муниципального информационно-образовательного портала (МИОП) ЗАТО г. Радужный: 1. информатизация системы кадрового обеспечения на основе муниципальной системы образования с учетом социальных и экономических особенностей города; 2. адресная подготовка специалистов для малых инновационных предприятий (МИП) на базе ВлГУ в рамках создаваемых инновационных образовательных программ; 3. обеспечение прогноза потребности в специалистах необходимого уровня профессиональной компетенции по приоритетным направлениям развития экономики; 4. содействие в создании МИП, а также упрощение процессов их дальнейшего взаимодействия с органами местного управления и муниципальными учреждениями. Специализированный МИОП является одним из основных средств решения проблем муниципальной информатизации с технической точки зрения. На рис. 2 особо выделены два нетрадиционных для муниципалитетов образовательных учреждения: Муниципальный центр начального профессионального образования и обучения населения ИКТ (Центр 1); и Муниципальный центр дистанционного высшего и среднего профессионального образования и повышения квалификации местных специалистов, в том числе в области ИКТ (Центр 2).

334

Структура Муниципального информационно-образовательного портала МО ЗАТО г. Радужный представлена на рис. 2. Функции МИОП соответствуют базовым направлениям работ по муниципальной информатизации в области образования (рис. 3) [2]: Основными требованиями к таким информационно-образовательным порталам являются: 1. интеграция с региональной службой занятости населения: - возможность формирования и электронного размещения резюме соискателей в виде анкет; - формирование отчетов по статистике трудоустройства выпускников того или иного учебного заведения в различных разрезах (специальностей, факультетов, кафедр и т.д.); - ведение перечня организаций, имеющих вакансии; - формирование перечня вакансий с прилагаемым перечнем ключевых компетенций к ним; 2. формирование банков портфолио (резюме) соискателей и исследовательских проектов; 3. возможность электронного формирования и представления рейтингов учебных заведений муниципального образования; 4. ведение странички персоналий для руководящих сотрудников организаций, так или иначе задействованных в учебном процессе или влияющих на него; 5. ведение странички комитета (отдела) по образованию МО; 6. ведение рейтингов инноваций; 7. возможность трансляции тематических образовательных телеконференций (вебинаров) в Интернет; 8. возможность ведения электронного дневника в средней школе или электронной зачетной книжки в высшем учебном заведении и др. Проект создания МИОП ЗАТО г. Радужный органично вписывается в программу инновационного развития Владимирского государственного университета по следующим направлениям: • реализация современной модели развития высшего профессионального образования с привлечением и в интересах бизнес-сообщества; • решение задач кадрового обеспечения в связи с требованиями рынка труда и реализация планов по созданию новой продукции, по расширению сферы услуг, по разработке новых технологий и по их коммерциализации.

335

Рис. 2. Состав и общая схема взаимодействия объектов МСО ЗАТО г. Радужный

336

Рис. 3. Основные функции МИОП ЗАТО г. Радужный

337

Реализация МИОП ЗАТО г. Радужный Владимирским государственным университетом рассматривается как одно из направлений проекта развития технопарковой зоны ВлГУ. П проект предполагает создание новых научно-производственных, учебнопроизводственных и учебно-научных площадок совместно с представителями бизнес-сообщества – малыми инновационными предприятиями, муниципальными и частными предприятиями города. На сегодняшний день Владимирский государственный университет уже имеет на территории г. Радужный учебно-научную площадку, созданную совместно с ФГУП ГНИИЛЦ РФ «Радуга» – образовательный центр «Фотоника». При поддержке органов местного самоуправления и муниципальных образовательных учреждений необходимо создать ряд малых инновационных предприятий, одно из которых возьмет на себя функции по внедрению и обслуживанию системы в МО ЗАТО г. Радужный. Создание таких МИП возможно благодаря благоприятному инвестиционному климату в г. Радужный, предполагающему такие меры поддержки предпринимателей как предоставление налоговых льгот участникам инвестиционной деятельности, а также установление льготных ставок арендной платы за пользование имуществом, находящимся в муниципальной собственности и используемым при реализации инвестиционных мероприятий, включенных в перечень приоритетных инвестиционных проектов и программ города. Ожидаемые результаты от реализации предложенных мероприятий – создание новых научно-производственных, учебно-производственных и учебно-научных площадок совместно с представителями бизнессообщества, а также выход на новый уровень системы кадрового обеспечения наукограда Радужный, что особенно актуально в связи с имеющимся в настоящее время оттоком молодых специалистов из города. Кроме того, результаты работы будут востребованы и в других муниципальных образованиях – малых городах и особых экономически зонах. Литература 1. Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации от 07.02.2008, №пр-212. // http://www.kremlin.ru/text/docs/2007/07/138695.shtml 2. Ковалев Е. Е. Средства и методика формирования компетентности специалистов в области информатизации муниципальных систем образования. / Е. Е. Ковалев // Дисс… к.п.н. – М.:МГГУ им. М. А. Шолохова , 2008. – 316 с.

338

Ю. Н. Егорова75 Волжский филиал Московского автомобильно-дорожного института (Государственный технический университет), г. Чебоксары

Автоматизированная система тестирования знаний студентов (“FREETESTER”) как одна из форм аттестации и самоаттестации в учебном процессе

В настоящее время инфокоммуникационные технологии (ИКТ) занимают центральное место в процессе интеллектуализации общества, развития его системы образования и культуры. Главная задача российской образовательной политики - обеспечение современного качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства. Сегодня важнейшей стратегической задачей развития высшей школы является формирование новой парадигмы образования, основанной на совершенствовании информационной среды образовательных учреждений, разработке и внедрении в педагогическую практику современных информационных и телекоммуникационных средств, а также передовых технологий обучения. А для этого необходим принципиально новый подход к обеспечению учебного процесса и его реализации в новых условиях. Внедрение ИКТ в сферу образования существенно меняет весь облик современного процесса обучения. Анализ исследования возможностей ИКТ позволяет выделить следующие основные подходы развития этого направления: - обучение с использованием компьютера (компьютер заменяет преподавателя). Действительно, интеллектуальные технологии в некоторой степени моделируют деятельность преподавателя. Хотя и компьютер способен выполнять некоторые функции, ранее присущие только преподавателю, однако, очень сомнительно, что возможности преподавателя и компьютера будут равнозначны. - с развитием сетей телекоммуникаций появилась возможность организовывать занятия, конференции, семинары и консультации через форумы и чаты. При реализации этой технологии обучения доминирующую роль играет преподаватель, компьютер является лишь средством для доставки сообщений. - обучение в режиме реального времени on-line и обучение внутри системы в собственном временном режиме on-site. Теоретические исследования показывают, что при разработке, выдвижении, обосновании и последующем применении педагогических подходов в дистанционном обучении необходимо учитывать, что учебная 75

© Ю. Н. Егорова, 2010 339

деятельность, как и любая другая, включает в свой состав не только когнитивные, оперативно-технические аспекты, но и живую коммуникацию, порождающую эмоции, чувства, переживания, аффекты, способствующую личностному и профессиональному росту. Одно из центральных противоречий современного обучения заключается в том, что обучение стало массовым, охватывающим обучающихся всех возрастов, уровней развития и способностей, с одной стороны, и все возрастающими требованиями к качеству обучения – с другой. Анализ исследования показал, что современная дидактика должна разработать и предложить преподавателю такой набор технологий обучения, выбор из которых с учетом возможностей и преподавателя, и обучающегося гарантировал бы высокий уровень конечного результата обучения. Так как в традиционной дидактике чаще всего приоритет отдавался деятельности преподавателя, то во всех ситуациях педагогического взаимодействия с обучаемым по стимулированию «самости» (самопознанию, самоопределению, самоуправлению, самореализации, саморазвитию), а значит и самопроверке, самоаттестации обучающегося уделялось недостаточно внимания. Более того, перечисленные выше виды «самости», как показали исследования, требуют не просто ситуативного педагогического стимулирования, а целенаправленного обучения самопроверке, самоаттестации. Теоретические исследования показывают, что еще не скоро изменится структура образовательного процесса. Ее можно представить из трех компонентов: - передача- прием информации; - практические занятия; - проверка знаний. Во всех выше перечисленных компонентах образования главенствует аудиторная учебная работа. А с появлением компьютеров рождается новая форма проверки знаний - самопроверка, самоаттестация. За счет своей «интеллектуальности» современные компьютеры позволяют проводить как аттестацию, так и самоаттестацию конкретных дисциплин, визуализируя необходимые объекты и процессы. Известно, что научить нельзя, можно научиться. Т.е. необходимо не столько использовать чужой опыт, а сколько извлекать из него уроки. В себе нужно оценивать не просто наличие интереса и желания учиться, а готовность и способность приложить усилия к тому, чтобы научиться учиться. Следует обратить внимания, что при умелом применении преподавателем соответствующей технологии обучения, у обучающегося будет формироваться внутренняя мотивация: понять ту или иную проблему, овладеть тем и/или иным предметом, найти решение и т.п.

340

В современных условиях быстро развивающейся рыночной экономики возрастают требования, предъявляемые к выпускникам вузов, главными из которых являются умение творчески использовать полученные знания и профессионально адаптироваться в динамично изменяющейся конкурентной среде. Развитию таких умений и навыков способствует правильная организация самостоятельной работы студентов одна из наиболее эффективных форм овладения учебным материалом, обеспечивающая глубину и прочность знаний, прививающая будущему специалисту способность творческого самостоятельного применения полученных знаний в профессиональной деятельности. Одной из причин недостаточно высокой успеваемости студентов является различие в методике контроля текущей работы над учебным материалом в вузе и школе. Качество усвоения теоретического материала, прочитанного на лекциях, в полном объеме проверяется лишь во время сессии на экзаменах. Эта кажущаяся свобода от необходимости систематической работы над теоретическим курсом в течение всего семестра приводит к тому, что добросовестно работают только наиболее ответственные и усидчивые студенты. Остальные откладывают изучение на период экзаменов, и, естественно, не все успевают достаточно полно разобраться в материале сдаваемого курса. Отсюда появляются неудовлетворительные оценки и большое количество «троек». Низкие оценки свидетельствуют о том, что значительная часть студентов своевременно не работала над теоретическим материалом. Поэтому исключительное значение имеет текущий контроль знаний и его планомерное проведение на всех этапах обучения: лекциях, лабораторных, практических занятиях и коллоквиумах. Организация текущего контроля знаний студентов преследует две основные цели: первая – систематическая проверка усвоения материала по текущим разделам курса; вторая – принудительное стимулирование изучения теоретического материала в течение всего семестра. Современные условия динамичных перемен требуют инноваций в методах контроля, самоконтроля учебных достижений студентов. Кроме того, присоединение России к Болонской конвенции обязывает преподавателей осваивать новые механизмы контроля. По нашему мнению наиболее эффективным является тестовый контроль, самоконтроль знаний студентов. Он позволяет активно влиять на образовательный процесс, проводить планомерный поиск и подготовку высококвалифицированных специалистов, способствовать эффективному усвоению учебного материала, и используемой, с одной стороны, преподавателем для промежуточного и итогового контроля знаний и, с другой стороны, обучаемым для самооценки уровня своей подготовленности в процессе самостоятельной работы. 341

В Волжском филиале МАДИ (ГТУ) на кафедре «Автоматизированные системы управления» разработана система онлайновой аттестации и самоаттестации знаний для студентов учебных заведений (“FreeTester”). Система является клиент-серверным решением, где использованы современные технологии передачи и хранении данных. В качестве языка программирования использовался язык C#, сервер баз данных Microsoft SQL Server 2008, технологии Windows Presentation Foundation (WPF) и Windows Communication Foundation (WCF), а также Linq. Система решает следующие задачи: • проведение тестирования студентов в любое время суток и без отрыва от производства; • сокращение затрат на обучение; • организация доступа к информации и отчётам в любое время; • проведение аттестации и сертификации сотрудников; • возможность внедрения системы в уже существующие базы данных за счёт возможности изменения хранимых процедур; • возможность получения всех необходимых отчётов, шаблон которых доступен для изменения; • обеспечение интуитивно-понятного интерфейса; • обеспечение отказоустойчивости и возможности восстановления теста при случае сбоя в электропитании или обрыва связи с сервером. Система удобна в использовании как преподавателям, так и студентам. При построении системы учитывались следующие требования: • адаптация к реально существующей образовательной структуре; • единое централизованное управление потоками информации; • использование отказоустойчивого серверного приложения, работающего как служба и управляющего всеми соединениями; • соответствие правилам и сетевым протоколам приема и передачи данных, независимо от выбранного администратором сетевого протокола; • удобный и понятный интерфейс приложения; • предоставление необходимых инструментов редактирования содержимого вопросов и ответов; • предоставление необходимого уровня шифрования данных, выбранного администратором; • создание и сохранение отчетов и возможность редактирования шаблонов этих отчетов; • создание отчетов при отсутствии на компьютере установленного пакета Microsoft Office; 342

• использование необходимого уровня многопоточности и асинхронной передачи данных; • предоставление высокой степени безопасности и надежности. Полнофункциональная работа системы после установки и настройки состоит из следующих компонентов: • сервис управления системой, ответственный за работу с базой данных и клиентскими приложениями; • интерфейс управления работой системы (компонент администратора); • интерфейс для сдачи тестов (компонент тестирования). Каждый их этих компонентов выполняет несколько функций, правильное взаимодействие которых обеспечивает необходимую функциональность и надежность. Разработанную систему можно рассматривать как одну из эффективных форм проверки знаний при организации аттестации, самоаттестации студентов как на дневной, заочной и дистанционной формы обучения. Литература 1. Андреев В. И. Педагогика: Учебный курс для творческого саморазвития.- 2-е изд.-Казань:Центр инноваицонных технологий, 2000, 608 с. 2. Егорова Ю. Н. Теоретические и практические аспекты мультимедиа технологии: монография. Ч.:НАНИ ЧР, 2000. 189 с. 3. Осин А. В. Мультимедиа в образовании: контекст информатизации.- М.: Агенство «Издательский сервис», 2004.-320 с. 4. Соловов А. В. Дистанционное обучение: технологии и целевые группы // Высшее образование в России. 2006, № 7. - С. 119-124. 5. Morozov M. Multimedia lecture:designig and delivering.- Educational Multimedia and Hypermedia. Proceeding of Ed-MEDIA 95, Graz, Austria.1995.-P.792. 6. Mason M. (1993) Kicking the sensing habit. AIMagazine, 14(1), p. 5859. 7. Mason M. (2001) Mechanics of Robotic Manipulation. MIT Press.

343

К. П. Кирсяев., Н. С. Кашуба76 Славянский-на-Кубани государственный педагогический институт г. Славянск-на-Кубани

Использование информационных ресурсов при изучении правил техники безопасности на уроках технологии в общеобразовательной школе

Главным направлением реформирования системы образования является внедрение и приспособление к современным условиям новейшей компьютерной и телекоммуникационной техники, формирование на ее основе высокоэффективных информационных технологий. Средства и методы прикладной информатики используются во всех сферах образования, в том числе и в образовательной области «Технология». Технология — это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям. Технология неразрывно связана с культурой труда, которая формируется в результате трудового обучения и воспитания, при изучении истории обработки конструкционных материалов, а также при изучении норм охраны труда и правил техники безопасности. «Технология» является уникальной образовательной областью, которая представляет собой интеграцию целого ряда учебных дисциплин: естественных (история Отечества, история искусства, изобразительное искусство, обществознание, география), технических (начертательная геометрия, черчение, физика, элементы машиноведения), экономических (экономика и основы ведения домашнего хозяйства). Интеграция невозможна без использования новейших информационных технологий и информационных ресурсов, т.к. являясь принципиально новой областью знаний, «Технология» находится на ранней стадии развития научной базы. Полная интегрированная информатизация образовательной области «Технология» предполагает охват следующих информационных процессов: связь, сбор, хранение и доступ к необходимой информации, демонстрация учебной информации при помощи компьютерной техники, анализ информации, подготовка текста, поддержка индивидуальной деятельности и решение специальных учебно-воспитательных задач. В настоящее время в целях информатизации образования в большинстве школ подключен Интернет для получения той или иной информации, посылки или получения сообщения и т.п. 76

© К. П. Кирсяев, Н. С. Кашуба, 2010 344

Интернет предоставляет следующие информационные услуги: - электронная почта; - списки почтовой рассылки; - Gopher (управление доступом к информации); - анонимный FTP (протокол передачи файлов); - системы передачи файлов по почте; - доступ к библиотечным каталогам с помощью Telnet; - Finger (механизм для распространения информации); - базы данных Wais; - файлы свободного доступа; - диалоговые журналы; - FAQ - часто задаваемые вопросы; - новости и обзоpы; - библиотеки; - правительственная информация; - коммерческие услуги Internet и другие. Конкретно, при изучении норм и правил техники безопасности на уроках технологии использование информационных ресурсов может сводиться к следующему: - поиск информации в Интернет. Это предполагает повышение доли самостоятельной работы учащихся при изучении учебного материала. А также необходимо заметить, что самые прочные знания – это знания, добытые собственным трудом. - обработка найденной информации. Предполагает анализ и отбор нужного материала. При этом, уровень самостоятельной деятельности учащихся соответствует максимальному. - усвоение информации. Зрительное восприятие материала способствует более легкому осмыслению и запоминанию новой информации. Для нахождения интересующей информации можно воспользоваться следующим алгоритмом действий. 1. Запустить обозреватель Internet Explorer. 2. Ввести имя сайта-поисковика на адресной строке http://www.yandex.ru/. Для удобства использования можно установить эту страницу как домашнюю. Т.о. при выходе в Интернет будет загружаться страница http://www.yandex.ru/. 3. Ввести вопрос в окошке Поиск. Поисковик Яндекс за короткое время находит большое количество информации по интересующей теме. 4. Выбрать из числа предложенных ссылок ту, которая наиболее соответствует критериям поиска. 5. Зайти по ссылке на сайт. 345

6. При необходимости можно скопировать интернет-страницу и сохранить в текстовом формате, используя программы WORD Pad, Microsoft WORD, Microsoft Works, Microsoft Office WORD и Open Office. Также можно распечатать найденную информацию. Охрана труда в образовательных учреждениях является дисциплиной, которая выявляет и изучает возможные причины несчастных случаев и пожаров в учебных заведениях, разрабатывает систему мероприятий, с целью устранения этих причин и создания безопасных и благоприятных условий для организации учебнопедагогического процесса и труда. Техника безопасности в образовательных учреждениях связана с разработкой и внедрением инженерно-технических разработок, направленных на предупреждение и минимизацию травматизма. В век технического прогресса, остается актуальной проблема человеческой безопасности, требующая не поверхностного отношения, а глубокого внимания и скорого решения на государственном уровне. Специалисты стремятся улучшить и облегчить технологический процесс, автоматизируют производство, внедряют новые технологии. Но забывают о таких важных понятиях как охрана труда, техника безопасности, в частности техника пожарной безопасности, грамотном поведении при случае ЧС [4]. При изучении дисциплины «Основы производства», куда одной из составляющей входит «Охрана труда и техника безопасности», на факультете менеджмента, экономики и технологии СГПИ персональная компьютерная техника широко используется в текущем модульном тестировании, а также при проведении итогового тестирования студентов в зачетную неделю. Одним из направлений развития студенческой науки на факультете является применение персональных компьютеров, представляющих собой мультимедийное устройство, для создания цикла лабораторных работ по охране труда и технике безопасности в компьютерном варианте. Multimedia означает воспроизведение на экране различных эффектов, создаваемых в процессе сочетания текстовой, графической, звуковой и видеоинформации, в том числе анимации, которые обеспечиваются комплексом программных и аппаратных средств [5]. При помощи программ и аппаратных средств компьютера можно создавать и выводить на экране варианты различных абстрактных ЧС и пожаров, изучать (без риска для жизни студентов) правила поведения в экстремальных ситуациях и пути возможной эвакуации при пожаре (в рамках изучения правил пожарной безопасности). Информатизация образования послужила основой для попыток создания лабораторных работ по изучению техники безопасности при 346

работе в столярной (самом пожароопасном месте в образовательном учреждении) и слесарной мастерских на основе интегральных технологий. Используя интегративные технологии создания в компьютерной среде «иллюзии реальности происходящего» (виртуальная реальность) и участия в ней пользователя (ученика, студента) будет реализовываться эффект присутствия последнего в абстрактной ситуации. Это может иметь широкое перспективное использование в обучении. Т.о., исходя из важности знаний правил техники безопасности, а также пополнении уже имеющихся качественно новыми, возникает необходимость информатизации всех сфер образования в общем случае и образовательной области «Технология» в частности. К тому же степень доступности к информационным ресурсам Интернет с каждым годом увеличивается и с нею вместе увеличивается объем новых знаний. Литература 1. Борс А. История новых технологий в образовании. – М. – 2003. 2. Современные технические средства обучения. – М. – 2002. 3. Педагогика: учеб пособие для студентов высш учеб заведений / В. А. Сластенин, И. Ф. Исаев, Е. Н. Шиянов; под ред. В. А. Сластенина. – 5-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 576 с. 4. Кашуба Н. С., Кирсяев К. П. Методика изучения пожарной безопасности в учебных столярных мастерских. / Дни науки: Сборник материалов научно-практической конференции преподавателей и студентов. 14-25 апреля 2008 г. Вып. 7. Ч. 2. / Отв. ред.: А. А. Маслак. – Славянск-на-Кубани: Издательский центр СГПИ, 2008. – с. 148-153. 5. Радченко Н. Е. Аудиовизуальные технологии обучения: конспект лекций. – Славянск-на-Кубани; Издательский центр СГПИ, 2007. – 55 с. А. А. Ефимов77 УрГПУ, г. Екатеринбург

Цифровые образовательные ресурсы – учебники нового поколения

В настоящее время средства информационных технологий (ИТ) начинают переосмысливаться как инструмент образования. Это объясняется тем, что многие программные продукты не вписываются в традиционную технологию проведения учебных занятий. Весь учебный процесс нужно подстраивать под них, и к тому же в большинстве цифровых образовательных ресурсов (ЦОР) отсутствует методическое 77

© А. А. Ефимов, 2010 347

пособие, опираясь на которое, учитель мог бы изучить содержание и его особенности, спланировать занятие. Процесс модернизации системы образования длительный, он не может совершаться революционно и, хотя определенные шаги в этом направлении делаются, результаты пока мало ощутимы. Традиционная система образования складывалась веками, она имеет множество полезных наработок. Исходя из этого, следует решить, как лучше интегрировать средства ЦОР в традиционный образовательный процесс. Сегодня практически ни одно издательство традиционной учебной литературы не выпускает электронные учебники. Все стремятся создать электронный учебно-методический комплекс. Каждый комплекс представляет собой необходимый и достаточный набор учебных материалов для предмета, студенческой группы, преподавателя. Минимальный набор для комплекса, образующего ЦОР, - это компьютерная программа и учебник, который так же может иметь электронный вариант. Смысл такой комплектности в возможности максимально эффективного и гибкого использования. Считается, что электронный учебник должен включать в себя материал, соответствующий, как правило, минимуму содержания образования. При этом уровень систематизации и абстракции в нём, по сравнению с другими компонентами ЦОР, самый высокий. При этом сложной практической проблемой является как распределение содержания учебного предмета между традиционным учебником и мультимедиа приложением к нему, так и необходимость такого распределения. Пока традиционный учебник – центральное звено, он выполняет управляющие функции по отношению ко всему остальному комплекту, т.к. он лучше приспособлен для вдумчивого чтения, понимания, повторения усвоенного, он мобилен и доступен практически всегда и везде. Традиционный учебник учит “что знать”, электронный — “знать где, как, в каком виде”. На данном этапе развития, а главное доступности информационных технологий в образовании, электронный учебник не заменит традиционный, но он в состоянии дополнить его теми элементами, которые трудно реализовать в рамках традиционного издания. В электронном учебнике можно быстрее найти нужную информацию, оперировать ею, работать с наглядными моделями труднообъяснимых процессов, проверить свои знания с помощью тестирования. Учебное электронное издание может частично взять на себя функции преподавателя (интерактивность, контроль, взаимодействие) и книги (информация, поиск, самостоятельное изучение материала), плюс к этому оно даёт наглядность (демонстрация), повышает мотивацию и интерес к учению.

348

В заключение необходимо отметить, что на данном этапе создатели электронных учебных изданий до сих пор идут по пути выпуска пособий, больше пригодных для дополнительной, домашней или индивидуальной работы студента. С. Д. Каракозов, Л. С. Колмогорова, Н. Б. Печатнова, Л. А. Колмогорова78 ГОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», г. Барнаул

Психологические тесты как информативные средства прогнозирования успешности учения в вузе

Провести качественный отбор выпускников общеобразовательной школы для обучения в вузе - первоочередная задача высших учебных заведений, так как от этого зависит в будущем качество образования в вузе и, следовательно, рейтинг высшего учебного заведения. Понятие психологической готовности выпускников общеобразовательной школы к учению в вузе в научной литературе разработано не достаточно. Именно поэтому необходимо выявление психологического аспекта готовности выпускников общеобразовательной школы к учению в вузе и исследование прогностического потенциала психологических методик наряду с результатами единого государственного экзамена относительно успешности учения в вузе выпускников общеобразовательной школы. Проведенное нами в течение 2003-2008 гг. исследование интеллектуального развития выпускников общеобразовательной школы позволило выявить интеллектуальную готовность выпускников общеобразовательной школы к учению в вузе. Об интеллектуальной готовности выпускников мы судили по результатам психологического тестирования с помощью таких средств как школьный тест умственного развития, разработанного отечественными педагогами во главе с К. М. Гуревичем, теста Амтхауэра и теста Равена. Под интеллектуальной готовностью выпускников общеобразовательной школы к учению в вузе мы понимаем достижение достаточного для начала учения в вузе уровня зрелости познавательных процессов (восприятия, памяти, содержательной и функционально-операционной сторон мышления, воображения, речи), включающего сформированность интеллектуальных операций, логических форм и приемов на уровне абстрактно-логического, теоретического мышления, владение выпускниками школ знаниями, умениями и навыками в объеме стандартной программы средней школы. 78

© С. Д. Каракозов, Л. С. Колмогорова, Н. Б. Печатнова, Л. А. Колмогорова, 2010 349

В результате проведенного исследования было выявлено, что данные тесты обладают различной информативностью относительно «краткосрочного» и «долгосрочного» прогнозирования успешности учения в вузе выпускников общеобразовательной школы. Под успешностью учения в вузе мы понимали «полное или превосходящее ожидания достижение целей обучения, которое обеспечивает развитие ученика для перехода его на более высокий уровень обучения и саморазвитие как внутренне обусловленное изменение личностных качеств» (данное определение предложено Е.А Суховиенко [1]), в качестве показателя успешности учения в вузе мы рассматривали академическую успеваемость выпускников общеобразовательной школы, которые в вузе обучались по гуманитарным и математическим специальностям. Наиболее тесная связь уровня интеллектуального развития с успешностью учения в вузе выпускников общеобразовательных школ наблюдалась по результатам школьного теста умственного развития, она показала свою устойчивость в течение трех лет. Неустойчивая умеренная связь с успешностью учения в вузе выпускников общеобразовательной школы наблюдалась по результатам теста Равена. Крайне низкая связь с успешностью учения в вузе выпускников общеобразовательных школ наблюдалась у теста Амтхауэра (более подробно результаты исследования отражены в работах [2,3,4,5,6]). Анализируя причины, по которым данные тесты показали различную связь с успешностью учения в вузе выпускников общеобразовательной школы, мы считаем, что школьный тест умственного развития, находящийся в наиболее тесной связи с успешностью учения в вузе выпускников, является культурно-ориентированным тестом, разработанным специально для российского школьника. Именно поэтому большой интерес для дальнейшего исследования представляет адаптированный для российской системы образования тест Амтхауэра [7]. Тест Равена в отличии от школьного теста умственного развития и теста Амтхауэра является невербальным, и необходимо дальнейшее исследование значимости невербального мышления для успешного учения в вузе. Также тест Равена диагностирует творческое мышление, креативность личности и, возможно, при выявлении связи с другими показателями успешности учения в вузе (например, успеха в научноисследовательской работе) будут получены другие результаты. Таким образом, перспективным направлением дальнейшего исследования является выявление связи успешности учения в вузе выпускников общеобразовательной школы с результатами тестирования: • по школьному тесту умственного развития (для подтверждения справедливости ранее сформулированных выводов о прогностических возможностях теста); 350

• по адаптированному для российских учащихся тесту Амтхауэра; • по тесту Равена. При этом показателями успешности учения в вузе выпускников общеобразовательной школы будут служить: • внутренняя оценка успешности учения в вузе: субъективная оценка удовлетворенности учением в вузе и субъективная оценка успешности учения в вузе; • внешняя оценка успешности учения в вузе, оцениваемая преподавателями с позиций академической успеваемости и способности учащихся к научно-исследовательской деятельности; • внешняя оценка успешности учения в вузе, оцениваемая одногруппниками. Нами были разработаны методики субъективной оценки успешности учения студентов в вузе. Субъективная оценка удовлетворенности учением в вузе включает в себя следующие утверждения: «Дисциплины, которые я изучаю, мне интересны»; «Мне нравится учиться так же, как и заниматься своим хобби»; «Я осваиваю выбранную мной профессию, чтобы сделать карьеру и хорошо зарабатывать»; «После окончания вуза я буду работать только по специальности»; «Ребят, которые учатся со мной в одной группе, я воспринимаю как лучших друзей». Для ответа на вышеприведенные утверждения студенту предлагается три варианта ответа: «да», «не всегда», «нет». Субъективная оценка успешности учения в вузе включает в себя следующие утверждения: «Я легко запоминаю учебный материал изучаемых мною дисциплин»; «Я успеваю выполнять домашние задания в срок»; «Свои способности к учению я успешно реализую»; «Мне хорошо удается отвечать на практических занятиях»; «Я чувствую себя уверенно при обсуждении изучаемого материала с преподавателями и одногруппниками». Для ответа на данные утверждения студенту предлагается также три варианта ответа: «да», «не всегда», «нет». При внешней оценке успешности учения в вузе преподавателями с позиций способности студентов к научно-исследовательской деятельности предлагается три варианта ответа: учащийся, если предоставляется возможность, тщательно подходит к подготовке сообщения, глубоко изучает теоретический материал; учащийся, если предоставляется возможность подготовить сообщение - занимается этим, но делает это поверхностно; нет желания заниматься подготовкой сообщения. При внешней оценке успешности учения в вузе одногруппниками учащегося предлагается три варианта ответа: студент достаточно хорошо владеет теоретическим материалом вузовского курса и легко справляется с 351

практическим материалом; студент знает теорию, но применяет ее на практике с трудом; студент долго вникает в суть теоретического материала, при выполнении практической работы, часто не справляется с заданиями. Развернутую оценку успешности учения в вузе для выявления информативности психологических тестов интеллекта желательно проводить в конце каждого семестра, а психологическое тестирование - в начале обучения в вузе. При исследовании готовности выпускников общеобразовательной школы к учению в вузе целесообразно наряду с интеллектуальной готовностью определять мотивационную готовность студентов, которая включает такие характеристики как: желание получить высшее образование, интерес к будущей профессии и т.д. В диссертационной работе Л. А. Колмогоровой [8] показано, что по количественному и качественному анализу психологических тестов (Методики «Неоконченные предложения» (модификация методики Ж. Нюттена), методики «Мотивы учения в вузе» (модификация методики А. Е. Богоявленской)) можно судить о мотивационной зрелости учащихся, которая оказывает влияние как на успешность вхождения в вузовскую жизнь, так и на ведущую в этом периоде учебно-профессиональную деятельность. Мотивационную зрелостью или зрелость мотивационной сферы Л. А. Колмогорова характеризует как осознанность, устойчивость, иерархичность мотивации с доминированием в её системе внутренних (например, учебно-познавательных), социальных (мотивов долженствования, достижения успеха), духовных (личностнопрофессионального роста) мотивов, обеспечивающих обоснованный и свободный выбор личности. Основными показателями мотивационной зрелости личности на этапе вхождения в вузовскую жизнь, как показало ее исследование, служат: - интерес к учебно-профессиональной деятельности, будущей профессии, познавательный интерес к предметной области; - стремление заниматься самообразованием, личностным и профессиональным саморазвитием, самосовершенствованием; - достаточно развитая мотивация достижения (в противоположность мотивации избегания неудач). Также исследование показало, что внешняя и внутренняя оценка успешности учения студентов в вузе коррелирует с выделенными показателями психологической зрелости мотивационной сферы студентов как на первом, так и на третьем курсах.

352

Таким образом, выявление психологической готовности студентов к учению в вузе, включающей интеллектуальный и мотивационный аспекты, является необходимым условием обеспечения качества образования наряду с данными единого государственного экзамена, позволяющим прогнозировать дальнейшую успешность учения в вузе. Характеристики зрелости мотивационной и интеллектуальной сферы являются надежными критериями прогнозирования успешности учения в вузе выпускников общеобразовательной школы. Нами выявлено, что информативными психологическими тестами относительно прогнозирования успешности учения в вузе выпускников общеобразовательной школы является школьный тест умственного развития, а также тесты, выявляющие внутреннюю мотивацию и мотивацию достижений. Использование информативных средств диагностики относительно успешности учения в вузе на практике будет способствовать эффективному управлению качеством образования в современной системе образования. Литература 1. Суховиенко Е. А. Педагогическая диагностика успешности учения учащихся в контексте информатизации образования [Электронный ресурс]: дис. … д-ра пед. наук: 13.00.01. – М.: РГБ, 2006. – (Из фондов Российской Государственной Библиотеки). 2. Печатнова Н. Б. Прогнозирование успешности учения в вузе выпускников общеобразовательной школы [Текст] / Н. Б. Печатнова // Мир науки, культуры, образования. – 2009. – № 2. – С. 200-201. 3. Печатнова Н. Б. Прогнозирование успешности обучения в вузе выпускников общеобразовательной школы в условиях перехода к ЕГЭ [Текст] / Н. Б. Печатнова // Вестник Поморского университета. – 2008. – Вып. № 11. – С. 269-272. 4. Печатнова Н. Б. Контрольно-измерительные материалы ЕГЭ как механизм внешнего оценивания [Текст] / Н. Б. Печатнова // Педагогический университетский вестник Алтая. – Барнаул. – 2006. – № 1(4). – С. 25-28. 5. Печатнова Н. Б. Контрольно-измерительные материалы ЕГЭ как механизм внешнего оценивания [Текст] / Н. Б. Печатнова // Педагогический университетский вестник Алтая. – Барнаул. – 2005. – № 1(3). – С. 134-143. 6. Печатнова Н. Б. Об интеллектуальной готовности выпускников школ к обучению в вузе / С. Д. Каракозов, Н. Б. Печатнова // Вестник БГПУ. – Барнаул. – 2005. – Вып. № 5. – С. 109-114. 7. Ясюкова Л. А. Тест структуры интеллекта Р. Амтхауэра (IST). Методическое руководство. – СПб : ИМАТОН, 2007.

353

8. Колмогорова Л. А. Содержание и динамика мотивационной зрелости студентов-первокурсников в адаптационный период : дис. ... канд. псих. наук : 19.00.01. – Барнаул, 2008. – 160 с. Р. Г. Фанышев79 Егорьевский филиал Московского государственного гуманитарного университета им. М. А. Шолохова

Об информационном ресурсе в филиале университета

Ниже рассмотрено использование компьютерных технологий в учебном процессе на примере типового программного обеспечения Виртуального представительства, портала www.openet.ru. Применительно в Егорьевском филиале МГГУ им. М. А. Шолохова для внедрения и интегрирования ИКТ в основные структурные подразделения необходимо решить следующие задачи: • создание развитой инфраструктуры управления образовательными информационными ресурсами; • переход на автоматизированный документооборот на основе единого стандарта работы с электронными документами; • обеспечение автоматизации сбора, обработки данных образовательной статистики и ее использование в целях выработки управленческих решений; • разработка информационных моделей и программно-аппаратных решений поддержки основных образовательных процессов в филиале; • использование методов и средств (в том числе и программных) экспертной информационной поддержки учебного процесса по конкретным дисциплинам. Использование компьютерных технологий в учебном процессе должно поддерживать распределенную обработку информации и коллективную работу пользователей системы, использовать единую систему классификации и кодирования, иметь средства оперативной аналитической обработки данных. Информационные ресурсы вуза должны состоять из множества различных по содержанию и методам реализации источников. Здесь могут присутствовать лекционные и информационные материалы, обучающие математические модели, иллюстративные материалы и т.д. Кроме того, к ресурсам информационной среды вуза относятся материалы результатов экспериментальных исследований, конечные результаты научноисследовательских работ (НИР), методические разработки, справочные 79

© Р.Г. Фанышев, 2010 354

данные, результаты социологических исследований и другие, отражающие научно-образовательную деятельность учреждений и представляющие интерес для научно-педагогической общественности. Согласно концепции Российского портала открытого образования выделяют следующие категории информационных ресурсов, которые формируются и используются в ходе образовательного процесса: Первая категория ресурсов - это фонд распределенной электронной библиотеки. Здесь находятся все ресурсы, предназначенные для использования в учебном процессе виртуальных представительств учебных заведений, независимо от типов, форматов и средств реализации каждого отдельного ресурса. Сами информационные ресурсы хранятся в электронной библиотеке организации - держателя (собственника, автора, правообладателя) данного ресурса, но они одновременно отражаются в федеральном каталоге РПОО, что позволяет при необходимости получить доступ к этому ресурсу на условиях, определяемых держателем данного ресурса. Вторая категория ресурсов - это каталоги информационных ресурсов различного назначения, предлагаемых учебными заведениями для реализации. В РПОО создается электронный магазин (Интернетмагазин), в котором любое учебное заведение может предлагать свою продукцию - книги, программы, CD-ROM и пр. Порядок оплаты и получения определяется поставщиком. Таким образом, создается возможность широкого информирования о различных разработках независимо от места их выполнения, и появляется механизм распространения результатов разработок, выполненных в любом учебном заведении. Третья категория ресурсов - это информация о семинарах, конференциях и иных мероприятиях, проводимых в учебных заведениях. Указанные ресурсы могут быть сосредоточены на платформе Lotus Notes/Domino. Такой подход представляется целесообразным для филиала университета. Формально, Lotus Domino и Notes – это средства, предназначенные для сбора, организации и распределения информации и знаний. Domino/Notes – это "клиент/серверная" технология, где в качестве сервера выступает Lotus Domino, а в качестве клиентской части – Lotus Notes. Суть Domino и Notes с технологической точки зрения состоит из следующих компонентов: электронная почта; средства распространения и совместного использования информации; управление документами; возможности выполнения специализированных приложений; средства календарного планирования и составления расписаний; средства управления корпоративными знаниями; управление потоками работ (workflow); средства поддержки приложений "дискуссионного" типа; 355

мгновенная пересылка сообщений (chat); конференции в реальном времени. Выбрав технологию Domino и Notes, ЕФ МГГУ им. М.А. Шолохова получает в свое распоряжение инфраструктуру передачи сообщений, электронной почты, бизнес-приложений и Web мирового класса, которые в совокупности дают готовое решение в области совместной работы в рамках образовательного процесса. Добавив сюда свойства независимости от платформы, масштабируемость, великолепные возможности интеграции данных и приложений и множество других дополнительных функций, мы получаем эффективное решение большого количества проблем в масштабе всей информационной среды вуза. Литература 1. Единая образовательная информационная среда: Проблемы и пути развития: Материалы III Всероссийской научно-практической конференции-выставки. - Омск: Изд-во ОмГУ, 2004. - 330 с. 2. Открытое образование: стандартизация описания информационных ресурсов / Е. И. Горбунова, С. Л. Лобачев, А. А. Малых, А. В. Манцивода, А. А. Поляков, В. И. Солдаткин; Отв. ред. С. Л. Лобачев и А. В. Манцивода. - М.: РИЦ «Альфа» МГОПУ им. М. А. Шолохова, 2003. - 215 с. 3. Открытое образование. Термины и определения. / Под редакцией В. П. Тихомирова. [Электронный ресурс]. http://www.info.mesi.ru/program/glossaryOO.html 4. Солдаткин В. И. Концепция Российского портала открытого образования. [Электронный ресурс]. –http://www.omsu.ru/page.php?id=1469 5. Понятие информационно-образовательной среды ОУ - материалы к дистанционному курсу - часть 1. [Электронный ресурс]. http://www.openclass.ru/node/21749

356

Раздел 5 ИКТ В УПРАВЛЕНИИ ОБРАЗОВАНИЕМ С. Д. Каракозов, В. В. Печатнов, Н. Б. Печатнова80 ГОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», г. Барнаул

Информационный менеджмент в управлении качеством образования

В ходе реализации программы модернизации системы российского образования до 2010 года в общеобразовательных учреждениях Алтайского края была введена диагностика качества образования. В связи с этим оценивание качества образования в средних общеобразовательных учреждениях происходит с помощью мониторинговых исследований по отдельным предметам, а в 11 классе с помощью единого государственного экзамена и базовых итоговых экзаменов [1]; в высших учебных заведениях, например, в Алтайской государственной педагогической академии, используют для оценивания качества образования технологию АСТ и технологию ФЭПО [2, С. 268-273]. При этом вопросы использования банка данных результатов оценивания качества образования для управления им в современной научной литературе освещены недостаточно. Поэтому возникает необходимость в использовании информационного менеджмента в управлении качеством образования для достижения главной задачи российской образовательной политики – обеспечения современного качества образования [3]. Сегодня под современным качеством образования понимают качество результата, проявляющееся в готовности выпускника школы к самостоятельной жизнедеятельности, качество процесса, которое определяется изменениями в профессионально-педагогической деятельности учителя, а также качество системы, понимаемое как качественное управление образованием, что подразумевает и участие в нем учителя через делегирование ответственности за определенные аспекты управленческой деятельности [4]. Несоответствие достаточно широкого подхода к определению понятия современного качества образования и существующего подхода к оценке качества образования является одной из причин пересмотра требований к качеству образования в 2010 году. Во втором Послании Федеральному собранию 12 ноября 2009 года президент России Д. Медведев сообщил, что в будущем будет введен мониторинг и комплексная оценка академических достижений ученика, его компетенции 80

© С. Д. Каракозов, В. В. Печатнов, Н. Б. Печатнова, 2010 357

и способностей [5]. Таким образом, список документов, показывающий достижения ученика, будет расширен, что позволит более широко диагностировать качество образования учащихся и выявлять критерии, обеспечивающие рост качества образования. Касаясь понятия управления качеством образования, заметим, что оно рассматривается в научной литературе в различных контекстах. Например, в тезисах всероссийской научно-методической конференции В.И. Байденко, Н.А. Селезнева, А.И. Субетто [6] рассматривают понятие управления качеством образования в широком и узком смысле: в широком смысле определяют данное понятие отношением соответствия законодательной и нормативной базы в области образования, социального института образования, образовательных систем и социальных норм качества императивам и логике общественного развития в социоприродном, национально-этническом, социально-экономическом и других измерениях; в узком смысле – управление качеством подготовки обучаемых (управление качеством обученности). В данной статье понятие управление качеством образования мы будем рассматривать в контексте управления качеством обученности выпускников общеобразовательной школы с использованием методов информационного менеджмента. Под понятием «качество обученности» мы понимаем уровень усвоения знаний, умений и навыков в соответствии с требованиями, указанными в государственных образовательных стандартах. Согласно А. В. Кострову, информационный менеджмент – это совокупность известных методов управления информацией, поддерживаемых развитием информационных технологий, а также потребностями конечного пользователя [7]. Среди методов управления информацией согласно М. Ю. Барышниковой [8] выделяют: Методы анализа и оценки информационных потребностей; Методы сбора информации; Методы накопления информации; Методы управления, относящиеся к производным от управления информационными технологиями: o Управление процессом создания ИТ; o Управление техническими средствами; o Управление программными средствами; Методы управления бизнес-объектами (новое направление информационного менеджмента); Методы анализа информации.

358

В приведенной классификации прослеживается жизненный цикл информационных систем, которые управляются также с помощью методов информационного менеджмента (см. подробнее работу С.Д. Каракозова [9]). Основываясь на методах управления информацией и подхода к проектированию информационных систем, предложенного С.Д. Каракозовым [9], нами разработана информационная модель качества обученности выпускников общеобразовательной школы (рис. 1). Функционирование предложенной информационной модели качества обученности выпускников общеобразовательной школы основывается на применении информационных технологий, особенности использования которых для управления информацией описаны ниже. данные об органах управления образованием

данные об общеобразовательных учреждениях

данные о выпускниках общеобразовательных учреждений

данные об условиях обучения выпускников общеобразовательных школ

данные о кадровом потенциале общеобразовательных учреждений

данные о результатах ЕГЭ выпускников общеобразовательных школ

данные о решаемости заданий ЕГЭ выпускниками общеобразовательных школ

Рис. 1. Информационная модель качества обученности выпускников общеобразовательной школы Для управления информацией, хранимой в базе данных (региональная база данных работает под управлением СУБД FireBird 2.1), использована станция администратора. Основными функциональными возможностями станции администрирования являются: • импорт информации в базу данных, получаемой от органов управления образованием и образовательных учреждений; • экспорт информации в федеральном формате для передачи в федеральную базу данных; • экспорт информации для передачи в органы управления образованием и образовательные учреждения;

359

• определение уровней доступа к базе данных для групп пользователей; • ведение справочников по административно-территориальным единицам, органам управления образованием, образовательным учреждениям, пунктам проведения экзамена, учителям, учащимся и др.; • создание рабочих отчетов для образовательных учреждений и органов управления образованием. Станция администрирования позволяет подключаться к базе данных группам пользователей с различным уровнем доступа для ведения соответствующих справочников. Механизм разграничения прав реализован на двух уровнях: • на уровне клиентского программного обеспечения ограничением доступа отдельных групп пользователей к запрещенным справочникам (интерфейс программы автоматически настраивает на работу только с разрешенными справочниками); • на уровне базы данных - разграничением прав доступа к различным операциям (добавление, удаление, изменение информации, выполнение прикладных процедур и функций обработки информации). Станция администрирования реализована в среде программирования Delphi 7.0 и может использоваться на компьютерах, работающих под управлением операционной системы Windows 9x/NT/2000/XP/Vista. Блок оперативного информирования предназначен для информирования организаторов единого государственного экзамена об информационном наполнении базы данных. Основная задача данного блока – мониторинг поступления информации в подготовительный период единого государственного экзамена. Данный блок представляет собой раздел Web-сервера Apache, использующий технологию построения динамических web-страниц с использованием скриптов языкаинтерпретатора PHP 4.0. Для создания статистических отчетов на основе информации, хранимой в базе данных, использует генератор отчетов. Данный модуль реализован в среде программирования Delphi 7.0 и может работать под управлением операционной системы Windows 9x/NT/2000/XP/Vista. В реализации электронной доски отчетов используется технология создания динамических web-страниц с использованием скриптов языкаинтерпретатора PHP 4.0. В заключении отметим, что использование информационного менеджмента в управлении качеством образования на основе предложенной нами информационной модели позволит выявить факторы, 360

влияющие на качество образования учащихся, что будет способствовать более эффективному управлению качеством образования. Литература 1. Заявка на участие в конкурсном отборе субъектов Российской Федерации, внедряющих комплексные проекты модернизации образования (Алтайский край). Сайт Комитета по образованию и делам молодежи Алтайского края. – Режим доступа: http://educaltai.ru/files/fck/kpmo_zajavka.doc . 2. Управление качеством образования : практикоориентированная монография и методическое пособие / под ред. М. М. Поташника. – М.: Педагогическое общество России, 2000. – 448 с. 3. Концепция модернизации Российского образования на период до 2010 года // Директор школы. – 2002. – № 1. – С. 97-126. 4. Пискунова Е. В. Подготовка учителя к обеспечению современного качества образования для всех: опыт России: Рекомендации по результатам научных исследований / Под ред. акад. Г. А. Бордовского. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2007. - 79 с. 5. Текст Послания Президента Российской Федерации. Сайт Министерства образования и науки Российской Федерации. – Режим доступа: http://www.kremlin.ru/transcripts/5979 6. Байденко В. И. Национальная система оценки качества образования в России: основные направления и проблемы создания / В. И. Байденко, Н. А. Селезнева, А. И. Субетто // Качество образования: концепции, проблемы качества, управление : тезисы всероссийской научно-методической конференции / под общ. ред. А. С. Вострикова. – Новосибирск : изд-во НГТУ, 1998. 7. Костров А. В. Основы информационного менеджмента. Учебное пособие для вузов. – М.: Финансы и статистика, 2004. – 336с. 8. Барышникова М. Ю. Методика обучения специалистов управления образованием информационному менеджменту в условиях дополнительного образования : дис. ... канд. пед. наук : 13.00.02. – Москва, 2006. – 308 с. 9. Каракозов С. Д. Развитие содержания обучения в области информационно-образовательных систем: подготовка учителя информатики в контексте информатизации образования. Монография. – Барнаул: изд-во БГПУ, 2005. – 376 с.

361

О. М. Алыкова, В. В. Смирнов, А. М. Лихтер, А. Д. Киселева81 Астраханский государственный университет, г. Астрахань

Использование интерактивной системы E-BOOK для управления учебным процессом

Применение современных информационных технологий в обучении – одна из наиболее важных и устойчивых тенденций развития мирового образовательного процесса. Новые технологии обучения на основе информационных и коммуникационных возможностей позволяют интенсифицировать образовательный процесс, увеличить скорость восприятия, понимания и глубину усвоения огромных массивов знаний. Использование электронных учебно-методических комплексов позволяет сделать процесс обучения более эффективным, открывает новые современные возможности в освоении материала и получении профессиональных знаний и навыков. В соответствии с последними тенденциями в образовании была разработана интерактивная система электронного обучения, тестирования и управления учебным процессом EBOOK.

Рис. 1. Главная страница комплекса, студенческая часть.

Решение основано на портальной системе, включающей в себя несколько разделов и подсистем, реализующих возможности электронного обучения, коллективной работы, управления различными документами, электронной почтой. Доступ к порталу может осуществляться, как из внутренней сети организации, так и удаленно через Интернет. Пользователи обучающего портала могут работать с размещенными в общем доступе документами (лекциями, практическими и лабораторными 81

© О. М. Алыкова, В. В. Смирнов, А. М. Лихтер, А. Д. Киселева, 2010 362

работами, лекционно-демонстрационными (ЛДМ) и дополнительными материалами, глоссарием), проходить тестирование и задавать вопросы преподавателю (рис. 1). Большое внимание уделяется безопасности и надежности работы системы, для этого в ее состав введена подсистема многоуровневого контроля ошибок. Система включает студенческую и администраторскую части, что обеспечивает распределение функциональности комплекса.

Рис. 2. Демонстрация лекционного материала.

Комплекс E-BOOK включает в себя подсистемы регистрации учащихся и преподавателей, распределения прав; управления обучением (доступ к учебным материалам, тестам); контроля результатов и ведения статистики. В теоретическом блоке (раздел «Учебник») приведены необходимые теоретические сведения по разделам: «Оптика», «Атомная физика». В свою очередь каждый раздел разбивается на темы (пункты). Электронный комплекс содержит подсистему эргономичной демонстрации теоретического материала (рис. 2). Тестирующая система E-BOOK позволяет использовать основные типы тестовых заданий, включая и развернутый ответ (рис. 3). Технология тестирования обладает следующими основными характеристиками:

363

- возможность выбора алгоритма тестирования; - интегрируемость в различные образовательные технологии; - ведение базы тестовых заданий; - настраиваемое планирование и управление. Тесты в системе имеют два различных статуса, устанавливаемых Рис. 3. Тестирование. преподавателем: контрольный или итоговый. В соответствии со статусом теста в комплексе осуществляется контроль над распределением доступа к нему. Контрольные тесты доступны обучаемому один за другим в случае прохождения им предыдущего теста с удовлетворительным результатом. Время выполнения итоговых тестов строго задано преподавателем для обеспечения возможности непосредственного контроля над процессом их прохождения.

Рис. 4. Администраторская часть.

Администраторская часть интерактивной системы E-BOOK наполнена всем необходимым функционалом (рис. 4): - подсистемой контроля успеваемости, позволяющей отслеживать историю прохождения тестов (рис. 5 и рис. 6);

364

Рис. 5

Рис. 6

- подсистемой добавления/удаления теоретического материала, обеспечивающей наполнение комплекса теоретическим материалом и его последующее редактирование (рис. 7);

Рис. 7

365

- подсистемой редактирования тестов, осуществляющей добавление/удаление тестовых вопросов в базу и их последующее редактирование (изменение правильности введенных ответов, добавление недостающих изображений) и т. д. (рис. 8);

Рис. 8

- подсистемой администрирования тестов, позволяющей, в частности, привязывать прохождение тестов к определенному времени (рис. 9).

Рис. 9

К основным функциональным особенностям решения E-BOOK можно отнести следующие возможности обучающего портала: - планирование учебного процесса и управление учебными ресурсами; 366

-

функции контроля успеваемости; масштабируемость и интеграция с внешними приложениями; высокая отказоустойчивость; функция обеспечения целостности и структурированности контента; удобная система навигации по курсу; система проверки полученных знаний; мультипредметное применение; наличие интерактивной инструментальной среды; дружественность пользовательского интерфейса. Интерактивная система электронного обучения, тестирования и управления учебным процессом E-BOOK реализована на языке программирования высшего уровня PHP с использованием одной из самых популярных и самых распространенных систем управления базами данных MySQL. Комплекс приспособлен для работы с такими распространенными браузерами, как Internet Explorer, Opera, Mozilla Firefox. Разработанная система предназначена как для высших учебных заведений, так и для учреждений среднего специального образования. Система помогает оптимизировать использование ресурсов и эффективно организовать процесс обучения, оценить его результаты, повысить качество и скорость усвоения материала за счет использования современных методов его подачи и возможности интерактивного участия обучаемых в процессе обучения. А. В. Кирий82 Чебоксарский политехнический институт (филиал) ГОУ ВПО «Московский государственный открытый университет»

Организация информационной инфраструктуры вуза

Высшие учебные заведения должны находиться на острие научнотехнического прогресса не только в плане исследований, но и в использовании современных технологий в своей деятельности. Стремительное развитие ИКТ позволяет перевести информационный обмен в ВУЗе на совершенно новый уровень. В настоящее время перенос информации в пределах одной организации на таких носителях как флоппи-диски, CD, DVD, впрочем, как и USB носители, можно отнести к технологиям прошлого века. Наступила эпоха сетевых технологий. Нами была предпринята попытка перевести весь внутренний информационный обмен нашего института на сетевой вариант. На настоящий момент инфраструктура информационной сети института 82

© А. В. Кирий, 2010 367

выглядит следующим образом (Рис.1). Пройдя аутентификацию при входе на компьютер, пользователь в зависимости от своих прав, определяемых сервером домена, получает доступ к ресурсам локальной сети и Интернет. Ресурсы информационной сети ВУЗа можно разделить на следующие группы: 1. Сервисы локальной сети 2. Сетевые (плавающие) лицензии программного обеспечения 3. Сетевые папки 4. Сервисы глобальной сети 5. Интернет сервисы института 6. Информационно-управляющая система Сервисы локальной сети Все пользователи локальной сети, в том числе и студенты, имеют доступ к электронной библиотеке института, насчитывающей более тысячи наименований электронных версий книг. Сотрудники обмениваются текстовыми сообщениями и файлами, используя возможности сервера мгновенных сообщений Jabber. Для организации электронного документооборота развернута и используется система NauDoc компании NauMen, позволяющая коллективное редактирование документов, управление ими и многое другое. Сетевые (плавающие) лицензии программного обеспечения Студенты и преподаватели могут использовать в своей деятельности в сети института такие программные продукты как 1С Предприятие 8, Гарант, Консультант, Кодекс, Компас, Autodesk Civil 3D, Autodesk Revit Series, Autodesk Inventor Series, Autodesk Architectural Desktop, Corel Draw. Подразделения института имеют доступ к сетевой лицензии на Fine Reader. Бухгалтерия и отдел кадров используют сетевые многоклиентские версии продуктов 1С. Библиотека обеспечена АРМ «ИРБИС». Сетевые папки Пользователи сети имеют доступ (только для чтения) к сетевым ресурсам общего доступа: архивы фотографий и видеоматериалов о жизни института, электронные учебники и фалы помощи к различным программам, библиотека дистрибутивов свободно распространяемых программ. Для групп пользователей, объединенных какой-либо сферой деятельности, созданы групповые сетевые папки с полным доступом для каждой конкретной группы пользователей. Кроме того, преподаватели и сотрудники института имеют полный доступ к своим персональным сетевым папкам, что позволяет получить доступ к необходимым документам практически с любого компьютера в любом из корпусов института. Так, например, при необходимости сопровождения доклада или лекции презентационными материалами пользователь просто, зайдя в сеть 368

Домен ЧПИ МГОУ

Сервисы локальной сети

Мгновенные сообщения Электронная библиотека СЭД

Сервисы глобальной сети

Сетевые лицензии ПО

Мгновенные сообщения IP телефония Правовые системы

Серфинг

1С

САПР

Help

Сетевые папки

Прочее прикладное ПО

Электронные учебники Фотоархив

Видеоархив

Free Soft Групповые Персональные

Интернетсервисы института

СДО

Электронный каталог библиотеки

Редактирование контента сайта

«Абитуриент»

ИУС «Факультет»

Опросы

Mail сервер

Сайт

Заявки на техническое обслуживание

Система тестирования Управление заданиями контрольных работ

Рис.1. Инфраструктура информационной сети ЧПИ МГОУ. 369

на компьютере, подключенном к проекционному оборудованию, под своим логином, может запустить необходимую презентацию непосредственно из своей персональной сетевой папки. Сервисы глобальной сети В сети открыт доступ к использованию сервисов мгновенных сообщений, таких как ICQ, MailAgent, GoogleTalk. В стадии развертывания IP-телефония. Уже подключены приемная директора, директор, заместители директора, планируется подключение деканатов. В качестве программного обеспечения выбран Skype. Доступ к серфингу по сайтам интернета осуществляется через proxy-сервер Squid, определяющий запреты и разрешения для пользователей: скорость доступа, объем трафика, запрещенные для доступа адреса и типы файлов, и т.п. Интернет сервисы института Из сети интернет пользователям институтского почтового сервера доступен web-интерфейс их электронной почты. Практически все кому это необходимо имеют свой почтовый ящик на нашем сервере. Так одним из условий использования продуктов Autodesk в учебных целях на личных компьютерах студентами и преподавателями в рамках нашей лицензии является наличие личного почтового ящика на нашем сервере. Так что помимо подразделений, преподавателей и сотрудников почтовые ящики заводятся и для студентов. Из сети интернет также доступны электронный каталог библиотеки института (один из модулей АРМ «ИРБИС»), система дистанционного обучения «Прометей» (http://do.mgou.infanet.ru:8000/ ), сайт института (http://mgou.infanet.ru), являющийся общедоступной частью информационно-управляющей системы института. Информационно-управляющая система «Факультет» Контент сайта обновляется и редактируется подразделениями и службами института, авторизованными в ИУС «Факультет». Преподаватели кафедр наполняют и редактируют раздел контрольных работ для заочников. Этот раздел доступен студентам через сайт института. Так же преподаватели управляют базой тестовых заданий и имеют доступ к подробным протоколам тестирования студентов. При необходимости технического обслуживания оборудования (текущий ремонт, заправка тонером печатающих устройств и т.п.), обеспечения проекционным оборудованием лекций и др. подразделения института оформляют заявку, используя соответствующий модуль ИУС, сотрудники, отвечающие за определенный фронт работ, два раза в сутки проверяют наличие новых заявок, по выполнению заявки заявитель подтверждает прием выполненных работ. Таким образом, удается существенно снизить 370

простои оборудования. Помимо прочего в ИУС «Факультет» входит модуль проведения социологических опросов и модуль «Абитуриент», полностью автоматизирующий работу приемной комиссии. Конечно, преждевременно говорить о полной автоматизации документооборота и полном и всеобщем переходе сотрудников института на максимально возможное использование сетевых ресурсов. Однако для этого уже созданы все условия, и этот переход осуществляется, хоть и медленнее чем нам хотелось бы, но достаточно уверенно. Ю. Г Басалкевич83 ГОУ Педагогический колледж № 6, г. Москва

Математическое моделирование процесса обучения

Характерной чертой современного общества является его постоянная модернизация. Изменяется как социум в целом, так и отдельные его сферы. Причем изменения часто носят амбивалентный характер: одни совершенствуются, другие приходят в упадок. Как следствие, возникает потребность в анализе и моделировании различных социальных процессов [1]. Моделирование процесса обучения школьников и студентов может определить перспективы дальнейшего развития общества. Однако, как отмечается в [2] “математизацию данной области нельзя считать удовлетворительной. Во-первых, математизация педагогики связана в настоящее время с развитием методов и средств педагогических измерений. Во-вторых, отсутствует единый подход к математизации дидактического процесса и объектов педагогического управления”. В нашей работе для моделирования учебного процесса предлагается использовать новый методический аппарат. Будем считать, что: 1. Обучение является недетерминированным случайным процессом; 2. Во время обучения проводится промежуточный контроль усвоения материала, на основании результатов которого выдаются рекомендации по изменению параметров курса; 3. Процесс обучения представляется в виде системы управления с обратной связью [3]. Рассматривая процесс обучения как случайный, можно оценить его основные характеристики, а также выдать рекомендации по изменению параметров курса. К основным характеристикам процесса можно отнести 83

© Ю. Г. Басалкевич, 2010 371

число понятий, формул и другие дидактические единицы (ДЕ), а также количество времени на изучение каждой темы, интенсивность обучения, вероятность усвоения темы. Возможны две модели. Первая модель. Для одновременной оценки стохастических параметров используются результаты промежуточного контроля. Для изменения параметров курса с целью увеличения показателя полноты усвоения материала может использоваться, например, вероятность усвоения всего материала наибольшим количеством обучаемых. Иначе говоря, задается некоторая плотность распределения вероятности (ПРВ) параметров состояния процесса обучения, которая меняется при переходе от темы к теме и которая изменяется (корректируется) по результатам промежуточного контроля. Такие методы принято называть адаптивными или самонастраивающимися [4]. Вторая модель. Задается не конкретная ПРВ параметров состояния процесса обучения ws(n), а некоторое множество ПРВ {ws(n)}i. Выбирается некоторая гарантированная характеристика процесса обучения (это могут быть минимальные требования к количеству усвоенных знаний обучаемого), соответствующая некоторой наихудшей ПРВ ws(n)*, принадлежащей множеству {ws(n)}i. Такие методы принято называть стабильными или робастными [4]. Очевидно, что их необходимо применять на начальных этапах проектирования учебного курса, для обеспечения выполнения обязательных требований государственной программы по предмету. Одним из способов формализации процесса обучения является его представление в виде марковского случайного процесса с дискретными состояниями и непрерывным временем. Роль плотности распределения вероятности в таких процессах играет интенсивность – λ (плотность вероятности перехода процесса из одного состояния в другое). После прохождения каждой темы производится текущий контроль ее усвоения обучаемыми, по результатам которого принимается решение о переходе к следующей теме или проведению дополнительных занятий, в том числе самостоятельных, по предыдущей теме. Результаты текущего контроля содержат элемент случайности и характеризуются вероятностью P, успешного освоения темы курса. Статистической оценкой этой вероятности является доля обучаемых, успешно прошедших промежуточный контроль, т.е. удовлетворивших принятому критерию. Для описания процесса составляют размеченный граф состояний (рис.1), где под состоянием подразумевается вектор, содержащий долю обучаемых, успешно прошедших промежуточный контроль, и в зависимости от сложности модели количество усвоенных тем, количество

372

ДЕ в теме, степень усвоения темы учащимися и другие возможные характеристики.

Рис.1

После составления графа состояний записываются уравнения Колмогорова (1).

(1) Начальные условия предполагают отсутствие знаний по любой из тем или, что то же самое, вероятность наличия знаний по любому количеству тем в первоначальном состоянии равна нулю, а вероятность их отсутствия равна единице. Впрочем, данная модель может функционировать при любом наборе начальных условий. В зависимости от выбранного типа управления педагогическим процессом (робастного или адаптивного) они задаются или вектором конечного состояния, для которого рассчитываются параметры процесса для каждого состояния, или первоначальными значениями интенсивности обучения, которые корректируют после каждого промежуточного контроля. Граф состояний может заметно усложняться при моделировании многосвязных тематических курсов, что в свою очередь, усложняет представленную систему уравнений Колмогорова. Поэтому целесообразно решать эту систему численными методами. Представление процесса обучения в виде системы управления показано на рис. 2.

Рис. 2

373

Функционирование модели обучения осуществляется следующим образом: учащиеся выполняют предложенное задание, и результат его работы помещается в блок контроля и выдачи рекомендаций по изменению параметров курса. Блок на основе анализа ответа определяет параметры дополнительных занятий, которые должны быть проведены с учащимися или группой учащихся, после чего проводится повторный контроль знаний и, в случае успешного результата, переход к следующей теме. Таким образом, для управления педагогическим процессом знаний необходимо наличие: 1. Моделей определения знаний, умений и навыков обучаемого по результатам выполнения контрольных заданий, а также выдачи рекомендаций; 2. Базы данных предмета. База данных предмета формируется на основе ДЕ, входящих в него, а также на основе типовых задач. Модель определения знаний можно сформировать в виде случайной выборки вопросов из базы данных, а также на основе ряда связанных комплексных задач, по результатам которых можно диагностировать неусвоенные и при этом заученные ДЕ. При повторяющихся неудовлетворительных результатах возможным выходом из положения является сокращение объема ДЕ и оптимизация количества задач [5]. При этом рассматривается некоторое множество ДЕ Ω мощностью N. Пусть имеется m конкурирующих задач, каждая из которых построена на w д.е. Обозначим через wij одну из ДЕ (i-ая ), на которой построена j-ая комплексная задача или вопрос. Тогда (j = 1...m) характеризует число ДЕ, которые образуют j-ую – относительное число используемых ДЕ. задачу, а отношение Каждую задачу можно охарактеризовать длительностью решения Сj. При этом общее время решения ограничено величиной Собщ. В качестве целевого показателя рассмотрим относительное число используемых в задачах учебной программы ДЕ, а в качестве ограничения – общее время решения задач. Обозначим обучения, X={

– индикатор включения задачи в программу } – вектор индикаторов конкурирующих задач,

включаемых в учебную программу. Тогда величина – характеризует общее время решения задач учебной программы, в зависимости от включения их в нее, а – относительное число ДЕ, используемых в этой учебной программе. Требуется построить алгоритм оптимального отбора конкурирующих 374

задач или вопросов в программу обучения, обеспечивающий максимальное относительное число ДЕ, используемых в этой программе при заданном ограничении на общее время решения. ; , Xj {1,0}. Сформулированная задача является задачей нелинейного программирования в булевых переменных, для решения которой необходимо использовать специальные математические методы и программные средства. Таким образом, с помощью представленных математических моделей, при использовании априорных данных и заданных требованиях к учебной программе становится возможным сконструировать оптимальный курс, объем и интенсивность которого при необходимости корректируется по результатам промежуточного контроля, что придает процессу обучения гибкость и эффективность. Литература 1. Шведовский В. А. Особенности социолого-математического моделирования и исследования социальных процессов. – М.: АПКиППРО, 2009, 236 С. 2. Лукьяненко Е. Ю. Математизация процесса педагогического управления на основе теории латентных переменных / Вопросы совершенствования предметных методик в условиях информатизации образования. – Славянск-на-Кубани: ИЦ СГПИ, 2009, С. 165 – 175. 3. Растригин Л. А., Эренштейн М. Х. Адаптивное обучение с моделью обучаемого. - Рига : Зинатне, 1986 г. 4. Левин Б. Р. Теоретические основы современной радиотехники. т.3 – М.: Сов. Радио, 1974 г., 550 С. 5. Райвет П., Акофф Р. Исследование операций. – М.; «Мир», 1966 г. Я. В. Новичихин84 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Методика и инструментарий выявления латентных показателей качества учебного процесса

Проблема улучшения качества подготовки специалистов в российских вузах и повышения конкурентоспособности их выпускников в 84

© Я. В. Новичихин, 2010 375

настоящее время стоит очень остро. Наиболее важными причинами этого являются неустойчивость рынка труда, сокращение финансирования образовательной и научной деятельности, сокращение количества абитуриентов и т.д. В условиях все более нарастающего разрыва между количеством вакансий и количеством соискателей, повышения требований работодателей, несоответствия полученных выпускником знаний реальным запросам производства победу одерживает более конкурентоспособный выпускник, обладающий совокупностью личностных и профессиональных характеристик, обеспечивающих ему преимущество с точки зрения его успешной реализации. Одной из составляющих этой совокупности, бесспорно, является уровень базовой подготовки специалиста, т.е. качество обучения. В связи с этим насущной необходимостью является повышение качества обучения студента вуза, которое, в конечном итоге, приводит и к повышению уровня конкурентоспособности специалиста на рынке труда, и к повышению рейтинга вуза на рынке образовательных услуг. Таким образом, поиск новых методов управления качеством обучения, определение новых показателей и составляющих этого качества является одной первоочередных задач каждого вуза. Управлению качеством учебного процесса посвящено большое количество научных работ. Анализ данных работ показывает, что все предложения по построению системы анализа и управления качеством учебного процесса можно разделить на две большие категории: 1. Системы, основанные на стандартах ISO 9000, TQM и т.д. 2. Системы, разработанные на основе собственных показателей качества. При использовании методик первой группы возникает ряд серьезных препятствий. Во-первых, это достаточная формальность процедуры оценивания. Стандарты ISO требуют только того, чтобы все предусмотренные элементы системы качества присутствовали в организации и работали. Однако, по мнению признанного специалиста в области управления качеством доктора Дж. Джурана, это не гарантирует реального качества предоставляемой услуги [1]. Похожая мысль проводится и в работе известного российского исследователя проблем качества образования В.И. Васильева [2]. Во-вторых, шаблонные подходы стандартов ISO и TQM не могут быть применены к вузу, объектом деятельности которого является человек, что само по себе исключает всякую шаблонность. В-третьих, стандарты ISO и TQM рекомендуют проводить оценку эффективности систем качества. Для этой цели могут применяться разнообразные показатели и методы оценки, наиболее эффективными из которых, по мнению Дж. Кампанеллы [3], являются финансовые оценки. 376

Данный вид оценок также неприемлем для вуза, поскольку качество его выпускников не оценивается по финансовым показателям. Наконец, еще одним препятствием для использования вышеописанных стандартов является то, что информация о всеобщем управлении качеством и понимание его методов российскими менеджерами являются ограниченными, что ослабляет их усилия и попытки по сертификации систем управления качеством в соответствии с европейскими стандартами. Данный факт подтверждается исследованиями, проведенными В.Н. Нуждиным и др. [4], в результате которых был сделан вывод, что «…сотрудники вуза не имеют единого взгляда на проблемы качества и не придерживаются единого определения этого понятия. Процесс управления качеством в вузе существует, но его влияние на движение к стратегическим целям минимально. Сотрудники вуза практически не готовы к созданию системы качества в современном понимании». Вторая группа методик основана на выявлении и использовании собственных показателей качества учебного процесса, которые затем оцениваются при помощи информационно-аналитических систем и систем мониторинга. Однако следует заметить, что практически все используемые показатели являются чисто количественными, формальными. Это показатели, оцениваемые Министерством образования и науки РФ при аккредитации вузов: уровень успеваемости, затраты на библиотеку, соотношение между количеством абитуриентов и выпускников, количество учебников и учебных пособий с грифом УМО, количество аспирантов, докторантов и т.д. Между тем, следует учитывать, что факторы, определяющие качество обучения, носят не только количественный, но и качественный характер. И если для первой составляющей разработаны и с успехом применяются методы количественной квалиметрии, то вторая (и наиболее важная составляющая) либо просто игнорируется, либо затрагивается в очень малой степени, что негативно сказывается на адекватности результатов анализа и целостности получаемой картины. Как отмечает В. И. Васильев [2], образовательная среда вуза включает в себя совокупность взаимосвязанных компонентов, которые, в свою очередь, содержат множество разнородных симптомов числовой и нечисловой природы. Поэтому в основе принятия рациональных решений в управлении качеством образования должен лежать синтез количественных и качественных подходов. С ним соглашается и С.А. Рогожин, который в своей работе [5] пишет: "В существующих квалиметрических технологиях качество образования часто оценивается по показателям, которые проще всего измерить и сосчитать, но которые тем самым меньше всего отражают качество сложной социальной системы - образования - не как 377

простой услуги, а как общекультурной ценности, имеющей особую миссию, особые задачи, особые приоритеты… В то же время не представляется возможным (да и вряд ли это разумно) ограничиться при оценке качества только чисто качественными показателями…». Придерживаясь при разработке собственной системы анализа параметров качества учебного процесса методик второй группы, мы предлагаем учитывать не только количественные и качественные показатели. Мы считаем, что на качество обучения влияет целый спектр скрытых факторов, невидимых человеческому глазу (назовем их латентными), которые оказывают не меньшее (а может даже и большее) влияние. Мы полагаем, что между этими показателями существуют скрытые, неявные взаимозависимости, закономерности, которые обусловливают влияние этих показателей друг на друга, степень их согласованности, когерентности. Используя эти взаимосвязи и показатели, можно организовать направленное воздействие на всю совокупность факторов, заставляя их работать совместно, взаимосогласованно друг с другом, увеличивая их совместный эффект и реализуя, таким образом, синергетический подход к управлению сложными социальноэкономическими системами [6], к каковым, бесспорно, относится и образовательная система. Первым шагом при таком подходе является выявление требуемых параметров качества. Это достаточно сложная процедура. Проблема здесь заключается в том, что многие организации, работающие в сфере услуг (в том числе и вузы), зачастую не могут выделить критерии, подлежащие измерению. Между тем, оценка качества образования должна осуществляться по однозначным, понятным и личностно значимым для студента, преподавателя, администратора критериям. Наиболее предпочтительным способом выбора таких критериев, по нашему мнению, являются методы экспертных оценок. Преимущество использования такого подхода заключается в том, что выбранные параметры будут отражать объективное мнение специалистов-экспертов, в качестве которых могут выступать руководители подразделений вуза различных уровней управления, а также профессорско-преподавательский состав. Кроме того, они будут учитывать специфику ВУЗа и региона, что также важно при построении модели качества. Для реализации этой процедуры нами разработана система проведения электронных экспертных опросов, представляющая собой вебприложение, разработанное по технологии ASP.NET 2.0 на языке MS Visual C#. Она может функционировать как в локальной сети университета, так и в сети Интернет, что позволяет проводить удаленное анкетирование в любое удобное для экспертов время. В качестве метода

378

проведения опроса в системе реализован метод Делфи [7, 8]. Общую архитектуру системы можно представить следующим рисунком:

Рисунок 1. Общая архитектура системы проведения электронных экспертных опросов

Вторым шагом после выявления требуемых показателей является проверка их статистической значимости. Для этого используются методы корреляционно-регрессионного анализа. Эта проверка позволяет отбросить незначащие, повторяющиеся по сути факторы, а также определить динамику их развития, на основании которой также можно сделать вывод о необходимости включения данного фактора. После выполнения данного шага оставшиеся факторы группируются и предъявляются экспертам в качестве вариантов ответа для второго этапа анкетирования в соответствии с методом Делфи. Последний и самый важный шаг состоит в выявлении скрытых взаимосвязей между полученными после проведения второго этапа анкетирования факторами и определения на их основе новых латентных факторов. Для этого нами предлагается композиция аналитических методов, включающая в себя: 1. Методы факторного анализа – совокупность методов многомерного статистического анализа, применяемых для изучения взаимосвязей между значениями переменных. Главные факторы, выделенные в результате факторного анализа, содержат в сжатом виде информацию о существующих связях между переменными. В результате факторного анализа отыскиваются такие комплексные факторы, которые как можно более полно объясняют связи между рассматриваемыми переменными. Помимо этого, с помощью факторного анализа возможно выявление скрытых переменных (факторов), отвечающих за наличие линейных статистических связей (корреляций) между наблюдаемыми переменными; 379

2. Оперативная аналитическая обработка данных (On-Line Analytical Processing, OLAP) - технология обработки данных, в которой применяется многомерное представление агрегированных данных для обеспечения быстрого доступа к стратегически важной информации в целях углубленного анализа [9]. OLAPинструментарий позволяет строить сложные многомерные запросы и анализировать данные в различных разрезах, отвечая не только на вопросы «что» и «кто», но и «что будет, если» и «почему», таким образом, выявляя тенденции и зависимости в данных. Помимо этого технология OLAP обладает развитыми функциями агрегации, объединения и классификации данных, которые позволяют аналитикам создавать несколько уровней, слоев и кубов агрегации данных, выполнять детальный и укрупненный анализ данных по различным измерениям и уровням агрегации [10]; 3. Интеллектуальный анализ данных (Data Mining) - процесс обнаружения в "сырых" данных ранее неизвестных, нетривиальных, практически полезных и доступных интерпретации знаний, необходимых для принятия решений в различных сферах человеческой деятельности [11]. Методы Data Mining выявляют ранее неизвестные свойства, связи, зависимости или тенденции в данных, строят модели и правила, которые объясняют найденные закономерности и/или с определенной долей вероятности прогнозируют развитие некоторых процессов. Данный комплекс методов анализа реализован в информационноаналитической системе, которая также представляет собой вебприложение и является логическим завершением описанной ранее системы проведения электронных экспертных опросов. Методы корреляционно-регрессионного и факторного анализа реализованы нами самостоятельно на основе [12, 13, 14, 15, 16]. Для реализации же технологий OLAP и Data Mining использовалась аналитическая служба MS SQL Server Analysis Services (SSAS), являющаяся базовой платформой для построения систем бизнес-анализа (Business Intelligence, BI). Она позволяет работать с многомерными данными и проводить оперативную аналитическую обработку, а также выполнять интеллектуальный анализ данных. Выбор данной платформы обоснован тем, что бизнес-аналитика – это одна из областей, в которых SQL Server превосходит все остальные системы [17], большим количеством мощных и отлаженных алгоритмов Data Mining [18], позволяющих решать широкий спектр задач интеллектуального анализа (кластерный анализ, классификация, прогнозирование, ассоциация), а также тесной интеграцией SQL Server и служб BI с объектно-ориентированными языками, составляющими платформу .NET, за счет существования большого количества объектных 380

моделей, которые можно использовать для обеспечения взаимодействия приложений с СУБД и службами BI. Для обращения к OLAP-инструментарию используется объектная модель ADOMD.NET и язык MDX (MultiDimensional eXpressions) [19]. Результаты анализа отображаются при помощи сводных таблиц и сводных диаграмм. Для работы с моделями Data Mining используется объектная модель AMO.NET, а для создания прогнозирующих запросов к развернутым на сервере моделям используется язык DMX (Data Mining eXtensions) [20]. Для визуализации результатов анализа на основе элементов управления, входящих в сборку Microsoft.AnalysisServices.Viewers, разработан ActiveX-элемент управления, позволяющий просматривать содержимое Data Minig-моделей в удобном и наглядном виде. Общая архитектура системы показана на рис. 2.

Рисунок 2. Общая архитектура информационно-аналитической системы

По нашему мнению, предлагаемая композиция методов анализа позволяет решать практически весь спектр аналитических задач и проводить глубокое исследование параметров модели качества обучения. С помощью предлагаемых методов можно выполнять следующие операции: 1. Устанавливать существенность параметров модели качества и оценивать степень их влияния друг на друга; 381

2. Устанавливать форму связи между параметрами и прогнозировать их изменение с течением времени; 3. Выявлять тенденции и зависимости в параметрах, проводить их анализ на разных уровнях иерархии, в различных разрезах и с различной степенью агрегирования; 4. Выполнять поиск скрытых закономерностей между параметрами качества, получать новые знания о модели, а также выявлять новые, ранее неизвестные факторы, оказывающие влияние на качество обучения. При помощи разработанной информационно-аналитической системы планируется провести исследование баз данных информационных систем КГУ («Электронный деканат», «Абитуриент», «Кадры», и т.д.) на предмет выявления факторов, являющихся основой для построения модели качества обучения студента КГУ. Литература 1. Джуран: два века качества (интервью с др-ом Дж. Джураном): Пер. с англ. // Европейское качество. 1999. Т. 6. №2. С. 57 2. Васильев В. И., Красильников В.В., Плаксий С.И., Тягунова Т.Н. Оценка качества деятельности образовательного учреждения. – М.: Икар, 2005 3. Экономика качества. Основные принципы и их применение / Под ред. Дж. Кампанеллы / Пер. с англ. А. Раскина / Науч. ред. Ю. П. Адлер и С.Е. Щепетова. – М.: РИА «Стандарты и качество», 2005 4. Нуждин В. Н., Кадамцева Г. Г., Пантелеев Е. Р., Тихонов А. И. Стратегия и тактика управления качеством образования. Методическое пособие. – Иваново.: Изд-во ИГЭУ, 2003 5. Рогожин С. А. Материально-техническое обеспечение учебного процесса - необходимое условие качества образования // Университетское управление. - №4. – 2004 6. Пугачева Е. Г., Соловьенко К. Н. Самоорганизация социальноэкономических систем: Учеб. пособие. – Иркутск: Изд-во БГУЭП, 2003 7. Девятко И.Ф. Методы социологического исследования: Учебн.пос. для вузов. – Екатеринбург, 2002 8. Бешелев С. Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. – М: Статистика, 1980 9. Коннолли Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. 3-е издание.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2003 10. Барсегян А., Куприянов М., Степаненко В., Холод И. Методы и модели анализа данных: OLAP и Data Mining. Учебное пособие – СпБ.: БХВ-Петербург, 2004 382

11. Чубукова И. А. Data Mining: учебное пособие. – М.: ИнтернетУниверситет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006 12. Симчера В. Методы многомерного анализа статистических данных. - М.: Финансы и статистика, 2003 13. Глинский В., Ионин В. Статистический анализ. Учебное пособие.- М.: ИНФРА-М, 2002 14. Теория статистики / Под ред. Проф. Р.А. Шмойловой. – М.: Финансы и статистика, 2007 15. Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Прикладная статистика и основы эконометрики. – М.: ЮНИТИ, 1998 16. Громыко Г.Л. Теория статистики. – М.: ИНФРА – М, 2006 17. Нильсен П. Microsoft SQL Server 2005. Библия пользователя. – М.: ООО «И. Д. Вильямс», 2008 18. Макленнен Дж., Танг Ч., Криват Б. Microsoft SQL Server 2008: Data Mining - интеллектуальный анализ данных. – СПб.: БХВ-Петербург, 2009 19. Харинатх С., Куинн С. SQL Server Analysis Services 2005 и MDX. – М.: Диалектика, 2008 20. Браст Э., Форте С. Разработка приложений на основе Microsoft SQL Server 2005. – М.: Издательство «Русская редакция», 2007

383

Раздел 6 ПОДГОТОВКА ПЕДАГОГИЧЕСКИХ КАДРОВ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ И. В. Роберт85 Российская академия образования (РАО), Институт информатизации образования РАО (ИИО РАО)

Комплексная, многоуровневая и многопрофильная подготовка кадров информатизации образования

Обеспечение инновационного содержания образования на современном этапе развития информационного общества массовой глобальной коммуникации основано, прежде всего, на становлении и развитии процесса информатизация образовании, который рассматривается как процесс обеспечения сферы образования методологией, технологией и практикой создания и оптимального использования научно-педагогических, учебно-методических, программно-технологических разработок, ориентированных на реализацию возможностей информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), применяемых в комфортных и здоровьесберегающих условиях. Этот процесс интеллектуализации деятельности обучающего и обучаемого развивается на основе реализации возможностей ИКТ, он поддерживает интеграционные тенденции процесса познания закономерностей предметных областей и окружающей среды (социальной, экологической, информационной и др.), сочетая их с преимуществами индивидуализации и дифференциации обучения и обеспечивая тем самым синергизм педагогического воздействия. Вместе с тем, информатизация образования рассматривается в настоящее время как новая область педагогического знания, интегрирующая научные направления психолого-педагогических, социальных, физиолого-гигиенических, технико-технологических исследований, находящихся в определенных взаимосвязях, отношениях между собой и образующих определенную целостность, которая ориентирована на обеспечение сферы образования методологией, технологией и практикой решения следующих проблем и задач: • научно-педагогические, методические, нормативно-технологические и технические предпосылки развития образования в условиях массовой коммуникации и глобализации современного информационного общества; 85

© И. В. Роберт, 2010 384

• методологическая база отбора содержания образования, разработки методов и организационных форм обучения, воспитания, соответствующих задачам развития личности обучаемого в современных условиях информационного общества массовой коммуникации и глобализации; • методологическое обоснование и разработка моделей инновационных и развитие существующих педагогических технологий применения ИКТ в различных звеньях образования, в том числе форм, методов и средств обучения; • создание методических систем обучения, ориентированных на развитие интеллектуального потенциала обучаемого, на формирование умений самостоятельно приобретать знания, осуществлять деятельность по сбору, обработке, передаче, хранению информационного ресурса, по продуцированию информации; • разработка исследовательских, демонстрационных прототипов электронных средств образовательного назначения, в том числе программных инструментальных средств и систем; • использование распределенного информационного ресурса Всемирной сети Интернет в образовательных целях и разработка технологий информационного взаимодействия образовательного назначения на базе глобальных телекоммуникаций; • продуцирование педагогических приложений в сетях на базе потенциала распределенных информационных ресурсов открытых образовательных систем телекоммуникационного доступа; • разработка средств и систем автоматизации процессов обработки учебного исследовательского, демонстрационного, лабораторного эксперимента как реального, так и «виртуального»; • создание и применение средств автоматизации для психологопедагогических тестирующих, диагностирующих методик контроля и оценки уровня знаний обучаемых, их продвижения в учении, установления интеллектуального потенциала обучающегося; • реализация возможностей компьютерной психолого-педагогической диагностики при определении типа личности, ее интеллектуального уровня и развития; • осуществление оценки средств вычислительной техники, информационных и коммуникационных технологий, используемых в сфере образования; • совершенствование механизмов управления системой образования на основе использования автоматизированных баз и банков данных научно-педагогической информации, информационно-методических материалов, коммуникационных сетей, а также совершенствование 385

процессов информатизации управления образовательным учреждением (системой образовательных учреждений). Становление и развитие самого процесса информатизации образования определяется, по крайней мере, тремя предпосылками, констатирующими его необратимость. Это, во-первых, изменение структуры информационного учебного взаимодействия между обучающим и обучаемым (обучающимся), во-вторых, изменение структуры представления учебного материала и само учебно-методическое обеспечение образовательного процесса и, в-третьих, изменение учебной среды как условий взаимодействия между участниками образовательного процесса и как условий, которые способствуют осуществлению педагогических воздействий лонгирующего характера на обучаемого (обучающегося). Рассмотрим более подробно каждую из них. 1. Изменение структуры учебного информационного взаимодействия между обучающим и обучаемым (обучающимся). При традиционном обучении основными активными (с точки зрения осуществления обратной связи) участниками учебного информационного взаимодействия являются два компонента: обучающий и обучаемый (обучающийся). При использовании средства обучения, функционирующего на базе ИКТ, появляется интерактивный партнер как для обучающегося (обучаемого), так и для обучающего, в результате чего обратная связь осуществляется между тремя компонентами учебного информационного взаимодействия. Роль обучающего как единственного источника учебной информации, обладающего возможностью осуществления обратной связи, изменяется (смещается в направлении кураторства или наставничества). Обучающий уже не тратит основное время на передачу учебной информации, на сообщение «суммы знаний». Время, затрачиваемое ранее обучающим на пересказ учебных материалов, высвобождается для решения творческих и управленческих задач. Роль обучаемого как «потребителя» фактографической учебной информации или, в лучшем случае, участника проблемно поставленной учебной ситуации также меняется. Он переходит на более сложный путь поиска, выбора (например, по определенным признакам, представленным учителем) информации, ее обработки (возможно в больших объемах за сравнительно малый промежуток времени) и передачи. Таким образом, изменение структуры учебного информационного взаимодействия приводит к активному взаимодействию между обучающим и обучаемым (обучающимся) и средством информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), обладающему такими возможностями, которые позволяют использование учебной информации, добытой обучающимся самостоятельно, что 386

переводит процесс обучения с уровня «пассивного потребления информации» на уровень «активного преобразования информации». А в более совершенном варианте — на уровень самостоятельной постановки учебной задачи (проблемы), выдвижения гипотезы для ее разрешения, проверки ее правильности и формулирования выводов и обобщений по искомой закономерности. 2. Изменение структуры предоставления учебного материала и учебно-методического обеспечения образовательного процесса. Проявление активности со стороны средства обучения, функционирующего на базе ИКТ, обусловлено реализацией таких их возможностей, как обеспечение: • незамедлительной обратной связи между пользователем и средствами информатизации и коммуникации; • компьютерной визуализации учебной информации об объектах или закономерностях процессов, явлений, как реально протекающих, так и «виртуально»; • автоматизации процессов вычислительной, информационнопоисковой деятельности, операций по сбору, обработке, передаче, отображению, тиражированию информации, архивного хранения достаточно больших объемов информации с возможностью легкого доступа и обращения пользователя к ней; •автоматизации процессов обработки результатов учебного эксперимента (как реально протекающего, так виртуально), его экранного представления с возможностью многократного повторения любого фрагмента или самого эксперимента. При этом в составе нового поколения учебно-методического обеспечения главную роль играют средства обучения, реализующие вышеперечисленные возможности ИКТ. В настоящее время они представлены электронными изданиями учебного назначения, распределенным информационным ресурсом локальных и глобальной сетей. При этом в электронном издании учебного назначения, в распределенном информационном ресурсе локальных и глобальной сетей учебный материал представляется в виде аудио-видео ряда, на основе реализации возможностей технологий мультимедиа, гипертекст, гипермедиа. Поэтому структура представления учебного материала в отличие от традиционного варианта (либо линейного, либо концентрического представления) реализуется, в основном, нелинейно, что приводит к осуществлению выбора самостоятельной «траектории обучения», личностно ориентированного режима учебной деятельности, самостоятельного представления и извлечения знания, осуществления информационной деятельности и информационного взаимодействия с интерактивным источником учебной информации. 387

3. Изменение условий осуществления информационной деятельности в предметной среде. В условиях информатизации образования происходит изменение видов информационной деятельности, которая включает следующие компоненты: • регистрация, сбор, накопление, хранение, обработка информации об изучаемых объектах, явлениях, процессах, в том числе реально протекающих, и передача достаточно больших объемов информации, представленных в различных формах; • управление в реальном времени реальными объектами, процессами как реально, так и виртуально представляющие учебные ситуации или модели изучаемых явлений; • управление отображением на экране моделей различных объектов, явлений, процессов как виртуальных, так и реальных; • продуцирование информации - создание информационного продукта, отличающегося определенными существенными признаками, характеризующими его качество или принадлежность к определенной сфере использования; • формализация информации - формальное представление информации в виде символической записи или определенной формализованной структуры, адекватно отражающей свойства данной информации и обладающей ее существенными признаками; • обработка информации: анализ, структуризация, систематизация, выбор или поиск по определенным признакам; • получение и отправление текстовой, графической аудиовизуальной информации, представленной в самом разнообразном виде; • осуществление поиска информации, информационное взаимодействие и использование информационных ресурсов Интернет. Самостоятельная информационная деятельность предполагает также обеспечение осознанного усвоения содержания, внутренней логики и структуры учебного материала, представляемого средствами ИКТ. Осуществление информационной деятельности происходит в предметной среде. В условиях информатизации образования рассматривается информационно-коммуникационная предметная среда как совокупность условий, обеспечивающих осуществление деятельности пользователя с информационным ресурсом по сбору, обработке, продуцированию, транслированию, применению информации, знания (в том числе и с распределенным информационным ресурсом глобальной сети Интернет), а также информационное взаимодействие с другими пользователями с помощью интерактивных средств ИКТ, взаимодействующих с ним как с субъектом информационного общения и личностью. При этом информационно-коммуникационная среда включает: 388

- множество информационных объектов и связей между ними, средства и технологии сбора, накопления, передачи (транслирования), обработки, продуцирования и распространения информации, собственно знания, - средства воспроизведения аудиовизуальной информации, - организационные и юридические структуры, поддерживающие информационные процессы и информационное взаимодействие. Таким образом, в информационно-коммуникационной среде обучающийся взаимодействует с множеством информационных объектов, устанавливает связи между ними, влияет на изучаемые процессы, явления, представленные на экране, используя средства и технологии сбора, накопления, передачи (транслирования), обработки, отображения, продуцирования и распространения информации, собственно знания. Работа в информационно-коммуникационной среде оказывает на обучающегося педагогическое воздействие лонгирующего характера, что является главным фактором развития процесса информатизации образования. В аспекте вышеизложенного, в условиях изменения основных представлений об учебном информационном взаимодействии, о структуре представления учебного материала, об информационной деятельности в предметной среде, особое значение приобретает подготовка кадров, способных освоить все присущее процессу информатизации образования. Реализация вышеизложенного требует специальной подготовки педагогических кадров, уже компетентных в вопросах владения текстовым редактором, презентационными программами, работы в локальных и глобальной сетях, умеющих, как минимум, проводить занятия с электронными средствами учебного назначения. Имея этот минимум, специалист сможет начать подготовку в области информатизации образования. Подготовка кадров информатизации образования как научное направление и практическая деятельность в настоящее время ориентировано на разработку содержания и методики подготовки педагогических кадров, работающих в условиях информатизации общества массовой глобальной коммуникации, способных осуществлять информатизацию в учебном заведении, компетентных как в области реализации основных направлений информатизации образования, так и прикладных аспектов применения средств ИКТ в профессиональной деятельности. Подготовка кадров информатизации образования направлена на обучение учителей, педагогов НПО, СПО:

389

- владению методиками преподавания учебных дисциплин с использованием средств ИКТ и с использованием инструментальных программных средств разработки педагогических приложений; - преподаванию в условиях функционирования локальных и глобальной информационных сетей; разработке структуры и содержания распределенного информационного ресурса образовательного назначения; осуществлению экспертизы педагогической продукции, функционирующей на базе ИКТ; - нормативно-правовым вопросам защиты авторских правразработчиков педагогической продукции, функционирующей на базе ИКТ; предотвращению возможных негативных последствий использования средств ИКТ в образовании. Помимо этого, подготовка направлена на использование средств ИКТ в процессе информационного обеспечения образовательного процесса и организационного управления учебным заведением для таких специалистов сферы образования как: заместитель директора по вопросам организации процесса информатизации образования в учебном заведении, менеджер по работе с автоматизированной системой контроля знаний, библиотекарь, владеющий автоматизированной библиотечной системой. Особое место занимает подготовка персонала, осуществляющего эксплуатацию средств ИКТ (системный администратор, техник-лаборант и оператор компьютерного класса, секретарь, ведущий компьютерное делопроизводство). В данном контексте в ИИО РАО разработана методология и научнометодическое обеспечение Комплексной, многопрофильной и многоуровневой подготовки кадров информатизации образования. Комплексность подготовки предопределяет решение комплекса следующих проблем, присущих процессу информатизации образования: - психолого-педагогические; - содержательно-методические; - дизайн-эргономические; - социально-правовые; - технико-технологические. Поле этих проблем, отражая вышеперечисленные направлении научных исследований в области информатизации образования, определяет основные направления подготовки кадров информатизации образования: • Реализация дидактических возможностей средств информационных и коммуникативных технологий в процессе преподавания общеобразовательных предметов. 390

• Методика преподавания школьных дисциплин с использованием электронных изданий образовательного назначения, прикладных программ общего пользования. • Методика использования инструментальных программных средств разработки педагогических приложений, реализованных в электронном виде. • Информационные взаимодействия и Интернет на базе использования распределенного информационного ресурса образовательного назначения. • Экспертиза и сертификация электронных средств образовательного назначения. • Психолого-педагогическая диагностика на основе компьютерного тестирования. • Защита и коммерциализация интеллектуальной собственности, реализованной в электронном виде. • Возможные негативные последствия использования средств ИКТ в образовании. • Автоматизация информационно-методического обеспечения учебновоспитательного процесса. • Организационное управление учебным заведением на базе средств ИКТ. • Единое информационное образовательное пространство. Многоуровневость подготовки рассматривает подготовку как специалистов, так и бакалавров, и магистров в области информатизации образования по следующим уровням: • аспирантура и докторантура по специальности «Информатизации образования». • первое высшее образование (или бакалавриат-магистратура) для специальности педагогических вузов «Информатка» по специализации «Организация информатизации образования в учебном заведении»; • первое высшее образование (или бакалавриат-магистратура) по междисциплинарной специальности «Прикладная информатика (в образовании)» для студентов университетов и педагогических вузов с правом получения квалификации «инфорамтик-аналитик» в области информатизации образования; • второе высшее образование (или бакалавриат-магистратура) по прикладной информатике и информатизации образования для администрации, учителей и преподавателей системы общего образования, среднего профессионального образования и высшего профессионального образования по специализации «Организация информатизации образования в учебном заведении»;

391

• дополнительное образование для учителей и студентов старших курсов в области прикладной информатики и информатизации образования; • дополнительное образование для специалистов сферы образования с начальным или средним специальным образованием (оператор, техниклаборант кабинета, оснащенного средствами ИКТ), а также для студентов техникумов профиля «Информатика и вычислительная техника» по специальностям: «Мастер производственного обучения по ИКТ», «Техническая поддержка процесса информатизации образования»; • дополнительное образование для студентов колледжей профиля «Учитель начальной школы» по специальности «Методист-организатор информатизации образования в школе»; Таким образом, инфраструктура комплексной, многопрофильной и многоуровневой подготовки кадров информатизации образования, охватывает: начальное, среднее и высшее профессиональное образование; послевузовское и дополнительное образование в системе подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров; подготовку кадров высшей квалификации в аспирантуре и докторантуре. Многопрофильность подготовки реализуется в следующих направлениях: • применение средств ИКТ в профессиональной деятельности специалистов сферы образования (учитель-предметник, психолог, библиотекарь, администратор учебного заведения, организатор образовательного процесса и др.); • организация процесса информатизации образования в учебном заведении; • решение нормативно-правовых и инструктивно-методических проблем информатизации образования; • автоматизация процессов контроля и оценки знаний, умений и навыков обучаемых, в том числе текущих. Кроме того, профилизация подготовки осуществляется: • по профилям учебных дисциплин для учителей-предметников; • по организационно-управленческим, нормативно-правовым и инстуктивно-методическим проблемам для организаторов процесса информатизации образования; • по технико-технологическим аспектам поддержки процесса информатизации образования в учебном заведении. Подготовка по формам обучения предназначена для: • очной формы обучения; • заочной формы обучения (с элементами дистанционного обучения); • очно-заочной формы обучения.

392

В схеме 1 отражено взаимовлияние трех компонентов подготовки (комплексная, многоуровневая, многопрофильная), представлены возможные должности специалистов учебного заведения, занимающихся проблемами информатизации образования, возможные сроки подготовки специалистов и документы о соответствующем статусе, приобретенном после подготовки. В ИИО РАО разработано научно-методическое обеспечение подготовки, в том числе контент для дистанционной формы подготовки (адекватно основным направлениям научных исследований в области развития информатизации образования, разработанным в ИИО РАО и утвержденным Президиумом РАО), материалы которого легли в основу внедрения в российскую практику подготовки работников сферы образования следующих методик: – реализация дидактических возможностей ИКТ в процессе преподавания учебных дисциплин с использованием электронных изданий образовательного назначения и прикладных программ общего пользования; – использование инструментальных программных средств, предназначенных для разработки педагогических приложений, реализованных в электронном виде; – организация информационного взаимодействия в локальных и глобальной сетях на базе распределенного информационного ресурса; – использование средств и систем автоматизации для психологопедагогических тестирующих, диагностирующих методик контроля и оценки уровня знаний обучаемых и их продвижения в учении; – осуществление педагогико-эргономической оценки педагогической продукции, реализованной на базе средств ИКТ; – автоматизация информационно-методического обеспечения учебно-воспитательного процесса и организационного управления учебным заведением; – защита авторских прав-разработчиков педагогической продукции, реализованной на базе ИКТ; – предотвращение возможных негативных последствий использования средств ИКТ в образовании. За 2004-2008 гг. сотрудники ИИО РАО провели подготовку учителей в области информатизации образования для Московской области в г. Серпухове (МОО АИО) и г. Дзержинский (школа «Парус»), для Самарской области в г. Самаре и г. Тольятти (МОУДПО, «Центр медиаобразования», для Республики Саха (Якутия) в г. Якутске (ЯГУ), для Республики Башкортостан в г. Уфе (Технологический лицей), для Пермской области в г. Перми (ИУУ), а также в г. Москве, г. Ульяновске, г. Туле, г. Красноярске (дистанционная подготовка). 393

Ю. А. Первин86 Российский Государственный педагогический университет (РГСУ)

Самостоятельная научно-исследовательская деятельность магистранта-педагога

Еще в модели молодого человека эпохи информационного общества [1] выдвинутое А. П. Ершовым понятие операционного стиля мышления в числе важнейших навыков и умений включало в себя информационный поиск, призванный обнаружить и своевременно подготовить исходные данные для автоматизированного (компьютерного) решения поставленной задачи. В условиях информационного общества накопление человеческих знаний происходит столь быстро, что за период школьного обучения становится невозможным передать учащемуся все множество знаний собранных человечеством. Поэтому проблемы информационного поиска приводят к переориентации целевых установок образования: надо не обучить человека, а научить его учиться, с тем, чтобы он в любых условиях мог разыскать информацию, адекватную условиям поставленной перед ним задачи. Так компетентностный подход в образовании, выдвигающий на ключевые позиции не столько знания, сколько компетенции информационного поиска, приходит на смену господствовавшему веками знаниевому подходу. Прямыми следствиями этих концептуальных перемен в образовании, коснувшихся, в первую очередь, вузов педагогических специальностей, стали, во-первых, осознание актуальности непрерывного образования, а во-вторых, все более очевидная тенденция увеличения доли и роли самостоятельной научно-исследовательской деятельности студентов. В базисных учебных планах – этих установочных документах для организации вузовского учебного процесса – не случайно становится заметным крен в сторону самостоятельной работы студентов, учебных семинаров и лабораторных работ даже ценой доли лекционной части курсов. Во всей сложности задачи организации вузовского учебного процесса встали при выделении двух этапов подготовки выпускников вузов – бакалавриата и магистратуры. Базисный план магистратуры на педагогических специализациях предусматривает ряд новейших курсов. Так, в программу специализированной подготовки магистров «Информационные технологии в физико-математическом образовании» включены курсы «Научные основы школьного курса информатики», «История и методология педагогической информатики», «Интегративный подход в педагогической информатике», «Основы проектной деятельности 86

© Ю. А. Первин, 2010 395

в информатизации образования», «Информационное моделирование в образовании», «Распределенный информационный ресурс сети Интернет в образовании», «Инновационные методы в педагогической информатике» и ряд других. И все же в этой программе заметно по постановке педагогических задач и объему часов (630 в течение трех семестров) выделяется раздел «Научно-исследовательская работа магистрантов в семестре». Учебно-методические материалы по этому разделу учебной программы становятся вызовом методике самостоятельной работы студентов [2], [3]. Ясно, что этот раздел в значительной степени зависит от традиций и научно-методических установок конкретного вуза и, более того, конкретной кафедры. Здесь в качестве примера рассматривается подход кафедры социальной и педагогической информатики Российского государственного социального университета. В этих конкретных условиях целями научно-исследовательской деятельности студентов-магистрантов в семестре формулируются так: – изучение студентами-магистрантами всех элементов научного исследования, – приобретение практических навыков ведения научной работы, опыта обмена информацией, – подготовка научных докладов, рефератов и статей, – подготовка, проведение и анализ педагогической практики студентов и производственной практики магистрантов; – проведение организационной, научной, методической и просветительной работы учебного заведения; подготовка, расширение и сопровождение информационного фонда и сайта открытого Большого Московского семинара по методике раннего обучения информатики. В течение трех семестров – 9-го, 10-го и 11-го – студентымагистранты ведут разнообразную самостоятельную учебную и исследовательскую деятельность, распределенную по четырем основным укрупненным темам: Тема I. Научно-исследовательская работа по подготовке магистерской диссертации, Тема II. Курирование, проведение и анализ педагогической практики студентов и производственной практики магистрантов, Тема III. Олимпиадная и просветительская деятельность школьников и студентов в учебном заведении, Тема IV. Подготовка и расширение информационного фонда и сайта открытого Большого Московского семинара по методике раннего обучения информатики. В связи с тем, что названные четыре темы изучаются в каждом из трех семестров, в учебно-тематическом плане занятий по дисциплине 396

«Научно-исследовательская работа в семестре», содержание тем, распределенное по семестрам, отмечается с помощью индекса семестра. Например, деятельность магистранта по Теме I в 9-ом семестре обозначается так: Тема I.9, а олимпиадная организационно-методическая и научная деятельность в 10-м семестре – Тема III.10. Все проиндексированные темы (кроме темы I) сформулированы так, что у магистранта есть возможность вести тему в течение всех трех семестров или переключаться с одной на другую. В планировании научно-исследовательской деятельности в семестре необходим дифференцированный подход, поэтому естественно, что необходимые магистранту 630 часов самостоятельной научной деятельности могут быть выбраны разными способами, которые зависят от его научных интересов и выбранного им направления диссертационной работы. Так, магистрант может оказаться незадействованным (или задействованным частично) в просветительской деятельности с абитуриентами (Тема III), однако он может восполнить недобранное время дополнительным объемом деятельности по анализу производственной практики (Тема II). Поэтому учебно-тематический план занятий по дисциплине «Научно-исследовательская работа в семестре», построен как модульная структура, в которой предлагаемая сумма часов по всем модулям превышает суммарный объем в 630 часов. Тема I, безусловно, первоочередная и обязательная, в этой многомодульной системе стоит обособленно: недоработанное время по этой теме не может быть компенсировано их фондов других модулей. Педагогическая практика завершена у магистрантов еще до поступления в аспирантуру. Поэтому в рамках рассматриваемого раздела время на их педагогическую практику в школах и вузах не предусмотрены. Тем не менее, их личный опыт участия в педагогических практиках предшествующих этапов учебы востребован в вузе: магистранту поручается организация и, главное, внимательный анализ результатов педагогической практике, выбор и обоснований методических направлений практик, поддержка корреляций между кафедрой и оригинальными педагогическими результатами базовых школ. Производственная практика в ведущих научных учреждениях и производственных предприятиях столицы ставит целью познакомиться с опытом ведущих организаций столицы, которые разрабатывают, сопровождают и распространяют учебно-методическое и программное обеспечение образовательных ресурсов. Готовя открытие магистратуры по специальности «Информационные технологии в физико-математическом образовании», РГСУ разработал и заключил договора о производственной практике с такими учреждениями как НИИ систем информатики РАН (разработка и сопровождение учебных систем программирования), «1С» 397

(тестирование программ для школьных и дошкольных учебных заведений), «Хронобус» (анализ учебного использования ресурсов единого информационного пространства школы), «Бином» (анализ деятельности издательства по разработке и сопровождению методического обеспечения школьных курсов) и др. Договора о производственной практике магистрантов, даже будучи типовыми, не могут учитывать значительного различия в целях, формах, инструментах и организационной основе базовых учреждений. Такая специфика базовых предприятий становится предметом исследований будущих магистров, которые результаты отражаются в их докладах на научно-методических конференциях, в рефератах, на сайте университета. Факультет информационных технологий РГСУ участвует в разных межшкольных и студенческих конференциях. Творческий потенциал магистрантов позволяет сделать деятельность по научно-методической подготовке, проведению и анализу подобного рода мероприятий регулярной формой будущих магистров в период их обучения в магистратуре. Столь же полезной может стать использование педагогического опыта магистрантов в просветительской деятельности родного вуза. Особенно результативной и эффективной становится такая форма деятельности магистрантов, когда их слушательским контингентом становится абитуриенты. Одно из оригинальных научных направлений кафедры – методика раннего обучения информатике [4]. Оно концентрируется вокруг работающего в течение пяти последних лет открытого Большого Московского семинара по методике раннего обучения информатике, в котором принимают участие ведущие ученые и специалисты страны. Семинар ориентирован, в первую очередь, на школьное учительство, но открыт и для студентов, магистров, аспирантов, ученых и специалистов. Магистранты активно участвуют в работе семинара, изучают его труды, участвуют в работе группы по сопровождению сайта семинара – http://ito.edu.ru/sp. [5] На магистерский контингент РГСУ возлагаются большие надежды по превращению этого учебно-методического сайта в научный портал, который сможет оперативно поддерживать фонды учебников, пособий, диссертаций, школьных центров, исследовательских учреждений, педагогических вузов, став востребованным инструментом педагогической общественности. Литература 1. Ершов А. П., Звенигородский Г. А., Первин Ю. А. Школьная информатика (концепции, состояние, перспективы) – Препринт ВЦ СО АН СССР, №152, Новосибирск, 1979 – 26 с.

398

2. Роберт И. В., Поляков В. А. Основные направления научных исследований в области информатизации профессионального образования. – М.: «Образование и Информатика», 2004. – 68 с. 3. Загвязинский В. И. Исследовательская деятельность педагога. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 176 с. 4. Первин Ю. А. Методика раннего обучения информатике. – М.: изд. «Бином», 2-е издание, 2008 – 228 с. 5. Первин Ю. А. Большой Московский семинар по методике раннего обучения информатике как продолжение традиций педагогической школы А. П. Ершова. – В сб. VII Международная конференция памяти академика А. П. Ершова, секция «Информатика и образование» – Новосибирск, Академгородок, 15-19 июня 2009. – 7 с. О. В. Аксенова87 Уральский государственный педагогический университет, г. Екатеринбург

Дидактическая компьютерная среда как средство успешного изучения курса математики на факультете информатики в педагогическом вузе

Математика является естественной областью приложений информатики и важнейшим звеном, связывающим информатику с другими науками. Поэтому курс математики является неотъемлемой частью образования специалиста по информатике. От студентов требуется не только знание определений тех или иных понятий и их свойств, но и умение приводить соответствующие примеры, использовать эти понятия при решении задач. Для успешного овладения вузовской дисциплиной, как отмечал П.И. Пидкасистый «студент должен уметь самостоятельно приобретать знания из различных источников; работать с информацией; отбирать и конструировать необходимые способы познавательной деятельности; применять усвоенные знания в практике; взаимодействовать с преподавателем». Что может быть реализовано с помощью ДКС по математике. Разрабатываемая ДКС по дисциплине «Математика» представляет собой программный продукт, основное назначение которого – создание условий для наиболее эффективного взаимодействия субъектов образовательного процесса при обучении математике с использованием компьютера. 87

© О. В. Аксенова, 2010 399

ДКС состоит из трех блоков: содержательный (теоретический), практический (широкий спектр задач разного уровня) и контрольнооценочный [1]. Разрабатываемая ДКС строится таким образом, что способствует саморазвитию студента через задания на формирование знания изученного материала (найти ошибки в решении задач), на формирование понимания изучаемого материала (описать основную идею, метод, прием доказательства теоремы, установить связи нового с ранее изученным: сравнить, обобщить их), на формирование умений и навыков (найти задачи аналогичные, противоположные данной и сравнить их), на развитие мышления (указать понятия противоположные, аналогичные данным), на развитие творчества (решить нестандартную задачу). Данные задания представлены в практическом блоке ДКС. Система учебных заданий имеет три уровня сложности – репродуктивный, конструктивновариативный, творческий. Содержательный блок представлен теоретическим материалом по темам курса. В данном блоке есть материал, вынесенный для самостоятельного изучения по темам: бесконечные десятичные дроби, системы счисления, метод математической индукции, число е, последовательность и ряды с комплексными числами и др. Также в теоретическом блоке имеется энциклопедический раздел, где описываются открытия в области математики, факты из жизни ученых. Контроль знаний студентов по предмету проводится систематически. В качестве одного из средств контроля знаний предлагается тестирование, которое представлено в контрольно-оценочном блоке ДКС. В данном блоке используется инструментальная система педагогического назначения «Магистр» (авторы Б. Е. Стариченко, И. А. Борисов, УрГПУ). По результатам тестирования, полученных с помощью этой системы строится модель знаний обучаемого, основанная на выделении двух групп характеристик: уровень знаний учащегося, а также понятия и правила, которыми он владеет. ДКС обеспечивает многовариантность представления информации – текст, графика, звук, видео. Визуализация информации позволяет развивать мышление, а для тех обучаемых, которые заведомо отдают предпочтение образной информации, является просто необходимой. ДКС предназначена для выработки навыков самостоятельного решения задач, а не просто усвоения материала, программный продукт обеспечивает многостороннее системное воздействие на обучаемого и в полной мере обладает качествами необходимыми для формирования креативности студентов [2]. Важно подчеркнуть, что ДКС не отводится роль замены уже привычных форм обучения студентов: лекции, практические занятия, ее использование гармонично сочетается с другими видами учебной 400

деятельности студентов. Кроме того, использование электронных учебных материалов (содержательный блок) для самостоятельной учебной деятельности обучающихся не исключает работу с традиционными источниками информации, наоборот, становится дополнительной гранью этой формы учебной деятельности. ДКС даёт возможность решать следующие педагогические задачи: 9 воспитывать интерес к математике через решение различного рода задач; 9 активизировать познавательную деятельность студентовинформатиков за счет работы в привычной для них информационной среде; 9 развивать творческие способности посредством решения нестандартных задач; 9 обеспечивать индивидуальный подход в процессе обучения; 9 использовать преподавателю больше времени на индивидуальные занятия со студентом в процессе изучения учебной дисциплины; 9 объективизировать контроль, производимый в ДКС, так как освобождает студента от субъективного влияния преподавателя на его сознание и психику при ответах на вопросы; 9 выбирать каждому студенту удобное время для выполнения самостоятельной работы, определиться, с каким блоком ему необходимо работать, выбрать уровень заданий и оценить себя самостоятельно, то есть реализовать принципы индивидуализации, дифференциации, активности и о студентов в процессе обучения; 9 оптимизировать самостоятельную деятельность студентов за счет организации деятельностных методов: студенческого целеполагания, самоорганизации обучения, взаимообучения, контроля, рефлексии, самооценки. Чтобы применение ДКС было эффективным в обучении необходимо учитывать следующие педагогические условия: 9 организация самостоятельной работы студентов с использованием ДКС должна быть систематической; 9 контроль самостоятельной работы студентов должен осуществляться преподавателем регулярно; Внедрение ДКС повысит мотивацию студентов факультета информатики к изучению математики, позволит не только успешно освоить данный курс, расширить и углубить знания студентов в области математики, но и в целом улучшит качество образовательных услуг в педагогическом вузе.

401

Литература 1. Федорова М. А. Формирование самостоятельной деятельности студентов в дидактической компьютерной среде//Информатика и образование. – 2006. - №10 – С. 126-128. 2. Захарова И. Г. Информационные технологии в образовании: уч. пособие / Издательский центр “Академия”, – 2007 г. К. В. Головишников88 ГОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», г. Барнаул

Уровни компетентности при изучении теории и практики педагогических измерений

При подготовке педагогических кадров следует особое внимание уделять такой сфере практической деятельности педагога как контроль процесса обучения. Педагог в процессе своей профессиональной подготовки должен овладеть теоретическими знаниями и практическими навыками организации, проведения и анализа результатов педагогического контроля. Разработку проблемы педагогических измерений можно сформулировать в виде трех взаимосвязанных задач: для чего, что и как измерять. Решение первой задачи – поиск ответа на вопрос для чего измерять – относится к ключевому уровню компетентности педагога-специалиста, и непосредственно связано с поставкой целей педагогического контроля. Для решения данной задачи нужно, в первую очередь, выделить виды и функции педагогического контроля. В педагогических исследованиях выделяется множество функций педагогического контроля, основные из них: • воспитательная функция, направленная на формирование у обучающихся умения оценивать результаты своей работы, организовывать свою учебную деятельность; • обучающая функция связана с актуализацией, углублением и расширением приобретенных знаний, умений и навыков; • диагностическая функция предполагает систематический анализ результатов обучения для получения объективной и достоверной информации о причинах неуспешности в обучении, и на этой основе вносить коррективы в процесс обучения; • развивающая функция направлена на развитие внимания, памяти, мышления, речи; 88

© К. В. Головишников, 2010 402

• мотивационная (стимулирующая) функция направлена на организацию положительной мотивации для овладения новыми знаниями и умениями; • управляющая функция используется для управления процессом обучения в целом на основе результатов педагогического контроля; • контролирующая функция реализуется в двух основных направлениях: выявляется уровень овладения знаниями и умениями, проверяется овладение методами познания, приемами эмпирического и теоретического мышления; устанавливается адекватность используемых приемов контроля проверяемым объектам. В зависимости от типа решаемой задачи и реализуемых функций педагогического контроля выделяют следующие виды контроля: • предварительный контроль, призванный установить исходный уровень подготовки; • текущий контроль предназначен для проверки хода и качества усвоения учебного материала, стимулирования учебной работы обучающихся; • промежуточный контроль используется для диагностирования качества усвоения учащимися взаимосвязей между структурными элементами учебного материала, изучавшимися в разных частях курса. • итоговый контроль призван установить уровень знаний на всех этапах обучения. Определение функций и вида контроля позволяет конкретизировать цели педагогического контроля. Следует отметить, что основной целью любого педагогического контроля является обеспечение обратной связи между учащимися и педагогом. Решение второй задачи – поиск ответа на вопрос что измерять – относится к базовому уровню компетентности педагога–специалиста. Для ответа на этот вопрос необходимо определиться с предметом и объектом педагогического контроля. Специфика педагогических измерений состоит в том, что в измерениях отсутствует явно заданный предмет измерения, точки отсчета и единицы измерения. Зачастую в педагогических измерениях используются экспертные оценки, которые изначально имеют субъективный характер. Обычно в качестве предмета педагогического измерения выделяют уровень и качество подготовки учащихся. Под уровнем подготовки обычно понимают совокупность знаний, умений, навыков и представлений, освоенных учеником. Определение же качества подготовки вызывает определенные сложности. Можно выделить два полярных подхода к определению качества подготовки. Во-первых, качество подготовки можно рассматривать как полноту знаний и их глубину. Во-вторых, качество 403

подготовки можно рассматривать как конкретность и обобщенность знаний, их осознанность и прочность, рациональность использования. Наиболее же часто используется упрощенное определение качества подготовки: знания учащегося считаются качественными, если он выполняет набор заданий определенного (повышенного) уровня сложности. Челышкова М. Б. в своих исследованиях предлагает обобщенное определение качества подготовки. Она трактует качество подготовки «как совокупность существенных характеристик знаний, умений и навыков, способствующих дифференциации учащихся с одинаковым уровнем подготовки» [1]. Если применять данное определения в совокупности с математическими моделями педагогических тестовых измерений, то можно реализовать систему оценки качества подготовки учащихся с довольно высоким уровнем объективности. Следует отметить, что на практике в педагогических измерениях основное внимание акцентируется на измерении уровня подготовки. Связано это с отсутствием единого подхода к определению термина качества подготовки. Какие бы характеристики мы не положили в основу определения качества подготовки (мы не рассматриваем в данный момент упрощенное понимание качества), они все будут обладать одним существенным недостатком – они не поддаются объективным методам измерений. Еще одной задачей, которую необходимо научиться решать на базовом уровне компетентности, является задача подбора заданий для проведения педагогических измерений. Эта задача тесно связана с третьим вопросом – как производить педагогические измерения. Тем не менее, на базовом уровне должны быть заложены теоретические основы по формированию банка заданий для педагогических измерений. Необходимо рассмотреть формы и виды контрольных заданий, их использование. Третья задача – как производить педагогические измерения – относится к специальному уровню компетентности. Выбор инструмента педагогического измерения зависит в основной степени от поставленной цели. Поставленная цель педагогического измерения будет прежде всего определять выбор шкалы, на которой будут размещены результаты измерения. В педагогических измерениях используется четыре вида шкал: номинальная, порядковая, интервальная и нормированная. Поставленная цель педагогического измерения и выбранная итоговая шкала (т.е. выбор формы представления результатов) будут определять средства и методы измерения. Существует два подхода проведения педагогических измерений: экспертная оценка и измерение в рамках выбранной математической модели.

404

Изначально все педагогические измерения сводились к экспертной оценке. Недостаток данного подхода состоит в субъективности конечного результата. Формирование тестологии как науки и развитие теории тестирования дало инструмент для проведения педагогических измерений с более высоким уровнем объективности, чем экспертная оценка. В рамках теории моделирования и параметризации педагогических тестов было разработано несколько математических моделей для проведения педагогических измерений. Следует отметить, что не все критерии, по которым оценивается уровень и качество подготовки учащихся, можно измерить педагогическими тестами в полной мере. Многие качества поддаются только экспертной оценке. Поэтому при подготовке педагогаспециалиста необходимо подробно рассмотреть возможности использования педагогических тестов в образовательном процессе. Необходимо рассмотреть основные математические модели анализа результатов: •классическая модель, •однопараметрическая модель Раша, •двухпараметрическая модель Бирнбаума. Во всех трех моделях основой для конечного результата педагогического измерения является матрица ответов учащихся на набор тестовых заданий. Во всех трех моделях одним из условий объективности конечных результатов является предварительная апробация совокупности тестовых заданий на некоторой выборке учащихся. Предварительная апробация позволяет проверить корреляционные зависимости между заданиями и оценить сложность теста в целом. Классическая модель используется в основном для получения распределения испытуемых на порядковой шкале. В классической модели конечный результат напрямую зависит от числа правильно выполненных заданий. Однопараметрическая модель Раша позволяет распределить результаты тестовых испытаний на нормированной шкале. Конечный результат, рассчитанный в рамках данной модели, зависит не только от количества выполненных заданий но и от уровня сложности этих заданий. Следует отметить, что понятие сложности задания субъективно и отличается для каждой выборки испытуемых. Двухпараметрическая модель Бирнбаума как и модель Раша позволяет распределять результаты на порядковой шкале. При этом учитывается не только сложность правильно выполненных заданий, но и сложность заданий, которые выполнены неправильно, или не выполнены вообще.

405

Литература 1. Челышкова М. Б. Теория и практика конструирования педагогических тестов: Учебное пособие. – М.: Логос, 2002. – 432 с. Е. М. Скурыдина, Ю. Г. Скурыдин, А. В. Кулинич, Н. В. Красавина89 ГОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», г. Барнаул

Об эффективности использования информационных технологий в процессе подготовки будущих учителей при изучении дисциплин физико-математического профиля

В современном обществе информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) занимают ведущие позиции. Информатизация образовательной среды рассматривается как процесс интеллектуализации деятельности обучающего и обучаемого, как погружение человека в новую интеллектуальную среду. Организация педагогического процесса в условиях развития новых технологий обучения является частью приоритетных направлений в образовании. Появившись в образовательных учреждениях (школах, вузах и т. п.), технические средства влекут за собой необходимость их непосредственного использования преподавателем для подготовки и проведения аудиторных занятий. В частности, в российский образовательный процесс внедряются технологии «мультимедиа», позволяющие применять традиционную визуальную информацию (текст, графику). Используя на уроках различные презентации, flash-анимацию, графическое представление данных, преподаватели реализуют принцип наглядности, а это, в свою очередь, является необходимым условием успешности образования. К перспективным направлениям информатизации образовательной среды отнесены создание и использование средств ИКТ, которые включают электронные образовательные ресурсы. Следует отметить, что на педагогические вузы возложена задача подготовки педагогических кадров, которым предстоит не только работать в обновленной системе образования, но и быть активным участником модернизации системы образования. Принято считать, что педагогические задачи, решаемые при использовании ИКТ в образовательном процессе, заключаются в следующем [1]: • формирование системы знаний, умений и навыков; • эффективное использование особенностей и возможностей ИКТ; • умение выбрать информационные средства и ИКТ в условиях многообразия и изобилия компьютерной техники; 89

© Е. М. Скурыдина, Ю. Г. Скурыдин, А. В. Кулинич, Н. В. Красавина, 2010 406

•

совершенствование принципов работы ИКТ.

Рис. 1 Схема реализации ИКТ в сфере образования На рисунке 1 представлена схема реализации ИКТ в сфере образования. Применяемые в образовательном процессе ИКТ условно можно разделить на две группы – мультимедиа и электронные образовательные ресурсы (ЭОР). Мультимедиа может быть представлена в виде презентаций, анимации, видеоуроков. Презентация представляет сочетание компьютерной анимации, графики, видео, музыки и звукового ряда, организованные в единую среду [2]. Как правило, любая презентация учебного характера имеет сюжет, сценарий и структуру, созданную для удобного восприятия информации. Проведение лекционных курсов с использованием мультимедийных презентаций в педагогических вузах давно является нормой и направлено на более эффективное усвоение материала, позволяет излагать материал более наглядно. Компьютерная анимация [2] – имитация движения с помощью изменения формы объектов, показа последовательных изображений с фазами движения. Проведение лекционных и практических курсов с использованием компьютерной анимации как отдельного элемента (представленных флэш-анимацией, 3D-анимацией), делает занятия наглядными, что особенно актуально для показа динамики объясняемых процессов, например при изучении многих разделов физики. Эффективность изучения нового материала с помощью видеоуроков не кажется столь очевидной, как использование презентаций или анимации. Однако следует считать, что применение видеоуроков в 407

значительной степени способствует повышению интереса обучаемых к предмету за счет новизны способа изложения материала. В ряде случаев целесообразен фрагментарный показ видеоуроков, что может быть удобным для преподавателей, придерживающихся авторской программы при изложении материала. С целью проверки высказанных предположений об эффективности использования современных информационно-коммуникационных средств в учебном процессе, на кафедре информатики Алтайской государственной педагогической академии в рамках педагогической практики и подготовки выпускных квалификационных работ студентов был поставлен эксперимент. Целью первой экспериментальной работы явилась оценка степени влияния применения тех или иных мультимедийных комплексов на процесс успешного усвоения учебного материала. Задачи: 1. Оценить влияние применения мультимедийных комплексов, используемых в процессе обучения, на степень усвоения материала студентами педагогического ВУЗа. 2. Разработать модель уроков преподавания информатики с применением ИКТ. 3. Провести экспериментальное обучение студентов и проверить его эффективность. 4. Определить проблемы и специфику применения ИКТ в ВУЗе, соотнести полученную информацию с информацией об эффективности занятий классической формы. Материалы и методы. В педагогическом эксперименте были задействованы студенты 1 курса физического факультета АлтГПА специальности «Физика» с дополнительной специальностью «Информатика». Студенты были поделены на две группы: в одной из которых материал излагался в традиционной устной форме (группа 1), в другой (группа 2) – с использованием мультимедийных комплексов. В процессе эксперимента были использованы видеоуроки, демонстрируемые посредством мультимедийного проектора. Для анализа результатов проведенных занятий использовано анкетирование студентов, их опрос, тестирование, контрольные задания. Результаты приведены в Таблице 1.

408

с незначительной помощью преподавателя

Усвоение материала

Остаточные знания (получен зачет с первого раза)

с групп использовани ем а2 видеоуроков

Выполнение задания самостоятельно

групп традиционная а1 форма

трудно

25% студент ов

45 % студент ов

50 % материа ла

40 % студент ов

свобод но

60 % студент ов

30 % студент ов

75 % материа ла

70 % студент ов

Восприятие нового материала

Изложение материала

Группа студентов

Таблица 1

Электронные образовательные ресурсы – вторая группа ИКТ, применяемых в образовательном процессе. Комплекс ЭОР может быть представлен следующими подгруппами: инструментальными и прикладными программами, информационными ресурсами сети Интернет, электронными средствами обучения [3]. Наиболее распространенной разновидностью инструментальных программ являются программы-оболочки, позволяющие преподавателю, имеющему навыки пользователя ПК, вводить в заданный формат собственный учебный материал [3]. Характерными типами информационных ресурсов, представленных в глобальной сети, могут быть [3]: веб-сайты; электронные рассылки по проблемам образования; информационные и справочные порталы; ресурсы электронных библиотек и специализированных баз данных. Современные электронные средства обучения в рамках обобщающего понятия «компьютерные учебные материалы» объединяют все электронные средства обучения, реализованные с помощью разнообразных программных продуктов [3]. Целью второй экспериментальной работы является разработка теоретических основ создания и применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов физико-математического профиля, обеспечивающих активизацию учебно-познавательной деятельности.

409

Задачи: 1. Обоснование комплекса взаимосвязанных психолого-педагогических требований, предъявляемых к мультимедийным обучающим системам (МОС) лекционных курсов физико-математических дисциплин. 2. Теоретическое обоснование модели активизации учебнопознавательной деятельности на лекционных занятиях по физикоматематическим дисциплинам программными и психологопедагогическими возможностями мультимедийных обучающих систем. 3. Проведение анализа компьютерного моделирования как метода научного исследования и метода активного обучения. Разработка метода активизации учебно-познавательной деятельности на лекционных занятиях, основанного на синтезе методов проблемного обучения и компьютерного моделирования. 4. Обоснование структуры мультимедийной обучающей системы лекционного курса как формы отражения компонента учебного материала. 5. Разработка научно-методических основ применения МОС в лекционных курсах физико-математического профиля. 6. Проведение экспериментальной оценки активизации учебнопознавательной деятельности студентов на занятиях по физикоматематическим дисциплинам за счет применения МОС. Материалы и методы. Студенты магистратуры 1-го года обучения физико-математического направления АлтГПА были разделены на две группы, работа с каждой из которых предполагала использование различных методов обучения. Для студентов первой группы были применены традиционные лекционные курсы, для второй группы использованы вновь разработанные МОС. Пример страницы МОС показан на рисунке 2. Предполагалось, что активизация учебно-познавательной деятельности студентов педагогического вуза в процессе обучения физикоматематическим дисциплинам может быть усилена за счет применения на теоретических занятиях мультимедийной обучающей системы, разработка и использование которой будут осуществляться в соответствии с теоретическими основами создания и применения, включающими: • комплекс дидактических, психологических и методических требований, учитывающих специфику обучения физикоматематическим дисциплинам; • модель активизации учебно-познавательной деятельности программными и психолого-педагогическими возможностями мультимедийной обучающей системы лекционного курса; • методы активизации учебно-познавательной деятельности студентов на теоретических занятиях, основанные на синтезе методов проблемного обучения и компьютерного моделирования; 410

Рис. 2. Пример страницы МОС, использованной в работе • методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов в проведении вариативных видов лекций. Для проверки итоговых знаний студентов использовались методы тестовых опросов, индивидуальной беседы, а также оценивалась способность применения теоретических знаний на практических занятиях. Статистическая обработка полученного материала проведена с использованием тестовых программ, а также современных средств оценивания в обучении. Результаты. Используемые методы оценивания показали, что применение МОС в результате позволяют повысить уровень усвоения лекционного материала и возможность самостоятельной реализации знаний на практике. Программные возможности мультимедийных средств учебного назначения способствуют их эффективному использованию в учебном процессе: гипертекст упрощает процесс навигации и предоставляет возможность выбора индивидуальной траектории и темпа изучения материала; визуальное представление информации способствует лучшему запоминанию и усвоению; манипулирование информацией способствует организации повторения учебной информации; 411

многооконность дает возможность одновременного (параллельного) рассмотрения различных гипотез при обучении. Выводы: Использование мультимедийных комплексов на теоретических занятиях в рамках курса «информатика» существенно повышает уровень усвоения студентами учебного материала. Использование видеоуроков в процессе обучения студентов позволяет повысить их интерес к практическим занятиям за счет новизны изложения материала. Модель активизации учебно-познавательной деятельности в лекционных курсах физико-математического профиля отражает взаимосвязь программных и психолого-педагогических возможностей мультимедийных обучающих систем лекционных курсов и их влияние на активизацию инвариантных компонент учебно-познавательной деятельности. Научно-методические основы применения МОС лекционных курсов, ориентированных на реализацию компьютерной визуализации изучаемых абстрактных понятий и отношений с ними, физических устройств и систем в динамике их функционирования, способствуют самостоятельной возможности реализации лекционного материала на практике. Литература 1. Абдыкаримов Б. А. Психолого-педагогические аспекты создания и использования информационных средств обучения / Б. А. Абдыкаримов, А. Б. Турдина, С. Б. Мукушев // Информатизация сельской школы и жизнедеятельности молодежи (Инфосельш-2009): Труды VI Всероссийского научно-методического симпозиума – Анапа. М.: РИЦ МГГУ им. М. А. Шолохова, 2009. –с. 18 -22 2. Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс] // Режим доступа : http://ru.wikipedia.org/wiki/ - свободный 3. Электронные образовательные ресурсы: современные возможности [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://bit.edu.nstu.ru/archive/issue-12004/elektronnye_obrazovatelnye_resursy:_so_42/ - свободный.

412

А. Н. Сергеев90 Волгоградский государственный педагогический университет

Становление и развитие ключевой компетентности будущих учителей: аспект обучения в сетевых сообществах Интернета

Самым заметным событием стремительных процессов глобальной информатизации по праву называют появление сети Интернет, стимулирующей развитие идей информационного общества и воплощающей их на практике. При этом, если ещё всего несколько лет назад Интернет представлялся как очень обширный информационный ресурс, то в настоящее время компьютерная сеть предстаёт как особая социальная и культурная среда, киберпространство, в основе которого лежат не сайты, а люди, их знания и взаимодействия. Центральным понятием в социологических трактовках Интернета становится сетевое сообщество как некая группа людей, представленных в Интернете и осуществляющих совместную деятельность на основе информационных технологий. Эта деятельность связана с интенсивным обменом знаниями, активной разработкой нового содержания Интернета и широким охватом преимущественно молодых людей, что определяет внимание к сетевым сообществам со стороны образования. Реализация учебной деятельности в сетевых сообществах Интернета отражает новые пути глубокой интеграции информационных и педагогических технологий. Обучение в сетевых сообществах связано не только с освоением новых способов использования сетевых компьютерных технологий, но прежде всего — с получением опыта творчества и самореализации, общения и совместной деятельности в весьма новой социальной среде. Обучение в сетевых сообществах Интернета обеспечивает развитие человека как личности, его становление как субъекта собственной жизни в условиях повышения значимости информационных технологий. Приведённые характеристики учебной деятельности в сетевых сообществах Интернета свидетельствуют, на наш взгляд, об огромной роли личности педагога, который должен не только передать обучаемым сумму знаний о новых способах использования информационных технологий, но и стать партнёром для учащихся в сетевой компьютерной среде, опытным наставником, поддерживающим ребёнка, помогающим ему создать свой собственный мир в условиях широкой информатизации общества и развития компьютерных технологий. Очевидно, что достижение этой цели возможно лишь в случае, когда учитель сам имеет богатый опыт участия в сетевых сообществах Интернета, обучения и самореализации в компьютерной сети. При 90

© А. Н. Сергеев, 2010 413

обучении в педагогическом вузе освоение такого опыта становится возможным при изучении информатики, обеспечивающей становление и развитие необходимых компонент ключевой, базовой и специальной компетентности педагога. Структура, содержание и объём подготовки будущих учителей в области информатики впервые были предложены в 1986 году, через год после внедрения школьного курса основ информатики и вычислительной техники. В основу концепции подготовки будущих учителей по информатике был положен принцип непрерывного и комплексного освоения теоретических знаний и практических навыков использования средств информатизации и информационных технологий в течение всех лет обучения в педагогическом вузе. Среди учебных дисциплин выделялись дисциплины, ориентированные на углубление и закрепление знаний студентов по основам информатики и вычислительной техники, полученных в средней школе (общеобразовательная подготовка по информатике с учетом того, что полученные знания должны быть востребованы в предметной подготовке будущего учителя), а также дисциплины и практики, содержание которых было связано с освоением технических средств информатизации образования, теоретических знаний и практических навыков использования в педагогической деятельности средств информатизации и информационных технологий, формированием обобщённых представлений о процессе информатизации образования. Два указанных направления подготовки будущих учителей по информатике и сегодня представлены в структуре дисциплин профессионального педагогического образования. Анализ действующих в настоящее время государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по специальностям подготовки учителя даёт возможность определить, что общая структура профессиональной подготовки учителя в области использования информационных и коммуникационных технологий в учебном процессе включает в себя два концентра: 1) базовую подготовку в области информационных технологий в рамках дисциплины «Информатика» («Математика и информатика» или спектра специализированных дисциплин подготовки учителя информатики); 2) подготовку в области использования информационных и коммуникационных технологий в образовании в рамках курса «Использование информационных и коммуникационных технологий в учебном процессе» (либо специальных разделов предметных методик). При этом очевидно, что оба компонента в значительно более выраженной степени представлены в программе подготовки учителя информатики, где они являются частью блока дисциплин предметной 414

подготовки и отражают основные разделы теоретической и практической информатики, реализуются не только на основе обычных учебных курсов, но также учебных практик и практикумов, направленных на углубление теоретических знаний в области информатики, закрепление полученных знаний в области информационных и коммуникационных технологий, формирование умений использовать их в учебно-воспитательном процессе. Становление и развитие ключевой компетентности, являющейся общей для любой профессиональной деятельности и основой для последующего становления и развития базовой и специальной компетентности специалиста мы связываем с изучением студентами педагогического вуза первого концентра дисциплин информатики, обеспечивающего базовую подготовку в области информационных технологий. Как показывает анализ содержания предметной области информатики, сетевые сообщества находят своё отражение во всех разделах содержательной структуры данного учебного курса. При этом две тематические линии (линия сетевых технологий и линия проблем формирования информационного общества) предстают как ведущие, где раскрываются основополагающие вопросы деятельности сетевых сообществ. В других случаях удаётся проследить важные точки «соприкосновения» информатики и теории сетевых сообществ, которые, с одной стороны, позволяют глубже раскрыть вопросы существования и деятельности сетевых сообществ, а с другой стороны — дают возможность вести речь о совершенствовании методов обучения информатике в целом, которые могут опираться на возможности обучения в сетевых сообществах Интернета. Чтобы проиллюстрировать возможности освоения опыта обучения в сетевых сообществах Интернета, приведём пример построения практических занятий по созданию ресурсов сети Интернет на основе технологий вики. Данные занятия предполагают использование предварительно созданного вики-портала, что реализуется нами на основе портала образовательных ресурсов студентов и учителей (http://wiki.vspu.ru). Портал использует для организации вики-среды систему управления контентом DokuWiki, которая была выбрана нами благодаря следующим её характеристикам и возможностям: — распространение системы на условиях свободной лицензии (это обеспечивает возможность дальнейшего развития портала, использования разработанных ресурсов и программных компонент при создании аналогичных порталов в школах и иных образовательных учреждениях), простота установки системы и низкие требования к аппаратным ресурсам;

415

— богатые возможности предлагаемого языка разметки викистраниц, способов структурирования и обеспечения безопасности сайта (имеются возможности создания авторских разделов в рамках портала); — наличие необходимой документации и большого числа расширений системы, обеспечивающих реализацию дополнительной функциональности (создание фотоальбомов, обсуждений в формате блогов и форумов, специальных навигационных элементов и др.). Организация занятий с использованием вики-портала предполагает проведение одного занятия, непосредственно посвящённого вики (2 академических часа), а также целой серии занятий, где вики-портал используется уже при изучении других вопросов, которые могут относиться к самым разным темам (обычно предполагается проектное обучение, где вики-портал позволяет оформить и представить в Интернете результаты проектной деятельности). Занятие, посвящённое изучению технологии вики и вики-портала, состоит из трёх частей: 1) объяснение преподавателем основ технологии вики, демонстрация работы вики-портала и размещенных на нём примеров интернет-страниц (15 минут); 2) объяснение преподавателем основ языка разметки вики-страниц, демонстрация создания простейшей вики-страницы с заголовками, текстом, графическими изображениями, ссылками на другие страницы, медиа-файлы и внешние ресурсы Интернета (20 минут); 3) регистрация студентов на вики-портале, их самостоятельная практическая работа в учебном разделе портала («Песочница») по созданию ресурсов Интернета на основе вики (оставшееся время занятия). Для практической части занятия студентам предлагается расширенный список заданий (часть из них может быть отнесена на самостоятельное выполнение), логика развёртывания которых идёт от изучения примеров использования вики-портала к созданию собственных страниц и разделов сайта. Такой подход позволяет организовать продуктивную работу в группах студентов с разным уровнем подготовки в области информационных технологий, а также обеспечивает целостную ориентировку по возможностям редактирования вики-страниц предлагаемого сайта. Подробно вопросы создания ресурсов Интернета на основе технологи вики представлены нами в учебно-методическом пособии для студентов педагогических вузов «Учим и учимся с вики: создание ресурсов в сети Интернет» [1]. Опыт проведения занятий, посвящённых изучению технологий вики и разработки собственных интернет-ресурсов, показывает результаты, которые позволяют вести речь об эффективности развития важных компонент ключевой компетентности с позиций обучения в сетевых 416

сообществах Интернета. В этом плане технологии вики просты в освоении, связаны с деятельностными моделями обучения в компьютерной сети, адекватно вписываются в программы учебных курсов информатики, обеспечивают быстрый переход от непосредственного изучения к практике использования при изучении других разделов информатики и иных дисциплин, что позволяет вести речь о создании условий для становления и развития базовой и специальной компетентности будущих учителей. Литература 1. Сергеев А. Н. Учим и учимся с Вики: создание ресурсов сети Интернет: учеб.-метод. пособие для студ. пед. вузов. Волгоград: Изд-во ВГПУ «Перемена». - 2008. - 48 с. http://asergeev.blogspot.com/2009/02/blog-post.html А. Ю. Федосов91 Российский государственный социальный университет (РГСУ), г. Москва

Подготовка педагогических кадров к осуществлению воспитательной деятельности с применением информационных и коммуникационных технологий

В последние десятилетия общеобразовательная школа в значительной степени сняла с себя ответственность за воспитание школьников. Вместе с тем семья не приняла на себя задачи воспитания детей школьного возраста, переживая кризис в условиях коренной перестройки общества. В результате поколение нынешних школьников лишено систематического воспитания, получая в школе лишь обучение в условно определённых рамках. Вследствие этого, важнейшей задачей, стоящей сегодня перед средней школой, является повышение эффективности системы воспитательной работы, одним из значимых факторов совершенствования которой является активное использование в учебно-воспитательном процессе информационных и коммуникационных технологий. Информатизация средней школы породила комплекс новых проблем, связанных с социализацией учащегося в информационном обществе, что потребовало решения целого спектра задач в области разработки методологии и методики осуществления воспитательной деятельности на основе применения информационных и коммуникационных технологий, позволяющих педагогу более эффективно реализовать свою социальную 91

© А. Ю. Федосов, 2010 417

функцию, которая, в частности для учителя информатики, связана с решением задачи формирования у учащихся информационной культуры личности и решением задач социального воспитания в целом. Стоит особо отметить, что стала крайне актуальной задача предотвращения проявившихся со всей полнотой «информационных угроз», оказывающих воздействие на личность учащегося и педагога и возникших в процессе всё более активного использования сети Интернет в учебно-воспитательном процессе школы. Среди комплекса мер по обеспечению защиты учащихся от такого рода воздействий первоочередной является активизация воспитательной деятельности общеобразовательного учреждения по формированию информационноправовой культуры личности как части общей правовой культуры школьника, построение безопасной информационной среды школы, формирование умений, навыков и рефлексивных установок учащихся по взаимодействию с информационной (в том числе образовательной) средой [1]. Также остановимся на необходимости методического обеспечения профилактики негативных социально-психологических последствий информатизации, выражающихся в предупреждении компьютерных преступлений и предотвращении формирования различных видов информационной зависимости [2,3]. Сегодня воспитательная система школы играет ключевую роль в предотвращении зарождения в школьной среде условий для компьютерных преступлений, которые, как правило, могут совершаться школьниками, проявляющими интерес к информационным и коммуникационным технологиям и добившихся определённого профессионального уровня в овладении ими. Очевидно, что компьютерная преступность и информомания (компьютеромания) – два взаимосвязанных социальных явления. Нерегулируемая обществом компьютеромания служит питательной средой развития компьютерной преступности, особенно в молодежной среде. Поэтому профилактика компьютерной (Интернет) зависимости должна занимать одно из приоритетных мест в воспитательной работе педагога [4]. Опираясь на разработанную теорию, методологию и успешную апробацию соответствующих методик решения воспитательных задач в курсе информатики и информационных и коммуникационных технологий, а также применения средств ИКТ для решения задач социального воспитания [5] стало возможным ставить вопрос о проектировании, модернизации и реализации программ подготовки и переподготовки специалистов соответствующих специальностей и направлений обучения в области решения задач воспитания в школьном курсе информатики и ИКТ, а также применения средств ИКТ в рамках воспитательной системы школы с целью формирования определённых знаний, умений и навыков в 418

применении информационных и коммуникационных технологий для осуществления как собственной воспитательной деятельности, так и для разработки и внедрения новых методик на уровне воспитательной системы школы. На наш взгляд, необходимыми шагами в этом направлении являются: • дополнение дисциплины «Теория и методика обучения (по предмету)» новыми дидактическими единицами, отражающими специфику процесса формирования навыков и умений применения информационных и коммуникационных технологий в воспитательной деятельности педагога; • дополнение программы обучения бакалавров и специалистов соответствующими курсами по выбору, разработка и реализация авторских курсов в программе обучения магистров; • включение в программу педагогической практики заданий, служащих процессу становления социальной функции учителя, например, участие во внеклассных мероприятиях, организация ИКТ-проектов социальной направленности, проведение профориентационной работы, анализ, проектирование, создание и поддержка образовательных информационных ресурсов для решения педагогом различных воспитательных задач. Как реализацию предлагаемых подходов, рассмотрим программу авторского курса «Информационные и коммуникационные технологии в воспитательной деятельности педагога», реализуемого в рамках специализированной подготовки магистров направления «Физикоматематическое образование» по программе «Информационные технологии в физико-математическом образовании» (110 часов (28 часов аудиторных занятий, 86 часов – самостоятельная работа студента)). Основный целью изучения дисциплины является формирование теоретических знаний и практических навыков для дальнейшего их использования в воспитательной деятельности в рамках обучения информатике и ИКТ и применения средств ИКТ для решения воспитательных задач в образовательном учреждении. Задача изучения дисциплины: подготовка будущих педагогов к использованию средств ИКТ для осуществления воспитательной деятельности в процессе обучения информатике и ИКТ и организации воспитательной работы с использованием средств ИКТ в образовательном учреждении. В результате изучения дисциплины студенты должны: − знать основные теоретико-методологические и методические подходы к решению задач воспитания в школьном курсе информатики и ИКТ; 419

− знать методические подходы к решению задач воспитания посредством применения ИКТ при организации воспитательной работы в школе, во внеклассной и внеурочной деятельности; − уметь осуществлять методическую работу по решению задач воспитания в курсе информатики и ИКТ. Основное содержание курса включает следующие темы: Тема 1. Современные теории воспитания и развития личности. Социальное воспитание. Содержание темы: Современные теории воспитания и развития личности. Закономерности, принципы и направления воспитания. Современная система форм и методов воспитания. Понятие о воспитательных системах. Педагогическое взаимодействие в воспитании. Коллектив как объект и субъект воспитания. Основы социального воспитания. Тема 2. Развитие курса информатики и ИКТ в средней школе в контексте решения задач воспитания. Содержание темы: Становление школьного курса информатики в аспекте решения задач воспитания. Формулировка целей и задач воспитания в курсе информатики в трудах основоположников школьной информатики. Содержание учебников и учебных пособий через призму решения задач воспитания. Тема 3. Функции и основные направления воспитательной деятельности учителя информатики. Содержание темы: Современные подходы к рассмотрению функций в педагогической деятельности. Содержательные характеристики функций в общей структуре деятельности учителя информатики и их особенности. Задачи, связанные с реализацией функций учителя информатики в аспекте социального воспитания. Тема 4. Теоретико-методологические подходы к решению задач воспитания в школьном курсе информатики и ИКТ. Содержание темы: Концепция школьного курса информатики и ИКТ, направленного на решение задач воспитания (закономерности, принципы, логика построения). Задачи воспитания в пропедевтическом, базовом, профильном курсах информатики и ИКТ. Принципы интеграции и непрерывности обучения и воспитания в школьном курсе информатики и ИКТ. Тема 5. Методика решения задач воспитания в школьном курсе информатики и ИКТ. Содержание темы: Методики социального воспитания в школьном курсе информатики и ИКТ: формирование экологической, информационноправовой, гражданской культуры учащихся, воспитание патриотизма. Воспитательные и философско-мировоззренческие функции курса социальной информатики, методика обучения по курсу социальной 420

информатики, направленного на решение задач воспитания и развития личности учащегося. Тема 6. Методика применения средств ИКТ для решения задач воспитания. Содержание темы: Основные принципы применения средств ИКТ при решении задач воспитания при изучении школьных дисциплин. Методики применения ИКТ при осуществлении социального воспитания в различных школьных дисциплинах. Применение средств ИКТ во внеклассной деятельности в рамках воспитательной работы в школе. Тема 7. Информатизация воспитательной системы школы. Содержание темы: Роль и функции информационной среды школы в решении задач воспитания. ИКТ в системе воспитательной работы в школе. Информационно-коммуникационные средства поддержки воспитательного процесса (понятие, комплекс требований, методика разработки). Учебный курс рассчитан на интенсивную самостоятельную работу студентов под руководством преподавателя-консультанта. Каждая тема имеет стандартную структуру: цели изучения темы, методические рекомендации по изучению учебного материала, учебный материал, выводы, практикум, оценочный материал, в том числе и для самоконтроля. Наличие практикума и тестов призвано активизировать познавательную деятельность студентов. Для повышения эффективности самостоятельной работы приведен список рекомендованной литературы, включающий как источники учебной педагогической информации [6,7], так и сетевые источники. В рамках данного курса одним из важнейших способов деятельности, направленной на формирование у будущих педагогов умений и навыков в реализации функции социального воспитания является анализ, проектирование, создание и поддержка образовательных информационных ресурсов для реализации педагогом своих воспитательных функций. В заключение отметим, что возможно использование всего комплекса учебных материалов в качестве методической поддержки преподавателей, приступающих к работе в единой информационной среде школы, а также в системе повышения квалификации. Литература 1. Федосов А. Ю. Построение безопасной информационной среды школы: социально-педагогические проблемы и пути решения. Сб. научных статей межрегиональной научно-практической конференции: труды XII Всероссийской объединенной конференции «Интернет и современное

421

общество». Санкт-Петербург, 27-29 октября 2009 г. — СПб.: ЛОИРО, 2009. — С.63-66. 2. Федосов А. Ю. Роль системы воспитательной работы образовательного учреждения в профилактике и предотвращении негативных социально-психологических последствий информатизации. Труды IX Всероссийской объединенной конференции «Интернет и современное общество». — СПб.: Филологический ф-т СПбГУ, 2006. — С.132-134. 3. Федосов А. Ю. Информационно-коммуникационные средства поддержки воспитательного процесса в деятельности классного руководителя / Федосов А. Ю. // Вестник Московского государственного областного университета. Серия «Педагогика». — 2008. — №3. — С.118123. 4. Федосов А. Ю. Информомания и воспитательная работа учителя информатики / Федосов А. Ю. // Информатика и образование. — 2007.— №7. — С.3-9. 5. Федосов А. Ю. Теоретико-методологические и методические подходы к решению задач воспитания в школьном курсе информатики и ИКТ: Монография / А.Ю. Федосов. — М.: Изд-во РГСУ, 2008. — 240 с. 6. Воспитательная деятельность педагога: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / И. А. Колесникова, Н. М. Борытко, С. Д. Поляков, Н. Л. Селиванова; Под общ.ред. В. А. Сластенина и И. А. Колесниковой. — М.: Издательский центр «Академия», 2005. — 336 с. 7. Гриценко Л. И. Теория и методика воспитания: личностносоциальный подход: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. / Л. И. Гриценко — М.: Издательский центр «Академия», 2005. — 240 с. Е. Н. Ястребцева92 ООО «Кирилл и Мефодий»

О педагогической среде образовательного учреждения на основе контентной образовательной информационной системы «КМ-школа»

Настоящее и обозримое будущее информационного общества, общества, основанного на знаниях, во многом зависят от востребованности человечеством информации и знаний как ресурса развития личности, общества и цивилизации в целом с применением интеллектуальных информационных систем. По какому пути пойдет учитель 92

© Е. Н. Ястребцева, 2010 422

Продуктивная и результативная работа современного учителя требует наличия у него информационной культуры, так как ключевая задача учителя – отбор, систематизация, структурирование необходимой учебной информации, адекватное ее представление с использованием возможностей информационных технологий, и такая организация деятельности обучающихся, которая позволит им работать с представленной информацией не на репродуктивном уровне, а на уровне творчества, когда требуется отбор информации, ее анализ, синтез, оценка и рождение нового знания. Информатизация современного мира с неизбежностью остро ставит перед системами образования во всем мире задачу формирования информационной культуры всех своих субъектов, формирования и усвоения информационной картины мира как необходимого условия жизни и функционирования в информационном обществе. Овладение целостной информационной культурой, информационным миром объяснений и понимания - одна из задач подготовки современного специалиста образования. Информационная культура педагога тесно связана с компетентностными подходами и навыками в различных областях, что требует большого числа упорядоченных знаний. Иными словами, в представлении об информационной культуре учителя органически сочетаются компетентностный и знаниевый подходы. Актуальным для современного этапа развития информатизации образования является вопрос о том, по какому пути использования информационных и коммуникационных технологий идти учителю? Первый путь - создание учителем своего собственного ресурсного, в том числе программного обеспечения для работы с предметным содержанием, собственных электронных образовательных ресурсов (презентаций, публикаций, сайтов, тестов, иллюстративного материала, моделей и др.) с учетом своеобразия педагогического опыта и стиля педагогической деятельности. Второй путь - использование созданного специалистами программного обеспечения, когда в руки учителя даются полностью готовые программное продукты, отражающие все основные аспекты процесса обучения: представление учебного материала, контроль его усвоения, организацию самостоятельной работы учащихся и др. Скорее всего, ни тот ни другой путь не являются оптимальными. Первый потому, что потребует от учителя больших временных затрат и не позволит создать эффективное программное обеспечение, в силу того, что учитель не является профессионалом-разработчиком программного обеспечения. Второй потому, что предложит учителю достаточно жесткую (заранее смоделированную) схему организации учебного процесса, с чем 423

не согласится учитель-профессионал, так как в стороне окажется индивидуальный стиль его педагогической деятельности. На наш взгляд, сегодня самый эффективный путь – разработка и усовершенствование образовательных информационных систем, которые позволят учителю из набора информационных материалов, реализованных на компьютере, (моделей, gif и flash-анимаций, текстовых материалов, рисунков, схем, иллюстраций и др.) проектировать свой урок, организовывать продуктивную деятельность учащихся в Сети и их взаимодействие в процессе обучения. Информационные системы Разновидностью информационных систем являются информационные образовательные системы, которые в настоящее время интенсивно развиваются, обеспечивая поддержку динамической (изменяемой во времени) информационной модели системы образования для удовлетворения информационных потребностей в образовании личности, общества и государства. При этом содержательное "наполнение" системы определяется непосредственно контекстом деятельности и "человеком ее использующим". Наблюдается возрастающий интерес современных образовательных учреждений к информационным образовательным системам, ориентированным на развитие локальных сетей, которые обеспечили бы: † приоритетность образовательных педагогических целей при внедрении ИКТ в систему образования по отношению к самим информационным технологиям; † эффективное инфовзаимодействие, доступ к информационным ресурсам всем участникам образовательного процесса (взаимодействие в рамках сетевых сервисов и социальных сетей, хостинг сайта поддержки учебной деятельности, др.); † организацию личного информационного пространства и формирование предметно-ориентированной ИКТ–компетентности педагогов (наличие автоматизированного рабочего места, техническая и методическая поддержка, дистанционное обучение, тренинги и консультирование, возможность сертифицированного очного обучения и др.); † удовлетворение потребности в дополнительных информационных ресурсах и услугах (наличие технологий и ресурсов дистанционной поддержки различных категорий детей, возможности оказания помощи родителям по организации домашнего обучения, др.). Проблема выбора…

424

В российские образовательные учреждения на протяжении ряда лет осуществляются государственные поставки комплектов мультимедийных ресурсов. Все чаще школы, развивающие локальные сети своих учреждений и их наполнение, делают выбор самостоятельно, предпочитая устанавливать тот тип информационно-образовательных систем, который соответствует их реальным образовательным потребностям и тенденциям развития школы, и способны сформировать эффективно развивающуюся образовательную среду. Постепенно осознается новая роль учителя, который станет использовать дидактические, программнотехнологические, аппаратно-технические и другие возможности, имеющиеся в выбранной системе, необходимость создания комфортных условий для всех участников педагогического процесса. Какие системы более всего учитывают тенденции развития образования и направлены на удовлетворение образовательных потребностей субъектов на разных уровнях его использования? Каковы особенности тех или иных систем для формирования таких информационно-образовательных сред деятельности участников педагогического процесса? Какого рода информационной культурой должен обладать современный учитель, чтобы эффективно использовать информационно-образовательные системы в учебном процессе? – эти и другие вопросы волнуют сегодня образовательные учреждения и управления образования. Определяющими при выборе становятся следующие критерии, предъявляемые к информационно-образовательной системе: • выполняет как образовательные, так и управленческие функции; • включает программно-аппаратную организацию школы, учебно-методическое наполнение информационных ресурсов, организацию деятельности участников педагогического процесса; • охватывает максимальное количество участников педагогического процесса; • обладает удобством и простотой использования; • располагает качественным и объемным контентом и эффективными средствами управления им; • имеет возможность организации мониторинга качества знаний, умений, компетентностей, тематического и итогового контроля; • располагает возможностью привлечения к дискуссиям и общению различных групп сообществ (учащихся, коллег, родителей и пр.); • приспособлена к организации самостоятельной деятельности в системе не только в школе, но и из дома при подготовке к учебным занятиям; 425

• предоставляет родителям актуальную информацию об успехах своих детей; • встраивается/интегрируется в единое информационное образовательное пространство города, области, края. Какие задачи могут решаться в среде «КМ-Школа» Школа на современном этапе стремится работать в направлении решения следующих методических задач: формирования умений и навыков критического мышления в условиях работы с большими объемами информации, навыков самостоятельной работы с учебным материалом с использованием НИТ, навыков самообразования; развития способности к академической мобильности обучающихся, навыков работы в команде; формирования навыков самоконтроля; развития умений сформулировать задачу и кооперативно ее решить и др. Информационно-образовательная система «КМ-Школа» полностью соответствует современным образовательным стандартам и другим требованиям Министерства образования и науки РФ. Она создана на основе Интранет/Интернет технологий, объединяет уникальный образовательный мультимедийный контент (Базу Знаний, включающая более 150 Гигабайт информации в цифровом формате – готовые уроки, тесты, тренажеры, медиатеки по всем предметам, энциклопедические и справочные коллекции, словари, обучающие и развивающие курсы, библиотеки текстов и музыки, интерактивные сказки и игры), систему доставки и управления им (Интернет-сервисы), а также удобные и эффективные средства для автоматизации управления школой (Программный комплекс). Учреждение образования, внедрившее «КМ-Школу» в учебный процесс, в полном объеме обеспечивается комплексной автоматизацией деятельности школы, цифровыми информационными, методическими и дидактическими материалами нового поколения, создает условия для наиболее полной реализации принципа личностно-ориентированного обучения, эффективной организации всех видов и форм обучения — классно-урочной, проектно-исследовательской, дистанционной и др., и тем самым практически полностью решает поставленные государственными документами задачи обучения подрастающего поколения. Развитие «КМ-Школы» происходит постоянно — стремительно растет База Знаний, значительно увеличивается функционал продукта. В учебных заведениях-пользователях «КМ-Школы» происходят систематические обновления, благодаря этому администрации не нужно заботиться о постоянном обновлении электронных образовательных материалов или самостоятельно искать дополнительное программное обеспечение для обучения или управления школой.

426

Учебные заведения, использующие «КМ-Школу», получают в свое распоряжение инструмент, поддерживающий все передовые технологии обучения, так как ее возможности позволяют провести занятия с использованием интерактивных досок, планшетных и карманных компьютеров, мультимедиаоборудования, а также использовать технологию беспроводного доступа в Интернет. Какая деятельность участников образовательного процесса возможна в «КМ-Школе» Уникальная структура программы, действующая по принципу «конструктора», предоставляет учителям начальной и средней школы удобные и эффективные инструменты подготовки и проведения всех видов школьных занятий с использованием информационных технологий и Интернета. «КМ-Школа» позволяет выстроить индивидуальные траектории образования для учащихся, организовать с ними учебную проектную деятельность, поддержать собственную творческую и инновационную деятельность, создавать и хранить в электронном виде уроки, классный журнал и другие виды отчетности. Учителямпользователям «КМ-Школы» обеспечивается всесторонняя поддержка — бесплатное дистанционное обучение, систематические тренинги в среде КМ-wiki, участие в конкурсах и обсуждениях педагогических проблем в блоге «Мир КМ» и др. Администрация учреждения образования (директор и завуч) получает возможность составления общешкольного расписания занятий, школьной документации и отчетности, организовывать необходимые дополнительные образовательные услуги и эффективное сетевое взаимодействие всех участников образовательного процесса, получают возможность обучиться на курсах менеджеров образования на сайте www.vip.km.ru Библиотекари организуют в среде «КМ-Школа» систему заявок на получение книг, размещение и распечатку отчетов о литературном фонде и задолженностях, полностью удовлетворяют потребности учреждения образования в художественной литературе. Учащиеся, работающие в среде «КМ-Школа» в классе, библиотеке или за домашним компьютером, имеют круглосуточный доступ к образовательным ресурсам Базы Знаний, используют репетиторы и тренинги, готовятся к поступлению в Вузы с использованием ЕГЭ, могут наверстать упущенное (напр., за время болезни), вовлекаются в самостоятельные учебные исследования, интернет-олимпиады, конкурсы и проекты. Родители, используя возможности sms-сервисов при подключении к информационной среде «КМ-Школа», получают возможность узнавать об

427

успехах своих детей и уточнять домашние задания и получать информацию о проводимых школьных мероприятиях. Л. В. Нестерова93 Филиал ГОУ ВПО «СГАП» в г. Астрахани

Модель компетентности тьютора для дистанционного обучения в системе повышения квалификации педагогов в области НИТ

На нынешнем этапе широчайшего развития технологий дистанционного обучения, в том числе и в системе переподготовки и повышения квалификации педагогов в области новых информационных технологий, встает проблема определения модели компетентности тьютора для данного контингента обучающихся. Очевидно, что компетентность тьютора для системы повышения квалификации педагогов в области применения НИТ в профессиональной деятельности складывается из четырех составляющих: - Первая компонента обусловлена особенностями системы дистанционного образования. - Вторая (андрагогическая) учитывает особенности работы тьютора со взрослым контингентом. - Третья компонента обусловлена обучением педагогов, специфика профессиональной деятельности которых была рассмотрена выше. - Четвертая компонента определяется собственно компетентностями в области новых информационных технологий. Рассмотрим содержание модели более подробно. Первая компонента - компетентность, обусловленная особенностями системы дистанционного образования к настоящему моменту довольно хорошо исследована. Давая общую характеристику особенностям педагогической деятельности тьютора в системе дистанционного образования, можно отметить следующее: - Совокупность методов, применяемых тьютором, должно обеспечить высокую интенсивность интеракций между субъектами образовательной деятельности. - Ролевой репертуар тьютора включает в себя две ролевые позиции (содержательный лидер и равный) и четыре роли (эксперт, транслятор знаний и опыта, проводник, фасилитатор). - Дифференциация средств педагогической деятельности тьютора (выбор ролевого репертуара и технологий) определяется способностью 93

© Л. В. Нестерова, 2010 428

обучающихся быть субъектами личностно-профессионального развития. При этом на выбор оказывает влияние еще ряд факторов: требования программы обучения, предпочтения (стили и уровень компетентности) тьютора, предпочтения и учебные стили обучающихся, организационный контекст. В рамках данной компоненты тьютор должен владеть следующими основными компетенциями: знать и понимать: - принципы дистанционного образования; - роль тьютора в образовательном процессе с применением дистанционных технологий; - принципы недирективного обучения, принципы риторики; - природу человеческого поведения в малых группах; - законы коммуникации; - роль мониторинга в учебном процессе; уметь: - составлять индивидуальный план своего профессионального развития; - работать с группой, создавая и поддерживая в группе атмосферу доверия, поддержки, заинтересованности; - управлять конфликтами в группах; - подготавливать и проводить презентации, тьюториалы, интенсивные школы, деловые игры, мастер-классы; case study; - планировать учебное время; - определять степень усвоения материала учебного курса обучающимися; - составлять дополнительные материалы для облегчения усвоения содержания курса и давать рекомендации; - оценивать эффективность индивидуальной и групповой работы; - оценивать социальные навыки обучаемых; - оценивать комплексные аттестационные работы обучаемых; - организовывать и проводить групповые очные консультации; - организовывать и проводить индивидуальные консультации обучающихся по содержаний курса, консультации посредством сети Интернет, в том числе и электронной почты; - составлять письменные руководства и отзывы; - пользоваться программными средствами общего назначения, а также педагогическими программными средствами в том числе и при подготовке и проведении занятий; - использовать ресурсы сети Интернет для подготовки занятий и для собственного развития; - проводить мониторинг результативности учебного процесса. 429

Ведущую роль в педагогической деятельности тьютора играют технологии и методы активного обучения: - дискуссии в малых группах; - «мозговой штурм»; - анализ учебных ситуаций; - «кейс-технологии» (метод анализа ситуаций); - ролевые и имитационные игры; - тренинги; - разработка и реализация проектов. Соответственно, модель компетентности тьютора должна включать все вышеперечисленные виды работы. Вторая компонента модели компетентности тьютора связана с андрагогикой, принципами и методами обучения взрослых. Как уже было отмечено выше, это очень важная компонента модели компетентности тьютора системы повышения квалификации и переподготовки учителей, и включает в себя следующие компетенции: знать и понимать: - основные принципы педагогики и андрагогики, их сходство и отличие; - особенности андрагогического подхода к обучению; уметь: - применять андрагогические принципы и модели к обучению взрослого контингента; - организовывать взаимодействие со взрослыми обучающимися; - определив начальный уровень ИКТ компетентности и когнитивный стиль взрослого обучающегося, помочь ему в планировании и реализации индивидуальной познавательной траектории. Третья компонента модели компетентности тьютора для системы переподготовки и повышения квалификации обусловлена, как уже было сказано выше, спецификой обучения педагогов. В рамках данной компоненты тьютор должен владеть следующими компетенциями: знать и понимать: - современные тенденции в школьном образовании; - специфику труда и личностных качеств педагога как субъекта дистанционного обучения; - методику преподавания предмета (группы предметов) в соответствиии с профилем подготовки; - потребности формирования ИКТ-компетенций педагога с учетом специфики преподаваемого им предмета; уметь:

430

- спланировать и помочь педагогу в реализации индивидуальной познавательной траектории в сфере формирования ИКТ – компетенций; - осуществлять посткурсовую поддержку педагога, проводить индивидуальные консультации в области применения сформированных компетенций в профессиональной деятельности; - определять зону ближайшего развития педагога, давать рекомендации по дальнейшему формированию ИКТ-компетенций. Что касается четвертой компоненты, то она продиктована необходимостью деятельности тьютора не только как консультанта в области использования новых информационных технологий в педагогической деятельности, но и как разработчика программнометодических средств для системы дистанционного обучения педагогов. Исходя из этого, тьютор должен владеть основными инструментальными средствами для массовой подготовки исходных электронных материалов (ими являются, в основном, стандартные программы Microsoft Office: Microsoft Word, Microsoft PowerPoint, Microsoft Excel, при условии, что педагогический интерфейс системы дистанционного обучения ориентирован на эффективное использование технологий этих программ). Кроме этого, тьютор в обязательном порядке должен владеть умениями работы с браузером (здесь можно остановиться на браузере Microsoft Internet Explorer, как наиболее часто используемом), электронной почтой, телеконференциями, форумами, чатами, ICQ, поисковыми системами, файловыми серверами. Также необходимо для тьютора владение программами для сканирования и распознавание объектов (например, FineReader). Не может обойтись тьютор и без умений создавать и редактировать гипертекстовые материалы (отсюда необходимость владения приемами работы в таких программах как Macromedia Dreamweaver, Microsoft FrontPage или подобных им). В работе тьютора немаловажное значение играет создание обучающего контента, в который, наряду с другими компонентами, входят и анимационные фильмы, аудио-и видеоматериалы. Их использование не только обеспечивает наглядность обучения, но и создает определенную эмоциональную окраску. Комплексное представление информации в виде красочных графиков и изображений, анимации, видеосюжетов со звуковым сопровождением создает у обучающегося дополнительные психологические структуры, способствующие лучшему усвоению и осмыслению материала [1]. Это означает, что для тьютора также в полной мере необходимо освоение векторной и растровой графики и анимации (Adobe Photoshop, Adobe ImageReady, Corel Draw, Macromedia Flash, Adobe Premiere и т.п.), программ работы с аудио- и видеофайлами, приобретение навыков работы с Web-камерой и программным обеспечением для организации видео-конференций (например, программой VideoPort) [2]. 431

И, конечно, тьютор должен владеть умениями работы в специальной оболочке, которая используется для дистанционного обучения. Кроме вышеперечисленных знаний и умений, в рамках четвертой компоненты тьютор должен также владеть следующими компетенциями: знать и понимать: - возможности и ограничения современного образования в связи с развитием информационных технологий; - возможности развития методик преподавания с учетом информационных технологий; - ресурсы Интернет, полезных в учебном процессе и собственном развитии; уметь: - проводить занятия с применением информационных технологий; - использовать ресурсы Интернет (конференции, информационные сайты, электронные научные библиотеки, поисковые системы, e-mail) в учебном процессе; - организовывать работу обучающихся в сетевых сообществах учителей. Что касается именно работы со взрослыми, то она давно стала объектом различных исследований: - учебная деятельность как «обучение на опыте» (experiential learning, Р. Реванс, 1971,1983; Макгилл и Бетти, 1992; Педлер и Боутол, 1992,); - учебная деятельность как циклическая деятельность и последовательное прохождение обучающимися всех этапов цикла обучения (Мамфорд, 1992; Колб и Фрай 1973); - учебная деятельность как деятельность развивающегося (исследовательского) типа, построенная на основе анализа затруднений и выхода обучающихся в рефлексивное пространство (В. В. Давыдов, Г. П. Щедровицкий, О. С. Анисимов и др.); - учебная деятельность как интеграция учебной и профессиональной деятельности и взаимотрансформация результатов профессиональной и учебной деятельности (А. А. Вербицкий, С. А Щенников.); - учебная деятельность как интеграция учебной и социальной деятельности и как социально-образовательная среда; учебная деятельность как обеспечивающая эмоциональную вовлеченность обучающихся и событийность совместной деятельности (А.И. Савостьянов, В.И. Слободчиков, Е.С. Комраков и др.). Современная концепция развития педагогов в системе повышения квалификации базируется на андрагогической модели, в которой ведущую роль играет сам обучающийся [3].

432

Учитывая опыт работы с различными возрастными категориями, можно говорить о том, что основными факторами, влияющими на успешность результатов обучения, являются: 1. Личностные характеристики обучающихся (сила воли, настойчивость, общий уровень интеллекта и т.п.). 2. Наличие познавательной мотивации. 3. Установление положительного эмоционального контакта с преподавателем. 4. Наличие различных вариантов постоянного контроля знаний и навыков (опрос, тест, рефераты, доклады и т.д.) 5. Наличие начальных знаний, как в изучаемой предметной области, так и в области компьютерных телекоммуникаций, являющихся технологической основой дистанционного обучения. 6. Возраст обучающегося. Необходимо также добавить, что, согласно андрагогическому подходу, в процессе подготовки тьюторов для реализации дистанционного образования учителей в области информационных технологий изначально не должна проводиться четкая граница между обучением и профессиональной деятельностью. Напротив, обучение должно быть встроено в контекст социально-профессиональной деятельности, другими словами, в ходе выполнения работы должно происходить обучение, а в процессе обучения следует решать актуальные профессиональные задачи [4]. Литература 1. Хачатуров А. Р. Основы организации дистанционного обучения // XII конференция – выставка «Информационные технологии в образовании». Сборник трудов участников конференции. Часть IV. – М.: МИФИ, 2002. – С. 104 - 105. 2. Дарузе Е. Е. Внедрение инновационных технологий в образовательный процесс как одно из условий творческой самореализации педагогов // Информационное образовательное пространство детства: Материалы научно-практической конференции. – М.: Издательство «Спутник+», 2009. – с. 213-218. 3. Коваленко М. И. О повышении квалификации преподавателей сельских школ в области ИКТ // Педагогическая информатика, №4, 2006. – с. 43-48. 4. Основы деятельности тьютора в системе дистанционного образования: специализированный учебный курс / С. А. Щенников, А. Г. Теслинов, А. Г. Чернявская и др. – 2-е изд., испр. – М.: Дрофа, 2006. – 591 с.

433

Т. С. Скоробогатова94 Нижегородский государственный педагогический университет

Сущность понятия «самообразование учителя информатики»

В жизни нашего общества у педагогического труда особая роль. Педагог – носитель высоких идеалов, способный реально влиять на подрастающее поколение и формировать мировоззрение молодежи. Проблемы непрерывного образования неотъемлемы от проблем связанных с деятельностью учителя. И. Л. Наумченко пишет, что «если отличные знания специальной науки могут удовлетворить специалиста любой другой профессии, то это недостаточно учителю». [1, с.5] Современная образовательная ситуация объективно требует от учителя необходимости собственного профессионального развития Все педагоги отмечают, что самообразование учителя есть необходимое условие профессиональной деятельности педагога, и которые диктуются не только социальным заказом общества по отношению к образованию, но являются и фактором его личностно-профессионального роста. Теоретические основы проблемы самообразовательной деятельности учителя были заложены еще в работах К. Д. Ушинского, и в работах современных исследователей Е. Н. Волоконского, Н. Н. Иорданского, М. Н. Скаткина, и других. Несомненно, что для учителя предметника важным и значимым является самообразование, связанное с предметом, который он преподает в школе. В этом плане, для описания сущности понятия самообразования учителя информатики, необходим анализ предметной области, в частности, анализ школьного курса «Информатика и ИКТ» Информатика как наука представляет собой совокупность средств автоматизированной техники и технологии, отрасль научного знания, изучающую процесса накопления, преобразования и передачи информации и технического использования информации. В качестве базовых понятий школьного курса информатики можно выделить следующие понятия: информация, модель, алгоритм, программа. К базовым технологиям следует отнести: создание алгоритмов, создание информационных моделей, работа с базовым программным обеспечением ИВТ [2] Общие цели обучения информатики определяются с учетом особенностей информатики как науки, ее роли и места в системе наук, в жизни современного общества. Образовательная и развивающая цель обучения информатике в школе – формирование у каждого школьника 94

© Т. С. Скоробогатова, 2010 434

представления о процессах преобразования, передачи и использования информации, и на этой основе раскрыть учащимся знание информационных процессов в формировании современной научной картины мира, а также роль информационной технологии и вычислительной техники в развитии современного общества. Изучение школьного курса информатики призвано также вооружить учащихся теми базовыми умениями и навыками, которые необходимы для прочного и сознательного усвоения их знаний, а также основ других наук, изучаемых в школе [3, с. 50] Перечисленные выше цели обучения информатики в школе определяют особое место информатики в системе школьных учебных предметов. Особенностью самообразования учителя информатики является высокий темп развития предметной области информатики. Дисциплина информатика изучает информационные технологии, которые обновляются каждый день. Специфика самообразовательной деятельности учителя информатики определяется следующими факторами: 1. структурой и содержанием предмета информатики и ИКТ, которые стремительно развиваются и обогащаются за счет интеграции с другими науками; 2. непрерывно развивается инструментарий информатики, который базируется на результатах теории систем и системном анализе и на достижениях в сферах современной микроэлектроники и профессиональных коммуникаций, программного обеспечения в информационных технологиях; 3. методологическими аспектами информатики как компонентой межпредметной и надпредметной учебной дисциплины, в расширении сферы использования компьютерной техники, базовых и прикладных информационных технологий; 4. качественно новым подходом к вопросам методической подготовки учителя информатики в стенах педвуза. Учитывая специфику самообразовательной деятельности учителя информатики можно определить самообразование учителя информатики как целенаправленную самостоятельную деятельность учителя по усовершенствованию имеющихся и приобретению новых психологопедагогических, методических знаний, а также знаний и умений в области информатики и информационных технологий, целью которой является самосовершенствование в личном и профессиональном плане и обеспечение эффективности развития учащегося.

435

Отметим, что важным представляется изучение вопросов, связанных с подготовкой будущего учителя информатики к самостоятельному приобретению знаний и умений в области информационных технологий. Литература 1. Наумченко И. Л. Как заниматься самообразованием. -Гродно.: ГППИ, 1976. - 16 с. 2. Леднев В. С., Кузнецов А. А., Бешенков С. А. О теоретических основах содержания обучения информатике в общеобразовательной школе // Информатика и образование - 2000, №2- С.13-16. 3. Теория и методика обучения информатике: учебник / [М. П. Лапчик, И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер, М. И. Рагулина и др.]: под ред. М. П. Лапчика – М.: Издательский центр «Академия», 2008 – 592 с. Н. А. Лупанова95 ГОУ ВПО «Пензенский государственный педагогический университет им. В. Г. Белинского, г. Пенза

Социальная компетентность личности как основа ее готовности к самоопределению в информационном поле деятельности

Анализ концепций информационно насыщенной объективации личности (Авдеев Ф. С., Ваграменко Я. А., Ломов Б. Ф., Мерлин В. С., Платонов К. К., Роберт И. В., Русаков А. А., Секованов В. С., Столин В. В. и др.) позволяет сделать вывод об интегрированном значении индивидуально-личностных особенностей человека в качестве его социально компетентного самовыражения в информационном поле деятельности. Соотнесение особенностей личности и качества ее информационно насыщенного действия осуществляется на основе установления определенного уровня информационного статуса личности. Изменение социального и профессионального статуса «Я» в процессе информационного насыщения ведет к новой социальнопедагогической основе соотнесения естественного стремления человека к информационно насыщенному компетентному самоутверждению с совокупностью встречающихся ему трудностей, которые в первое десятилетие XXI века являются инновационными в связи с обозначением нового качества информационного обеспечения личности. Это требует обоснования новых подходов к оценке данного соотнесения. К таким процессам можно отнести процесс социально компетентного самоопределения личности в информационном поле деятельности. 95

© Н. А. Лупанова, 2010 436

Самоопределение и самооценка, с точки зрения Выготского Л. С., Леонтьева А. Н., Божович Л. И., Климова Е. А. и др., – «элемент самосознания, характеризующийся эмоционально насыщенными оценками самого себя как личности, собственных способностей, нравственных качеств и поступков; важный регулятор поведения» [4,253]. Они позволяют оценить готовность личности к социально обусловленному и личностно значимому выбору информационного потока и ее умений по усвоению, переработке и воспроизведению полученной информации. С точки зрения Б. Бим-Бада, «самоопределение – центральный механизм становления личностной зрелости, состоящий в осознанном выборе человеком своего места в системе социальных отношений» [4,252]. Это действительно так в случае достижения личностью определенного социального статуса и достаточного уровня социальной зрелости. Однако, необходимо также учитывать основы подсознательной самокоррекции поведения и деятельности личности. С. Гроф убедительно показывает, что в ранних возрастных периодах развития и при недостаточной социальной и профессиональной зрелости личности человек интуитивно ищет свою социальную и профессиональную нишу, находясь под воздействием стереотипов и стандартов поведения, а также руководствуясь стихийной самокоррекцией информационного насыщения в зависимости от конкретной ситуации взаимодействия личности и соответствующего информационного поля. Частным случаем самоопределения личности в информационном поле деятельности является процесс профессионального самоопределения личности, которое раскрывается в исследованиях Рапацевича Е. С. Он, в частности, пишет, что «самоопределение профессиональное – степень самооценки себя как специалиста определенной профессии; содержательная сторона направленности личности, взаимодействующая с призванием; важнейший объект формирования личности в процессе профессиональной ориентации» [3,682]. Важнейшими параметрами самоопределения личности в информационном потоке являются самооценка, направленность и ориентация в информационных потоках. Действительно, «самооценка – ценность, значимость, которой индивид наделяет себя в целом и отдельные стороны своей личности, деятельности, поведения» [3,485]. Тем самым, самооценка является определителем ценности себя в том или ином информационном потоке и подготавливает личность к определению системы дальнейших действий по информационному самонасыщению. Таким образом, личность определяет значимость информации для своего развития вне существующих стандартов оценивания ее успешности. В этом проявляется специфика направленности личности. Известно, что «направленность личности – устойчивая целеустремленность, 437

ориентированность мыслей, чувств, желаний, фантазии, поступков человека, которая является следствием доминирования определенных мотиваций» [3,323]. Мотивационное доминирование определенного способа видения себя в социально и профессионально значимом информационном поле позволяет человеку воспринять информационный поток и перевести его в осознанный механизм саморазвития. В этом случае личность четко определяет профессиональную ориентацию на решение определенной совокупности задач и своей роли в этом процессе. По мнению Мещерякова Б. Г. и Зинченко В. П., «ориентация членов группы на задачу и на себя - группы могут работать эффективно, если поощряется индивидуальное поведение, ориентированное на группу, и если повышение самооценки членов группы не слишком тормозится групповой работой» [3,358]. Т.е. усвоение информационного потока наиболее интенсивно соотносится с решением проблемы саморазвития личности, если этот процесс реализуется в условиях референтного группового взаимодействия. Системообразующий анализ сущности процесса личностного и профессионального самоопределения личности в информационном поле деятельности основан на выявлении характеристик, составляющих основу понятия «личность». Понятие личность, как известно, является одним из основных понятий психолого-педагогического знания. Существуют различные подходы к определению личности. Так, например, Л. И. Божович связывает понятие личность с определенным уровнем развития человека. При всем обилии описании данного термина остаются без ответа ключевые вопросы, ответ на которые раскрывает структуру и сущность личности. Как она развивается и что влияет на ее развитие? Асмолов А. Г. рассматривает следующие феномены, которые тем или иным образом определяют развитие личности: внешние характеристики человека – прошлый опыт личности – мотивация – цели и ценности – язык и речь – черты характера – социальные роли – поведение – самосознание – талант и творчество. В нашем исследовании определяющее значение для анализа готовности личности к личностному и профессиональному самоопределению имеют такие понятия, как самосознание, самоактуализация, самореализация, талант и творчество, информационное поле деятельности. Так, например, в психолого-педагогическом знании «самосознание – осознание человеком самого себя, своих физических сил и умственных способностей, поступков и действий, их мотивов и целей, своего отношения к внешнему миру, другим людям и самому себе» [25,684]. Реализация структуры и содержания компонентов самосознания личности в процессе ее информационного насыщения раскрывает их роль 438

в самоопределении личности. Осознание человеком своих соматических особенностей позволяет личности определить время, интенсивность, динамику восприятия информационного потока и совокупность социальных вызовов, обращенных к социально компетентной личности в процессе восприятия,переработки и воспроизведен Ия информационных потоков . Познание человеком своих психических резервов подготавливает его к коррекции своих состояний, снятию стрессовых ситуаций при овладении новыми информационными потоками, соотнесению известных алгоритмов усвоения информации с инновационными моделями использования средств и технологий переработки и воспроизведения информационных потоков. Анализ личностью результатов своих поступков и действий является актом нравственного информационно насыщенного самоопределения человека. В нем он утверждает себя как потребитель информации, результатом насыщенности которой является готовность личности к определенной совокупности действий, направленных на соотнесение качественных характеристик информации и особенностей поведения личности. Мотивы и цели поступков и действий характеризуют направленность, характер, способности личности, оказывая на них решающее влияние. Таким образом, социально компетентное самоопределение личности в информационном поле деятельности зависит от тех причин, по которым личность стремится к усвоению доступных ей информационных потоков на социально компетентном уровне. Отношение личности к внешнему миру, другим людям и самому себе определяет ее направленность на объект. Данным объектом могут выступать как элементы материальной и духовной культуры, другие люди, так и сам субъект. Направленность на объект характеризуется совокупностью устойчивых мотивов деятельности, возникающих на основе интересов личности, склонности и убеждений, т.е. на основе переработки информационного потока, доступного личности. Самосознание является одной из важнейших характеристик готовности личности к информационному насыщению. Однако, в теории информационно насыщенного социального и профессионального самоопределения личности (Ф. В. Повшедная, И. В. Роберт и др.) выявлена взаимообусловленность ее успешности в зависимости от качества самоактуализации человека в определенном информационном потоке. Как известно, «самоактуализация – стремление человека к возможно более полному выявлению и развитию своих личностных возможностей» [25,679]. Полное выявление личностных возможностей позволяет

439

определить необходимые информационные потоки, которые будут способствовать развитию личностных возможностей человека. Процесс самоактуализации личности в информационном поле деятельности позволяет ей осуществить продуктивное информационное насыщение, т.е. информационную самореализацию. «Самореализация – более или менее неспециальное значение – реализация собственного потенциала» [4,219]. Качество информационной самореализации взаимосвязано с уровнем креативности личности. «Талант – 1) высокий уровень развития способностей, проявляющийся в творческих достижениях; 2) социальная характеристика человека, внесшего значительный вклад в развитие культуры, промышленности и т.д.» [4,759]. Процесс информационного насыщения личности осуществляется по известным алгоритмам действия программиста. Однако, ситуация и направленность их применения требуют проявления личностью основ творчества. «Творчество – деятельность, результатом которой является создание новых, оригинальных и более совершенных материальных и духовных ценностей, обладающих объективной и субъективной значимостью» [4,768]. «Социальная значимость» является одной из социальнопсихологических характеристик качества информационного самоопределения личности и определяется отношением личности к информационным потокам, поступающим к ней. Объективная и субъективная значимость информационного насыщения личности является одной из составляющих ее социального и профессионального самоопределения в информационном поле деятельности. Объективная значимость определяется потребностью социума и профессии в личностном росте ее пользователя. Субъективная составляющая выражает функцию приспособления пользователя к реально существующей системе информационного насыщения человека, проявляющей его готовность ответить на социальный вызов по компетентному информационно насыщенному саморазвитию. Информационное поле – система воспринятых личностью информационных потоков, сензитивных ее природным задаткам и приобретенным особенностям, в частности, готовности к саморазвитию и самореализации, отражающих готовность личности к эффективному информационно насыщенному социальному, профессиональному и личностному самовыражению. Взаимосвязь объективации в информационном поле деятельности личности с определенными типологическими характеристиками раскрывается на основе определенной совокупности параметров, критериев, описываемых системой интегративных педагогических понятий. 440

В современном психолого-педагогическом знании выделяют следующие типы основных этапов развития и самоопределения личности: опосредованные и непосредственные. Каждый из этапов развития личности играет определенную роль в дальнейшем уровне самодостаточности личностного и профессиональнозначимого восприятия, переработки и воспроизведения личностью информационных потоков. Этот процесс взаимосвязан с соблюдением ряда условий, характерных для конкретного этапа развития и самоопределения личности в информационном поле деятельности. В целом можно выделить следующие интегративные условия: 1. Наличие достаточного информационного обеспечения личности в соответствии с ее информационными потребностями. 2. Доступность социального и профессионально-значимого информационного потока. 3. Технологическая обеспеченность реализации потребности личности в информации. 4. Достаточный уровень компетентности личности в восприятии и воспроизведении алгоритма самодостаточного личностного и профессионального действия. 5. Востребованность в информационной и социально-компетентной готовности личности к самовыражению и саморазвитию в референтном информационном поле. Развитие и самоопределение личности в информационном поле деятельности на любом уровне происходит на основе реализации следующих закономерностей: 1) Информационно насыщенное самоопределение личности является показателем качества ее развития; 2) Информационно обусловленное развитие и самоопределение личности в информационном поле деятельности – непрерывные и эволюционно-изменяющиеся процессы; 3) качество самоопределения личности в информационном поле деятельности и информационно насыщенное развитие личности взаимосвязано с условиями жизнедеятельности человека; 4) информационно насыщенное развитие и самоопределение личности в информационном поле деятельности может быть позитивным или деструктивным по направленности и содержанию; 5) самоопределение и развитие личности в процессе ее информационного насыщения осуществляются системно и целостно (т.е. одновременно происходит психофизиологическое и социальное развитие человека на основе его природных данных и приобретенного опыта восприятия и, переработки и воспроизведения информационных потоков);

441

6) самоопределение личности в информационном поле деятельности взаимосвязано с уровнем зрелости его основных источников. Литература 1. Абдеев Р. Ф. Философия информационной цивилизации. – М., 1994. 2. Большой энциклопедический словарь /Сост. и общ. Ред. Б. Г. Мещерякова, В. П. Зинченко. – СПб., 2003. 3. Карпов А. В. Психология принятия решения профессиональной деятельности. - М.,1991. 3. Климов Е. А. Путь в профессию. — Л., 1974. 4. Кон И. С. Открытие «Я». — М., 1978. 5. Педагогический энциклопедический словарь /Гл. ред. Б. М. БимБад; Редкол.: М. М. Безруких, В. А. Болотов, Л. С. Глебова и др. – М., 2002. 6. Современный словарь по педагогике / Сот. Рапацевич Е.С. – Мн.: «Современное слово», 2001. 7. Сохранов В. В., Лупанова Н. А., Стенякова Н. Е. Особенности подготовки студентов к профессиональной деятельности в процессе изучения дисциплин педагогического цикла - Пенза.- 2007. В. А. Белянин96 Марийский государственный университет

Подготовка будущего учителя физики к постановке натурного и виртуального компьютерного практикума по физике

Профильное обучение физике в школе предполагает широкое применение физического эксперимента, в частности, в форме лабораторного практикума. Одной из важнейших и наиболее трудных задач является разработка содержания и методического обеспечения компьютерного лабораторного практикума на основе натурного или виртуального физического эксперимента, которые все больше становятся востребованными на сегодняшний день [1,2]. Существует два пути решения данной задачи: 1) приобретение готового оборудования, программных и методических средств и адаптация их к условиям конкретной школы; 2) самостоятельное изготовление приборов и устройств, разработка своего программного и методического обеспечения. Каждый из этих подходов имеет свои плюсы и минусы. Оптимальным представляется смешанный вариант, когда необходимый минимум оборудования и программного обеспечения приобретается, а все остальное 96

© В. А. Белянин, 2010 442

дорабатывается самостоятельно. Компьютерную лабораторию реального и виртуального физического эксперимента рекомендуется создавать поэтапно, используя элементы технологии учебного проектирования. Цели можно считать достигнутым в том случае, когда лаборатория будет в состоянии обеспечить учащихся необходимым фронтом лабораторных работ. Как показывает опыт, для проведения таких занятий достаточно иметь несколько фронтальных и до 12 работ практикума. Фронтальные работы рекомендуется проводить одновременно с изучением теории. Практикум является более высокой формой организации учебной деятельности. Его целесообразно организовать после теоретического курса, на более совершенном оборудовании, при большей самостоятельности учащихся. Будущий учитель физики, выпускник педагогического вуза должен быть мотивирован и подготовлен к этой работе. При подготовке в вузе учителя физики необходимо стремиться к тому, чтобы в конечном итоге получить не только пользователя готовых лабораторных и компьютерных ресурсов, но и педагога способного создавать (конструировать) новые приборы и устройства, разрабатывать своё программное и методическое обеспечение. Для разработки и постановки новых лабораторных работ, да еще с компьютерным сопровождением, требуется отличное знание не только физического материала и вопросов методики преподавания физики. Необходимо глубоко знать элементы радиоэлектроники, компьютеры и особенности их периферийных устройств, современные информационные и коммуникационные технологии, т.е. обладать специальной физической, информационной и исследовательской компетентностью. Вопросы разработки и постановки физического лабораторного практикума становятся еще более актуальными при переходе на двухуровневую подготовку учителей. Проект подготовки бакалавра по направлению «Педагогическое образование», профессиональная деятельность которого не предполагает работу в профильных классах, а ограничена лишь основной школой, предполагает в области учебного физического эксперимента подготовку в основном учителя-пользователя. Выпускник по направлению подготовки «Педагогическое образование» с квалификацией (степенью) «бакалавр педагогического образования» должен обладать, в частности, следующими компетенциями: − способность приобретать новые научные знания; − готовность использовать основные методы математики и естественных наук в профессиональной деятельности, применять методы моделирования, теоретического и экспериментального исследования в науке;

443

− способность учитывать в своей профессиональной деятельности современные тенденции развития компьютерных, информационных и телекоммуникационных технологий). Отсюда можно сделать вывод, что к требованиям разработки бакалавром нового оборудования и программного обеспечения можно отнести лишь умение изготавливать простейшие средства наглядности, простейшие приборы и оборудование и владеть компьютером на уровне пользователя. Разработка и постановка новых натурных и виртуальных лабораторных работ, формирование лабораторного практикума, в соответствии с требованиями учебного процесса профильной школы, должны входить в круг профессиональных обязанностей магистров. Среди задач профессиональной деятельности магистров по направлению «Педагогическое образование» в области проектно-педагогической и научно-исследовательской деятельности можно выделить: − проектирование педагогической деятельности в соответствии с образовательной программой и проектирование учебных занятий по отдельным дисциплинам, курсам, темам и разделам программы в соответствии с учебным планом и графиком учебного процесса; − научно-методическое обеспечение образовательного процесса на основе внедрения результатов новейших научных исследований; − исследовательская деятельность в профессиональной сфере; − разработка современных педагогических технологий с учетом особенностей образовательного процесса, задач воспитания и развития личности через преподаваемые дисциплины; − проведение экспериментов по использованию новых форм учебной и воспитательной деятельности, анализ результатов; В требованиях к результатам освоения основных образовательных программ магистратуры сказано, что выпускник по направлению подготовки «Педагогическое образование» с квалификацией (степенью) «магистр педагогического образования» в соответствии с задачами профессиональной деятельности и целями основной образовательной программы должен обладать, в частности, следующими компетенциями: − способность к самостоятельному освоению новых методов исследования, к изменению научного и научно-педагогического профиля своей профессиональной деятельности; − способность использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ; − способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения; 444

− способность ориентироваться в постановке научных или практических задач и определять, каким образом следует искать средства их решения; − способность и готовность применять знания о современных методах исследования; − способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы); − способность проектировать образовательные программы с учетом специфики познавательных задач и научного содержания дисциплины (модуля), возрастных особенностей и мотивации обучающихся; − способность проектировать учебные занятия по отдельным дисциплинам, курсам, темам и разделам программы в соответствии с учебным планом и графиком учебного процесса; − готовность к исследовательской деятельности в профессиональной сфере, изучению, систематизации и использованию научной информации, отечественного и зарубежного опыта по актуальным проблемам науки и образования, современных достижений в области профессиональной деятельности; − способность разрабатывать современные образовательные технологии с учетом целей обучения, задач воспитания и развития личности через преподаваемые дисциплины и внеучебную деятельность; − готовность к проведению экспериментов по использованию новых форм образовательной деятельности, анализу их результатов. Таким образом, мы считаем, что проектирование и разработка компьютеризированных натурных и виртуальных лабораторных практикумов является требованием времени, и определяем на основе проектов ФГОС ВО следующие специальные компетенции учителя физики профильной школы: 1. Определять место и роль лабораторного практикума в системе профильной подготовке учащихся по физике; 2. Владеть информацией о выпускающемся в стране лабораторном физическом оборудовании, его характеристиках, достоинствах и недостатках, возможностях приобретения, методике его использования в учебном процессе; 3. На уровне квалифицированного пользователя владеть компьютером, знать возможности его периферийного оборудования и уметь им пользоваться в системе компьютер – физический прибор; 4. Разрабатывать, организовывать изготовление и отлаживать компьютеризированные лабораторные работы натурного и виртуального физического практикума; 445

5. Владеть методами программирования интерфейсов связи физических приборов с компьютерами; 6. Разрабатывать методическое обеспечение компьютеризированных лабораторных работ на основе натурного и виртуального физического эксперимента. Формирование у учителя физики соответствующих компетентностей в процессе вузовского обучения необходимо осуществлять системно в рамках как предметных (общая физика, методика физики, радиотехника, основы автоматики и вычислительной техники, информатика), так и специальных (программирование курса физики, устройства сопряжения) учебных курсов в следующей последовательности: 1. Элементная база (резисторы, конденсаторы, биполярные транзисторы, операционные усилители, аналоговые интегральные микросхемы, оптопары, блоки питания, лампы накаливания, счетчики Гейгера-Мюллера и т.д.); 2. Устройства сопряжения с компьютером (потенциальный вход, токовый вход, резистивный вход, зарядовый вход); 3. Языки среды программирования, поддерживающие возможность работы с COM портами (C++, Delphi, VisualBasic, Java, встроенный в Excel язык VBA); 4. Среда разработки виртуальных лабораторных приборов LaBVIEW; 5. Микроконтроллеры для управления внешними устройствами через шину USB, предназначенные для сопряжения внешних цифровых и аналоговых устройств, датчиков и исполнительных механизмов с компьютером (в своей работе мы использовали модули Ke-USB24A и KeUSB24R с микроконтроллером PIC18F4550); 6. USB цифровой осциллограф и применение его к исследованию периодических процессов; 7. Поиск возможных задач для лабораторного практикума под имеющееся в распоряжении исследователя оборудование и их решение. 8. Реализация групповых или персональных проектов студентов по разработке теории, оборудования и методики учебной экспериментальной задачи лабораторного практикума; 9. Отработка использования созданного учебного продукта в учебной деятельности студентов и учащихся; 10. Защита студентом результатов своей работы на семинаре, в качестве курсовой или дипломной работы, при выступлении на научнопрактической конференции в школе или вузе, оформление тезисов или печатной статьи. В качестве примеров учебно-исследовательских проектов, на основе которых были разработаны и реализованы в учебном процессе новые натурные и виртуальные лабораторные работы, приводим ниже их далеко 446

не полный перечень, который наглядно демонстрирует практикоориентированный подход проводимой нами работы. 1. Определение температурного коэффициента сопротивления металлов; 2. Снятие температурной характеристики термистора; 3. Снятие вольт-амперной характеристики полупроводникого диода; 4. Электрический ток в газах; 5. Исследование зависимости сопротивления электролитов от концентрации и температуры; 6. Исследование работы солнечной батареи; 7. Изучение USB цифрового осциллографа и применение его к исследованию периодических процессов; 8. Расчет, сборка и исследование избирательного усилителя; 9. Расчет, сборка и исследование генератора гармонических колебаний; 10. Исследование вынужденных колебаний; 11. Энергетические характеристики лампы накаливания; 12. Измерение емкости конденсаторов; 13. Определение принципиальной электрической схемы «черного ящика; 14. Определение работы и мощности сердца; 15. Биения; 16. Измерение напряжения переменного тока; 17. Изучение транзистора. Рассмотренная выше последовательность подготовки будущего учителя физики к разработке, постановке и проведению натурного и виртуального компьютеризированного лабораторного практикума в большей степени подходит (и реализована нами) для специальности 050203–«Учитель физики и информатики», т.к. требование формирования у будущего учителя физики обозначенных выше компетентностей вытекает из соответствующих государственных и федеральных стандартов и естественным путем входит в логику профессиональной подготовки студентов этой специальности. Литература 1. Белянин В. А, Виртуальные и натурные исследования физических процессов: учебное пособие [Текст] / В. А. Белянин, А. М. Жарков. – Йошкар-Ола, Изд. Марийского гос.ун-та, 2009. – 103 с. 2. Жарков А. М. LabVIEW: моделирование лабораторных работ по физике [Текст]/ А. М. Жарков // Тез. докл. IX Международной учебнометодической конференции «Современный физический практикум».

447

Москва, 28 июня – 3 июля 2006. – Москва: издательский дом МФО, 2006. – С. 87-88. Т. В. Николаева, Л. Г. Осипова97 Костромской областной институт развития образования

Формирование ИКТ-компетентности в профессиональной деятельности педагога: региональный опыт

Массовое введение принципиально новых технологий в системе образования требует специальной организации процесса информатизации и последующего его сопровождения на региональном уровне. Сегодня в Костромском областном институте развития образования (КОИРО) создана современная компьютерная база, формируется инфраструктура единой информационно-образовательной среды, информационные и коммуникационные технологии широко используются в образовательной и административно-хозяйственной деятельности. Платформа SharePoint Server 2007 позволила разработать портал, объединивший всех пользователей системы образования Костромской области. На портале «Образование Костромской области» создан корпоративный информационный ресурс института http://www.koipkro.kostroma.ru, департамента образования и науки Костромской области и интернетпредставительств всех образовательных учреждений региона. Основным предназначением IT-инфраструктуры института является создание комфортной информационной среды для сотрудников и клиентов. Признаками комфортабельности этой среды являются свободный скоростной доступ в сеть Интернет, наличие мобильных рабочих мест, цифровых зон, системы персональных узлов на портале. Материально-техническая база института динамично развивается и модернизируется. Позитивные изменения в ресурсном обеспечении института за период с 2001 по 2009 годы свидетельствуют о создании базовых условий для формирования открытой и информационно-насыщенной образовательной среды. Это позволяет решить проблему доступности, качества и эффективности образовательного процесса, направленного на подготовку и переподготовку педагогических кадров региона. В условиях динамично развивающихся информационных, коммуникационных и компьютерных технологий актуальным становится непрерывное повышение квалификации педагогов в области ИКТ. Решение поставленной задачи обеспечивается за счёт распределенной 97

© Т. В. Николаева, Л. Г. Осипова, 2010 448

модели взаимодействия системы повышения квалификации с учителем, а также сети муниципальных ресурсных центров и института тьюторства, который сформировался в Костромском регионе за годы реализации международных программ Intel® «Обучение для будущего» и IT – Academy. Модуль «Информационные и коммуникационные технологии в системе образования» является обязательным для всех образовательных программ, реализуемых в институте. В обучении различных категорий работников образования используется многоуровневая модель повышения квалификации педагогов в области использования ИКТ. На базовом уровне у слушателей формируется инвариант знаний, умений и опыта, необходимый педагогу для решения образовательных задач средствами ИКТ общего назначения. Предметно-ориентированный уровень предполагает освоение и формирование готовности к внедрению в образовательную деятельность специализированных технологий и ресурсов, разработанных в соответствии с требованиями к содержанию и методике того или иного учебного предмета. На профессиональном уровне (технологическом) – слушатели курсовой подготовки учатся планировать и создавать информационнообразовательные ресурсы для использования в учебно-воспитательном процессе. В качестве объекта изучения используются инструментальные открытые среды, оболочки, автоматизированные рабочие места учителя и администратора. Для учителей информатики предлагаются разнообразные среды языков программирования (Delphi, Visual Basic, HTML, JavaScript и т.п.). Костромской областной институт развития образования активно взаимодействует с партнёрскими организациями международного и всероссийского уровней по внедрению инновационных программ и проектов по информатизации. С 2004 года в Костромском регионе реализуется Программа Intel® «Обучение для будущего», которая поддерживает инновационные проекты, методики и подходы, ориентированные на использование ИКТ в проектной работе и исследовательской деятельности. Программа позволила создать в регионе благоприятную среду, в которой теоретические представления педагога о современных педагогических технологиях в сфере применения ИКТ трансформируются в практический навык. За время реализации Программы Intel® «Обучение для будущего» значительно увеличилось количество педагогов, использующих информационные и коммуникационные технологии в своей работе,

449

появилось сообщество единомышленников, работающих в этом направлении. Для повышения уровня профессионализма выпускников Программы большое внимание уделяется организации послекурсовой деятельности. Существует большой комплекс программных мероприятий (тренинги, мастер-классы, семинары выпускников программы, конкурсы, конференции и т.д.), который позволяет обеспечить непрерывную подготовку тьюторов и учителей. В Костромском регионе педагоги активно осваивают работу с социальными сервисами Веб 2.0 и внедряют их в практику своей работы. Так в городском округе город Буй Костромской области в 2009 году педагоги прошли обучение по курсу «Социальные сервисы для сетевого проекта» в рамках постоянно действующего семинара с использованием дистанционных образовательных технологий. Для сопровождения процесса обучения на портале «Образование Костромской области» создан узел, где находились задания, фиксировалось продвижение по курсу, размещались работы, выполненные участниками. Адрес ресурса: http://www.koipkro.kostroma.ru/Buy/muk/CCCP/Wiki%20Pages/%D0%94%D 0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%88%D0%BD%D1%8F%D1%8F.aspx По итогам работы все участники создали визитные карточки на сайте проекта Летописи.ру и разместили разработки уроков с применением социальных сервисов. Сетевой дневник курса представлен по адресу http://www.koipkro.kostroma.ru/Buy/muk/CCCP/blog/default.aspx. Популярными становятся интернет-акции и интернет-марафоны в которых принимают участие учителя, учащиеся, родители и все желающие. Традиционно интерактивной площадкой для их проведения является портал «Образование Костромской области». В 2009 году проведены акции «Судьбы, опалённые войной» http://www.koipkro.kostroma.ru/koiro/RKDTI/DocLib4/%d0%94%d0%be%d0 %bc%d0%b0%d1%88%d0%bd%d1%8f%d1%8f.aspx и «Поклонимся великим тем годам» http://letopisi.ru/index.php/Интернетакция_Поклонимся_великим_тем_годам (проведена в соответствии с распоряжением Управления образования Администрации города Костромы от 11.01.09 г. № 12 «О проведении Месячника патриотического воспитания учащихся»). С 2006 года Институт является участником проекта Microsoft «Академия учителей» в сфере ИКТ, в рамках которого осуществляется повышение квалификации учителей школ и преподавателей учреждений общего и начального профессионального образования по типовой программе «Информационные технологии в практике работы учителя». Программа освещает теоретические, методические и практические вопросы формирования базовой ИКТ-компетентности педагогов, их 450

подготовки к ведению в структуре профильного обучения элективных курсов Microsoft, созданных в рамках международной инициативы «Партнёрство в образовании». Программа реализуется на основе использования различных форм работы и предусматривает возможность построения индивидуальных траекторий обучения слушателей. В Костромском областном институте развития образования в рамках проекта «Академия учителей», реализуемого совместно с Microsoft, в октябре 2008 года открыт Авторизованный центр тестирования (АЦТ) Certiport. Открытие этого центра демонстрирует направленность института на формирование у педагогического сообщества региона новых аспектов культуры — сертификации знаний, умений, компетенций на уровне международных стандартов, культуры интегрирования в международное сообщество. Успешно проводится обучение учителей-предметников на факультете профессиональной переподготовки (отделение «Теория и методика обучения информатике»), что позволяет частично решить проблему дефицита кадров учителей информатики и повысить качество преподавания предмета. Программа по данному направлению имеет педагогический профиль и включает в структуру федеральный и региональный компоненты. Нормативная трудоемкость образовательной программы составляет 600 часов. Уровень знаний и навыков, полученных в ходе реализации программы профессиональной переподготовки, позволяет выпускникам работать в образовательных учебных заведениях всех типов и видов в качестве учителя информатики, руководителя кружка или факультатива, а также вести профессиональную деятельность, связанную с обработкой информации на ЭВМ, как в образовательных учреждениях, так и на предприятиях, не входящих в систему образования. Успешно апробируются и внедряются в систему повышения квалификации дистанционные образовательные технологии. Профессорско-преподавательский состав КОИРО осуществляет деятельность по подготовке и проведению дистанционных курсов повышения квалификации по всем направлениям образовательной деятельности. В 2009 году более 400 педагогов региона повысили свою квалификацию на дистанционных курсах «Информационная культура педагогов», «Эффективное использование ИКТ в образовательном процессе», «Основы конструирования урока с использованием ИКТ», «Одарённые дети», «Организация воспитательной работы», «Информационные технологии в практике работы учителя», «Проектная деятельность в информационной образовательной среде XXI века». Для отработки модели методической поддержки педагогов регулярно проводятся сетевые методические объединения учителей-предметников, телеконференции и форумы по актуальным для региона проблемам. 451

Ресурсное обеспечение процесса дистанционного обучения педагогов региона. 1. Организационные условия. На портале «Образование Костромской области» создан узел «Дистанционные курсы» где размещены: • Нормативно-правовые документы, регламентирующие организацию деятельности педагогов-тьюторов при сопровождении дистанционного курса; • Информационные ресурсы; • Примеры портфолио проектов; • Фотоальбом курса; • Портфолио проектов каждой группы, обучающейся на дистанционном курсе; • Полезные ссылки; • Блог курса для каждой группы. 2. Кадровые условия. Начиная с 2005 года сотрудники института регулярно повышают свою квалификацию в области использования дистанционных образовательных технологий, как в рамках корпоративного обучения, так и на специализированных курсах, проводимых на базе внешних организаций. 3. Методические условия. Учебно-методические материалы (учебный контент) представлены в разделах «Материалы для слушателей» и «Ресурсы» дистанционных курсов и обеспечивают поддержку на всех основных этапах когнитивной деятельности. Для организации совместной деятельности обучающихся при выполнении дистанционной части курса, сотрудниками кафедры информатизации и ИКТ в образовании КОИРО разработаны практические работы, ориентированные на использование функциональных возможностей бесплатных служб Google. Содержание практических работ направлено на формирование умений безопасного поведения в сети Интернет и элементов информационной культуры. 4. Нормативно-правовые условия. В КОИРО разработано и утверждёно Учёным советом положение о дистанционном обучении, которое регламентирует деятельность преподавателей и обучающихся. Положение о нормах времени, согласно которому профессорско-преподавательский состав Института осуществляет деятельность по подготовке и проведению дистанционных курсов повышения квалификации. С 2007 года в Костромской области реализуется проект «Конкурсная система образования», который способствует преемственности участия системы образования в конкурсах различного уровня: международного, 452

республиканского, межрегионального, регионального, муниципального, а также уровня образовательного учреждения. За время реализации проекта разработаны и успешно проведены конкурсы: • учебных мультимедийных проектов; • «Интернет плюс»; • «Муниципальных ресурсных центров»; • «Команд информатизации образовательных учреждений»; • «Информатизация работы методической службы»; • школьных сайтов. Конкурсы позволяют демонстрировать достижения в сфере образования, помогают педагогу или учреждению принять активное участие в приоритетном национальном проекте «Образование», являются формой повышения квалификации педагога. Все перечисленные конкурсные мероприятия позволили собрать множество интересных, разнообразных и практически полезных учебных и методических разработок, которые представлены в сборнике «Использование инструментов компьютерных технологий в образовательном процессе». Сборник подготовлен сотрудниками кафедры информатизации и ИКТ в образовании Костромского областного института развития образования. Ежегодно проводится региональная электронная научнопрактическая конференция «Информационные технологии в образовании. Костромская область». Целью её проведения является развитие кадрового и информационного ресурсов информатизации системы образования Костромской области. Место проведения - интерактивная среда регионального портала «Образование Костромской области» (www.koipkro.kostroma.ru/). По итогам конференции издаётся сборник, в котором представлены статьи профессорско-преподавательского состава учреждений высшего профессионального образования, исследователей и практиков, менеджеров образования, педагогов общеобразовательных школ и учреждений дополнительного образования детей, преподавателей учреждений начального и среднего профессионального образования Костромской области. Опыт информатизации системы образования Костромской области прошёл профессиональную экспертизу и обобщен в методическом сборнике, опубликованном издательством БИНОМ в июле 2009 года. Привлечение широких слоёв населения посредством предоставления современных образовательных услуг способствует устойчивому развитию системы повышения квалификации Костромской области и естественной интеграции её в формирующуюся систему открытого образования, которое в свою очередь сможет адекватно ответить на «вызов эпохи», представить потребителям весь спектр современных форм и способов деятельности, 453

реализующих преимущества телекоммуникаций.

высоких

технологий

и

средств

Литература 1. Опыт информатизации образовательных учреждений Костромской области. Методический сборник [Текст] / [Е. А. Лушина, Т. В. Николаева, В. Н. Ершов и др.; под ред. Е. А. Лушиной]. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 260 с. 2. Николаева Т. В. Использование интерактивных сервисов корпоративного ресурса для построения единого образовательного пространства региона Информационные технологии в организации единого образовательного пространства: Труды Международной научнопрактической конференции преподавателей, студентов, аспирантов, соискателей специалистов (25 декабрь 2008г.). – Н.Новгород, ВГИПУ, 2008. – С. 57-61. Д. П. Тевс98 ГОУ ВПО «Алтайская государственная педагогическая академия», г. Барнаул

Формирование профессиональной компетентности будущего учителя

Важнейшим направлением в развитии современной педагогической системы является предоставление обучаемым системы знаний, основанных на знаниях продуктивных способов, умений приобретать, применять на практике, преобразовывать и самостоятельно вырабатывать новые знания в сфере своей профессиональной деятельности. В современном образовании [1, с.114-120] выделяют ряд средств нового поколения, которые определяются следующим образом: • программно-методическое обеспечение процесса преподавания, включающие программные средства для поддержки преподавания, инструментальные программные средства, обеспечивающие учителю возможность управления учебным процессом, автоматизацию контроля учебной деятельности, разработки программных средств учебного назначения для конкретных педагогических целей; • объектно-ориентированные программные системы, обеспечивающие формирование культуры учебной деятельности, в основе которых лежит определенная модель объектного мира пользователя; • средства обучения, функционирующие на базе информационных технологий, компенсирующие или амортизирующие отсутствие 98

© Д. П. Тевс, 2010 454

предметной среды и обеспечивающие предметность деятельности, ее практическую направленность; • средства телекоммуникаций, обеспечивающие доступность информации для пользователей. При использовании современных средств важной составляющей являются мультимедийные средства. «Мультимедиа - это собирательное понятие, обозначающее многообразие технологий и форм взаимодействия визуальных и аудиоэффектов под управлением интерактивного программного обеспечения. Оно объединяет возможности текста, звука, графики, фотографии, видео в однородном цифровом представлении» [2, с.70]. К числу мультимедийных средств относятся такие дидактические материалы нового поколения, как [2]: • компьютерные учебники и пособия, представляющие собой экспертные информационные системы, которые обеспечивают использование знаний и техники рассуждений человека-эксперта в процессе обучения на основе НИТ; • интеллектуальные обучающие программы, программные пакеты и комплексы; • интерфейсные среды; • автоматизированные системы интенсивного обучения; • видеограммы, кадропланы, концептуальные фреймы-прототипы и др. Современные технические достижения сделали возможным создание непрерывно развивающейся информационной системы, которая может использоваться в образовательных целях. Сетевые технологии, предоставляя открытый доступ к образовательной информации на разных уровнях (локальном, региональном, глобальном), позволяют формировать и использовать в обучении универсальные, интегрированные базы данных. Важнейшее значение глобальных информационных сетей обусловлено и тем, что они стимулируют процессы порождения новых языков и схем понимания, преимущественно связанных уже не со словом, говорением, звуком, а с визуальным представлением, зрительным видом, образом, т.е. с формой, цветом, геометрией пространства. Это предпосылка появления принципиально иных технологических решений в сфере образования. На базе программных средств развиваются кейсовые, телекоммуникационные, сетевые технологии, позволяющие с помощью возможностей компьютерной техники и телекоммуникационных связей реализовывать в обучении принципы модульности, гибкости, интерактивности, вариативности. Это дает возможность осуществлять трассировку обучения на диагностической основе, выстраивая индивидуальные образовательные траектории. 455

Преимущества применения в образовательном процессе технических и технологических средств: • возможность фиксировать содержание с многократным возвращением к нему в нужном режиме; • выбор индивидуального темпа, объема, времени "общения" со средством, т.е. интерактивность; • удобство хранения и доступа к большим объемам информации; • копирование, тиражирование, быстрая передача на расстояние, переструктурирование содержания с помощью инструментальных средств; • широкие возможности для создания эмоционально-фонового сопровождения образовательного процесса; • уникальная возможность имитации недоступных (труднодоступных) процессов, явлений и их моделирования. Применение системы современных средств обучения [3] способствует: • осуществлению поддержки процесса преподавания дисциплины; • обеспечению демонстрации возможностей современных ИКТ; • формированию культуры учебной деятельности и информационной культуры студентов. В последнее десятилетие происходит резкая переориентация оценки результата образования с понятий «подготовленность», «образованность», «общая культура», «воспитанность», на понятия «свободное развитие человека», на творческую инициативу, самостоятельность, конкурентоспособность, мобильность будущих специалистов. В соответствии с происходящими изменениями активно исследуются проблемы компетентности, связанные с обновлением, как общего среднего образования, так и высшего профессионального образования. Компетентностный подход в образовании сосредотачивается на том, чтобы не увеличить объем информированности человека в различных предметных областях, а помочь человеку самостоятельно решать проблемы в незнакомых ситуациях. «Подход», по определению С. И. Ожегова [4], означает совокупность приемов, способов изучения чего-либо. Подход, по сути, и определяет логику реализации той или иной модели профессионального образования. Интегральным показателем качества профессионального образования в контексте его модернизации, рассматривают компетентность специалиста, которая определяется не через определенную сумму знаний и умений, а характеризует умение человека мобилизовать в конкретной ситуации полученные знания и опыт. Компетентность всегда проявляется в деятельности, при этом важную роль играет контекст при котором проявляется компетентность. Профессиональная компетентность учителя проявляется при решении профессиональных задач. 456

«Под профессиональной компетентностью учителя понимается интегральная характеристика, определяющая способность специалиста решать профессиональные задачи, возникающие в реальных ситуациях профессиональной деятельности, с использованием знаний, профессионального и жизненного опыта» [5, с.8]. Формирование квалифицированного специалиста определяется через овладение совокупности компетентностей (ключевые, базовые и специальные). Ключевые компетентности необходимы для любой профессиональной деятельности, они направлены решать профессиональные задачи на основе использования информации, коммуникации, социально-правовых основ поведения личности в гражданском обществе. Базовые компетентности отражают специфику определенной профессиональной деятельности. Специальные компетентности отражают специфику конкретной предметной или надпредметной сферы профессиональной деятельности. Специальные компетентности целесообразно рассматривать как реализацию ключевых и базовых компетентностей в области учебной дисциплины, конкретной области профессиональной деятельности. Ключевые, базовые и специальные компетентности, взаимодействуя друг с другом, проявляются в процессе решения жизненно важных профессиональных задач разного уровня сложности в разных контекстах, с использованием государственного образовательного стандарта. Активность обучаемых должна быть направлена не столько на простое запоминание и проявление внимания, сколько на процесс самостоятельного добывания знаний, когда они сами усваивают новые знания, исследуют факты и делают доступные выводы и обобщения, конкретизируют свои знания, выявляя и исправляя ошибки, неточности, намечая план новых действий по овладению знаниями. В соответствии с обобщенной компетентностной моделью специалиста в структуре образовательных программ выделяют цикл гуманитарных и социальных дисциплин, формирующих ключевые компетентности будущего специалиста. Базовые компетентности (познавательной деятельности), профессионально-ориентированные на основные группы направлений подготовки и связанные с постановкой и решением познавательных задач, поиском нестандартных решений и определяющие фундаментальность образования, обеспечиваются дисциплинами естественно-научных и математических дисциплин. Специальные компетентности, инвариантные к направлению подготовки, обеспечивают подготовленность будущего учителя к решению профессиональных задач.

457

Цель профессиональной подготовки будущего специалиста задается как ожидаемый результат – становление профессиональной компетентности учителя [5, с.13]. Единицей содержания профессиональной подготовки в логике компетентностного подхода является профессиональная задача. Совокупность профессиональных задач образует главную составляющую содержания профессиональной подготовки, а этапы становления профессиональной компетентности определяют логику реализации содержания. Таким образом, определяются принципы отбора содержания, логика взаимодействия дисциплин учебного плана, последовательность их освоения. Таким образом, проблема формирования профессиональной компетентности современного специалиста, определяется через выбор содержания профессионального образования, формирование обобщенных интегрированных качеств с учетом активности личности студента. Качественным показателем современного информационного общества является превращение информации в производительную силу, в информационный ресурс. Современные специалисты подчеркивают важность не только получения знания из уже имеющейся информации, но и создания новой информации на основе полученного знания, с учетом современных средств (в том числе и при формировании способа подачи информации). Готовность к непрерывному поиску нового, актуального знания, к грамотному осуществлению информационных процессов (поиска, хранения, переработки, распространения) – является составляющей профессиональной компетентности специалиста, которая определяет успешность его личностного роста и социальную востребованность. Применение современных информационных технологий в образовательном процессе усиливает интерес будущих специалистов к изучению профессиональных дисциплин. Актуальность педагогического исследования этой проблемы усиливается тем обстоятельством, что технические и технологические возможности средств нового поколения вышли на качественно иной уровень развития. Проявление новых возможностей хранения, обработки и представления информации в виде средств мультимедиа, гипертекста и глобальных информационных сетей, расширение спектра возможностей работы со звуковой информацией привело к появлению интереса к современным компьютерным технологиям как средству обучения. Компьютерные технологии обучения требуют разработки новых методов обучения, направленных на подготовку компетентного специалиста. Сочетание традиционных методов обучения и современных средств изучения профессиональных дисциплин позволяет обеспечить высокую 458

эффективность результатов обучения при профессиональной компетентности будущего учителя.

формировании

Литература: 1. Лапчик М. П. Методика преподавания информатики: учеб. пособие для студ. пед. вузов — М.: Изд-во "Академия", 2006.– 622 с. 2. Колесникова И. А. Основы технологической культуры педагога: Научно-методическое пособие для системы повышения квалификации работников образования. - СПб.: Изд-во "Дрофа", 2003.– 195 с. 3. Колесникова И. А. Педагогическое проектирование: Учеб. пособие для высш. учеб. Заведений — М.: Издательский центр «Академия», 2007.– 288 с. 4. Ожегов С. И., Шведова Н. Ю. Толковый словарь русского языка. – М: ИТИ Технологии, 2003.-944 с. 5. Зимняя И. А. Ключевые компетентности как результативноцелевая основа компетентностного подхода в образовании. Авторская версия. — М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 2004.- 48 с. У. А. Чернышева, А. Н. Чернышев99 Славянский-на-Кубани государственный педагогический институт, г. Славянск-на-Кубани

Нетрадиционный подход к методической системе обучения предметным дисциплинам в педвузе (на примере геометрии)

В основу методической системы преподавания геометрии нами положены: технология В.М.Монахова проектирования учебного процесса, а также информационно-коммуникационные технологии (использование интерактивной доски, компьютерных моделей, Internet и т.д.), технология полного усвоения знаний (технология модульного обучения), принципы уровневой дифференциации, принципы активизации познавательной деятельности обучаемых на уроке (в частности, проблемное обучение), концепция А.Г. Мордковича профессионально-педагогической направлен Предлагаемый в данной статье подход к методической системе обучения геометрии студентов педвуза обладает рядом особенностей. Во-первых, мы считаем, что устоявшаяся практика записи студентами лекции под диктовку не отвечает цели подготовки учителяисследователя, делает учебный процесс малоэффективным. Поэтому мы 99

© У. А. Чернышева, А. Н. Чернышев, 2010 459

предлагаем студентам заранее ознакомиться с лекционным материалом и ответить на вопросы для самоподготовки (конспекты лекций и вопросы для самоподготовки представлены на сайте института на личной странице преподавателя). На аудиторном занятии студенты, уже имеющие предварительное представление о предмете изучения, слушают рассказ преподавателя, отвечают на его вопросы, задают вопросы, которые возникли у них при подготовке или в ходе занятия, делают пометки в распечатанном заранее индивидуальном конспекте лекций. Такой подход позволяет осуществлять подачу материала в проблемном ключе, реализовать принципы профессионально-педагогической направленности обучения будущих учителей математики. Во-вторых, в сложившейся вузовской системе обучения, в отличие, к примеру, от школьной, часто возникает большой временной разрыв между изучением теоретического материала на лекции и практическим его применением на практическом занятии. Эти, крайне нежелательные, на наш взгляд, издержки системы стабильного расписания можно преодолеть, используя методику комбинированных занятий, когда изученный только что на лекции теоретический материал тут же, на этом же (или на следующем) занятии, закрепляется решением практических примеров. В-третьих, чтобы сделать учебный процесс более эффективным и интересным, следует пользоваться широкими возможностями, которые предоставляют нам современные информационно-коммуникационные технологии. Мы используем преимущества Интернета для организации «обратной связи» со студентами; при подготовке к занятиям применяем текстовые и графические редакторы, математические пакеты, редакторы для создания презентаций; а на занятиях демонстрируем с помощью мультимедиапроектора слайды с анимацией, показываем в динамике трехмерные компьютерные модели геометрических объектов, сочетаем воспроизведение заранее подготовленной и новой информации на интерактивной доске (а также используем другие возможности этого технического средства). В-четвертых, текущий контроль проводится непрерывно: по каждой теме, в соответствии с технологией В. М. Монахова, цикл изучения нового материала и его закрепления логически завершается диагностикой (проверкой достижения поставленной микроцели) и коррекцией. Попрежнему, присутствуют и рационально сочетаются такие формы контроля, как контрольная работа, коллоквиум, тест, экзамен (зачет). За каждый вид пройденного контроля студент получает определенное заранее количество баллов. Здесь находят свое воплощение идеи технологии полного усвоения знаний (модульной) и рейтинговой системы оценки знаний обучаемых.

460

В-пятых, за счет использования технологии В. М. Монахова, где все диагностики и домашние задания дифференцированы в соответствии с тремя возможными уровнями подготовленности обучаемого (низкий, средний, высокий), и рейтинговой системы оценки знаний реализуются идеи и принципы личностно-ориентированного обучения. В рамках нашего диссертационного исследования в 2002-2004гг. был разработан проект курса «Геометрия» для студентов специальности «Математика» педагогических вузов в соответствии с концептуальными идеями технологии проектирования учебного процесса В.М.Монахова. Для этого: 1) в результате логико-математического анализа содержания каждого раздела, весь курс геометрии «разбит» нами на 26 учебных тем, построены структурно–логические схемы и сконструирована первоначальная система микроцелей изучения каждой темы; 2) осуществлена оптимизация логической структуры содержания учебного материала путем применения различных операций над микроцелями (вычеркивание, перестановка, укрупнение за счет стягивания в узел, включение новых микроцелей, переопределение и доопределение микроцелей); 3) спроектированы технологические карты (- для каждой микроцели составлен свой образец самостоятельной работы (диагностика), выполнение которой каждым студентом позволит установить факт достижения или недостижения им микроцели; - определено дозирование внеаудиторной работы для гарантированной подготовки студента (через самостоятельное выполнение объема системы упражнений) к диагностике; - построена последовательность аудиторных лекционных и практических занятий, совмещенная с логической структурой учебного содержания; - спрогнозированы возможные затруднения и ошибки, которые могут возникнуть у студентов при достижении ими конкретной микроцели (блок коррекции)). Нами разработаны технологические карты по всем учебным темам вузовского курса геометрии, в совокупности образующими атлас технологических карт - ядро методического обеспечения проекта, в соответствии с программой - базой проекта. Методическое обеспечение проекта целей и содержания курса геометрии включает в себя также комплекс учебно-методических пособий, систему обучающеконтролирующих программ и набор различных моделей геометрических объектов (в том числе и компьютерных моделей). При подготовке проекта целевого и содержательного компонентов методической системы обучения геометрии к реализации мы уделили внимание выбору различных приемов, методов, форм и средств, обеспечивающих преемственность и прикладную направленность курса. 461

Кроме разработки технологических карт, для подготовки к занятиям должна быть проделана следующая предварительная техническая и методическая работа: 1) разработан и размещен на сайте института учебно-методический комплекс (УМКД) по геометрии, который включает, в частности, конспекты лекций и вопросы для самоподготовки; студенты имеют к нему свободный доступ; 2) разработано и издано тиражом учебно-методическое пособие; студенты обеспечены этими пособиями; 3) разработаны анимированные слайды к каждому конкретному занятию (пример слайда – на рис.1), а также созданы файлы в .pdf – формате, удобные для работы на интерактивной доске, в частности, файлы, содержащие условия задач для решения в аудитории; 4) непосредственно перед началом каждого занятия в аудитории, где будет проводиться занятие, подключается необходимое оборудование и проверяется его техническая работа; вся необходимая информация записывается в компьютер.

Рис. 1. Слайды №1-2 по теме «Уравнение прямой на проективной плоскости» Предложенный подход апробирован на 2 курсе специальности «Математика» факультета математики и информатики СГПИ в 2009-2010 учебном году. Положительные результаты апробации косвенно подтверждают эффективность данной методики. Литература 1. Монахов В. М. Технологические основы проектирования и конструирования учебного процесса: Монография. — Волгоград: Перемена, 1995.-152 с. 2. Яковлева У. А. Проектирование целевого и содержательного компонентов методической системы обучения геометрии студентов 462

педвузов: Дисс. ... канд. пед. наук. – М., 2004. – 222 с. 3. Мордкович А. Г. Профессионально-педагогическая направленность специальной подготовки учителя математики в педагогическом институте: Дисс. д-ра пед. наук. - М., 1986. - 356 с. 4. Нижников А. И. Теория и практика проектирования методической системы подготовки современного учителя математики. - Дисс. доктора пед. наук в виде науч. докл. - М., МГОПУ, 2000. - 44 с. 5. Смирнов С. Д. Педагогика и психология высшего образования: от деятельности к личности: Учеб. пособие для слушателей фак-тов и ин-тов повышения квалификации преподавателей вузов и аспирантов. - М.: Аспект Пресс, 1995. - 271 с. М. И. Коваленко, А. Р. Газизов100 ЮФУ, г.Ростов-на-Дону

Адаптивное обучение преподавателей старшего возраста в области ИКТ в федеральном университете

Требованием сегодняшнего времени является наличие специалистов, умеющих жить, развиваться и работать в условиях многовекторности деятельности, одной из составляющих которой является обилие информационных технологий. Процесс социально-экономических перемен в обществе потребовал пересмотра образовательной политики как в целом, так и составных ее компонентов, в частности, стратегии образования взрослых, которая призвана помочь человеку правильно ориентироваться в изменившейся жизненной ситуации. Адаптивное образование обусловлено социальными переменами, диктующими необходимость новых подходов к обучению взрослых, имеющих глобальные устойчивые тенденции, присущие не только нашей стране, но и всему мировому сообществу. Среди них следует отметить, прежде всего, становление информационного общества; расширение спектра видов деятельности человека; быстрое старение багажа знаний, сократившиеся сроки их пригодности для профессиональной деятельности. Построение методологических основ повышения квалификации как образовательного процесса базируется на необходимости взаимопроникновения саморегуляции и непрерывного усвоения индивидом знаний, духовных, социальных ценностей, навыков поведения и деятельности. На первый взгляд может показаться, что эти позиции взаимоисключающие, но в образовательных процессах, развёртывающихся в 100

© М. И. Коваленко, А. Р. Газизов, 2010 463

современном пространстве и времени, всё значительно сложнее: от ценностных ориентаций обучающегося и уровня развития его мышления зависят результаты образовательных процессов [1]. При рассмотрении повышения квалификации как целостного образовательного процесса является антропоцентризм, сущность которого состоит в том, что все дидактические характеристики этого процесса методологически базируются на взаимосвязи внутреннего мира человека, включённого в него, и социума. Для взрослых преподавателей школ и вузов обучение сводится не к изучению постулатов, а к организации активного открытого диалога с различными информационными каналами. Более эффективным, по мнению Н. И. Мицкевич, является сочетание антропологического подхода с методом мониторинга, т.е. процесс изучения объекта осуществляется в динамике, в изменении его количественных качественных характеристик, в основных тенденциях его развития. Система повышения квалификации призвана обеспечить дальнейшее развитие человека, его компетентности в профессиональной деятельности. Корректируя комплекс «исходных (ключевых) положений» (термин В. И. Загвязинского [2]) для реализации алгоритма мониторингового исследования повышения квалификации в области ИКТ, сформулируем основные этапы его реализации: а) диагностика индивидуальных особенностей и затруднений преподавателей в области ИКТ [3]; б) анализ требований учебного заведения к компетенции преподавателя в области ИКТ и технической оснащенности учебного заведения; в) постоянное изучение состояния субъекта обучения и фиксация произошедших изменений в структуре и уровне его ИКТ-компетентности; г) определение уровня индивидуального роста слушателя «на выходе»; д) диагностика успешности профессиональной деятельности преподавателя в области ИКТ по окончании каждого учебного модуля; е) изучение степени удовлетворенности деятельностью учебного заведения, направлявшей преподавателя на повышение квалификации, уровня его профессиональной деятельности. Можно выделить следующие организационные процедуры процесса повышения квалификации: • формирование общего замысла обучения педагогов старшего возраста в области ИКТ, определение оптимальных путей его развития; • создание каузальных моделей, позволяющих исследовать роль и место конкретного этапа повышения квалификации в области ИКТ в многоуровневой системе образования; • построение системы критериев, позволяющих определить влияние повышения квалификации в области ИКТ на личностное и профессиональное развитие; 464

• анализ полученных данных с целью определения путей формирования нового механизма, способствующего успешности освоения современных технологий. После мониторинга, возможен выбор оптимальной системы повышения квалификации в соответствие с потребностями направляющего учебного заведения и особенностями обучаемого. При системном подходе к процессу повышения квалификации в области ИКТ можно выделить следующие подсистемы: образовательные учреждения повышения квалификации, слушатель и преподаватель (рис. 1), которые в совокупности дают системный эффект – появление новой подсистемы – индивидуальной методической системы обучения (ИМСО). Охарактеризуем каждую из подсистем и их взаимосвязи. Подсистема «Слушатель» - преподаватель, желающий повысить свою квалификацию в области ИКТ. Слушатель имеет свою цель, обусловленную мотивацией и ряд личностных особенностей, обусловленных возрастом, когнитивным стилем, степенью компьютерной тревожности [4], социальным статусом. Преподаватель может выступать как в традиционной роли ретранслятора знаний, так и быть наставником (тренером) в образовательном процессе. Он проводит диагностику слушателя, выявляет его личностные особенности, базовый уровень ИКТ-компетентности, цели обучения. Учреждение повышения квалификации по сути является владельцем материальной базы проведения повышения квалификации – программных и аппаратных средств обучения, с помощью которых осуществляется учебный процесс. В среде (материальной или виртуальной) происходит взаимодействие между преподавателем и слушателем. Системный эффект происходит при реализации образовательного процесса: после диагностики личных характеристик слушателя и анализа материальной базы, преподаватель совместно со слушателем формируют ИМСО, включающую в себя цели обучения (согласно поставленным слушателем целей и их корректировкой, предложенной преподавателем), содержание, формы и методы обучения, способствующие достижению цели. Преподаватель также предлагает, а слушатель выбирает организационные формы обучения и адекватные им средства обучения. Таким образом, указанные подсистемы образуют педагогическую систему адаптивного обучения ИКТ преподавателей старшего возраста. Спецификой данной системы является то, что и обучающий и слушатель являются педагогами, в достаточной мере владеющими методической компетентностью, причем зачастую обучающий является значительно моложе слушателя.

465

Педагогическая система адаптивного обучения ИКТ относится к открытым системам, реагирующим на изменения внешних факторов. В случае системы повышения квалификации в области ИКТ одним из важнейших факторов является развитие аппаратного и программного обеспечения, новых технологий разработки аудиовизуальных средств обучения и т.д. Подобные влияния требуют способности системы к внутреннем изменениям и саморазвитию, при условии использования в ней способов деятельности, направленных на поиск нереализованных возможностей всех подсистем. Моделирование процесса повышения квалификации преподавателей старшего возраста в области ИКТ может базироваться на принципах интеграции (смешивания) различных подходов, методов, технологий [5]. Главная цель повышения квалификации в области ИКТ совершенствование профессиональной деятельности преподавателей за счет использования новых методических возможностей, предоставляемых современными техническими и программными средствами. Образовательный процесс при повышении квалификации в основном инициирован работодателем (государством), поэтому приоритетную роль в формировании целей обучения принадлежит именно ему. На современном этапе в образовательных учреждениях, в том числе и федерального значения, формируются заказы на специализированную подготовку кадров, отвечающую инновационным внутривузовским преобразованиям, а также возникает личное желание преподавателей повысить свой уровень ИКТ-компетентности, что особенно характерно для преподавателей федеральных университетов, которые вовлекаются в процессы модернизации и реструктуризации вузов, входящих в университеты. Таким образом, можно выделить еще одну систему реализации повышения квалификации, отражающую организационноинституциональный компонент: образовательное учреждение «заказчик» (УЗ) – слушатель – образовательное учреждение «исполнитель» (УИ). По сути, УЗ направляет своего преподавателя в качестве слушателя с целью формирования в его лице организатора и участника информационного образовательного пространства, способствующего развитию последнего. УЗ отбирает УИ по принципу максимального соответствия целям подготовки своего сотрудника. Особенность федерального университета заключается в том, что в качестве УЗ и УИ могут выступать его подразделения, что требует организации специальных внутривузовских подразделений, ориентированных на адаптивное обучение преподавателей в системе повышения квалификации в области ИКТ.

466

Диагностик

Индивидуальная МСО

Цель Содержание Слушатель

Организационные формы

Преподаватель

Средства обучения Методы и технологии

Материальная база

Образовательное учреждение повышения квалификации

Рис 1. Педагогическая система адаптивного обучения ИКТ преподавателей старшего возраста.

Информационно-образовательное пространство (ИОП) определяется как пространство осуществления личностных изменений людей в образовательных целях на основе использования современных информационных технологий, возрастающая роль которых в организации образовательной деятельности определяет актуальность задачи конструирования и структурирования ИОП как отдельно взятого учебного заведения, так и региона и отрасли в целом [6]. К основным функциям ИОП можно отнести информативную, интегративную, коммуникационную, координирующую, развивающую, профессиональноориентирующую, общекультурную, гуманистическую и другие функции. Цель функционирования ИОП – создание условий, способствующих инициализации и развитию процессов информационного и образовательного взаимодействия между всеми субъектами, включенными в это пространство На пересечении информационных образовательных пространств УЗ (ИОПУЗ) и УИ (ИОПУИ) образуется индивидуальное информационное 467

пространство слушателя (ИИОПС), которое формируется технологиями адаптации и погружения личности в среду обучения и учитывает потребности образовательного учреждения, в котором он осуществляет свою педагогическую деятельность. ИИОПС, как и любое образовательное пространство, включает в себя методическую систему обучения, в данном случае – индивидуальную (ИМСО), индивидуальную систему стимулирования (ИСС), индивидуальную систему мониторинга и контроля (ИСМиК). Индивидуальная система стимулирования базируется на усилении внутренней мотивации, ориентированной на саморазвитие и внешней, ориентированной на карьерный рост и, как следствие, увеличение материальных благ, реализуемом через подбор профессионально ориентированных задач, участие в конкурсах и грантах, материальное поощрение, карьерный рост. Система мониторинга и контроля подбирается в соответствие с технологиями, входящими в ИМСО и адекватно изучаемым содержательным модулям, например совокупность тестовых заданий, варианты тем для эссе, контрольные работы и др. Таким образом, для реализации целей информатизации образовательных учреждений, необходимо построить модели процесса повышения квалификации в области ИКТ, учитывающие организационный, и содержательный аспекты, а также свободу выбора, рефлексивное осмысление, индивидуальный стиль и внутреннюю мотивацию обучаемых преподавателей. Литература 1. Мицкевич Н. И. Теоретические основы дидактической системы повышения квалификации: Дис. д-ра пед. наук: 13.00.08, Минск, 2001. – 238 с. 2. Загвязинский В. И., Атаханов Р. Методология и методы психолого-педагогического исследования: учеб. пособие для студентов пед. вузов /. - М.: Akademia, 2001. - 206 с. 3. Коваленко М. И. О влиянии мотивации и компьютерной тревожности преподавателей на развитие их ИКТ-компетентности. / Коваленко М. И.//Известия Южного федерального университета. Педагогические науки, - №9, 2009. - С. 173-278 4. Коваленко М. И. Использование технологий смешанного обучения в формировании ИКТ-компетентности преподавателей старшего возраста// III Международная научно-практическая конференция [Сборник трудов], Смешанное и корпоративное обучение: проблемы и решения в сфере подготовки выпускников вузов для реального сектора экономики (СКО2009). Москва, 2009. - С. 200-210.

468

5. Коваленко М. И. Смешанные технологии обучения в повышении квалификации преподавателей старшего возраста в области ИКТ. / М. И. Коваленко // Международный научно-методический симпозиум (СИО-2006): [Сборник трудов], Информатизация общего, педагогического и дополнительного образования. Мальта, 2006, - С. 204-208. 6. Богословский В. И., Извозчиков В. А., Потемкин М. Н. Информационно-образовательное пространство – область функционирования педагогических информационных технологий [Электронный ресурс] // ИТО-2000 URL: http://www.ito.su/2000/IV/IV4.html (дата обращения 2.05.09) И. А. Иродова, Ю. А. Горохова101 Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского

Организация обучения в вузе на основе электронного учебного курса

Для подготовки специалистов, способных сознательно и рационально использовать информационно-компьютерные технологии в профессиональной деятельности, современные высшие учебные заведения должны изыскивать новые подходы к обучению студентов, внедрять в учебный процесс инновационные средства и методы. Вместе с тем, в настоящее время наблюдается устойчивая тенденция сокращения времени аудиторных занятий. Поэтому ожидается, что именно информатизация учебного процесса, формирование образовательной среды учебного заведения на основе информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) и использование элементов дистанционного обучения будет способствовать решению этих проблем. В связи с этим, для перспективных форм организации образовательного процесса, ориентированных на самостоятельную работу студентов, необходимы разнообразные дидактические материалы, объединенные в электронные учебные курсы (ЭУК). Для реализации поставленных задач нами была выбрана модульная объектно-ориентированная обучающая система MOODLE (www.moodle.org). Данная система обеспечивает возможность для создания ЭУК, отвечающих всем особенностям организации образовательного процесса современного вуза, где сочетаются различные формы обучения. 101

© И. А. Иродова, Ю. А. Горохова, 2010 469

В нашем понимании, современный электронный учебный курс (ЭУК) – это целостная обучающая программная система, которая: - основана на использовании компьютерных технологий и средств Internet и обеспечивающая непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения; - имеет цель не только обеспечить обучение студентов по индивидуальным и оптимальным учебным программам, но и управлять процессом обучения; - включает в себя не только информационную поддержку изучения дисциплин, но и контроль уровня знаний и умений, информационнопоисковую деятельность, групповую и индивидуальную работу и сервисные функции при условии осуществления интерактивной обратной связи. В электронном учебном курсе должно предусматриваться применение различных методов и средств активизации познавательной деятельности студентов (изучение проблемных ситуаций, постановка задач исследовательского характера путем привлечения дополнительных источников и т. п.), выполнение заданий исследовательского характера с использованием разнообразных программных средств. Под содержанием ЭУК не следует понимать только те дидактические материалы, которые включены в него в качестве базы знаний. Содержание ЭУК дополняется ресурсными и деятельностными возможностями, определяющими многовариантность форм учебно-познавательной деятельности [1]. ЭУК имеет модульную структуру. В методике вузовского образования под модулем понимают самостоятельный раздел (тему) курса, в котором разбирается одно, основное, фундаментальное понятие дисциплины или группа родственных фундаментальных понятий [2]. В основе разбивки материала курса на модули заложен системный анализ понятийного аппарата дисциплины. Модуль характеризуется явно обозначенными целью усвоения, составом объектов изучения, условиями начала обучения, плановой продолжительностью изучения, направленностью и значимостью результатов усвоения, формами отчетности и шкалой оценок результатов. Модульная технология идеально ложится в рамки электронного учебного курса и подкрепляется его дидактическими возможностями. Используя возможность выбранной нами системы электронного обучения, традиционный состав каждого модуля может быть существенно расширен за счет использования элементов групповой работы, средств совместного создания контента, средств удаленного общения студента и преподавателя и других элементов.

470

Организационно все время, отведенное на изучение курса, традиционно делится на две части: аудиторные занятия и самостоятельная работа студента, которой отводится большее количество времени и уделяется серьезное внимание. Элементы ЭУК находят применение при организации всех видов учебной деятельности в различных формах работы и взаимодействия преподавателя и студентов, обеспечивая целостную электронную поддержку полного дидактического цикла изучения дисциплины. Мы выделяем следующие организационные формы работы, выполняемые последовательно при изучении каждой темы- модуля: 1. Аудиторная лекция. 2. Самостоятельное повторение теоретического материала (изучение дополнительных материалов – по желанию). 3. Аудиторные практические занятия. 4. Самостоятельное выполнение дополнительных практических занятий. 5. Тренинг, тестирование в режиме самопроверки. 6. Итоговое тестирование в аудитории. Каждая форма работы опирается на определенные элементы электронного курса, с помощью которых достигаются цели и решаются задачи занятия или самостоятельной работы. (рис. 1)

471

При организации учебного процесса с использованием ЭУК выстраиваются три основных вида взаимодействия преподавателя и студентов, каждый из которых направлен на развитие определенных профессиональных компетенций: 1. Взаимодействие студента и преподавателя, соответствующее типам связей: «Один ко многим» (один преподаватель взаимодействует с целой аудиторией одновременно) и «Один к одному» (индивидуальная работа преподавателя со студентом). 2. Взаимодействие студентов между собой по типу «Многие ко многим» (все студенты взаимодействуют во всеми) и «Один к одному» (личное общение между двумя студентами). 3. Самообучение студента, взаимодействие студента с элементами ЭУК. Все виды взаимодействия можно обобщить в виде модели организации самостоятельной работы студента посредством ЭУК (Рис. 2). В этой модели с помощью стрелок отражены типы отношений между субъектами учебного процесса (преподаватель и студент) и посредником – электронными материалами, размещенными в ЭУК. Например, отношение преподавателя к теоретическим материалам – однонаправленное, потому что не требует обратной связи. Преподаватель размещает конспекты лекций, презентации и другие ресурсы и не вмешивается в их использование, пока не возникает необходимость обновления. Использование студентами теоретических материалов – тоже построено на основе одностороннего отношения, потому что не требует ответа от студента. Поэтому стрелка направлена от преподавателя к теоретическим материалам, от материалов – к студенту. В данном случае связь между преподавателем и студентами и относится к типу «один ко многим», потому что материалы, размещенные одним преподавателем, используют все студенты. Отношение преподаватель – практические задания – студент является двухсторонним. Практическое задание размещается преподавателем в ЭУК, студент его получает, выполняет, отправляет в ЭУК решение, которое проверяется преподавателем и студент получает оценку и комментарий, далее в случае необходимости исправляет ошибки и сдает снова. В данном случае связь между студентом и преподавателем относится к типу «один к одному», потому что задания выполняются студентами индивидуально. При организации групповой работы тоже реализован двухсторонний тип отношений между преподавателем, заданиями и студентами, однако он относится к типу связи «многие ко многим». Преподаватель размещает задания для групповой работы, предлагает темы или направления обсуждений в форуме и чате, темы wiki, открывает тематические глоссарии, базы данных. Студенты выполняют задания коллективно, имея 472

возможность видеть, анализировать, а иногда и оценивать работу друг друга. В процессе коллективной работы преподаватель играет роль модератора, направляя обсуждения, корректируя записи, оценивая результаты. Если проанализировать отношение посредством таких элементов контроля знаний как тесты и тренинги, то получается что отношение преподаватель – тест относится к одностороннему типу. Так как преподаватель размещает вопросы, разрабатывает систему оценивания, выполняет настройки тестирующей программы, но непосредственно не участвует в процессе использования элемента. Для студента же отношение с тестом носит двусторонних характер, потому что он имеет возможность получить обратную связь в виде оценки и запрограммированных комментариев. При организации самостоятельной работы студента с ресурсами и индивидуальными заданиями ЭУК реализуется тип связи «один к одному» как с односторонним типом отношений с методическими материалами в случае изучения теории, там и с двухсторонним типом при выполнении практических заданий, тестов и тренингов. Таким образом, методика организации занятий и самостоятельной работы студентов с использованием ЭУК не только позволяет вооружить будущих специалистов набором знаний и умений, необходимых для получения профессионального образования, но и помогает сориентироваться в будущей профессиональной деятельности, осознать роль и значение информационно-коммуникационных технологий в будущей работе, создать необходимый уровень мотивации. Выстроенные модели взаимодействия участников учебного процесса помогают социализации молодого специалиста, развитию коммуникативных навыков при различных формах взаимодействия, а так же способности самостоятельно принимать решения и нести ответственность за них, осознавая меру ответственности в групповых проектах. Кроме того, способствует росту творческой активности, самостоятельности, умения ориентироваться в информационном потоке и использовать информационные технологии для получения профессиональной информации и сетевого общения, т.е. качества, необходимые современному специалисту.

473

Литература 1. Горохова Ю. А. Структура ЭУК в СДО Moodle // Информационная среда ВУЗа XXI века: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. (Петрозаводск, 15-17 сентября 2008) - Электронная публикация, режим доступа http://it2008.petrsu.ru/publication.php. 2. Фокин Ю. Г. Определение основных терминов дидактики высшей школы (Содержание, формы и методы обучения в высшей школе: Обзор. информ. /НИИВО. Вып.4): М., 1995. - 60 с. 474

Т. В. Чередниченко, Т. К. Кузнецова102 Педагогический институт ЮФУ, г. Ростов-на-Дону

К вопросу о формировании диагностических компетенций у будущих учителей информатики

В современных условиях совершенствования и модернизации системы Российского образования важное значение приобретает подготовка высококвалифицированных учителей, имеющих высокую профессиональную и теоретическую подготовку, способных к проведению самостоятельной творческой деятельности. В связи с этим, учебные планы вузов предполагают выполнение студентами курсовых и выпускных квалификационных работ. Проведение учебно-исследовательской деятельности студентами включено в учебный процесс и проводится в учебное время. Это должно способствовать глубокому усвоению изучаемых дисциплин, стимулировать творческую и исследовательскую деятельность. С этой целью, в качестве федерального компонента образовательного стандарта 2005г., введен курс «Основы исследований в физико-математическом образовании» для подготовки бакалавров по направлению «физико-математическое образование». Освоение данного курса дает возможность ознакомиться с основными методами обработки данных экспериментальных педагогических исследований, самостоятельно проходить все этапы исследования, начиная от их планирования и заканчивая интерпретацией. В рамках этого курса также целесообразно обучать студентов применению методов статистической обработки результатов исследовательской работы, используя компьютерные технологии. Анализируя результаты анкетирования студентов педагогического института очной и заочной формы обучения, отделения информатики, проведенного с целью выявления знаний о диагностической деятельности, можно сделать вывод о том, что понимание этого вида деятельности весьма ограничено. Так, под диагностикой чаще всего, понимается контроль знаний – текущий, периодический, тематический, многие не знакомы с методами диагностирования и не владеют методами обработки и анализа полученных данных. Многие учителя рассматривают диагностику как второстепенный элемент в учебном процессе и не уделяют ей должного внимания. Но это ошибочное мнение. «Диагностическая деятельность педагога – неотъемлемая составляющая его профессиональной деятельности, направленной на 102

© Т. В. Чередниченко, Т. К. Кузнецова, 2010 475

выявление фактического состояния, специфических особенностей, происходящих изменений в участниках и в самом процессе педагогического взаимодействия, а также на прогнозирование перспектив этих изменений» [1]. Диагностические сведения являются исходным материалом для профессиональной деятельности учителя, на основе их анализа можно управлять качеством учебного процесса и тем самым повышать эффективность педагогической деятельности учителя. Диагностика знаний в организации учебного процесса выполняет одну из самых важных задач: позволяет осуществить сопоставление имеющихся знаний ученика с требованиями государственного стандарта. Поэтому формирование диагностических компетенций у будущих учителей информатики является неотъемлемой составляющей вузовской подготовки. Их грамотное использование позволит наиболее качественно и глубоко оценивать успешность учащегося в усвоении учебной программы по информатике, затем, основываясь на результатах достижений, вносить обоснованные коррективы в методы ее преподавания. Школьная информатика – это самая молодая из всех школьных дисциплин, следствием чего является недостаточная разработанность методик преподавания информатики. Допустимо при организации обучения информатики использовать разработанные методики обучения для математики, физики или каких-либо других дисциплин, адаптировав их к информатике, но при организации учебной деятельности необходимо учитывать характерные особенности, присущие только предмету информатики. Специфической чертой информатики является достаточно большое количество лабораторных и практических работ с использованием компьютера, что выдвигает дополнительные требования для разработки инструментария для оценки и корректировки результатов обучения. Компьютер на уроке информатики является и объектом изучения и инструментом для решения поставленных задач. Отличительной особенностью преподавания информатики в школе является и организация работы на уроках, которая может проходить в различных формах: учитель-ученик, ученик – ПК, ученик – ПК – учебник, учитель – ученик-ПК и т. д.[2] Это предполагает определенные требования к методике проверки и оценки знаний, умений учащихся, которые должны быть направлены на повышение качества обучения. Эффективное управление качеством обучения достигается только при наличии объективной обратной связи о том, как происходит овладение знаниями, умениями и навыками при изучении предмета. Объективная обратная связь обеспечивается педагогической диагностикой.

476

В силу особенностей, присущих предмету информатики, учитель при проведении контрольно-оценочной деятельности на уроках информатики сталкивается c такими проблемами как: - задачи, решаемые при изучении информатики, относятся и к другим предметным областям (математика, физика, механика и т. д.), в силу чего изучение информатики имеет межпредметный характер, что требует от учителя определенных диагностических навыков для оценивания знаний именно по информатике; - особое значение приобретает самостоятельная работа учащихся, так как достаточно продолжительное время они проводят за ПК без вмешательства учителя, в связи с этим учащимся необходимо прививать навыки к самостоятельному анализу выполненной работы, а учителю объективно оценивать их; - школьники имеют разную возможность в использовании компьютера для выполнения домашних заданий во внеурочное время, что необходимо учитывать при организации учебного процесса и для проверки уровня усвоения материала; - при недостаточном количестве компьютерной техники организация совместной деятельности на уроках информатики может проходить в малых группах(2-3 ученика за компьютером), что усложняет процесс контроля и выставления отметок за проделанную работу на уроке каждого ученика; - следует учитывать условия разного уровня знаний и умений по информатике школьников, т. к. это особо актуально именно для предмета информатики по отношению к другим наукам, когда изучение нового материала для отдельных учащихся уже не в «новинку», что требует разработки разного уровня заданий и шкалы оценивания; - компьютер может «наводить» на правильный результат, давать справочную информацию, рекомендации по выполнению действий, что недопустимо при некоторых целях проверки качества усвоения материала, что требует от учителя достаточно хорошего планирования проведения урока и качественно подготовленных проверочных заданий, с учетом спецификации проверяемого учебного материала. Все это обуславливает необходимость включения в учебный процесс разнообразных диагностических методик и способов контроля. А это предполагает определенные требования к подготовке будущих учителей информатики в высшем учебном заведении при обучении основам научноисследовательской деятельности. Разработка методической системы формирования диагностической деятельности будущего учителя информатики ведется в настоящее время в рамках диссертационного исследования на кафедре информатики Ростовского педагогического института Южного федерального 477

университета. Технология обучения студентов диагностической деятельности включает в себя обучение выделению объектов диагностики, постановку целей обучения, отбор и конструирование диагностических заданий, а также корректировку и прогнозирование полученных результатов. Предполагается, что, используя полученные в ходе обучения знания, будущий учитель информатики сможет наиболее эффективно проводить научно-исследовательские работы, повышать качество практической деятельности, а также обучать исследовательской деятельности учащихся. Литература 1. Борытко Н. М. Диагностическая деятельность педагога: учебное пособие/ Н. М. Борытко. – М: «Академия», 2006.- 288 с. 2. Малеев В. В. Общая методика преподавания информатики: учебное пособие/ В. В. Малеев. – Воронеж: ВГПУ, 2005. – 271 с. 3. Перевощикова Е. Н. Формирование диагностической деятельности у будущих учителей математики: Монография/ Е. Н. Перевощикова. – Нижний Новгород: Изд.-во НГПУ, 2000. – 371 с. 4. Сарбитов Р. А. Основы научных исследований: учебное пособие/ Р. А. Сарбитов. – Челябинск: Челяб. гос. ун.-т, 2002. – 138 с. К. А. Шкута103 Славянский-на-Кубани государственный педагогический институт, СОШ№4, г. Славянск -на-Кубани

Роль спецкурса «Современные информационные технологии» для реализации компетентностного подхода при подготовке будущих учителей математики

В рамках компетентностного подхода при подготовке будущего учителя необходимо учитывать множество принципов его реализации. Одним из главных является принцип деятельности, означающий, что становление профессиональных качеств мы рассматриваем как процесс, протекающий непосредственно в профессионально-педагогической деятельности, в частности, в условиях инновации [2]. В соответствии с этим пониманием в основу разработки требований к уровню подготовки студентов как будущих учителей математики положена деятельностная ориентация. Мы будем основываться на этой ориентации, так как любая компетентность приобретается в процессе реализации осмысленной деятельности, где 103

© К. А. Шкута, 2010 478

необходимо ставить цели, искать способы решения [1]. Для планирования деятельности учитель «должен знать закономерности, которым подчиняется избранный им способ осуществления деятельности и процессы, которые придется использовать при этом». Необходимость осуществления процесса обучения математике в соответствии с образовательной программой; планирование и проведение учебных занятий по математике с учетом специфики тем и разделов программы и в соответствии с учебным планом; использование современных научно обоснованных приемов, методов и средств обучения математике, в том числе технических средств обучения, информационных и компьютерных технологий; применение современных средств оценивания результатов обучения в постоянно меняющихся условиях ставит перед будущими учителями задачу регулярного отслеживания современных образовательных технологий. Такая дисциплина как «Теория и методика обучения математики» играет важную роль при подготовке будущего компетентного учителя, но и она не дает возможности решить эту задачу, будучи поставленной в жесткие временные рамки. Учитывая тот факт, что одной из важных составляющих профессиональной компетентности является способность к систематической продуктивной самостоятельной и творческой деятельности, умение включаться в быстро меняющиеся процессы, протекающие в педагогическом образовании, мы видим необходимость введения в учебный план специальности «Математика» с дополнительной специальностью «Информатика» спецкурса «Современные образовательные технологии». По окончанию изучения студенты будут ориентироваться в огромном количестве современных инновационных технологий, школах, направлениях, строить учебный процесс на их основе. Спецкурс вводится в виде лекционнопрактических занятий, где студенты, занимая активную позицию, вливаются в процесс обсуждения теоретического материала, вносят свои идеи и предложения с последующим их анализом и коррективами. В конце семестра каждый учащийся должен подготовить и защитить проект по предварительно оговоренной с преподавателем проблеме, а также имеет возможность апробировать и получить, оценить результат в 8 семестре на педагогической практике, что и является конечной целью изучения данного спецкурса. В своей работе Полат Е. С. «Метод проектов» говорит о том, что «Реализация метода проектов и исследовательского метода на практике ведет к изменению позиции учителя. Из носителя готовых знаний он превращается в организатора познавательной, исследовательской деятельности своих учеников. Изменяется и психологический климат в классе, так как учителю приходится переориентировать свою учебно479

воспитательную работу и работу учащихся на разнообразные виды самостоятельной деятельности учащихся, на приоритет деятельности исследовательского, поискового, творческого характера». Здесь идет речь о реализации метода проектов в школе, но данная позиция является актуальной и в педагогическом вузе, ведь вся деятельность будущего компетентного учителя, если она не носит творческий поисковый, инновационный характер, сводится на «нет» [3]. Введение спецкурса «Современные образовательные технологии» является одним из важнейших направлений реализации компетентностного подхода в педагогическом вузе, формирующим не только базовые компетенции (например, ценностно-смысловая – понимание значимости своей деятельности в общей структуре образования, социальнотрудовая – становление личности учащегося в процессе трудовой деятельности, информационная – своевременная осведомленность студента в области образовательного пространства, коммуникативная – умение вести дискуссию, убеждать окружающих, самообразовательная – овладевание способами деятельности в собственных интересах и возможностях и др.), но и педагогическими (например, исследовательская – поиск методов и способов реализации проекта, рефлексивная – анализ собственной деятельности и др.) и предметными (аналитическая – умение выделять существенную и несущественную информацию, анализировать, представлять и добывать ее, в области использования ИКТ – представление и защита проекта в виде презентации и др.) Таким образом, можно сделать вывод, что введение спецкурса «Современные информационные технологии» в учебный план специальности «Математика» с дополнительной специальностью «Информатика» в педагогическом вузе будет способствовать формированию профессиональной компетентности будущего учителя математики, что является неотъемлемой частью реализации компетентностного подхода. Литература 1. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника. 2. Концепция модернизации российского образования на период до 2010г. - М.: АПКиПРО, 2002. - 24 с. 3. Полат Е. С. Метод проектов на уроках иностранного языка //Иностранные языки в школе. - 2000. - №2-3. - С. 25-31.

480

А. А. Пигузов104 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Организация терминального компьютерного класса

В настоящее время ИТ-индустрия развивается очень быстрыми темпами, чего не скажешь о компьютерах в образовательных учреждения (да и в любых бюджетных организациях). Они устаревают такими же быстрыми темпами. А на обновлении компьютерного парка как всегда не хватает средств. Но не стоит списывать со счетов устаревшие компьютеры, существующие технологии терминальных серверов позволят прослужить им верой и правдой ещё не один год. А в большинстве школ это наверное единственное приемлемое решение в ближайшем будущем. Терминальный сервер это достаточно мощный компьютер, предоставляющий клиентам вычислительные ресурсы (процессорное время, память, дисковое пространство) для решения каких либо задач. Терминал сервер служит для удалённого обслуживания пользователя с предоставлением рабочего стола. Сервер соединён по сети с терминальными клиентами — которые, как правило, представляют собой маломощные или устаревшие рабочие станции или специализированные решения для доступа к терминальному серверу. Основные системные требования: Сервер: Минимальное потребление ресурсов сервера пользователем составляет около 100 Мб оперативной памяти, плюс 250-300 МБ — на работу системы самого сервера. Для комфортной работы за 12-ю терминальными клиентами одновременно достаточно терминального сервера с частотой процессора в 2 ГГц и памятью меньше 2 Гбайт. Клиент: Компьютер, подключаемый к серверу должен быть обязательно подключён к локальной сети, в которой находиться сервер терминалов. Желательно, чтобы компьютер был оснащён сетевым адаптером, поддерживающим протокол загрузки PXE, в противном случае придётся искать дополнительные решения. Также желательно, чтобы адаптер поддерживал скорость подключения 100Мб/сек, иначе скорость работы на клиентской машине будет достаточно медленной. Локальная сеть должна иметь пропускную способность не менее 100 Мб/сек. Сервер терминалов должен быть единственным сервером терминалов в данной сети, а также dhcp-сервер также обязан быть единственным (хотя как будет сказано ниже, это ограничение оказалось решаемым). В связи с этим было принято решение в качестве эксперимента организовать компьютерный класс на основе терминального сервера. В 104

© А. А. Пигузов, 2010 481

качестве клиентов выступали компьютеры с процессором AMD 1700 МГц и объёмом оперативной памяти 256 Мб. В качестве сервера был приобретён достаточно мощный компьютер с 4-х ядерным процессором и 4 Гб оперативной памяти. На клиентах уже была установлена ОС Windows XP, было принято решение оставить её второй системой (на всякий случай, да и лицензия всё равно приобретена). Установка на сервер операционной системы ALT Linux Терминал 5.0 (http://www.altlinux.ru/products) прошла без проблем. Всё оборудование определилось и заработало сразу после установки. А вот с клиентами проблем было больше. Дело в том, что сетевые карты установленные в клиентах не поддерживали загрузку по сети. Но как оказалось существуют решения, которые позволяют обойти и это ограничение [1]. Загрузчик операционных систем был размещён на отдельном разделе жёсткого диска. Туда же был помещён образ сервера, то что должно было загружаться по сети на клиентах. После этого возник вопрос, а смогут ли клиенты выйти за пределы данной сети, так как по умолчанию терминальный сервер раздаёт IP-адреса своим клиентам сам, и при подключению к сети ВУЗа возник бы конфликт двух DHCP серверов. И эта проблема тоже была решена. В загрузчик операционных систем был прописан IP-адрес на каждом клиент, это позволило остановить службу DHCP терминального сервера и получить выход не только в университетскую сеть, но и в Интернет. Таким образом, все поставленные задачи были решены. Было замечено, что при работе на клиентах скорость работы приложений оказалась значительно выше, чем на этих же компьютерах в операционной системе Windows XP. Основное преимущество использования терминального компьютерного класса в снижении временных расходов на администрирование. Процесс администрирования компьютеров класса сводится к администрированию всего одной машины, т.к. клиенты не нуждаются в администрировании в принципе, они просто включаются и работают. Недостатки заключаются в концентрации всей функциональности в рамках одного сервера — выход из строя любого элемента между приложением и клиентами (сервер, коммутаторы) приводит к простою многих пользователей. И ещё одно немаловажное условие: для того, чтобы воспользоваться преимуществами терминальных классов, все учебные компьютеры должны выполнять идентичные функции. В подавляющем большинстве случаев так оно и есть. Именно благодаря этой специфике учебных компьютерных

482

классов терминальные решения оказываются наиболее эффективными, удобными и дешёвыми. Литература 1. http://www.altlinux.org/LTSP/LocalBoot 2. http://asosh2.ucoz.ru/publ/2-1-0-9 3. http://freeschool.altlinux.ru/?p=157 4. http://heap.altlinux.org/modules/xterm_class/index.html

483

Раздел 7 МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ Л. Э. Хаймина, Е. С. Хаймин105 Поморский государственный университет им. М. В. Ломоносова, г. Архангельск

О подготовке магистров прикладной математики и информатики в поморском госуниверситете

Образовательная деятельность, направленная на обеспечение региона высококвалифицированными кадрами, является основой функционирования высшего учебного заведения. Важным фактором, обеспечивающим выпускника возможностью получения качественного рабочего места на современном рынке труда, а также позволяющим привлечь в вуз абитуриентов, является на сегодня качество образования в каждом конкретном учебном заведении. Объем знаний, необходимых высококвалифицированному специалисту для профессиональной деятельности, постоянно растет. Причем выпускнику вуза нужно не только дать определенный объем знаний, но и научить адаптироваться в условиях быстроменяющейся техники, технологий. Нам представляется, что многоуровневая подготовка в вузе позволяет решать поставленные задачи. С 2008 года в ПГУ им. М. В. Ломоносова на базе математического факультета осуществляется подготовка магистров в области прикладной математики и информатики (программа «Системное программирование»). Программа подготовки магистров разработана и реализуется на основе следующих принципов: - согласованности (сопряженности) с программами подготовки бакалавров по направлению «Прикладная математика и информатика»; - гибкости и мобильности в определении общей стратегии подготовки магистров; - вариативности содержания подготовки; - научно-педагогической ориентации учебных программ; - личностной ориентации программы подготовки; - направленности на гуманистически ориентированные социальные технологии; гуманитаризации профессиональной среды (расширение гуманитарного ядра образования); 105

© Л. Э. Хаймина, Е. С. Хаймин, 2010 484

универсальности, фундаментальности, системности, интегративности в конструировании профессиональных знаний специалистов прикладной математики и информатики; - учета региональных особенностей. Программа магистерской подготовки призвана выполнить следующие функции: образовательную – расширение и углубление знаний, необходимых для профессиональной деятельности в сфере прикладной математики и информатики; научно-исследовательскую – обучение методологии и практике исследовательской деятельности в сфере прикладной математики и информатики; профессиональную – развитие и совершенствование умений и навыков: 1) разработки и реализации проектов и программ в сфере прикладной математики и информатики; 2) проектирования и конструирования образовательных программ, дидактических материалов, преподавания дисциплин прикладной математики и информатики в высшей школе. Приоритетными задачами обучения данной магистерской программе являются: • углубление и расширение имеющихся знаний в сфере прикладной математики и информатики, полученных студентами в бакалавриате, освоение современной научной картины мира, специализация в сфере системного программирования; • овладение навыками самостоятельной научно-исследовательской и педагогической деятельности; • развитие творческих способностей будущего специалиста, навыков самостоятельного получения и интерпретации профессиональных знаний; • внедрение новых интенсивных технологий, позволяющих создать благоприятные условия для формирования широкого спектра профессиональных навыков; • создание современного инструментария для овладения знаниями; • развитие интеллектуальной, информационной, поведенческой культуры обучающихся; • создание предпосылок и условий для непрерывного саморазвития человека, способного жить в потоке информации, быстро переключаться на смежные области профессиональной деятельности. Содержание основной образовательной программы отражено в учебном плане и программах изучаемых дисциплин, оно отражает не только требования федерального компонента, но и региональные 485

особенности подготовки специалиста в области системного программирования. Рассмотрим основные виды профессиональной деятельности магистра прикладной математики и информатики: а) научно-исследовательская деятельность: • осуществление стратегического и рабочего планирования и исследования с использованием различных научных подходов и методов научного познания; • выбор необходимых методов исследования, модификация существующих и разработка новых методов, исходя из задач конкретного исследования; • использование современных технологий сбора, обработки и интерпретации полученных результатов исследования; • представление итогов проделанной работы в виде отчетов, рефератов, статей, оформленных в соответствии с имеющимися требованиями, с привлечением современных средств редактирования и печати; • ведение библиографической работы с привлечением современных информационных технологий; • организация междисциплинарных взаимодействий в научной и образовательной сферах; • осуществление научного поиска с учетом особенностей развития научных исследований, проводимых в Архангельской области, Северо-Западном регионе России, Баренцевом Евро-Арктическом регионе; • участие в разработке стратегий и конкретных программ в области системного программирования в регионе. б) преподавательская деятельность • организация процесса профессионального обучения и воспитания будущих специалистов в области системного программирования в высших учебных заведениях; • преподавание дисциплин в высших и средних профессиональных учебных заведениях, осуществляющих подготовку специалистов в области системного программирования; • преподавание авторских учебных курсов в высших и средних профессиональных учебных заведениях для специалистов в области системного программирования; конструирование методических моделей, их реализация и анализ результатов процесса использования различных методик и образовательных технологий; • адекватное применение современных технологий передачи информации и презентации материала в образовательном процессе; 486

• использование международного опыта преподавания компьютерных наук; • изучение национально-региональных особенностей развития Архангельской области, Северо-Западного региона России, Баренцева Евро-Арктического региона и отражение этих особенностей в содержании преподаваемых дисциплин. в) консультационная деятельность • консультирование по вопросам нормативно-правовой базы в области системного программирования; • консультирование специалистов в области системного программирования по вопросам профессиональной компетенции, оказание помощи в развитии профессиональных умений и навыков; • консультирование специалистов в области системного программирования по вопросам применения инноваций в решении информационных проблем; • консультирование по проблемам образования, подготовки и переподготовки специалистов в области системного программирования. г) социально-просветительская деятельность • подготовка и систематизация материалов для сообщений по различным проблемам, лежащим в области системного программирования; • выступления перед специалистами в области системного программирования по актуальным проблемам прикладной математики и информатики и современным тенденциям в их решении; • использование возможностей Архангельской области, СевероЗападного региона России, Баренцева Евро-Арктического региона и международного опыта для просветительской деятельности по вопросам прикладной математики и информатики. д) социально-педагогическая деятельность • формирование социальной активности обучающихся для достижения их интересов и удовлетворения их потребностей, реализации «индивидуальной траектории обучения»; • обеспечение социальной зрелости и мобильности обучающихся; • осуществление помощи в социальной адаптации и развитии ценностных ориентаций с учетом социальной среды Архангельской области, Северо-Западного региона России, Баренцева ЕвроАрктического региона.

487

Также к видам профессиональной деятельности можно отнести проектно-конструкторскую, организационно-управленческую, эксплуатационную, … е) эксплуатационная деятельность • инсталляция, настройка и обслуживание системного, инструментального и прикладного программного обеспечения, ВС и автоматизированных систем; • сопровождение программных продуктов; • выбор методов и средств измерения эксплуатационных характеристик объектов профессиональной деятельности; • эксплуатация опытных или уникальных образцов сложных объектов профессиональной деятельности. Кроме этого, магистр прикладной математики и информатики, обладающий такими качествами специалиста, как профессионализм, компетентность, конкурентоспособность, может адаптироваться и к другим видам профессиональной деятельности. С 2009 года на математическом факультете ПГУ началась подготовка магистров прикладной математики и информатики по программам: «Оптимизация и оптимальное управление», «Математическое и информационное обеспечение экономической деятельности». С 2010 года будет осуществляться набор в совместную международную магистерскую программу по информационным технологиям. В современных условиях происходит замещение реальной коммуникации между людьми на виртуальную, реализованную в информационных компьютерных сетях. Таким образом, возникают научные и производственные сетевые распределенные коллективы, в том числе и исследовательские. Они способны в более короткие сроки решать серьезные научные и технологические задачи. Примером такого подхода явилась Зимняя международная научнопрактическая школа «Высокопроизводительные вычисления на GRID системах», которая состоялась в феврале 2010 года на базе математического факультета ПГУ имени М.В. Ломоносова. Создание Зимней школы явилось важным шагом в развитии механизмов интеграции научной и образовательной деятельности вузов в рамках программ Баренцтрансграничного университета (BCBU). Новизна поставленной задачи состоит: − в создании виртуальной образовательной организации, включающей в себя университеты Северо-Запада России и стран Баренцрегиона;

488

− в создании новых форм осуществления образовательного процесса, позволяющих интегрировать географически распределенные проводимые учебные и научные мероприятия; − в организации инфраструктуры для решения сложных научных и инженерных задач с использованием GRID технологий, выводя как обработку информации, так и представление о ней на другой качественный уровень. «Пилотным» проектом в области подготовки магистров является Летняя международная молодежная школа «Информационные технологии в профессиональной деятельности: инновационные подходы», которая состоится 22-25 июня 2010 года на базе математического факультета ПГУ при поддержке РФФИ. Школа организуется ПГУ им. М. В. Ломоносова, Владимирским госуниверситетом, Покровским филиалом МГГУ им. М. А. Шолохова, Петрозаводским госуниверситетом, ИИО РАО и Университетом г. Оулу (Финляндия).

489

Раздел 8 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ О. Б. Голубев106 Вологодский государственный педагогический университет

Информационно-образовательная среда Вологодского государственного педагогического университета

Как показывает опыт, применение информационных и телекоммуникационных технологий само по себе не приводит к существенному повышению эффективности образовательного процесса. Целесообразным является создание такой образовательной среды, которая обеспечивала бы условия, максимально благоприятствующие саморазвитию личности. Под информационно-образовательной средой будем понимать программно-телекоммуникационное и педагогическое пространство с едиными технологическими средствами ведения учебного процесса, его информационной поддержкой и документированием в компьютерной сети. Информационно – образовательная среда (ИОС) предоставляет широкое поле для активной самостоятельной деятельности обучающихся, позволяет реализовать обучение по индивидуальным траекториям. Через ИОС студенты и преподаватели имеют доступ к электронным образовательным ресурсам. Использования информационных и телекоммуникационных технологий в образовании определяется следующими причинами: 1. Повышением мотивации обучающихся при использовании информационных и телекоммуникационных технологий и усилением эмоционального фона образования. 2. Высокой наглядностью представления учебного материала. 3. Возрастающими интерактивными возможностями информационных и телекоммуникационных технологий. 4. Возможностью проведения непрерывного мониторинга качества полученных знаний. В центре ИОС Вологодского государственного педагогического университета находится информационный портал (рис. 1), с которого имеется выход на сайты целого ряда структурных подразделений, размещенных на web-сервере ВГПУ или на серверах сторонних организаций. 106

© О. Б. Голубев, 2010 490

С целью создания унифицированной базы учебно-методических комплексов в ВГПУ был разработан учебный сайт (http://umk.univologda.ac.ru), на котором размещаются УМК по дисциплинам, согласно учебным планам специальностей и направлений. Определены структура электронного учебно-методического комплекса по дисциплине, требования к содержанию и оформлению его компонентов. С помощью текстового редактора и разработанных шаблонов преподаватели самостоятельно размещают учебно-методические комплексы на сайт. Особое значение данный электронный ресурс имеет для студентов заочной формы обучения.

Рис. 1 Кроме этого, учебно-методические материалы преподаватели размещают на файловом сервере ВГПУ, доступ к которым студенты имеют в компьютерных классах вуза в специально отведенное для этого время. В вычислительной сети вуза функционирует «Электронный университет», задачей этого программное обеспечение является реализация документооборота в вузе. Для обеспечения электронных форм образования и организации самостоятельной работы студентов на сервере ВГПУ было установлено открытое программное обеспечение Moodle (модульная объектноориентированная динамическая обучающая среда).

491

Основной единицей планирования и организации учебного процесса в Moodle является учебный курс по дисциплине, который отражает совокупность учебно-методических, информационных ресурсов. В Moodle были разработаны структура электронного учебно-методического комплекса, а также схема педагогического сценария изучения курса. Выделены базовые и дополнительные компоненты в структуре УМК. Пилотным курсом, разработанным в среде Moodle, стал курс «Логика» (http://e-learning.uni-vologda.ac.ru ). В основу создания Moodle положены принципы, которые были изложены в работах Джона Дьюи, Жана Пиаже, Эрнста фон Глазерфельда. Благодаря этим научным исследователям получило развитие такое направления в области образования и психологии, как социальный конструктивизм. Социальный конструктивизм расширяет конструктивизм до уровня взаимодействия в группах. На основании этих направлений Мартин Дугимас – идеолог и руководитель проекта по разработке системы управления обучения Moodle – сформулировал 5 принципов, положенных в основу Moodle. Итак, социальный конструктивизм, положенный в основу Moodle – это название педагогической модели, описание которой можно свести к следующим положениям: 1. Обучение проходит особенно успешно в том случае, если учащиеся создают что-либо для кого-либо или публично выражают собственные мысли. Самое важное: обучение проходит для студента лучше всего тогда, когда он выражает свои мысли, посылает сообщения, работает над проектами, выполняет задания и т.п. – с сознанием того, что на результат его работы будут смотреть другие. В этой ситуации студент ставит себе высокую планку: многократно перепроверяет свою работу и много размышляет о ней, что повышает качество обучения [1]. 2. По мнению Мартина Дугимаса, «все мы в равной степени являемся как потенциальными учителями, так и учениками, а в условиях по-настоящему совместной деятельности мы являемся одновременно и теми и другими» [2]. Для реализации этого принципа в Moodle существует различные инструменты (форум, вики, глоссарии, личные сообщения), которые дают широкие возможности студентам участвовать в создании учебного контента. Помимо этого очень гибкая система ролей позволяет расширить систему прав учеников вплоть до полного слияния по возможностям с ролью учителя. 3. Существенным является возможность наблюдать за деятельностью всех участников процесса обучения. Действия, выполняемые другими студентами в похожей учебной ситуации, оказывают значительное влияние на деятельность всех участников образовательного процесса, дают пищу для размышлений, анализа, заставляет непроизвольно работать в общем 492

режиме. Для реализации этого принципа в Moodle предоставлены инструменты доступа к информации об учениках, учителях, их активности в курсе. 4. Понимание учащихся позволит учить их индивидуально. На потребности знакомого человека всегда намного лучше реагировать, поэтому необходимо предоставлять как можно больше возможностей, как для самореализации и самопрезентации учащихся, так и для анализа предоставленной студентами информации о себе. Для реализации этого принципа в Moodle представлен широкий набор коммуникативных инструментов (анкеты, опросы). 5. Учебная среда должна быть гибкой, предоставляя участникам образовательного процесса простой инструмент для реализации их учебных потребностей. С одной стороны, ученикам должны быть предоставлены возможности оставлять информацию о себе, делиться мыслями, задавать вопросы, представлять результаты своей деятельности. С другой стороны, у учителя должны быть инструменты, позволяющие ему максимально быстро и просто реагировать на происходящее: изменить временные рамки, добавить элементы курса, корректировать их. Варьируя сочетания перечисленных выше элементов курса, мы организовали изучение материала таким образом, чтобы методы обучения соответствовали целям и задачам конкретных занятий (схема 1). Учащийся начинает обучение с рекомендацией по самостоятельному изучению курса. Далее студент, руководствуясь календарному плану изучения дисциплины, приступает к изучению первого раздела в модуле №1. Параллельно с изучением теоретического материала учащийся с помощью глоссария знакомится с новыми понятиями, которые потребуются при изучении данного раздела. После этого обучаемый должен выполнить задания, предусмотренные в практическом занятии. При изучении любой темы студент имеет возможность с помощью обучающихся тестов самостоятельно контролировать свои знания. Результаты тестирования, как и выполнения заданий из практических занятий, а также результаты участия в групповых проектах поступают в досье студента. После изучения каждого модуля учащийся обязан пройти контрольное тестирование. По окончанию курса в зависимости от набранных баллов студент допускается к итоговой аттестации, которая проходит очно. С помощью инструментов Moodle возможно реализовать модульнорейтинговую систему обучения, целью которой является получение комплексной оценки качества работы студентов в процессе изучения ими отдельных учебных дисциплин.

493

Схема 1 Схема педагогического сценария изучения курса «Математика и информатика»

Литература 1. Андреев А. В. Практика электронного обучения с использованием Moodle / А. В. Андреев, С. В. Андреева, И. Б. Доценко. – Таганрог : Изд-во. ТТИ ЮФУ, 2008. – 146 c. – С. 6-8. 2. Moodle : [сайт]. URL : http://docs.moodle.org (дата обращения 11.01.2010). О. А. Рюмшина, Д. С. Нестеренко, И. В. Писарев, А. Б. Цуканова107 ГОУ ВПО «Орловский государственный университет»

Проект «Информационная система факультета»

В целях автоматизации обработки информации, необходимой для функционирования факультета ВУЗа нами разрабатывается проект «Информационная система (далее – ИС) факультета», включающий создание единой базы данных (далее – БД), охватывающей всю рабочую информацию факультета (учебный план, расписание, успеваемость, данные о студентах и преподавателях и пр.), а также программной оболочки, обеспечивающей удобство оперирования хранимыми данными. Реализуемый проект направлен прежде всего на повышение эффективности обработки больших массивов взаимосвязанных данных, 107

© О. А. Рюмшина, Д. С. Нестеренко, И. В. Писарев, А. Б. Цуканова, 2010 494

организацию быстрого поиска нужной информации и обеспечение удобства формирования необходимой документации, а также позволит осуществлять накопление информации для долговременного хранения (архивы данных) и даст возможность использовать единое информационное хранилище по частям в любых сочетаниях и для различных целей за счёт высокой интеграции данных. Комплекс программ прикладной обработки призван осуществлять одновременный учёт большого числа разнообразных факторов при решении некоторой задачи (например, составление расписания). Специфической особенностью разрабатываемой системы является её модульная структура, поддерживаемая на всех её уровнях, начиная с БД. Модули стыкуются друг с другом посредством «перемычек»: на уровне БД таковыми выступают связующие отношения, на уровне приложений связывание осуществляется через семантику предметной области и единый интерфейс. Такое построение обеспечивает значительную независимость данных, относящихся к различным аспектам охватываемой предметной области и не влияющих друг на друга. К примеру, можно всегда изменить структуру хранимых сведений, допустим, о студенте, без ущерба для остальных частей системы. Центральным ядром проекта является БД, от качества реализации которой зависит в большей мере успех всего проекта в целом. Поэтому её разработке было уделено особое внимание, и проектирование произведено с особой тщательностью. Общая структура разработанной БД представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема отношений БД факультета

495

Изначально все сведения, предназначенные для хранения в БД, были собраны в единую систему и упорядочены. Проектирование включало в себя следующие этапы: z Выделение из предметной области (информационные потребности факультета) трех основных модулей: «Студент», «Сотрудник», «Учебный план», которые взаимосвязаны и не могут быть использованы отдельно друг от друга. z Выделение в каждом из обозначенных модулей основных сущностей и их атрибутов. z Построение связей между атрибутами выделенных сущностей внутри модулей. z Связывание модулей. Рассмотрим подробнее каждый из модулей. Модуль «Студент». В результате анализа данной части предметной области были выделены основные сущности: СТУДЕНТ, СПЕЦИАЛЬНОСТЬ, УСПЕВАЕМОСТЬ. Процесс проектирования ([1] – [3]) приводит к следующим отношениям: Студент (содержит основные данные о студентах); Студент2 (содержит дополнительные – реже используемые – данные о студентах); Группа (список групп по специальностям); Академические данные (сведения о приказах по конкретным студентам – поощрения, взыскания, академический перерыв в учебе и др.); Родители (все необходимые сведения о родителях); Специальность (понедельный график по видам учебной деятельности – теоретическое обучение, практика, сессия,и т. п. – для специальностей); Успеваемость (полные сведения об успеваемости каждого студента в сессию; является связующим с модулем «Учебный план»); Успеваемость по лабораторным работам (текущая успеваемость по лабораторным работам; является связующим с модулем «Учебный план»). Модуль «Сотрудник». Процесс проектирования осуществлён аналогично таковому для вышеописанного модуля и содержит следующие отношения: Факультет (сведения о факультетах – для межфакультетских дисциплин, а также с целью расширяемости системы в перспективе); Кафедра (рабочая информация о кафедрах); Преподаватель (рабочая информация о преподавателях); Занятие-преподаватель (связующее отношение с модулем «Учебный план», также связано с модулем «Студент»); Адрес (список адресов; связано с модулем «Студент»). Модуль «Учебный план» представляет собой ядро базы и в то же время связующее звено между модулями «Сотрудник» и «Студент». Однако основным его назначением является хранение данных, относящихся непосредственно к учебному плану – распределение нагрузки по часам и видам занятий, связь дисциплин со специальностями и прочую информацию, необходимую для составления расписания. Основными 496

сущностями данного модуля являются ПРЕДМЕТ, ЗАНЯТИЕ, РАСПИСАНИЕ, ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ; ввиду расширяемости позднее была добавлена сущность АУДИТОРНЫЙ ФОНД. Окончательно получены следующие отношения: Предмет (содержит список предметов); Занятие (распределение дисциплин по видам занятий); для связи указанных отношений с другими модулями введены дополнительные связующие отношения, по совместительству хранящие некоторые данные учебного плана – Предмет-специальность (посеместровый график с указанием формы контроля); Занятие-специальность (почасовое распределение нагрузки по специальностям); Лабораторные работы (введено по многочисленным просьбам преподавателей для детализации текущего контроля по лабораторным практикумам); Расписание (хранит расписание в классическом виде, а также отражает размещение занятий по конкретным аудиториям); Аудитория (список аудиторий с характеристиками). Полученная таким образом БД в случае необходимости может быть расширена до БД ВУЗа в целом, при этом её структура и целостность не будут нарушены, даже несмотря на то, что может возникнуть необходимость в добавлении какой-либо специфической информации. Опыт подтвердил также расширяемость разработанной БД с точки зрения учёта дополнительных данных. Для обеспечения удобной и эффективной работы с данными БД была реализована тестовая версия комплекса приложений с графическим интерфейсом, позволяющего управлять каждым модулем в отдельности, и состоящая из редактора расписания, редактора нагрузки преподавателей и приложения, предназначенного для заполнения и просмотра личных карточек студентов. Приложение, формирующее личную карточку студента, позволяет получать список студентов, обучающихся в конкретной группе, отображать и редактировать данные о выбранном студенте. Редактор нагрузки преподавателей даёт возможность получить перечень предметов, которые ведет выбранный преподаватель с указанием количества часов, отведенных на занятие, а также оставшихся не занятыми, с возможностью их последующего распределения. В редакторе расписания реализованы следующие проверки и функции: задание «потоковых» занятий с автоматическим выбором подходящей аудитории; запрет на выбор одного преподавателя для различных групп и занятий в одно и то же время; запрет на выбор различных занятий разным группам одновременно в одной аудитории; контроль используемых аудиторий, включающий два аспекта: зависимость от типа занятия (например, лабораторные занятия ставятся только в определённые лаборатории) и зависимость от вместимости выбираемой аудитории (например, запрещено выбирать аудитории, 497

вместимость которых меньше численности группы или потока); контроль недельной нагрузки (<= 36 ч); контроль дневной нагрузки (<= 8 ч). Подводя итоги проделанной работы, можно выделить следующие особенности и преимущества разработанной ИС: • Расширяемость за счёт разработанного модульного подхода. • Оптимальная схема БД для рассматриваемой конкретной предметной области. • Учёт всех ограничений предметной области либо на уровне БД (при создании и заполнении таблиц, а также в виде триггеров и хранимых процедур), либо в прикладных программах. • Единая БД для всех приложений. • Совместное использование приложений (результат одного приложения используется в работе другого). • Кроссплатформенность и переносимость. • Простота и удобство использования (интуитивно понятный для пользователя интерфейс). • Использование свободного программного обеспечения. • Экономия ресурсов (пространства жёсткого диска, оперативной памяти). На настоящем этапе осуществляется разработка и внедрение в проект набора средств формирования ленточных графиков для оптимизации распределения нагрузки и составления расписания. Также в процессе осуществления первая стабильная версия комплекса приложений с web-интерфейсом, который выбран из следующих соображений: вопервых, не нужно заботиться о переносимости приложений для использования на различных платформах, во-вторых – с целью перенесения части логики обработки ограничений на уровень сервера БД, что позволит ускорить работу с данными. Кроме того, реализуемый комплекс дополнительно включает приложения для редактирования и заполнения самого учебного плана, формирования различных видов сопутствующей документации и ряд других добавлений и улучшений. Литература 1. Хомоненко А. Д., Цыганков В. М., Мальцев М. Г. Базы данных. Учебник для ВУЗов. 5-е издание. Под ред. А. Д. Хомоненко. - М-СПб: «БИНОМ-Пресс – КОРОНА принт», 2006. 2. Крёнке Д. Теория и практика построения баз данных. 8-е издание. - М-СПб: «Питер», 2003. 3. Кузнецов С. Д. Основы современных баз данных. Информационно-аналитические материалы Центра Информационных Технологий. IT-портал CITForum.ru. http://www.citforum.ru/database/osbd/contents.shtml 498

В. С. Новиков108 Орловский государственный университет

Обоснование выбора технологии разработки web-приложений для создания программного комплекса поддержки системы дистанционного обучения

Развитие современных компьютерных технологий пронизывает все сферы общественной жизни. Затрагивает оно и сферу образования. В связи с этим возникает необходимость в пересмотре не только содержания учебных дисциплин, но и методики обучения, а также способов взаимодействия между обучаемым и преподавателем. Следствием наметившихся тенденций явилось возникновение такого метода обучения как дистанционное обучение. Дистанционное обучение базируется на применении сетевых технологий для организации взаимодействия обучаемого и преподавателя. Для обеспечения этого взаимодействия разрабатываются программные комплексы для поддержки дистанционного обучения. Программные комплексы, как правило, представлены Webприложениями, которые предполагают наличие Web-сервера и набор вспомогательных программ для генерации динамического содержимого, так называемых расширений Web-сервера. В литературе по Webтехнологиям [1, 2, 3] расширения Web-сервера принято называть серверными приложениями, сценариями или скриптами, если для их разработки применяются скриптовые языки. При этом часто с указанием технологии разработки, например Perl-скрипты, PHP-скрипты. В дальнейшем изложении будем придерживаться термина скрипт для обозначения расширений Web-сервера. В последнее время для разработки Web приложений используется большой набор различных технологий. Проанализируем их с различных позиций с целью выявления технологии, которая позволяет создать программы удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к ним программными комплексами для дистанционного обучения. Анализ публикаций по данной тематике посвященных программам российских и зарубежных разработчиков [17, 18, 19] в данной области, а также личный опыт автора по разработке и применению аналогичного программного комплекса в учебном процессе в Орловском Государственном Университете позволяет обозначить особенности функционирования программных комплексов для ДО и выявить критерии, которым должны отвечать составляющие их программы. Основные особенности функционирования программного комплекса следующие: – Вся логика работы приложения локализована на стороне сервера; 108

© В. С. Новиков, 2010 499

– Управление программным продуктом происходит с помощью Webинтерфейса через содержащиеся в HTML-страничках активные элементы; – Содержимое HTML-страничек, через которые происходит взаимодействие с комплексом, должно генерироваться программой динамически; – Кроме ресурсов, предоставляемых данным программным комплексом, должна быть возможна переадресация к ресурсам интернет за его рамками. – На ряд запросов программа должна предоставлять информацию на основе сведений, содержащихся в базе данных [4]; – Информацию учебного характера, например странички учебных курсов, программа должна выдавать только после проверки прав доступа данного пользователя. Исходя из изложенных особенностей, от программ, составляющих комплекс для ДО, требуется: – во-первых, минимальное время реакции. Поскольку все управление происходит через Web-интерфейс, необходимо, чтобы программа обработала данные запроса, сгенерировала и отдала ответ Web-серверу для отправки клиенту. Ответ скрипта может порождать повторные запросы клиента к нему, например, если ответ это HTML-страница, которая содержит ссылки для получения внешних файлов, как, например, каскадные стили или графика, необходимые для ее отображения, которые также генерируются или передаются программой. – во-вторых, минимизация нагрузки на сервер за счет повышения производительности программа. Так как предполагается работа многих пользователей с сервером, велика вероятность одновременного получения им большого количества запросов. – в-третьих, возможность взаимодействия с базой данных [4]. Рассмотрим теперь детально каждую из наиболее известных технологий создания Web приложений и отметим, насколько создаваемые с их помощью серверные приложения отвечают требованиям, предъявляемым к ним системами ДО. В самом начале анализа следует отметить, что все возможные технологии базируются на использовании протокола CGI для организации взаимодействия клиента с серверными приложениями. Со стороны сервера ситуация несколько иная. Технологии различаются способом взаимодействия с Web сервером и информационным обменом с ним. Некоторые способы разработки предполагают тесный уровень взаимодействия создаваемого приложения и сервера. В таких случаях приложение может выполнять управление Web-сервером. Начнем рассматривать инструмент создания Web приложений со способов, связанных с программированием классического интерфейса CGI 500

[5]. В основе ее применения лежит разработка программ, которые взаимодействуют с сервером, используя переменные окружения и стандартные входной и выходной потоки. Их называют CGI-приложения. Принцип работы интерфейса сводится к следующей схеме. При поступлении запроса Web сервер запускает программу. При запуске строится среда, состоящая из набора переменных окружения, читая которые программа может получить определенную информацию. При запросах типа POST данные запроса программа читает со стандартного потока, если запрос подан методом GET, тогда строка данных запроса будет содержаться в переменной окружения QUERY_STRING. После того как программа, обработала запрос, она должна выдать на стандартный поток необходимый набор заголовков, после которых поместить данные ответа на запрос. Их примет сервер, и, вставив дополнительные заголовки, передаст клиенту. CGI-программа "живет" только в момент обработки запроса. Выдав все данные серверу, программа завершается. Для каждого запроса запускается новая копия программы. При одновременном поступлении ряда запросов, сервер может запустить несколько копий программы. Разрабатывать CGI-приложения можно на любом языке программирования, с использованием любой системы программирования. Главное, чтобы у программиста была возможность читать среду окружения и работать со стандартными потоками. Наиболее часто CGIприложения разрабатывают на языках С и Perl. Однако можно встретить и CGI-приложения созданные с применением других систем программирования. Для оценки того насколько пригодна эта технология для создания комплексов ДО, рассмотрим, как удовлетворяют CGI-приложения указанным критериям. Минимизация времени реакции достигается только выбором менее ресурсоемких алгоритмов функционирования приложений. Также может помочь выбор среды программирования. Например, эффективность программного кода откомпилированного под конкретную платформу очевидна. Поэтому разрабатывать скрипты на языке Perl достаточно удобно, но работают они значительно медленнее программ, написанных на языке С [3]. Минимизацию нагрузки на сервер осуществить непросто, так как для каждого запроса запускается отдельный процесс со своей средой [5, 6]. Это расходует ресурсы сервера, особенно в случае одновременной обработки большого количества запросов. Интеграция с базами данных CGI-приложений зависит от используемого средства разработки и в частности платформы, под которую приложение разрабатывается. 501

При использовании языка С теоретически возможно взаимодействие с любыми базами данных и серверами баз данных [4]. Все зависит от наличия библиотек или необходимого программного интерфейса для работы программ. Например, сервера MySQL и PostgreSQL имеют набор библиотек клиентного API для создания программ, работающих с серверами. На платформе win32 целесообразно использовать интерфейс ODBC, в этом случае возможна работа с широким спектром источников данных. Если программа разрабатывают на языке Perl, удобно применять поддерживаемый языком интерфейс DBD, через него возможна работа с серверами баз данных и с файловыми источниками различных типов. Имеется большой набор модулей для их поддержки. С развитием средств Web-программирования поддержка интерфейса CGI претерпела некоторые изменения. Ряд изменений касается только реализации функционирования, например Script Startup Acceleration, другие являются пересмотром технологии написания CGI-приложений, как интерфейс FastCGI. Поддержка этой технологии Script Startup Acceleration реализована для платформы win32, с использованием коммерческого продукта PerlEx и ориентирована на программы, разрабатываемые на языке Perl [9] или perlскрипты. Для запуска подобных скриптов необходим старт интерпретатора этого языка. Экономия времени достигается за счет отсутствия затрат на старт интерпретатора и компиляцию скрипта в память. Для применения этой технологии программисту нет необходимости каким-либо образом дорабатывать исходный код CGI-скриптов. Интерфейс FastCGI был создан как новая ступенька в развитии классического CGI и устраняет некоторые из его недостатков [10]. Он функционирует следующим образом. Вместе сервером работает специальная программа – процесс менеджер. Любой запрос к FastCGI программам сервером передается менеджеру. Последний для его обработки запускает требуемую программу. Программа, отработав, остается в памяти и ожидает следующий запрос. Нередко менеджер запускает одновременно несколько копий программы. Это возникает при большой нагрузке на сервер. После ответа на запрос все копии также продолжают работать и ждут очередного запроса. Менеджер равномерно распределяет поступающие запросы запущенным копиям. Он может также выгрузить из памяти лишние запущенные копии. Предельное количество одновременно запущенных программ, а также время их пребывания в памяти можно конфигурировать. Следует отметить, что и сама CGI-программа должна быть разработана необходимым образом. Теперь начинать работать программа должена только тогда, когда будет получен специальный сигнал, 502

передаваемый через библиотечную функцию. Для этого программа должна быть написана с использованием библиотек поддержки интерфейса FastCGI. Эти библиотеки выпущены для различных сред программирования. Если сравнивать CGI и FastCGI, то можно заметить, что FastCGI, обладая всеми возможностями стандартного CGI интерфейса и не сильно отличаясь от него по степени сложности разработки приложений, имеет неоспоримое преимущество, связанное с особенностями запуска. Очевидно, что эта технология намного больше подходит для создания программного комплекса для СДО. Особое место среди технологий создания WEB приложений занимает разработка программ с использованием программного интерфейса собственно WEB сервера. Рассматривать в данном случае следует не абстрактный SApi - обобщенный программный интерфейс интернет сервера, а интерфейс определенного сервера. Однако общие черты данной технологии можно обозначить [2, 3]. - во-первых, приложение разрабатывается как часть самого Web сервера; - во-вторых, приложение один раз загружается в память или при старте сервера, или при первом запросе к нему; - в-третьих, приложение работает в процессе сервера. Среди SApi наиболее известны MS ISAPI технология от Microsoft, поддерживаемая Web сервером MS IIS, NSAPI интерфейс, разработанный фирмой Netscape, и технология создания модулей для Web-сервера Apache. Технология MS ISAPI базируется на применении динамически загружаемых библиотек DLL [1,11]. Приложение создается как подобная библиотека, экспортирующая определенные функции. Эти функции будет вызывать из нее сервер для обеспечения работы приложения. Технология позволяет разрабатывать приложения двух видов: фильтры и приложения, обрабатывающие запросы. Фильтры позволяют выполнять некоторые операции в момент получения запроса еще до его обработки. И приложения, и ISAPI фильтры имеют возможность управлять IIS через специальный интерфейс. Загрузка приложения в процесс сервера происходит при первом обращении WEB-сервера к приложению, инициированного запросом клиента. После этого приложение остается в памяти до остановки сервера или до команды выгрузки. При появлении каждого нового запроса для его обработки создается поток, который выполняет вызов функции из библиотеки и передает ей все или часть данных запроса. Если с запросом пришел большой объем данных, точнее больше 49 килобайт или приложение сгенерировало его при обработке запроса, имеется возможность выполнять прием и передачу данных асинхронно, то есть с использованием подзадачи, работающей в фоне. При 503

этом само приложение может выполнять другую работу. Следует отметить, что использование потока вместо процесса для обработки запроса заметно экономит время и снижает нагрузку на сервер. Однако существенно возрастает сложность написания кода ISAPI приложения. Экспортируемые процедуры должны быть реэнтерантны, так как он работает в условиях многозадачности [7]. Технология NSAPI [13] по своим свойствам занимает промежуточное положение между MS ISAPI и apr для Web - сервера Apache. Общие черты с технологией от Microsoft проявляются в том, что модуль представляет собой расширение Web-сервера, может выполнять новые функции по обработке содержимого форм, а также управлять самим сервером. С другой стороны расширения созданные по технологии ISAPI, не могут выполнять различные действия на разных стадиях обработки запроса. Для выполнения этих задач разрабатывают так называемые isapi фильтры. Таким образом, приложения созданные по технологии NSAPI совмещают в себе функции одновременно MS ISAPI-приложений и ISAPI фильтров. В этом проявляется сходство с модулями для сервера Apache. Рассмотрим способы разработки модулей для Web сервера Apache [12]. Данная модель Web - сервера имеет модульную структуру. Каждый модуль выполняет определенную задачу. При обработке запроса, на каждом этапе этой обработки, сервер вызывает из набора выполняющих эту операцию модулей каждый модуль по очереди. Модуль разрабатывается таким образом, что он может выполнять некоторые операции и для их выполнения экспортирует адреса функций. При старте Web-сервер загружает указанные в конфигурационном файле модули и строит список с порядком их вызова. Web сервер Apache может быть собран под целый набор различных платформ, с этой целью разработчики заложили в его код возможность портирования. Для портируемости сервер в целом построен на основе среды, которая называется APR – Apache Portable Runtime [14]. Среда представлена набором модулей, часть из которых содержит платформеннозависимые элементы и написана под конкретную операционную систему. Каждый из них представлен набором исходных файлов, которые переписаны для всех операционных систем, под которые можно собирать Web - сервер Apache. Выбор нужного файла выполняется компилятором посредством использования директив условной трансляции при сборке сервера. По характеру работы модуль немного напоминает расширение ISAPI. Работает в процессе сервера, стартует один раз при старте сервера. Для обработки каждого запроса в сервере создается поток, и этот поток вызывает модуль. С этих позиций у модуля заметны те же достоинствами, что и у приложения ISAPI – быстрая реакция и небольшая нагрузка на 504

сервер при массовой обработке запросов, за счет экономии ресурсов сервера. Однако модуль должен разрабатываться с использованием средств библиотек APR, на чем собственно построен сервер. Использование стандартных библиотек компилятора нецелесообразно, так как реализация функций может быть поточно-опасной или просто несовместимой с идеологией среды APR. Это может привести к неожиданным результатам, если необходимо использование каких-либо программных интерфейсов. Например, когда разрабатывается модуль, взаимодействующий с сервером баз данных, скажем MySQL, модуль должен собираться с библиотеками программного интерфейса клиента этого сервера. Под платформами семейства Unix-подобных операционных систем, также можно обнаружить реализацию этой технологии подобную ISAPI от Misrosoft. Это так называемая Unix ISAPI поддерживаемая сервером Zeus Web Server фирмы ZeusTechnology [15]. В данном случае этот инструмент базируется на использовании аналога библиотек DLL под платформами Unix библиотеках SO [6]. Поскольку возможности последних не эквивалентны реализации DLL от Microsoft, технология также не полностью соответствует решению от Microsoft. Можно отметить, что в той или иной степени все базирующиеся на SApi технологии обладают неоспоримыми преимуществами перед стандартным CGI. Однако у них имеется и ряд легко поправимых недостатков. Рассматривая эти недостатки, покажем способы их устранения. Необходимо выделить следующие моменты, где недостаки находят свое проявление: – Высокая сложность разработки. При разработке следует учитывать ряд особенностей, во-первых, приложение это динамическая библиотека, в которой надо предусмотреть правильную инициализацию и деинициализацию параметров, во-вторых, приложение работает в условиях многозадачности, следовательно, любой глобальный ресурс автоматически становится общим, что приводит к необходимости организовать к нему последовательный доступ с применением средств синхронизации. Но сложность разработки может быть относительной. Она разнится для разных вариантов SApi. Например, наиболее просто разрабатываются ISAPI-приложения. Для его написания достаточно знать, как создавать библиотеки dll и иметь полное представление о программировании для работы в условиях многозадачности. Чтобы разработать модуль для Webсервера Apache необходимо подробно ознакомиться со средой APR и идеологией программирования в ней. – Низкая отказоустойчивость. Приложения разработанные по технологии SApi, как правило работают в процессе сервера. Поэтому любой сбой в них может вызвать крах сервера. Защититься от подобных 505

аварий можно, если использовать при написании приложений встроенные в ряд языков программирования, конструкции перехвата исключительных ситуаций. В ряде случаев гораздо эффективнее использовать механизмы перехвата ошибок, встроенные в операционную систему. Последнее достижимо, если технология позволяет заложить в приложение возможность проинициализировать этот механизм и использовать его без конфликтов с основным процессом сервера. С этой проблемой также борются разработчики Web - серверов. Например, в MS IIS имеется возможность выполнения расширений ISAPI во внепроцессном и внутрипроцессном режиме. В первом случае сервер создает дополнительный процесс, который и запускает приложение. Сбой в приложении угрозы серверу не представляет, так как в случае аварийного завершения хост-процесса, сервер может запустить его повторно. Во втором случае приложение выполняется в процессе сервера, это небезопасно, но имеет место некоторая экономия времени, так как нет необходимости передавать данные запроса и ответа от процесса сервера к процессу, выполняющему приложение. Разработчики от фирмы Netscape идут несколько другим путем [13]. Их сервер выполняет приложение во внутрипроцессном режиме, но вызов точек входа в приложение заключен в секцию перехвата ошибок. Таким образом, сбой в приложении будет перехвачен и худшее, что может произойти, это утечка ресурсов, при некорректном завершении вызвавшего сбой приложения. – Непортабельность программного кода SApi скриптов. В сущности, имеет место не только непортабельность, но и зависимость приложения от Web-сервера, для которого он разрабатывается. Связано это с тем, что все подобные технологии тесно взаимодействуют с операционными системами, используют многие заключенные в них механизмы. Также приложение зависит от своего сервера, поэтому должно разрабатываться таким образом, чтобы использовать предоставляемые конкретной моделью сервера функции. Полностью лишена этого недостатка только технология разработки модулей для сервера Apache, так как приложение использует APR, изначально задуманную как межплатформенную среду. Подводя итоги по технологиям базирующимся на использовании SApi можно сделать вывод о пригодности этого способа разработки Webприложений для реализации систем ДО. В сущности, большая часть сказанного про CGI скрипты может быть отнесена и к приложениям по технологии SApi. Например, приложения можно разрабатывать с применением любой системы программирования, позволяющей создать библиотеку, соответствующую необходимым условиям. Интеграция приложений с базами данных также зависит от выбранного средства разработки. Неоспоримым достоинством этого вида приложений является, 506

то, что в итоге получается файл, откомпилированный в непосредственно исполняемый код. Также использование подобных Web-приложений минимизирует нагрузку на сервер, так как для каждого запроса создается не отдельный процесс, а всего-навсего поток. При этом уменьшается время реакции сервера, за счет уменьшения его затрат на работу, не связанную с непосредственной обработкой запроса. Важно отметить, что нередко при использовании качественного SApi скрипта имеет место парадоксальный результат – время реакции Web-сервера при обработке запроса к нему оказывается даже меньше, чем для запроса на получение статического контента, например HTML-странички или графики, файл с которыми сервер должен прочитать с диска. Особое место в разработке web-приложений занимают технологии создания HTML файла из изменяющихся фрагментов [3]. Их общая черта заключается в том, что в создаваемый HTML документ вставляются фрагменты программного кода. Этот файл помещается в определенный каталог Web-сервера и имеет характерное для данного вида приложений расширение. По запросу клиента Web-сервер обрабатывает этот файл, выполняя встроенные в него участки программ. Результатом выполнения программ являются динамические объекты, которые вставляются в страницу вместо программного кода. Подобные файлы могут полностью быть программным кодом. Тогда вместо них по запросу клиента сервер выдает продукты выполнения этого кода. А это может быть любой контент. Не исключение и графика, таким образом, например, реализуют счетчики посещений. В этой области наиболее известны технологии PHP, ASP, SSI. Выводы. Теперь, когда все возможные инструменты создания WEBприложений рассмотрены, можно сделать общие выводы и определить технологию, подходящую для разработки программных комплексов дистанционного обучения. В ходе проведенного анализа установлено, что технологии разработки можно разделить на три группы. Это классические CGI приложения, приложения, использующие программные интерфейсы интернет серверов, и технологии серверных включений. Для последних характерно то, что они построены на основе двух первых, чаще на основе технологии базирующейся на использовании программного интерфейса WEB-сервера. Их главное преимущество это упрощение процесса создания Web - приложений. Покажем насколько созданные с использованием той или иной технологии Web-приложения удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним программными комплексами для дистанционного обучения. Минимальное время реакции будет достигнуто в случае применения технологий базирующихся на SAPI. В случае применения CGI, при 507

обработке запроса сервер потратит дополнительное время на порождение процесса. При использовании технологий серверных включений, даже реализованных применением SAPI, на обработку запроса будет потрачено больше, чем в первом случае, так как будет происходить интерпретация программного кода. Минимальная нагрузка также будет обеспечена только при использовании SAPI. Связано это с тем, что количество одновременно обрабатываемых запросов сервером ограничено ресурсами системы и очередью внутри сервера. По этому, приложение должно, как можно быстрее обработать полученные от сервера данные и завершить свое выполнение, чтобы освободившиеся ресурсы можно было предоставить другому процессу. И только технологии SAPI позволяют обрабатывать запросы в асинхронном режиме, тем самым не загружая очередь внутри WEB-сервера. Очевидно, что тесное взаимодействие с базой данных можно осуществить, обращаясь напрямую к программному интерфейсу системы управления базой данных. Прямое обращение возможно, из откомпилированных программ. Таким образом, для выполнения третьего условия целесообразно использовать инструмент позволяющий получать WEB-приложения с откомпилированным программным кодом. Однако применять такие приложения позволяют только технологии CGI и технологии SAPI. Все вышесказанное позволяет сделать вывод, что для создания программного комплекса для дистанционного обучения, с учетом всех предъявляемых требований наиболее подходят технологии, связанных с программированием интерфейсов Web серверов. На их основе можно создать приложения обладающие всеми требуемыми характеристиками. Литература 1. Фролов А. В., Фролов Г.В. Библиотека системного программиста. Сервер Web своими руками. Т.29 Москва: ДИАЛОГ-МИФИ, - 1997. 2. Фролов А. В., Фролов Г.В. Активный сервер Web: расширения CGI. // Мир ПК, 1997, №8, с. 88-89. 3. Барри Нэнс. Прикладные программные интерфейсы для Web. //Сети и системы связи. 1997 №7. 4. Tomas M. Connolly, Carolin E. Begg. Database Systems. A practical Approach to Design, Implementation, and Management. Addison Wesley Longman Limited, 1999. 5. Eugene Eric Kim. CGI Programming Unleashed. Sams Publishing. 1996. 6. Mark Mitchell, Jeffrey Oldham, Alex Samuel. Advanced UNIX Programming with Linux. New Riders Publishing, 2001. 508

7. Jeffry Richter. Advanced Windows NT, Microsoft Press, One Microsoft Way, Redmond, Washington, 1996 8. Tomas Sheldon, The Windows NT Web Server Handbook, Osborne McGraw-Hill, Berkley, California, 1996 9. ASPN Resources. // aspn.activestate.com/ASPN/Reference/ 10. Open Market FastCGI 1.0 Programmer's Guide. // www.fastcgi.com/devkit/doc/fastcgi-prog-guide/cover.htm 11. Microsoft Corporation. Creating ISAPI extensions. // msdn.microsoft.com/library/en-us/iissdk/iis/ 12. Apache Software Foundation. // www.apache.org 13. NSAPI Basics. // developer.netscape.com/docs/manuals/enterprise/nsapi/svrop.htm 14. Apache Software Foundation. Apache Portable Runtime (APR) project. // apr.apache.org 15. Zeus Technology. ZWS Product manual // www.zeus.com/library/products/zws/zws_manual.pdf 16. PHP: Hypertext preprocessor. // http://www.php.net/docs.php 17. Система дистанционного обучения "Прометей". // www.prometeus.ru Е. Н. Пытель109 Педагогический институт ЮФУ, г. Ростов-на-Дону

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ И ЭЛЕМЕНТОВ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В ОБРАЗОВАНИИ

Одной из главных тенденций развития информационных технологий в настоящее время является их интеллектуализация, то есть переход от систем, обеспечивающих оперирование с данными, к системам, отвечающим за обработку знаний. Активно развивается такое направление информатики, как инженерия знаний, разрабатывающая идеологию и методологию построения и использования экспертных систем, главным достоинством которых систем является возможность накопления знаний и сохранение их длительное время. Экспертные системы относятся к особому классу систем искусственного интеллекта, включающих знания об определенной слабо структурированной и трудно формализуемой узкой предметной области и способных предлагать и объяснять разумные решения. [1] Современные экспертные системы представляют собой автоматизированные информационные системы, содержащие базы данных 109

© Е. Н. Пытель, 2010 509

и базы знаний, способные осуществлять анализ и коррекцию данных независимо от санкций пользователя, анализировать и принимать решения как по запросу, так и независимо от запроса пользователя и выполнять ряд аналитически-классификационных задач исследования и разработки программ (устройств), использующих знания и процедуры вывода для решения задач, являющихся трудными для людей-экспертов. Активные исследовательские работы в области создания и использования экспертных систем, предназначенных для сферы образования, ведутся в течение последних десятилетий. В настоящее время можно выделить несколько направлений использования систем искусственного интеллекта в сфере образования: 1. экспертные обучающие системы (ЭОС); 2. интеллектуальные обучающие системы (ИОС); 3. экспертные системы в процессе «интеллектуализации обработки показателей образовательного процесса». Экспертные обучающие системы (ЭОС) основываются на базе основных идей и технологий искусственного интеллекта. Суть работы таких систем заключается в диагностировании ошибок при изучении какой-либо дисциплины и предоставлении правильного решения. При этом создается модель обучаемого, которая содержит сведения о его знания и применении этих знаний к решению проблем. В таких системах предусмотрена возможность приобретения новых знаний, обеспечивается ответ на запрос обучаемого и решение задач из определенной предметной области. Экспертные обучающие системы (ЭОС) позволяют: 1. облегчить разработку дидактических материалов; 2. расширить возможности диалога с программами учебного назначения. 3. накапливать информацию о прохождении обучаемым курса, дисциплины, модуля; 4. использовать сохраненные данные о прохождении обучаемым учебного материала при построении диалога, моделировании подсказок и помощи. Экспертные обучающие системы, как правило, используются: 1. в коротких формах обучения (повышение квалификации, стажировка, профессиональная переподготовка), нацеленных на быстрое освоение обучаемыми учебного материала из относительно узкой предметной области; 2. в дистантных формах обучении через Интернет с помощью динамической ЭС реального времени; 3. для тиражирования авторских методик ведущих ученых и педагогов-практиков. 510

Достоинства экспертных обучающих систем: ¾ развитый графический интерфейс, позволяющий применять обучение на основе остенсивных определений (дошкольное и начальное образование, в коррекционной педагогике). ¾ специальным образом структурированная база знаний для эффективного освоения учебного материала. ¾ высокая скорость обучения благодаря легкой повторяемости обучающих процедур. ¾ процедуры, инициирующих умение сводить смысл вновь вводимых понятий к смыслу ранее усвоенных выражений. ¾ возможность построения в процессе обучения индивидуальной модели обучаемого субъекта, настраивающаяся под уровень знаний и психологические особенности пользователя. Система суждений и заключений, выдаваемых экспертной обучающей системой, как правило, является продуманной и соответствует уровню знаний и умений пользователя. Экспертная обучающая система предоставляет пояснение стратегии и тактики решения задач в процессе диалоговой поддержки процесса решения. Диалог с обучаемым организуется с помощью интерфейса программы, использовании различных пиктограмм вопроса, восклицания, запрета. При этом характерные чертами интеллектуального диалога ЭОС являются: 1) способность понимать предложения на естественном языке, заданные в свободной форме; 2) способность задавать вопросы, соответствующие ситуации; 3) способность по запросу объяснять свои заключения. Главным недостатком таких систем является отсутствие следующих составляющих дидактического цикла процесса обучения: • организации применения учащимися полученных первичных знаний; • обратная связь (контроля действий учащихся). В настоящее время встает вопрос о специальной подготовке преподавателей и методистов, владеющих навыками работы с системами искусственного интеллекта, умеющих разрабатывать дидактические учебные материалы для таких систем. Задача на сегодняшний день заключается в выборе наиболее приемлемого прототипа ЭС и идентификации (описании) процесса трансформации существующих оболочек ЭС в обучающую систему на примере одного из перечисленных выше направлений. Интеллектуальные обучающие системы (ИОС) относятся к системам искусственного интеллекта наиболее высокого уровня. Основное их отличие от экспертных обучающих систем заключается в том, что они способны осуществлять управление на всех этапах решения 511

учебной задачи, начиная с ее постановки и поиска принципа решения и заканчивая оценкой оптимальности решения, учитывая при этом особенности деятельности обучаемых. Специфическими компонентами ИОС, применительно для процесса обучения, являются [2]: а) модель обучаемого; б) модель процесса обучения (набор стратегий обучения); в) модельный интерфейс между экспертной подсистемой и прочими блоками ИОС. В основе работы интеллектуальных обучающих систем лежит модель обучаемого, которая постоянно уточняется в ходе учебного процесса. Таким образом, осуществляется рефлексивное управление обучением за счет генерирования основных и вспомогательных обучающих воздействий. Целью работы ИОС является диагностика, отладка и коррекция поведения обучаемого. Последнее осуществляется путем анализа причин ошибок, построения гипотезы, правил и планов исправления ошибок, выдачи советы на основании предварительно определенных стратегий обучения и имеющейся модели обучаемого. За формирование информационной модели, предъявление информации и оценку качества деятельности обучаемого отвечает «модель процесса обучения». Данный компонент содержит знания о планировании и организации процесса обучения, об общих и частных методиках обучения. При этом примерами организации интерактивных режимов обучения: а) тренировка обучаемого; б) постановка тестовых задач, по результатам решения которых можно судить об уровне подготовки и ошибках обучаемого; в) вопросно-ответные процедуры, в ходе которых обучаемого побуждают к формированию цепочек рассуждений. Интеллектуальные обучающие системы играют значительную роль в проблемном обучении, позволяют активизировать мыслительную деятельность обучающихся, способствую нахождению нестандартных решений широкого спектра задач и проблем. Активность и качество обучения повышаются интеллектуальными обучающими системами за счет организации интерактивного диалогового взаимодействия на близком к естественному языку. Диалог строится таким образом, чтобы можно быть обсуждать не только правильность действий, но и осуществлять стратегию поиска решения, планировать различные действий, способы и приемы контроля. Примером второго направления могут служить «информационные системы, используемые для ведения статистики в системе образования, для автоматизации процессов контроля и планирования работы образовательных учреждений, для прогнозирования всего комплекса 512

учебно-методических, научных, воспитательных мероприятий, проводимых в образовательных учреждениях дошкольного, школьного образования, начального, среднего, высшего профессионального образования» (Роберт И. В.). Данное направление в настоящее время является недостаточно разработанным и требует совершенствования, теоретической и практической доработки. Литература 1. Словарь прикладной Интернетики /Нехаев С. А., Кривошеин Н. В., Андреев И. Л., Яскевич Я. С.[Электронный ресурс]:http://yas.yuna.ru/ 2. Голенков В. В., Емельянов В. В., Тарасов В. Б. Виртуальные кафедры и интеллектуальные обучающие системы. НОВОСТИ ИИ. 2001. №4.

513

Раздел 9 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И. О. Темкин, А. В. Леонтьева110 Фонд «Современное Естествознание», Московский государственный горный университет

Моделирование процессов в системе образования

В последние годы наблюдается значительный рост интереса к использованию математических методов и моделей для описания и изучения социальных процессов. Как показывают результаты многочисленных исследований, построить адекватные и полезные модели для прогноза и управления в социальной сфере – непростая задача. В любой социальной системе существует большое число скрытых управляющих параметров, которые различным образом влияют на ее поведение. Эти параметры трудно, а порой и невозможно, измерить или оценить. Кроме, того, социальные процессы, как правило, имеют стохастический характер и отличаются существенными нелинейностями, так как характер их развития и взаимодействия формируют люди («элементы со свободной волей»). Таким образом, мы имеем дело с весьма специфическими системами, в которых малые вариации значений отдельных параметров могут привести к существенным (порой катастрофическим) изменениям поведения системы в целом. Именно поэтому, несмотря на эти сложности, за последние 30-40 лет было сделано несколько серьезных попыток решения этой проблемы, и активные исследования в этом направлении продолжаются [2-5]. 1. По – видимому, наиболее широко известным подходом к описанию социально - экономических процессов, можно считать модель Дж. Форрестера, которая применялась автором и его многочисленными последователями для описания глобальных социально-экономических процессов. Эта модель представляет собой набор достаточно простых функциональных элементов, связанных между собой нелинейными обратными связями. Системные взаимодействия между петлями обратной связи и составляют каркас модели, описывающей поведение системы. В модели используется два типа переменных – уровни (основные, интересующие исследователя параметры) и темпы (динамика параметров) [9,14,15]. 2. Существенный вклад в решение проблемы моделирования глобальных социальных и гео - климатических процессов внесли также 110

© И. О. Темкин, А. В. Леонтьева, 2010 514

известные российские ученые Н. Н. Моисеев и С. П. Курдюмов. В работах, выполненных под их руководством, предложены различные модели описания нелинейных динамических систем, опирающиеся на весьма популярные сегодня синергетические принципы [7,16,18, 19]. Примером простейшей модели нелинейной динамики является модель «хищник – жертва», основанная на механизмах взаимодействия популяций животных в природных системах [17]. Значительное количество реальных задач в социально - экономической сфере хорошо описывается этими дифференциальными уравнениями и различными их модификациями. Такие модели могут быть с успехом использованы для определения качественного характера изменения систем, однако при попытке использования их для решения практических задач возникают трудности с определением многочисленных коэффициентов, входящих в системы уравнений. 3. Наряду с этими моделями, в отдельных случаях, когда имеется возможность использования массивов достоверных и ясно интерпретируемых данных, с успехом применяются: • для «сжатия информации» - классические статистические модели (нелинейная регрессия, АРПСС); • для прогнозирования процессов – искусственные нейронные сети [10,12]; Хорошо известно, что российская система образования является одной из важнейших частей социальной сферы страны и представляет собой весьма сложный объект для прогнозирования и управления. Это обусловлено большим количеством разнотипных и разномасштабных процессов, недостатком количественной информации и сложностью использования формальных моделей из-за отсутствия строгих критериев функционирования системы. С одной стороны, ее административноорганизационная структура хорошо известна и неоднократно описана при помощи различных функциональных и классификационных схем, в которых рассматриваются различные типы образовательных учреждений, способы финансирования и направления финансовых потоков, функциональная подчиненность и т.д. С другой стороны, для решения задач моделирования и управления, эти схемы и способы описания не удобны. Нам представляется более целесообразным рассматривать систему образования как систему массового обслуживания, включающую некоторый набор управляющих параметров. В значительной степени способность системы образования успешно функционировать связана с наличием разумных критериев («государственный заказ», «социальный заказ общества»), а также с кадровым потенциалом, то есть

515

количественными и качественными характеристиками системы взаимодействия«учитель – ученик». Один из подходов к моделированию системы образования предложен в работе Г. Г. Малинецкого, где предлагается трехуровневая модель описания российской высшей школы. [7]. С помощью макромодели описываются общие тенденции развития системы образования при различных объемах финансирования. Модели среднего уровня позволяют анализировать процессы на уровне кафедры, факультета, вуза. Микромодели описывают развитие навыков и квалификации у отдельных групп студентов в конкретном ВУЗе данного региона (удачный пример полезной и работоспособной микромодели - анализ возрастной динамики профессорско – преподавательского состава вуза на основе т.н. клеточных автоматов [11, 13]). В настоящей работе в качестве объекта моделирования и исследования рассматривается школьное естественнонаучное образование (ЕНО), как часть региональной образовательной системы. Интерес к этой проблеме обусловлен следующими обстоятельствами: 1. Уровень педагогов и качество школьного образования в силу ряда объективных и субъективных причин год от года снижается. В некоторых регионах проблема нехватки качественных учительских кадров усугубляется отсутствием в принципе нужного количества учителей по тем или иным специальностям. В тоже время хорошо известно, что качественное естественнонаучное образование в школе закладывает фундамент для дальнейшей подготовки специалистов в тех областях (инженерные науки, информатика, наука и инновации), которые будут крайне важны для нашей страны в ближайшие десятилетия. 2. В условиях продолжающегося демографического кризиса, а также с учетом крайней неравномерности экономического развития отдельных регионов РФ, в некоторых из них постоянно снижается количество выпускников школ. При этом значительная часть выпускников покидают регион для обучения в других регионах, или выбирают специальности, т.н. «массового спроса», что снижает потенциал и ухудшает структуру трудовых ресурсов, затрудняя нормальное развитие региона. С учетом этих обстоятельств, полезным для определения стратегии развития системы образования может оказаться моделирование динамики параметров, характеризующих рассматриваемый объект. Это необходимо для того, чтобы в дальнейшем построить обоснованные прогнозы и определить возможные варианты управляющих воздействий, способных переломить негативные социальные тенденции, а также реальные границы этих возможностей. В качестве основных параметров, которые используются при построении модели, рассматриваются следующие: 516

Хi – количество школьников, ежегодно приступающих к изучению естественнонаучных дисциплин в школах региона. Si – общее число педагогов в регионе, преподающих биологию, информатику, математику, физику и химию в i-ом году. Wi – количество учащихся, окончивших школу в i-ом году. Кроме того, предлагается ввести ряд дополнительных параметров для характеристики качества педагогических кадров и характера взаимодействия органов управления образованием с педагогической средой: Rsi – средний рейтинг учителей естественнонаучных дисциплин. При вычислении рейтинга использованы, как официальные оценки, так и данные многолетних социологических опросов среди учащихся школ и вузов. В рамках опросов студенты ведущих технических вузов (более 200) страны ежегодно называют своих бывших учителей. Один из параметров, определяющих рейтинг учителя, определяется как соотношение подготовленных им учеников, продолживших обучение в лучших технических и естественнонаучных вузах страны, к общему числу его выпускников. Fi – обобщенный показатель (индекс), характеризующий ежегодный уровень финансовой поддержки со стороны администрации (включая индивидуальные и коллективные гранты по национальному проекту «Образование»). Аi – экспертный параметр, определяющий уровень конструктивной поддержки педагогов и школ со стороны региональных органов управления образованием («административное давление»). Наконец, последняя группа параметров связана с количественным распределением выпускников: Wi – общее количество выпускников школ региона в i – ом году; ai – количество выпускников, поступивших в технические вузы за пределами региона; bi – количество выпускников, поступившие в технические колледжи и вузы в регионе; ci – выпускники, продолжившие обучение в педагогических вузах и колледжах; di – все остальные выпускники. Общая структура системы уравнений, необходимых для моделирования процессов, строится исходя из того, что: - показатель качества учителей, например, зависит от уровня финансирования, индекса административного давления и количества выпускников, поступивших в лучшие технические вузы страны; - на ЕНО оказывают воздействие финансирование (Fi) и административное давление (Ai); 517

- в системе присутствует Si учителей с качеством Rsi., а на выходе выпускники Wi подразделяются на 4 группы: ai, bi, ci, ki . Таким образом, полученная модель представляет собой набор конечно-разностных уравнений вида: R Si +1 = f 1 [ R Si , Fi ]

S Si +1 = f 2 [ S i , Ai , Fi ] ai +1 = f 3 [ RSi ,Wi+1 , ai ] Для уточнения значений индексов и коэффициентов, входящих в уравнения модели, а также для более детального изучения динамики поведения основных параметров предлагается использовать имитационное моделирование. Решение практических задач моделирования осуществляется в среде мультиагентного моделирования Simplex3 [6], позволяющей организовать набор конечно-разностных уравнений в систему взаимосвязанных функциональных блоков. Литература 1. Белотелов Н. В., Бродский Ю. И., Павловский Ю. Н. Сложность. Математическое моделирование. Гуманитарный анализ: Исследование исторических, военных, социально-экономических и политических процессов. Москва: URSS, 2009. 2. Гуц А. К., Коробицын В. В., Фролова Ю. В. Компьютерное моделирование. Инструменты для исследования социальных систем, учебное пособие. Омск, 2001. 3. Гуц А. К., Фролова Ю.В. Математические методы в социологии. Москва: издательство ЛКИ, 2007. 4. Гуц А. К., Фролова Ю.В. Математические методы социальных систем, учебное пособие. Омск, 2000. 5. Гуц А. К., Фролова Ю.В. Социальные системы. Формализация и компьютерное моделирование, учебное пособие. Омск, 2000. 6. Ивашкин Ю.А. Мультиагентное имитационное моделирование больших систем, учебное пособие. Москва: МГУПБ, 2008. 7. Капица С. П., Курдюмов С. П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего, изд. 3-е. Москва: издательство УРСС, 2003. 8. Малинецкий Г. Г. Математические основы синергетики. Хаос, структуры, вычислительный эксперимент, изд. 4-е. Москва: Ком Книга, 2005. 9. Махов С.А. Математическое моделирование мировой динамики и устойчивого развития на примере модели Форрестера (статья). Москва, 2005. 518

10. Романов В. П. Интеллектуальные информационные системы в экономике, учебное пособие. Москва: издательство «Экзамен», 2003. 11. Стриханов М.Н., Трубецков Д.И. Высшая школа России с позиции нелинейной динамики. Москва: Физматлит,2007. 12. Темкин И. О. Математические модели и компьютерные механизмы принятия решений в рамках управления природными ресурсами: концепции, сферы применения, ограничения (статья). Материалы 4-й международной конференции «Государственное управление в XXI веке: традиции и инновации», Москва: МГУ, 2006 – с.35-38. 13. Тоффоли Т., Марголус Н. Машины клеточных автоматов. Москва: Мир, 1991. 14. Форрестер Дж. Мировая динамика. Москва: издательство АСТ, 2003. 15. Форрестер Дж. Основы кибернетики предприятия. Москва: Прогресс, 1971. 16. Хакен Г. Синергетика. Москва: Мир, 1980. 17. Шикин Е.В., Чхартишвили А.Г. Математические методы и модели в управлении, учебное пособие для студентов управленческих специальностей вузов. Москва: издательство Дело, 2000. 18. http://spkurdyumov.narod.ru – синергетика и образование. 19. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. Москва: Наука, 1981. Г. Н. Яковенко111 Московский физико-технический институт (государственный университет)

Визуализация при изучении робастной устойчивости многочленов

Обсуждается112 робастная устойчивость интервального многочлена [1]

F (λ ) = a0 λ n + a1λ n−1 + L + an−1λ + an , a i ≤ ai ≤ ai , i = 0, n, a 0 > 0, a n > 0.

.

(1)

Рассмотрим некоторые вопросы устойчивости обычного многочлена (с фиксированными коэффициентами)

F (λ ) = a0 λ n + a1λ n−1 + L + an−1λ + an . 111

(2)

©Г. Н. Яковенко, 2010

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 07-01-00217) и АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы (2009--2010 годы)» (проект 2.1.1/3604).

112

519

Многочлен (2) называется устойчивым, если все его корни находятся слева от мнимой оси — имеют отрицательные вещественные части. В этом случае нулевое решение линейной автономной системы обыкновенных дифференциальных уравнений, для которой (2) — характеристический многочлен, асимптотически устойчиво [2]. В многочлен (2) на место переменной λ подставляется мнимая переменная iω ( ω — вещественное число) и отделяется действительная и мнимая часть f (iω ) = U (ω ) + iV (ω ) . (3) Изменяя ω в пределах ω ∈ [0, ∞) , строим годограф Михайлова — годограф комплексного числа (2) (рис. 1). Распределение корней многочлена (2) в комплексной плоскости определяется числом ∞

π

ω =0

2

Δ θ = θ (∞) − θ (0) = m

(4)

— изменением аргумента комплексного числа (рис. 1, 2). Критерий Михайлова [1, 2]. Многочлен (2) устойчив тогда и только тогда, когда выполняется m = n , где m — целое число в (4), n — степень многочлена. Пример 1. Результатом подстановка λ = iω в многочлен f (λ ) = λ 4 + 4λ 3 + 11λ 2 + 14λ + 10 является разложение (3) с функциями

U (ω ) = ω 4 − 11ω 2 + 10 ,

V (ω ) = −2ω (2ω 2 − 7).

На рис. 1, 2 представлены годограф Михайлова и поведение угла θ . Для изменения аргумента (4) выполняется m = 4 . Многочлен устойчив.

Рис. 1 520

Рис. 2 ∞

π

ω =0

2

Теорема [2]. Число m в Δ θ = θ (∞) − θ (0) = m

равно m = l − r ,

λk = μk + iν k , для которых μk < 0 , r — количество корней, для которых μ k > 0 . где l — количество корней

Следствие [2]. Равенство m = l − r в совокупности с соотношением l + r = n ( n — степень уравнения (2))

l − r = m, l+r =n

(5)

однозначно решает вопрос о распределении корней: чему равны l и r . Пример 2. Определить для многочлена

λ 7 − λ 6 + 8λ 5 − 13λ 4 + 19λ 3 − 52λ 2 + 12λ − 60 = 0 расположение корней, то есть числа l и r . На рис. 3 и 4 представлены годограф Михайлова и поведение угла θ .

521

Рис. 3

Рис. 4 ∞

По рис. 4 определяется Δ θ = θ (∞) − θ (0) =

π

, откуда следует

2 m = l − r = 1 , что в совокупности с уравнением l + r = 7 приводит к ω =0

522

результату: l = 4 , r = 3 , то есть 4 корня лежат слева от мнимой оси, 3 корня — справа. Возвращаемся к многочлену (1). Интервальный многочлен (1) робастно устойчив, если все его корни расположены слева от мнимой оси при любых допустимых параметрах ai [1]. Образуем многочлены Харитонова [1]:

F1 (λ ) = a0 λ n + a1λ n−1 + a2 λ n−2 + a3λ n−3 + L, F2 (λ ) = a0 λ n + a1λ n−1 + a2 λ n−2 + a3λ n−3 + L, F3 (λ ) = a0 λ n + a1λ n−1 + a2 λ n−2 + a3λ n−3 + L,

(6)

F4 (λ ) = a0 λ n + a1λ n−1 + a2 λ n−2 + a3λ n−3 + L. Критерий Харитонова [1]. Для робастной устойчивости интервального многочлена (1) необходимо и достаточно, чтобы все четыре многочлена Харитонова (6) были устойчивы. Пример 3. Исследуем на робастную устойчивость интервальный многочлен

f (λ ) = λ 4 + a1λ 3 + a2 λ 2 + a3λ + a4 , (7) 3 ≤ a1 ≤ 5 , 10 ≤ a2 ≤ 12 , 13 ≤ a3 ≤ 15 , 9 ≤ a4 ≤ 11 . Строятся годографы Михайлова для многочленов Харитонова (6) (рис. 5)

f1 (λ ) = λ 4 + 3λ 3 + 12λ 2 + 15λ + 9,

f 2 (λ ) = λ 4 + 3λ 3 + 10λ 2 + 15λ + 11,

f3 (λ ) = λ 4 + 5λ 3 + 10λ 2 + 13λ + 11,

f 4 (λ ) = λ 4 + 5λ 3 + 12λ 2 + 13λ + 9.

По рис. 5 видно, что для каждого из четырёх годографов выполняется ∞

π

Δ θ = 4 , то есть все многочлены Харитонова устойчивы, а по критерию ω =0 2

Харитонова робастно устойчив многочлен (7).

523

Рис. 5

Литература 1. Поляк Б. Т., Щербаков П.С. Робастная устойчивость и управление. — М.: Наука, 2002. — 303 с. 2. Яковенко Г. Н. Краткий курс аналитической динамики — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. — 238 с. В. В. Благовещенский113 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Компьютерное мделирование полета тел в стратосфере (дальнобойная артиллерия) Введение При изучении курса физики, начиная со школы, все сталкивались с некоторыми эффектами, которые излагались декларативно. Например эффект дальнобойной пушки, когда наибольшая дальность полета снаряда достигается при выходе его в стратосферу. Или история открытия планеты Уран, которая была обнаружена за счет влияния, которое она оказывала на орбитальное движение Плутона. Иначе эти эффекты излагаться и не могли.

113

© В. В. Благовещенский, 2010 524

Компьютерное моделирование позволяет исследовать эти эффекты детально. Автор придерживается точки зрения, высказанной проф. А. Д Гладуном из МФТИ, которая сводится к тому, что компьютерные модели эффективны при преподавании курса физики, если соответствующие ему лабораторные работы не могут быть реализованы в лаборатории. Полагаю, что данная лабораторная работа может быть рекомендована и школьникам старших классов. Дифференциальное исчисление преподают в школе в 10 - 11 классах, и правила построения моделей должны быть понятны и для них. Описание лабораторной работы содержит листинг документа, реализующего данную модель. Поэтому, каждый, у кого есть MathCAD, может испытать модель по своему плану. Можно отметить и более общие навыки, приобретаемые при работе с данными конкретными моделями. При работе модели выдаётся масса информации и чтобы не потонуть в этом море информации нужно научиться выделять главную в данной задаче, уметь представить её в наиболее доступном и наглядном виде. В книге «Занимательная физика» Я. И. Перельмана [1] описывается исторический случай о первых опытах стрельбы из дальнобойной пушки, созданной немцами в первую мировую войну. Случайно было обнаружено, что наибольшая дальность стрельбы достигалась при угле наклона ствола около 600 . Быстро было найдено объяснение этому явлению. При больших углах наклона ствола снаряд значительную часть пути преодолевал в сильно разреженных слоях атмосферы, где испытывал гораздо меньшее сопротивление воздуха. В этой статье мы покажем, как можно смоделировать это явление в распространенном математическом пакете MathCAD. Модель Движение тела по баллистической траектории можно описать с помощьювторого закона Ньютона ma = mg + F (1) m – масса тела, g – вектор ускорения, F – сила сопротивления воздуха. В качестве силы F возьмем модельную силу F = kV2. (2) Здесь V – скорость тела, k – коэффициент сопротивления. Формула (2) хорошо выполняется для больших скоростей движения тел, таких, например, какие имеет снаряд дальнобойной пушки. Коэффициент сопротивления k определяется формулой 1 2

k= cρS. 525

(3)

Здесь S – площадь лобового сечения снаряда, ρ- плотность воздуха, с – аэродинамический коэффициент сопротивления, который зависит от формы тела. Подставляя (2) и (3) в (1) получим 1 2

ma =mg- cρSVV.

(4)

Плотность воздуха ρ зависит от высоты над поверхностью Земли. Для моделирования возьмем хорошо известную барометрическую формулу

ρ = ρ 0e

− μ gh RT

. Здесь µ - молярная масса воздуха, R = 8,3 Дж./Кмоль - универсальная газовая постоянная, Т = 300К – температура, h – высота над поверхностью земли. С учетом барометрической формулы уравнение (4) примет вид: ma = mg –

1 cSρ0е-μgh/RTVV. 2

Спроектируем это уравнение на оси координат ax = -

1 cSρ0е-μgy/RTVVx 2m

(5) ay = -g –

1 cSρ0е-μgy/RTVVy 2m

Здесь V = (Vx2 + Vy2 )1/2 . Так как ах = d2x/dt2, ay = d2y/dt2 , то есть проекции ускорения равны вторым производным по соответствующим координатам, а Vx = dx/dt, Vy = dy/dt, то уравнения (5) образуют систему дифференциальных уравнений, которую можно решить используя различные математические пакеты. Надо только освоить правила обращения к соответствующим процедурам. Оформление модели в MathCAD Например, в пакете MathCAD эта система описывается вектор функцией D(t,y) y ⎡⎢ ⎤⎥ 1 ⎢ ⎥ y2 − μ⋅g⋅ ⎢ ⎥ R1⋅T1 2 2 ⋅ (y ) + (y ) ⋅ y ⎢ −c ⋅ S1 ⋅ ρ ⋅ e ⎥ 1 3 1 ⎢ ⎥ 2 ⋅ m1 ⎢ ⎥ D( t , y ) := ⎢ ⎥ y 3 ⎢ ⎥ y2 ⎢ ⎡ ⎥ ⎤ − μ⋅g⋅ ⎥⎥ ⎢ ⎢ R1⋅T1 2 2 c ⋅ S1 ⋅ ρ ⋅ e ⋅ (y ) + (y ) ⎥⎥ ⎢ ⎢ 1 3 − ⎢ g + ⋅ y ⎥ ⎢ 3⎦ ⎥ 2 ⋅ m1 ⎣ ⎣ ⎦

526

Здесь S1, R1, T1 – величины S, R, T, упоминаемые выше и переобозначенные, поскольку в MathCAD они уже заняты другими значениями. Первая и третья строки столбца y1 и y3 являются с точки зрения математики первыми производными по х и у соответственно, а физически это проекции скорости на оси координат. у2 – координата у. Вторая и четвертая строки столбца – правые части уравнений (5). Для получения решения требуется так же задать начальные условия. В пакете MathCAD они задаются следующим столбцом: ⎛ 0 ⎞ ⎜ ⎟ v cos ( α ) ⎟ ⎜ y := ⎜ 0 ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ v sin( α ) ⎠

Здесь в первой и третьей строках начальные координаты по х и у, во второй и четвертой проекции начальной скорости . v – начальная скорость, α - угол под которым снаряд вылетает из ствола. Параметры снаряда были взяты из книги Перельмана. Масса снаряда m = 120 кг, диаметр 21 см, начальная скорость v = 2000 м/с. Для аэродинамического коэффициента с существуют таблицы. Таблица аэродинамических коэффициентов сопротивления Тело

Форма

с

Шар 0,4

Каплевидное тело 0,045 Каплевидное тело 0,1 Коэффициент с в книге (1) естественно не задан. Зато заданы некоторые данные, такие как максимальная дальность полета снаряда – 115 км, время полета – 3,5 мин. Эти данные были воспроизведены при работе, описанной модели, если коэффициент с положить равным – 0,31. 527

Система (5) решается методом Рунге-Кудта с помощью процедуры, к которой можно обратиться используя следующую запись: Z = rkfixed (y, t1, t2, N,D)

(6)

Здесь t1 – начальное время, t2 – конечное время, N – число интервалов разбиения временного промежутка (t1, t2) для вычислительной процедуры. Если на вашем компьютере установлен MathCAD, то требуется создать документ, выполнив последовательно следующие действия: ввести постоянные параметры задачи, ввести столбец начальных условий у, ввести столбец D(t,y) и обратиться к процедуре (6). Полученную таким путем модель, вы можете использовать для исследования полета снаряда своему плану. Результаты Результатом работы процедуры (6) является матрица Z размером (N+1)х5 строками которой будут Zi,0 – время, Zi,1 - координата х, Zi,2 – проекция скорости на ось х, Zi,3 – координата у, Zi,4 – проекция скорости на ось у. Графические возможности пакета MathCAD позволяют построить траекторию полета снаряда.

Рис.1. Траектория полета снаряда дальнобойной пушки при углах стрельбы α = 300, 450 и 560 На рисунке видна асимметрия траектории при α = 300. Подъем более пологий, чем спуск. При углах стрельбы α = 450 и 560 асимметрия не так заметна. Наибольшая дальность достигается при угле стрельбы α = 560. В книге [1] Перельман приводит значение для α 520. Такое различие может быть связано, например, с применением барометрической формулы,

528

которая имеет приближенное значение. Но в целом описанный эффект неплохо воспроизводится при моделировании. Список заданий для самостоятельной работы 1. Постройте график зависимости дальности стрельбы от угла. 2. Если начальная скорость снаряда невелика, например 200 м/с, то эффекта дальнобойной артиллерии не будет. Постройте зависимость дальности полета от угла в этом случае.

Литература 1. Перельман Я.И. Занимательная физика. Кн.1. «Наука» М. 1986. Д. Л. Леготин114 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Использование математического моделирования для изучения виртуальных облаков дислокаций и их влияния на неупругость кристаллов

Введение Современные компьютерные технологии позволяют не только исследовать различные процессы, происходящие в микромире кристаллов, но и создавать обучающие программы, визуализирующие эти процессы. В течение ряда лет автором в сотрудничестве с д.ф.-м.н. В. В. Благовещенским (КГТУ) и д.ф.-м.н Н. А. Тяпуниной (МГУ) велись исследования эволюции дислокационной структуры кристаллов под действием ультразвука. Исследования проводились как с помощью натурных экспериментов, так и методами математического моделирования. Результаты моделирования позволили интерпретировать особенности экспериментально наблюдаемых зависимостей. Созданные для исследовательских целей пакеты программ, моделирующих поведение дислокационных структур кристаллов, при участии студентов и дипломников кафедры были модернизированы и в настоящее время могут использоваться в учебных целях рис 1. Приведу здесь результаты исследований, которые могут быть продемонстрированы с помощью этих программ.

114

© Д. Л. Леготин, 2010 529

Рис.1. Интерфейс учебной программы Возможность существования виртуальных облаков дислокаций впервые наблюдалась при математическом моделировании эволюции дислокационного сегмента под действием ультразвука в [1,2]. Процессы зарождения и существования виртуального облака исследовались в [3-5]. Виртуальные облака дислокаций образуются при колебаниях дислокационных сегментов под действием ультразвука. При этом в зависимости от длины источника и амплитуды приложенного напряжения возможны различные механизмы образования вокруг и вблизи источника замкнутых петель. Не смотря на то, что само виртуальное облако существует все время действия ультразвуковой нагрузки, время жизни отдельных петель ограничено и не превышает 0.5 периода ультразвука. При снятии ультразвуковой нагрузки все петли аннигилируют и остается только первоначальный источник. Именно поэтому такие структуры получили название виртуальных облаков. Очевидно, что такие виртуальные образования не могут не сказываться на макроскопических свойствах кристаллов, находящихся в ультразвуковом поле, например на дефекте модулей упругости, внутреннем трении и т. д. Временное изменение макроскопических свойств в процессе нагружения кристаллов ультразвуком наблюдалось экспериментально в [4] и хорошо согласовывалось с результатами компьютерного моделирования. Структура виртуального облака Структура виртуального облака исследовалась методом компьютерного моделирования. Модель и постановка задачи подробно изложены в [3,6,7]. Моделирование показало, что в процессе работы дислокационного источника, вокруг и вблизи него образуются замкнутые петли. Образование таких петель может происходить по трем различным 530

механизмам. Самым известным из них является механизм Франка-Рида рис.2.

Рис.2. Последовательные конфигурации дислокационного сегмента при образовании петли по механизму Франка-Рида При амплитудах ультразвука не достаточных для срабатывания источника Франка-Рида реализуется другой механизм образования петель рис.3.

Рис.3. Последовательные конфигурации дислокационного сегмента при образовании петли по второму механизму В первом полупериоде ультразвука конфигурация сегмента достигает определенной развитой стадии (1-5). При смене знака напряжения сегмент двигается в обратную сторону, причем обратное движение не подобно прямому. Части сегмента, близкие к точкам

531

закрепления, двигаются быстрее центральной части (6-8), что приводит к образованию петли и восстановлению источника (9). Третий механизм реализуется при амплитудах ультразвука больших напряжения срабатывания источника по Франку-Риду и представляет собой комбинацию первых двух рис.4.

Рис.4. Третий механизм образования петель В первом полупериоде происходит образование петли по ФранкуРиду. Во втором полупериоде петля и источник двигаются навстречу друг другу (а) конфигурации 1-3 и частично аннигилируют при встрече (б). Дальнейшее движение образовавшегося сегмента приводит к возникновению петли по второму механизму (в,г). Реализация того или другого механизма зависит от длины источника L и амплитуды ультразвука σ. На рис.5. представлена зависимость σ образования петли от L по первому и второму механизмам.

Рис.5. Зависимость от длины источника величин σ*0 ,σf0 ,σкр0 532

σкр0 – статическое напряжение, соответствующее потере устойчивости сегмента. σ*0 – минимальная амплитуда, при которой образуются петли по второму механизму. σf0 – минимальная амплитуда, образования петель по механизму Франка-Рида. В заштрихованной зоне размножение петель происходит по второму механизму. Выше заштрихованной зоны работает механизм Франка-Рида и третий механизм. При амплитудах ультразвука значительно превышающих σf0 возможно образование нескольких петель в течении одного полупериода, и здесь могут работать все три механизма. Дефект модуля Юнга и внутреннее трение обусловленные работой виртуального облака. Одним из подтверждений существования и работы виртуального облака является серия экспериментов описанная в [8]. Образцы нагружались ультразвуком с помощью двухкомпонентного кварцевого гармонического осциллятора таким образом, что в образце устанавливалась стоячая ультразвуковая волна, пучность напряжений которой приходилась на середину длины образца L/2. В процессе нагружения образца, с помощью тепловизора, снималось распределение температуры по его поверхности. При амплитудах ультразвука меньших амплитуды начала массового размножения дислокаций, наблюдался нагрев центральной части образца на ~ 40С. В этой области амплитуд зарождаются и начинают работать виртуальные дислокационные облака. Они дисспируют механическую энергию и выделяют ее в виде тепла. Нагрев образца происходит за счет значительного внутреннего трения при работе виртуальных облаков. Исследования зависимости внутреннего трения от амплитуды проводились в [9]. Экспериментально зависимость внутреннего трения от амплитуды измерялась по методике, описанной выше. Зависимости внутреннего трения для двух частот на образцах CsJ представлены на рис.6.а. На рис.6.б. представлены результаты компьютерного расчета этих зависимостей при моделировании работы виртуального облака.

533

Рис.6.а) Экспериментальные зависимости внутреннего трения от амплитуды при частотах f = 52 кГц – кривая 1 и f = 106 кГц – кривая 2 б) Рассчитанные зависимости внутреннего трения от амплитуды при частотах f = 32 кГц – кривая 1 , f = 52 кГц – кривая 2 и f = 66 кГц -кривая 3 При сравнении рисунков видно, что ход экспериментальных и модельных кривых хорошо согласуется, имеется наличие двух характерных изломов и инверсия частотной зависимости (ниже точки пересечения кривых внутреннее трение растет с частотой, выше точки пересечения – убывает). Первая точка излома соответствует началу закритических колебаний, когда радиус сегмента больше половины длины источника. Второй излом соответствует началу виртуального размножения дислокационного источника по механизму Франка-Рида. Меняя такие параметры моделирования как динамическая вязкость В и средняя длина источника L можно добиться полного совпадения модельных кривых с экспериментальными рис.7.

Рис.7. Амплитудные зависимости внутреннего трения. Сплошная кривая построена по данным моделирования, другая – экспериментальные значения 534

Получившиеся параметры L и В кривой, приведенной на рис.7 находятся в области наиболее вероятных значений для кристаллов CsJ, известных из других работ. Существование виртуальных облаков также влияет на такое макросвойство кристаллов, находящихся в ультразвуковом поле, как дефект модуля Юнга. Экспериментальные и модельные исследования этого явления проводились в [3]. В этих работах было проведено моделирование зависимости дефекта модуля Юнга от амплитуды деформации кристаллов NaCl, получены экспериментальные зависимости и проведено их сравнение рис.8.

Рис.8. Зависимости дефекта модуля Юнга от амплитуды деформации. а)экспериментальная кривая, б) - построенная по данным моделирования На рис.8.б приведена зависимость построенная по данным моделирования. Наклон кривой меняется при определенных амплитудах (точки A – F). Эти точки соответствуют амплитудам, при которых менялся характер движения и размножения дислокаций. Участок АВ соответствует докритическим колебаниям сегментов и дефект модуля в данном масштабе практически не отличается от нуля. При амплитудах, соответствующих участку ВС, начинается образование виртуальных облаков дислокаций по второму механизму. На участке СD происходит размножение дислокаций по механизму Франка-Рида. Здесь источник генерирует одну петлю в течении первого полупериода ультразвука, во втором полупериоде она аннигилирует. На участке DE происходит реальное размножение дислокаций, связанное с поперечным скольжением. В этой области амплитуд за период образуется не более одного источника. На участке EF 535

увеличивается число источников, образующихся при размножении за один период, поэтому дефект модуля Юнга возрастает. Из сравнения экспериментальной рис.8.а и расчетной рис.8.б зависимостей дефекта модуля от амплитуды деформации видно, что особые точки, полученные при расчете и связанные с эволюцией виртуальных дислокаций, присутствуют и на экспериментальной кривой. Это дает основание полагать, что предложенный механизм влияния эволюции дислокационной структуры на дефект модуля Юнга, правильно описывает реальные процессы. Заключение. В заключение отмечу, что рассмотренная выше модель, несмотря на принятые упрощения, отражает реальные процессы, обусловленные эволюцией дислокационной структуры под действием ультразвука. Полученные данные позволяют интерпретировать особенности экспериментально наблюдаемых зависимостей и дают возможность выяснить, какие механизмы дислокационной неупругости являются определяющими при различных амплитудах ультразвука. Имеющиеся наборы прикладных программ позволяют визуализировать эти механизмы и могут быть использованы в магистерском курсе «компьютерное моделирование движения дислокаций». Литература 1. Тяпунина Н. А., Ломакин А. Л. и др. ДАН СССР 1987 Т 293 N 4. 2. Благовещенский В.В., Леготин Д.Л., Тяпунина Н.А., ФММ. 1993. Т. 75, № 5. 3. Леготин Д.Л. Автореферат канд. дисс. М19, 1993. 4. Бубновская О.В., Леготин Д.Л., Тяпунина Н.А., и др. Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. 1996, № 2. 5. Благовещенский В.В., Леготин Д.Л., Тяпунина Н.А., ЖТФ, 1994, Т. 64, В 2. 6. Нацик В.Д., Чишко К.А., ФТТ. 1975, Т. 17, В. 1. 7. Благовещенский В.В., Тяпунина Н.А., ДАН СССР. 1980. Т. 254. № 4. 8. Зиненкова Г.М. и др. Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. 1989. 30. № 4. 9. Тяпунина Н. А. и др. Вестник МГУ. Сер. 3. Физика, астрономия. 1985. 26.

536

Л.А Секованова115 Костромской государственный технологический университет

Использование имитационного моделирования и ЭВМ при изучении процесса тканеобразования

Для изучения и решения задач оптимизации сложных технологических процессов в настоящее время наиболее эффективным и экономичным средством является использование методов математического моделирования и ЭВМ. С этой целью в учебный план всех технологических специальностей текстильных ВУЗов включена дисциплина «Методы и средства исследования механико-технологических процессов». В рамках этой дисциплины для студентов специальности «Технология текстильных изделий» поставлена лабораторная работа «Моделирование процесса взаимодействия нити с галевом» . Цель данной работы – научить будущего инженера –технолога делать рациональный выбор типоразмера галева для заданного вида ткани и типа ткацкого станка. В настоящее время программная модель, положенная в основу лабораторной работы, значительно расширена и модернизирована. Расширен круг решаемых задач: совершенствование конструктивных параметров галев, оценка эффективности использования различных зевообразовательных механизмов и др. Чтобы сравнивать между собой по эффективности разные решения и выбирать из них наилучшее нужно иметь количественный критерий показатель эффективности. Таким критерием в разработанной имитационной аналитической модели (ИАМ) является величина показателя Int - интенсивности разрушающих воздействий галев на основную нить за период образования раппорта ткани. Для поддержки принятия решений (ППР) по совершенствованию конструктивных параметров галев программная модель ИАМ дополнена базой данных, содержащей сведения о параметрах и конструктивных особенностях пластинчатых галев. Удобный для пользователя интерфейс позволяет легко «сконструировать» новое галево в соответствии с выбранными числовыми значениями его параметров и конструктивных особенностей (рис.1). Для каждого набора параметров рассчитывается величина критерия Int, которая служит информационной поддержкой для лица принимающего решение (ЛПР) по выбору эффективного варианта. Данная система информационной поддержки снимает с проектировщика тяжесть рутинной 115

© Л. А. Секованова, 2010 537

работы, связанной с расчетами и экспериментами, а оставляет за ним только творческий труд по анализу вариантов, их сравнению и оценке.

Рис. 1. Фрагмент обращения к базе данных Программная модель ИАМ содержит также данные о функциональных характеристиках различных зевообразовательных кулачков (законы, скорости и ускорения перемещения ремиз) и может быть использована в качестве системы информационной поддержки при оценке целесообразности применения соответствующих зевообразовательных механизмов и эффективности их использования для выработки определенного вида ткани. В таблице 1 приведены значения критерия Int для различных законов перемещения ремиз. Анализ значений критерия Int показал, что при использовании модернизированных зевообразовательных кулачков, определяющих «плавный» и «скоростной» законы перемещения ремиз, основные нити подвергаются меньшему разрушению, нежели при перемещении ремиз по «реальному» закону. Галева Г1 и Г2 с большей высотой глазка и большей массой более подходят для «скоростного» перемещения ремиз, Г3 и Г4 – для «плавного». Для галев с открытым ушком ГО1, …ГО5 очевидным преимуществом 538

обладает «плавный» закон перемещения ремиз по сравнению со «скоростным» и «реальным». Таблица 1 2

Ткань

А

Б

Варианты галев

Значения критерия Int (Дж/мм ) для законов перемещения ремиз: «Плавный» «Скоростной» 30,16 27,49

Г1

«Реальный» 42,2

Г2

49,77

35,35

27,94

Г3

39,05

28,21

32,89

Г4

45,14

31,15

37,53

ГО1

43,07

30,54

35,41

ГО2

28,21

20,06

23,37

ГО3

37,38

26,43

28,35

ГО4

29,82

21,41

27,49

ГО5

26,44

19,09

24,5

Г1

47,84

28,87

30,96

Г2

56,2

34,17

31,51

Г3

43,81

26,94

35,65

Г4

50,57

30,09

42,69

ГО1

48,71

29,45

42,29

ГО2

31,47

18,83

28,73

ГО3

42,04

25,41

36,17

ГО4

33,6

20,79

30,01

ГО5

30,73

18,16

30,57

Созданный на основе ИАМ организационно-программный комплекс (ОПК), позволяет в зависимости от типа ткацкого станка и параметров ткани обоснованно выбирать и рекомендовать текстильному предприятию рациональный типоразмер пластинчатого галева из выпускаемых заводом «Красная Маевка» (Кострома). Функциональная схема комплекса показана на рисунке 2. Она характеризует организационные и логические связи между изготовителем и потребителем, базой данных о параметрах галев, вычислительным блоком и блоком оформления выходных документов. Представитель текстильного предприятия (заказчик) заполняет технический опросный лист, где указывает вид и линейную плотность 539

пряжи, плотность ткани и ее переплетение, тип ткацкого станка, скоростной режим и параметры заправки. Указанные данные оператор ЭВМ вводит в программу вычислительного блока, где имитируется процесс взаимодействия нити с технологической оснасткой и производится оценка интенсивности её разрушения за период образования раппорта ткани. Расчет показателя интенсивности разрушения нити производится для каждого варианта галев, содержащихся в базе данных.

Рис.2. Функциональная схема ОПК. В качестве выходных результатов выводятся три рекомендуемых варианта галев с указанием соответствующих значений показателя интенсивности разрушающих воздействий на основную нить и их стоимости. Заказчику или технологу предоставляется право окончательного выбора, то есть принятия решения. ВЫВОДЫ: 1. Разработанная система информационной поддержки позволяет, не прибегая к дорогостоящему натурному эксперименту, оценивать целесообразность и эффективность использования новых зевообразовательных механизмов, принимать конструктивные решения при проектировании и рациональном выборе зевообразовательных кулачков и элементов технологической оснастки ткацкого станка. 2. Использование в учебном процессе методов имитационного моделирования и ЭВМ направлено на подготовку специалистов, умеющих быстро и эффективно решать не только практические инженерные задачи, но проблемы научно-исследовательского характера. Это является особенно

540

актуальным в период перехода к многоуровневой системе высшего профессионального образования. Н. А. Синелобов116 Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина (ЕГУ), г. Елец

Моделирование упражнения №1 обучающей части мультимедийной программы при выполнении синтаксического разбора сложного бессоюзного предложения с использованием языка программирования javascript как новой информационной технологии

В данной статье рассматривается моделирование упражнения №1 обучающей части мультимедийной программы при выполнении синтаксического разбора сложного бессоюзного предложения с использованием языка программирования JavaScript как новой информационной технологии, которое поспособствует оптимизации процесса обучения русскому языку, а также повышению качества знаний, умений и навыков учащихся по изучаемой синтаксической теме. JavaScript – язык программирования, который проистекает из языка Java, но существенно проще его. Использование JavaScript дает возможность автору HTML-документа, не являющемуся профессиональным программистом, создавать динамически изменяемые страницы. JavaScript – компактный объектно-базированный язык для разработки серверных сетевых приложений[1,102]. Сценарий JavaScript – это интерпретируемая программа, управляющая обменом данными и обеспечивающая эффективную работу пользователя с приложением[1,103]. Программа JavaScript состоит из объектов. Объект – это сложный тип данных, который включает в себя множество переменных (свойств) и функций (методов) для управления этими переменными. Свойства содержат данные, методы их обрабатывают. В качестве примера объекта можно рассмотреть HTML-документ. Его свойствами являются: размер, кодировка символов, тип документа и др. А функция сохранения на диске, открытия в окне обозревателя, распечатывания документа являются методами. Если провести аналогию с HTML, то можно сказать, что свойства – это атрибуты объекта, а методы – средства управления[1,142-143]. Ключевые слова: веб-сервер, мультимедийная программа, JavaScript – язык программирования, HTML-документ, название, упражнение, задание, тип, сервер, сценарий, ответ, ответы, помощь, структура, 116

© Н. А. Синелобов, 2010 541

интерпретируемая программа, Web-страница, браузер, величины, единственный, результаты, программное обеспечение, объект. Моделирование упражнения №1 обучающей части мультимедийной программы при выполнении синтаксического разбора сложного бессоюзного предложения с использованием языка программирования JavaScript <sentence znacheniye_sbp_stroeniye="СБП со значением перечисления"; znacheniye_sbp_predl="Одновременность|Последовательность"; tip_sbp_predl="СБП, состоящее из двух предикативных частей"; intonaciya_golosa="Голос равномерно понижается в конце всего предложения"; intonaciya_kontsa="Интонация завершенности"; struktura="Сложное"; tip="Сложное бессоюзное предложение"; viskazivaniye="Повествовательное"; emots=«Невосклицательное»; postr="[=],[-=]."> <pre1 intonaciya_golosa="Голос равномерно повышается в конце ПЧ"; intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности"; struktura="Аналог простого распространенного предложения"; imya_strukturi="Главное №1"; zavisimost="Не зависит от других ПЧ"; zavisimost2="Независимая от других ПЧ"; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 1 ПЧ к другим ПЧ"; otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 1 ПЧ"; skobki="Квадратные скобки"; smisl_sled="Равноправны по смыслу"; vid_svyazi_sled="Бессоюзная"; harakter="Двусоставная"; stroeniye="Подлежащего и сказуемого"; znak_posle=","; obyasneniye_posle="Между частями сложного бессоюзного предложения".> Бледные <podl>щеки <skaz>впали <pre2 intonaciya_golosa="Голос равномерно повышается в конце ПЧ»; intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности»; struktura="Аналог простого распространенного предложения»; imya_strukturi="Главное №2»; zavisimost="Не зависит от других ПЧ»; zavisimost2="Независимая от других ПЧ»; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 2 ПЧ к другим ПЧ»; otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 2 ПЧ»; skobki="Квадратные скобки»; smisl_sled="Равноправны по смыслу»; vid_svyazi_sled="Бессоюзная»; harakter="Двусоставная»; stroeniye="Подлежащего и сказуемого»;

542

znak_posle=",»; obyasneniye_posle="Между частями сложного бессоюзного предложения".> <podl>глаза <skaz>сделались <skaz>большие-большие <pre3 intonaciya_golosa="Голос равномерно повышается в конце ПЧ»; intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности»; struktura="Аналог простого нераспространенного предложения»; imya_strukturi="Главное №2»; zavisimost="Не зависит от других ПЧ»; zavisimost2="Независимая от других ПЧ»; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 2 ПЧ к другим ПЧ»; otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 3 ПЧ»; skobki="Квадратные скобки»; smisl_sled="Равноправны по смыслу»; vid_svyazi_sled="Бессоюзная»; harakter="Двусоставная»; stroeniye="Подлежащего и сказуемого»; znak_posle=".»; obyasneniye_posle="Предложение по цели высказывания повествовательное, а по эмоциональной окраске невосклицательное".> <podl>губы <skaz>горели М. Лермонтов <sentence znacheniye_sbp_stroeniye="СБП со значением перечисления»; znacheniye_sbp_predl="Одновременность|Последовательность»; tip_sbp_predl="СБП, состоящее из двух предикативных частей»; intonaciya_golosa="Голос равномерно понижается в конце всего предложения»; intonaciya_kontsa="Интонация завершенности»; struktura="Сложное»; tip="Сложное бессоюзное предложение»; viskazivaniye="Повествовательное»; emots="Невосклицательное»; postr="[=];[-=]."> <pre1 intonaciya_golosa="Голос равномерно повышается в конце ПЧ»; intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности»; struktura="Аналог простого распространенного предложения»; imya_strukturi="Главное №1»; zavisimost="Не зависит от других ПЧ»; zavisimost2="Независимая от других ПЧ»; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 1 ПЧ к другим ПЧ»; otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 1 ПЧ»; skobki="Квадратные скобки»; smisl_sled="Равноправны по смыслу»; vid_svyazi_sled="Бессоюзная»; harakter="Двусоставная»; stroeniye="Подлежащего и сказуемого»; znak_posle=";»; obyasneniye_posle="Между частями сложного бессоюзного предложения".> Налево <skaz>чернело 543

глубокое <podl>ущелье <pre2 intonaciya_golosa="Голос равномерно повышается в конце ПЧ»; intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности»; struktura="Аналог простого осложненного предложения»; imya_strukturi="Главное №2»; zavisimost="Не зависит от других ПЧ»; zavisimost2="Независимая от других ПЧ»; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 2 ПЧ к другим ПЧ»; otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 2 ПЧ»; skobki="Квадратные скобки»; smisl_sled="Равноправны по смыслу»; vid_svyazi_sled=«Бессоюзная»; harakter=«Двусоставная»; stroeniye=«Подлежащего и сказуемого»; znak_posle="." obyasneniye_posle="Предложение по цели высказывания повествовательное, а по эмоциональной окраске невосклицательное".> за ним и впереди <dop>нас темно-синие <podl>вершины <dop>гор изрытые <dop>морщинами покрытые <dop>слоями <dop>снега <skaz>рисовались <dop> на бледном <dop>небосклоне М. Лермонтов <sentence znacheniye_sbp_stroeniye=«СБП со значением противопоставления»; znacheniye_sbp_predl=«Противопоставление»; tip_sbp_predl=«СБП, состоящее из двух предикативных частей»; intonaciya_golosa="Голос равномерно понижается в конце всего предложения»; intonaciya_kontsa=«Интонация завершенности»; struktura=«Сложное»; tip=«Сложное бессоюзное предложение»; viskazivaniye=«Повествовательное»; emots=«Невосклицательное»; postr="[=]-[=].">

544

<pre1 intonaciya_golosa="Голос равномерно повышается в конце ПЧ, после нее делается длительная пауза" intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности»; struktura="Аналог простого распространенного предложения»; imya_strukturi="Главное №1»; zavisimost="Не зависит от других ПЧ»; zavisimost2="Независимая от других ПЧ»; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 1 ПЧ к другим ПЧ»; otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 1 ПЧ»; skobki="Квадратные скобки»; smisl_sled="Равноправны по смыслу»; vid_svyazi_sled=«Бессоюзная»; harakter=«Двусоставная»; stroeniye=«Подлежащего и сказуемого»; znak_posle="," obyasneniye_posle="Между частями сложного бессоюзного предложения».> <podl>Смелые <skaz>побеждают <pre2 intonaciya_golosa="Голос равномерно понижается в конце ПЧ»; intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности»; struktura="Аналог простого распространенного предложения»; imya_strukturi="Главное №2»; zavisimost="Не зависит от других ПЧ»; zavisimost2="Независимая от других ПЧ»; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 2 ПЧ к другим ПЧ»; otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 2 ПЧ»; skobki="Квадратные скобки»; smisl_sled="Равноправны по смыслу»; vid_svyazi_sled=«Бессоюзная»; harakter=«Двусоставная»; stroeniye=«Подлежащего и сказуемого»; znak_posle="." obyasneniye_posle="Предложение по цели высказывания повествовательное, а по эмоциональной окраске невосклицательное".> <podl>трусливые <skaz>погибают Пословица <sentence znacheniye_sbp_stroeniye="СБП со значением времени" znacheniye_sbp_predl="Время" tip_sbp_predl=«СБП, состоящее из двух предикативных частей»; intonaciya_golosa="Голос равномерно понижается в конце всего предложения»; intonaciya_kontsa=«Интонация завершенности»; struktura=«Сложное»; tip=«Сложное бессоюзное предложение»; viskazivaniye=«Повествовательное»; emots=«Невосклицательное»; postr="[=]-[=]."> <pre1 intonaciya_golosa="Голос равномерно повышается в конце ПЧ, после нее делается длительная пауза"; intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности»; struktura="Аналог простого распространенного предложения»; imya_strukturi="Главное №1»; zavisimost="Не зависит от других ПЧ»; zavisimost2="Независимая от других ПЧ»; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 1 ПЧ к другим ПЧ»; 545

otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 1 ПЧ»; skobki="Квадратные скобки»; smisl_sled="Равноправны по смыслу»; vid_svyazi_sled=«Бессоюзная»; harakter=«Двусоставная»; stroeniye=«Подлежащего и сказуемого»; znak_posle="," obyasneniye_posle="Между частями сложного бессоюзного предложения».> <skaz>Взойдет красно <podl>солнышко <pre2 intonaciya_golosa="Голос равномерно понижается в конце ПЧ»; intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности»; struktura="Аналог простого нераспространенного предложения»; imya_strukturi="Главное №2»; zavisimost="Не зависит от других ПЧ»; zavisimost2="Независимая от других ПЧ»; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 2 ПЧ к другим ПЧ»; otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 2 ПЧ»; skobki="Квадратные скобки»; smisl_sled="Равноправны по смыслу»; vid_svyazi_sled=«Бессоюзная»; harakter="Односоставная" stroeniye="Только сказуемого" znak_posle="." obyasneniye_posle="Предложение по цели высказывания повествовательное, а по эмоциональной окраске невосклицательное".> <skaz>прощай светел месяц Пословица <sentence znacheniye_sbp_stroeniye="СБП со значением условия" znacheniye_sbp_predl="Условие" tip_sbp_predl=«СБП, состоящее из двух предикативных частей»; intonaciya_golosa="Голос равномерно понижается в конце всего предложения»; intonaciya_kontsa=«Интонация завершенности»; struktura=«Сложное»; tip=«Сложное бессоюзное предложение»; viskazivaniye=«Повествовательное»; emots=«Невосклицательное»; postr="[=]-[=]."> <pre1 intonaciya_golosa="Голос равномерно повышается в конце ПЧ, после нее делается длительная пауза" intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности»; struktura="Аналог простого распространенного предложения»; imya_strukturi="Главное №1»; zavisimost="Не зависит от других ПЧ»; zavisimost2="Независимая от других ПЧ»; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 1 ПЧ к другим ПЧ»; otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 1 ПЧ»; skobki="Квадратные скобки»; smisl_sled="Равноправны по смыслу»; vid_svyazi_sled=«Бессоюзная»; harakter="Односоставная" stroeniye="Только сказуемого" znak_posle=","

546

obyasneniye_posle="Между частями сложного бессоюзного предложения».> <skaz>Любишь <skaz>кататься <pre2 intonaciya_golosa="Голос равномерно понижается в конце ПЧ»; intonaciya_kontsa="Интонация незавершенности»; struktura="Аналог простого распространенного предложения»; imya_strukturi="Главное №2»; zavisimost="Не зависит от других ПЧ»; zavisimost2="Независимая от других ПЧ»; zadav_vopros="Нельзя задать вопрос от 2 ПЧ к другим ПЧ»; otvet_vopros="Не отвечает на вопрос 2 ПЧ»; skobki="Квадратные скобки»; smisl_sled="Равноправны по смыслу»; vid_svyazi_sled=«Бессоюзная».> <skaz>люби <dop>и <dop>саночки <skaz>возить Пословица Литература 1. Глушаков С. В. Программирование Web-страниц [Текст] / С. В. Глушаков, И. А. Жакин, Т. С. Хачиров. – М.: ООО «Издательство АСТ»; Харьков: «Фолио»,2003. – С.102,103,142-143. Е. Б. Бояршинова1, С. П. Насельский2, Г. Б. Прончев 3117 1

2

Московский экономический институт, Московский государственный гуманитарный университет, 3 Социологический факультет МГУ

Моделирование различий эстетических предпочтений российской и западной кино-аудиторий

Постановка задачи и источники информации Каждую неделю в российский кинопрокат выходит несколько фильмов. Например, в 2008 году по данным сайта www.kinopoisk.ru [1] в прокат вышли 339 кинофильмов. Используя интернет, можно узнать самые различные сведения об этих фильмах. Можно просмотреть так называемый трейлер (это то, что раньше принято было называть анонсом). Можно познакомиться с отрывками из этих фильмом, просмотреть галерею, 117

© Е. Б. Бояршинова, С. П. Насельский, Г. Б. Прончев, 2010 547

составленную из отдельных кадров, прочитать аннотацию, рецензии профессиональных и непрофессиональных рецензентов и отклики зрителей. Если бы этим и исчерпывалась информация об эстетических достоинствах кинопроизведений, то база для анализа была бы ограничена только мнениями аудитории, пишущей о кино профессионально или любительски. Но в настоящее время можно говорить о существовании массового Интернет сообщества, охватывающего широкие круги любителей кино (синефилов), которые участвуют в постоянно проводимых опросах на сайтах для киноманов. На этих сайтах автоматически обобщаются статистические характеристики выражения мнений. Кроме того, косвенно о восприятии фильмов говорит их коммерческий успех или неуспех. Итак, познакомимся с источниками информации, на базе которой проведены исследования, описываемые в нашей работе. Непосредственно мнение синефилов по отношению к каждому фильму выражается в виде оценки по десятибалльной шкале в индексах Top250 и IMDB. Индекс Top250 используется русскоязычной публикой, а индекс IMDB является интернациональным. О фильмах вышедших в мировой прокат на сайте IMDB высказывается в десятки раз больше людей, чем на сайте Top250. Средние оценки фильмов, публикуемые этими индексами, могут служить для сравнения вкусов активных кинозрителей, которых мы назвали синефилами. Кроме непосредственных оценок, выраженных баллами, имеется показатель, характеризующий интерес активных кинозрителей к тому или иному кинопроизведению, – это количество людей поставивших свою оценку фильмам на сайтах Top250 и IMDB. Статистическая сводка мнений профессиональных англоязычных кинокритиков также доступна на сайте www.kinopoisk.ru. Количество англоязычных рецензий и доля среди них положительных рецензий, а также средняя оценка фильмов рецензентами по десятибалльной шкале. Сборы фильмов в кинопрокате позволяют сравнивать интерес публики к различным фильмам. Сборы от проката в России и (отдельно) в США доступны на этом сайте. По 142-м из 339-ти фильмов вышедших в российский кинопрокат в 2008 году информация о всех указанных оценках имеется. Метод исследования Но вот вопрос: «Как использовать эту богатую статистику?» Неужели ограничиться, как это делают в популярных журналах по кино составлением десятки самых лучших фильмов? Кстати, Top250 именно так и задуман. С его помощью составлен и постоянно корректируется список 250-ти самых лучших фильмов.

548

Мы предлагаем несколько иной инструмент. Который, как это будет видно, позволяет выделять различия в оценке фильмов независимо от того, в какой части рейтингового списка они находятся. Рассмотрим вопрос на языке математической статистики. О некотором количестве объектов (в нашем случае фильмов) известны две количественные характеристики. В нашем случае их можно выбрать из широкого списка: - оценка синефилов Top250; - оценка синефилов IMDB; - количество людей выразивших своё мнение в рейтинге Top250; - количество людей выразивших своё мнение в рейтинге IMDB; - сборы фильма в российском прокате (характеристика интереса к фильму со стороны российской аудитории); - сборы фильма в прокате США (характеристика интереса к фильму со стороны американской аудитории); - оценка, данная фильму англоязычными рецензентами; - процент англоязычных рецензентов положительно оценивших фильм; - общее количество англоязычных рецензий; - любые другие количественные характеристики зрительского внимания или зрительского восприятия, которые можно найти в интернете. Мы имеем дело с парой количественных характеристик для некоторого количества объектов (фильмов). Обозначим эти характеристики {xi;yi}. Индекс i – это порядковый номер, он меняется от 1 до n. Существует математический критерий – коэффициент корреляции, который позволяет оценить степень обоснованности применения линейной зависимости для описания связи между величинами y и x. Этим критерием является коэффициент линейной корреляции [2]. Для его вычисления разумно использовать следующую формулу: r=

COVxy

=

Dx

( x ⋅ y) − x ⋅ y

()

x2 − x

2

В этой формулу горизонтальные чёрточки над выражениями означают усреднение. В частности: n

∑ ( xi ⋅ yi )

( x ⋅ y ) = i =1`

n

n

;x=

∑ xi i =1`

n

n

;y=

∑ yi i =1`

n

n

; x2 =

∑x i =1`

n

2 i

.

Следует иметь в виду, что x 2 ≠ ( x ) . Величины COVxy = ( x ⋅ y ) − x ⋅ y и 2

()

D x = x2 − x

2

называются в статистике, соответственно, ковариация и

дисперсия. 549

Коэффициент линейной корреляции изменяется в пределах от минус единицы до плюс единицы. Если коэффициент корреляции больше нуля, говорят о положительной корреляции. В этом случае большим значениям одной из переменных чаще соответствуют большие значения другой переменной. В случае отрицательной корреляции всё наоборот: большим значениям одной из исследуемых величин соответствуют меньшие значения другой величины. Считается, что абсолютное значение коэффициента корреляции является мерой тесноты связи двух величин. Чем ближе к единице, тем теснее связь. Если коэффициент корреляции отличается от нуля менее чем на 0,2 … 0,3; то это указывает на отсутствие связи между величинами или её крайне низкую степень. Сама по себе величина коэффициента линейной корреляции о многом говорит. Например, по результатам проката 2008 года коэффициент корреляция между оценкой синефилов Top250 и сборами проката отсутствует: коэффициент корреляции равен 0,047. Это очень важный результат. Сборы никак не связаны с художественными и эстетическим качествами фильмов. Зато количество людей давших свою оценку фильмам зависит от сборов очень заметно. Коэффициент корреляции количества оценок на Top250 и сборов в РФ составляет 0,635. Это достаточно ожидаемый результат, количество просмотревших фильм синефилов определяется интенсивностью её проката. Ещё теснее корреляция оценок Top250 и IMDB – для этой пары величин коэффициент корреляции равен 0,794; а количества проголосовавших коррелируют с коэффициентом 0,743. Значит, в целом, оценка фильма и внимание к нему со стороны отечественных и зарубежных синефилов определяются эстетическими критериями. Но наибольший интерес представляют различия. Мы подходим к ним. Повторяем: мы имеем дело с парой количественных характеристик для некоторого количества фильмов. Мы обозначили эти характеристики {xi;yi}, где индекс i – это порядковый номер, он меняется от 1 до n. Если изобразить эти точки на координатной плоскости XOY, то они образуют в большей или меньшей степени вытянутое облачко. Сразу появляется желание изобразить зависимость между y и x с помощью прямой линии, то есть линейной функции: yi=kxi+b. Оправданность такого приближения тем выше, чем больше коэффициент линейной корреляции. Известен с эпохи возрождения метод построения таких зависимостей. Он носит название метода наименьших квадратов. Этот метод заключается в подборе таких значений параметров зависимости (в нашем случае это k и b), чтобы сумма квадратов отклонений теоретических значений от фактических была бы 550

минимальной. Отклонение фактического значения (yi) от теоретического (yi) – это: εi=yi-yi=yi-kxi-b. Эта задача давно решена и имеет простое решение [2]: Dy

k = r⋅

Dx

; b = y − k ⋅ x.

Величина отклонения фактических значений от расчётных (εi) является мерой соответствия теоретической зависимости фактической для каждого конкретного случая. Среднее квадратичное отклонение фактических значений от теоретических (остаточная дисперсия) является мерой точности соответствия зависимости фактическому положению дел в целом. Производной от неё величиной является остаточное среднее квадратичное отклонение, обычно обозначаемое греческой буквой сигма σ. Эти величины легко вычислить по формулам: n

Dост. =

∑ε i =1

2 i

n−2

; σ ост. = Dост. .

Значение этих величин трудно переоценить. Напомним так называемое правило «трёх сигм». Очень редко случайная величина отклоняется от своего среднего значения более чем на три средних квадратичных отклонения (три сигма). Если такое отклонение происходит, то оно указывает на то, что применительно к объекту можно утверждать, это «неспроста», что объект является особенным. Проиллюстрируем вышесказанное примером. Если в качестве пары величин (y и x), между которыми исследуется степень зависимости использовать две величины: количество любителей кино (синефилов) давших свои оценки на Top250 и сборы в РФ (коэффициент корреляции этих величин 0,635; количество фильмов для которых имеются эти данные 317), то выяснится интересный факт. Более чем на три сигма (или чуть меньше) превосходит ожидаемый со стороны синефилов интерес к следующим фильмам: «Сумерки» (8,5σ), «Тёмный рыцарь» (7,0σ), «ВАЛЛ-И» (5,8σ), «Я-легенда» (3,7σ), «Заложница» (3,3σ), «Железный человек» (2,6σ), «Суиннитод: демон парикмахер с Флит-стрит» (2,6σ). Ажиотажное внимание фильму «Сумерки» обеспечила аудитория состоящая из молодых зрительниц влюбившихся в главного героя фильма – симпатичного вампира. Понятно преувеличенное внимание к фильму «Тёмный рыцарь». В этом фильме сыграл свою последнюю роль, трагически ушедший из жизни актёр Хит Леджер, смерть которого незадолго до премьеры фильма стала предметом обострённого внимания синефилов. Остальные три фильма выделились, благодаря своим 551

художественным качествам и сниженному интересу к ним со стороны массового зрителя. Несопоставимо мало внимания синефилы уделили следующим фильмам: «Мадагаскар-2» (–3,4σ), «Адмирал» (–2,6σ), «Мумия: Гробница Императора Драконов» (–2,6σ). Это отставание легко интерпретировать. Фильмы оказались востребованы аудиторией состоящей из людей не принадлежащих к интернет-сообществу. Фильмы «Мадагаскар-2» и «Мумия: Гробница Императора Драконов» были кассово-успешны, но рассчитаны на детскую аудиторию. Фильм «Адмирал» не заслужил внимания у любителей кино по эстетическим причинам. Несмотря на интерпретацию образа А.В. Колчака непривычную для поколений выросших в советское время. Кажется, новый подход к изложению событий революции и гражданской войны не мог не привлечь внимание синефилов старших возрастов. Но это не сказалось на результатах интернет-голосования, Это видимо, свидетельствует, о том, что через интернет своё мнение высказывают представители поколения, чьи взгляды сформировались в постсоветское время. Для исследования зависимости между количеством любителей кино (синефилов) давших свои оценки на Top250 и сборами в РФ было использовано 317 фильмов. Применённый нами метод позволил выделить из этой массы 10 фильмов. Это менее 3%. Таким образом, использованный нами метод позволяет сконцентрировать внимание исследователей (социологов и эстетов) на фильмах, чья оценка различными киноаудиториями отличается в наибольшей степени, хотя эти фильмы могут находиться в общей рейтинговой массе. Литература 1. www.kinopoisk.ru 2. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. – М.: Наука, 1980. – 976 с. Е. Б. Бояршинова1,С. П. Насельский2118 1

2

Московский экономический институт, Московский государственный гуманитарный университет

Моделирование кризисов трудового потенциала

Безусловно, одним из видов возобновляемых ресурсов является рабочая сила – трудовые ресурсы. Этот ресурс является возобновляемым и объем, в котором происходит его возобновление, зависит от объёма самого 118

© Е. Б. Бояршинова, С. П. Насельский, 2010 552

ресурса и его структуры (половой и возрастной). В настоящей работе мы пользуемся идеей метода Э. Галлея, разработанного им для оценки так называемой ожидаемой продолжительности жизни [1]. Суть этого метода Галлея заключается в следующем. Используя статистическую информацию о вероятностях смерти в различных возрастных группах в конкретном году, вычисляют среднюю продолжительность жизни когорты произвольного объёма. Предполагают, что члены когорты от момента своего рождения до полного вымирания были подвержены риску смерти в соответствии с текущей статистической информацией о смертности в различных возрастных группах. Получаемая таким образом величина (ожидаемая продолжительность жизни) является характеристикой качества жизни чутко реагирующей на изменение социально-экономических и политических условий жизни. В качестве исходных данных нам потребуются следующие статистические данные. Первое. Численность населения в различных и возрастных группах в исходный момент времени. Обозначим этот массив данных Xsag. Индекс s – определяет пол (это бинарный индекс, пусть имеет два значения: 0 для мужского пола и 1 для женского). Индекс a – возраст, третий индекс g – указывает на дату составления прогноза (например g=2008, соответствует дате составления прогноза). Второе. Вероятности смерти в году g для различных половозрастных групп: Pmsa. Третье. Вероятности рождения мальчика Pb0a и девочки Pb1a у женщин из различных возрастных групп. Четвёртое. Доля трудоспособного населения в различных половозрастных группах: Ksa. Все указанные данные имеются в официальных государственных статистических справочниках. Нужно только определиться: за какой интервал времени нас интересуют суммарные трудовые ресурсы: t. Это может быть и 50 и 100 лет. Любая разумная величина сравнимая с продолжительностью трудовой жизни и репродуктивного периода. Теперь в духе Э. Галлея вычислим ожидаемое за время t количество лет жизни граждан в трудоспособном состоянии. Численность населения в различных половозрастных группах в год номер n: X 11n = ∑ X 1a ( n −1) Pb1a ; a

X 01n = ∑ X 1a ( n −1) Pb0 a ; a

X 1( a +1) n = X 1a ( n −1) (1 − Pm1a ); X 0( a +1) n = X 0 a ( n −1) (1 − Pm0 a ).

Общее количество лет в трудоспособном возрасте, которое проживёт население в ближайшие t лет: S=

g +t

∑ ∑( X

n = g +1 a

553

1an

K1a + X 0 an K 0 a ).

Вычисления этой величины для различных регионов можно легко проводить, используя доступные статистические данные. Интересно искать корреляцию между полученными значениями и положением дел в регионах. Если величину S, вычисленную указанным способом отнести к суммарной численности населения, то полученная величина, которую можно было бы назвать «удельным трудовым потенциалом». Эта величина синтетическая, она учитывает состояние дел в год g с рождаемостью, смертностью и долей трудоспособного населения по возрастным группам. Изменение условий воспроизводства населения и изменение доли трудоспособного населения отражается в динамике «удельного трудового потенциала» ещё до наступления кризисных явлений и возможно может быть использовано для их предсказания. Литература 1. Основы демографии. Под ред. В. А. Ионцева, Б. А. Суслакова. М., 1997. Е. Б. Бояршинова1, С. П. Насельский2119 1

2

Московский экономический институт, Московский государственный гуманитарный университет

Моделирование изменений образов глобального киноискусства

В настоящей работе описывается методика обработки результатов социологических опросов, в которых реципиентам предлагалось выразить своё отношение к эстетически значимым объектам, которыми являются актёры кино. Кинематограф – это творец мифов и мечтаний, оказывающих значительное влияние на психологию социума. Поэтому в нашей работе предпринята попытка анализа периодизации кинематографических мифов в кинематографах США и России (СССР). Для нашего исследования и моделирования были взяты кинематографы США и СССР – двух политических антагонистов. Эти два политических противника очень много заимствовали друг у друга, использовали общие формы для раскрытия разных проблем. Кинематограф в тот период наиболее ярко отражал идеологию и настроение, царившее в обществе. Кино стало лакмусовой бумажкой обозначавшей наиболее ярко желания, устремления, мечты людей. Мечты бывают разные. Детские мечты целомудренны, ярки и неконкретны. Не всё в них правдоподобно из-за непроработанности деталей. Зато есть полёт необузданной фантазии. Юношеская мечта 119

© Е. Б. Бояршинова, С. П. Насельский, 2010 554

возвышенна, детали - чётки и ясны (по крайней мере, с юношеской точки зрения). В процессе взросления подросток превращается в зрелое существо, появляются двойные стандарты. Возникает различие между мечтой декларируемой и мечтой воспринимаемой. И, наконец, у взрослого человека мечта становится развлечением. Чем она причудливей и ирреальней, тем лучше. Человечество проходит в своём развитии фазы, напоминающие взросление человеческого индивидуума. По крайней мере, так случилось с кинематографическим воплощением мечты. Начнём обзор кино-мечтаний с мечтаний, которые дарил кинематограф в эпоху детства кино-аудитории. Не всё в них правдоподобно из-за непроработанности деталей. Зато есть полёт необузданной фантазии. Многие из лучших образцов того кинематографа – это искусство мечты, это – продукция фабрики грёз. Это, так сказать мечта в незамаскированном виде. Американские золушки едут на Бродвей. А герои талантливо сделанных по образцам американских мюзиклов фильмов «Волга-Волга» (1938), «Весёлые ребята» (1934) стремятся в Москву. И в советском и в американском кинематографе периоды детской невинной мечты закончились лет через пятнадцать, после того как начались. Фильмы о советских и американских золушках продолжали ещё долго появляться, но воспринимались теперь только как игра. “Юношеские” мечты. Этот тип мечты пышно расцвёл в советском кинематографе. После Великой Отечественной войны стало ясно, что детские мечты нашему населению не свойственны. Все слишком хорошо знали жизнь, чтобы верить в мечту о чуде. Чудо можно было добыть трудом, усердием самоотвержением. Настоящая советская мечта выражена в фильмах, в которых персонажи добивались своего положения трудом и знанием. Обратимся к фильму «Девять дней одного года» (1961). Как прекрасна изображённая в нём жизнь физиков! Какие люди вокруг, какие умные застольные беседы! В один из девяти дней главный герой Гусев приезжает в свой родной посёлок, и сразу становится ясно, как далеко он оторвался в светлую высь от своих земляков. Отец рассказывает о знакомых Гусева: «Младшего Воронова на шесть лет посадили по пьяни, а старший генерала получил». Ну, разве такое сопоставление не даёт повод помечтать! Главное вырваться отсюда в Москву. Период юношеской чистой советской кино-мечты об успехе завершил самый мощный по психологическому воздействию фильм этого периода «Укрощение огня» (1972) Это очищенная от всего лишнего и «нетипичного» биография главного конструктора ракетной техники. Зато получился сильный фильм, который в разгар брежневской спокойной 555

жизни призывал воспользоваться честным путём социально значимых усилий. Материальная часть мечты была доведена до предельных значений. Не на «Волге», а на «Чайке» катает свою любимую по кремлёвской набережной главный конструктор. Оказывается, он её катает вокруг своего дома. У главного конструктора не только персональная машина, но и персональный самолёт. Он может подарить своему ребёнку мотоцикл. А каков пир по случаю космического успеха устраивают в Кремле! Хотим мы, или нет, но во всех этих фильмах призыв к чистой юношеской мечте о социально значимом успехе подкреплялся демонстрациями материально значимых благ, которые многократно превосходили материальное счастье ловкого завскладом. Период «юношеской» мечты в советском кино продолжался включительно с 1961 («Девять дней одного года») по 1972 год («Укрощение огня»), то есть 12 лет. Фильмы на эту тему делались и позже, например фильм о Туполеве, но того успеха и того художественного уровня они уже не достигали. В американском кино периода подобного периоду «юношеской» мечты в советском кино не случилось. За то в нём сразу за периодом «детских» мечтаний наступил период «мечты молодого человека с двойными стандартами». Поясним, что мы имеем в виду. Первый значительный фильм такого рода: «Гражданин Кейн» Орсона Уэллса (1941 год). Главный герой ещё ребёнком как золушка становится богачом. Но зато потом до всего доходит сам. Из молодого человека с открытой улыбкой, делающего не очень хорошие вещи, Кейн превращается в мрачного старика умирающего в своей постели. Великие фильмы не всегда находят продолжателей. Фильм «Гражданин Кейн» стал историей кино, энциклопедией новых приёмов. Но в следующий раз тему карьерного роста, сопровождающегося моральным разложением, американское кино открыло в середине сороковых годов. В фильме «Вся королевская рать» (1949) непьющий увалень, примерный семьянин, борец за права сограждан Вили Старк превращается в не просыхающего от пьянки морального разложенца сделавшего политику инструментом грязных дел. В сороковые – пятидесятые годы американское кино произвело много выдающихся фильмов, в которых циничные прохвосты, осуждаемые авторами фильма, делают карьеру, почти неизменно заканчивающуюся крахом. Фильм 1956 года «Гигант» завершает череду таких фильмов, над которыми можно помечтать в стиле: «Уж я бы не совершил такой глупой ошибки!» Вернёмся к числам. Как оценить продолжительность периода «мечты с двойными стандартами»? Мы полагаем его в американском 556

кинематографе с 1944 года («Двойная страховка») по 1957. Итого 13 лет. Обратите внимание на обоснование: «Мы полагаем». Это экспертная оценка. «Гражданин Кейн» в 1941 году не начал традицию, а только предвосхитили её. В советском кино, как нам кажется, первым фильмом, в котором можно было сопереживать персонажу, деятельность которого не может не быть официально осуждаемой, был фильм «Возвращение святого Луки» (1970 год). Персонаж этого фильма – преступный гений Карабанов. Конечно, в советском кино мотив осуждения дурных поступков должен был быть очень силён и очевиден. Отрицательный персонаж, должен был быть носителем черт делающих его образ не пригодным для использования в качестве объекта подражания. Поэтому, такие фильмы, в которых герой «омерзительно прекрасен» можно сосчитать по пальцам. В середине 80-х годов XX века эта тенденция в советской мечте была завершена двумя эффектными фильмами. «Блондинка за углом» (1984) и «Прохиндиада, или бег на месте» (1984). В обоих фильмах осуждение вещизма было проведено формально, главным образом за счёт неправдоподобного финала. Этот этап отражения советской мечты завершился с началом перестройки. Начались опыты с новыми темами, закончившиеся коллапсом кинопроизводства и кинопроката. А тем временем в американском кино появилась и укоренилась новая форма мечты. Мечта-сказка, мечта-развлечение. Этот жанр сменил поиски новых социально-значимых тем, которым посвятило себя американское кино 70-х годов XX века. «Звёздные войны» (1977), «Близкие контакты третьего вида» (1977), фильмы , в которых главный герой Индиана Джонс (1981, 1984, 1989). Век этих фантазий был около 14 лет. (Назовём его «Иллюзия-1».) Мечта в 1991 году сменила оболочку «Терминатор-2». Союз мальчика неудачника и неистребимого робота. Ещё через 14 лет около 2005 года приятными кино-аудитории становятся мечты о супергероях из комиксов. (Период «Иллюзии-2» закончился.) Фильмы производятся и смотрятся. У нас период такой кино-мечты начался «Ночным дозором» (2004). Продолжительности в годах периодов эксплуатации различных типов киномечты в кинематографах СССР и США сведены в таблице 1.

557

Таблица 1. Продолжительность в годах периодов эксплуатации различных типов киномечты в кинематографах СССР и США Название США СССР/Россия периода «Детская мечта» 15 15 «Юношеская 12 мечта» Мечта «двойных 14 15 стандартов» «Иллюзии-1» 14 «Иллюзии-2» 14 Легко посчитать, что в среднем тип мечты используемой в киноискусстве не меняется в среднем в течение 13,9 года. Среднее квадратичное отклонение составляет при этом 1,35 года. Применяя правило трёх сигм, получаем, что если мечта изображаемая кинематографом попадёт в резонанс с мечтой воображаемой обществом, то это может продлиться не менее 9,8 лет. Но это предельные значения. По крайней мере, можно не ждать, что ранее 2014 года наш зритель охладеет к отечественным сказкам о вампирах. Прежде чем мы перейдём к описанию результатов социологических опросов, в которых реципиентам предлагалось выразить своё отношение к эстетически значимым образам глобального киноискусства, обсудим использование метода ранговой корреляции в социологических исследованиях. Если двум людям предложить расставить какие-нибудь объекты в порядке убывания или наоборот возрастания приязни к ним, то можно количественно сравнить степень сходства или различия их вкусов. Такое действие называется ранжированием. Подвергающиеся исследованию люди (реципиенты) присваивают ранги каким-либо объектам (ранжируют их). Тесноту связи взглядов реципиентов можно оценить с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена [1]: r = 1−

6∑ Rx − R y

2

n ( n 2 − 1)

Здесь: n – количество ранжируемых объектов. ∑ Rx − R y - сумма квадратов разностей рангов присвоенных реципиентами. Если вкусы реципиентов прямо противоположны, то коэффициент ранговой корреляции приближается к минус одному, а если вкусы близкие – то к плюс единице. Если во вкусах нет никакой ни положительной, ни отрицательной корреляции, то в этом случае коэффициент около нуля. 2

558

Что значит около единицы или нуля? Значит, отличается менее чем на 0,2-0,3. Можно предлагать ранжировать самые разные объекты. На первокурсниках хорошо идёт такой опыт. Им можно предложить ранжировать сигареты. Разумеется, участвовать должны только курящие. Студенты ранжируют сигареты. Если вычислить ранговую корреляцию оценок сигарет студентами и ранги цен сигарет, то выявляется интересная деталь. Среди студентов встречаются такие, у которых вкус заметно коррелирован с ценой. Цена это престиж, реклама. Такие студенты больше подвержены внушению. Иностранным студентам дальневосточного происхождения (Китайская и Республика Корея) предлагалось ранжировать список всемирно известных актёров кино, включающий как актёров китайского происхождения и так и западных актёров. Одновременно ранжировались блюда, предлагаемые в студенческих столовых. Студенты, в чьей оценке блюд предпочтение отдавалось рису, предпочитали актёров дальневосточного происхождения. Студенты, предпочитавшие картофель или макароны, отдавали предпочтение западным актёрам. Возможно, это говорит о том, что привыкание к европейской кухне происходит параллельно с привыканием к западной массовой культуре. Переходим к опытам с использованием эстетически значимых объектов. В них приняли участие 26 девушек – студенток вечерниц второго курса. Среди них было 15 человек с ведущим правым глазом и 11 – с ведущим левым глазом. О глазах. Это очень важное отличие. Подавляющее большинство нейрофизиологов считают, что глаза связаны с полушариями головного мозга крест накрест[2]. В голове у человека два полушария. Между полушариями некоторые функции распределены. Например, за правым полушарием у всех людей закреплена функция обработки входной информации. У большинства людей пишущих буквами решение принимает левое полушарие. У тех, у кого решение принимает правое полушарие, у тех процесс мышления выглядит более художественно. Большинство людей пишущих иероглифами именно такие. Проверить полушарность очень просто. Нужно взять в руку карандаш или палочку и, глядя двумя глазами, навести её на какую-нибудь вертикальную линию. (Край доски, угол комнаты, оконный переплёт.) Если вы затем закроете левый глаз, и карандаш окажется на этой линии. То Ваш правый глаз ведущий. Если останется на линии, когда вы смотрите только левым глазом, то ведущий глаз левый и главное полушарие правое. Человек интуитивно располагает карандаш на линии, соединяющей объект визирования с ведущим глазом.

559

Мы предложили проранжировать голливудского кинематографа (см. табл. 2).

реципиентам

11

актёров

Таблица 2. Результаты ранжирования для «списка одиннадцати» Общий Средний ранг Средний ранг средний присвоенный АКТЁРЫ присвоенный ранг «левоглазыми». «правоглазыми». Д. Депп 1 1 1 Б. Уиллис 3,5 6 5 А. Шварценеггер 11 11 11 Л. Ди Каприо 10 8 10 В. Дизель 5 9 8 Р.Де Ниро 3,5 5 3 Б. Питт 2 2 2 Д. Чан 9 10 9 Аль Пачино 6 3 4 Х. Форд 8 7 7 А. Бандерас 7 4 6 Средний ранг определялся, как на соревнованиях по фигурному катанию. Первое место получает тот, у кого наименьшая сумма мест (то есть рангов) присуждённых ему судьями. Интересно коррелируют ли ранги присвоенные различными группами студентов. Как видно из таблицы 6, корреляция между средними рангами левоглазых и правоглазых заметно меньше чем с общей выборкой. Эту корреляцию можно обострить, убрав из опроса тех актёров, эстетическая ценность которых мало отличается для левоглазых и правоглазых. Это занявшие первые два места Д. Депп и Б. Питт, и оказавшийся на последнем месте А. Шварценеггер. Массовая культура навязывает стандартизованные образы прекрасного и безобразного. Поэтому различия между людьми приходится искать, отбрасывая эти ставшие стандартом образы (см. табл. 3). Таблица 3. Результаты ранжирования для «списка восьми» Общий Средний ранг Средний ранг средний присвоенный АКТЁРЫ присвоенный ранг «левоглазыми». «правоглазыми». Б. Уиллис 1 4 3 Л. Ди Каприо 8 6 8 В. Дизель 3 7 6 Р. де Ниро 2 1,5 1 560

Д. Чан Аль Пачино Х. Форд А. Бандерас

7 4 6 5

8 1,5 5 3

7 2 5 4

Результат не заставил себя долго ждать. Различия обострились коэффициент корреляции уменьшился! Значит различие найдено. Найдено различие в средних оценках эстетических образов голливудских актёров. Коэффициент корреляции усреднённых предпочтений левоглазых и правоглазых уменьшился с 0,78, до всего 0,51 (см. табл. 6). Убираем Харисона Форда и Джеки Чана. Их ранги очень близки у разных групп. Остаётся шесть актёров – шесть эстетически значимых образов (см. табл. 4). Таблица 4. Результаты ранжирования для «списка шести» Общий Средний ранг Средний ранг присвоенный средний присвоенный ранг «левоглазыми» «правоглазыми» АКТЁРЫ Б. Уиллис 1 4 3 Л. Ди Каприо 6 5 6 В. Дизель 2 6 5 Р. де Ниро 3 3 1,5 Аль Пачино 4 1 1,5 А. Бандерас 5 2 4 Различия обостряются корреляция точек зрения левоглазых и правоглазых уменьшилась до 0,26 (см. табл. 6). Слабее всего различаются точки зрения на ди Каприо и де Ниро. Исключаем их из списка. Остаются четыре актёра, четыре объекта ранжирования (см. табл. 5). Таблица 5. Результаты ранжирования для «списка четырёх». Средний ранг Средний ранг Общий присвоенный средний АКТЁРЫ присвоенный «левоглазыми» «правоглазыми» ранг Б. Уиллис 2 3 2,5 В. Дизель 1 4 4 Аль 3 1,5 1 Пачино А. 4 1,5 2,5 Бандерас 561

Коэффициент корреляции левоглазых и правоглазых стал отрицательным (см. табл. 6). Наконец мы нащупали те эстетические объекты отношение, к которым разделяет между собой левоглазых и правоглазых: левополушарных и правополушарных! Отношения к актёрам из этой выборки у левоглазых и правоглазых прямо противоположны. Таблица 6. Коэффициенты ранговой корреляции между средними рангами выборок для случаев ранжирования различного количества актёров «Левоглазые» «Правоглазые» «Левоглазые» и и Характер выборок и «Объединённая «Объединённая «Правоглазые» выборка» выборка» Ранжирование 11 0,78 0,92 0,93 актёров Ранжирование 8 0,51 0,76 0,90 актёров Ранжирование 6 0,26 0,36 0,73 актёров Ранжирование 4 – 0,85 0,85 – 0,55 актёров Такие изменения коэффициентов ранговой корреляции указывают на значимые различия между группами. Уменьшается общность средних мнений, растут различия. Но внутри групп имеется разброс мнений. Корреляция отдельного реципиента в группе со средним мнением группы может быть и отрицательна (см. табл. 7). Таблица 7. Диапазон изменения коэффициента ранговой корреляции между индивидуальными рангами и средне-групповыми для случаев ранжирования различного количества актёров Объединённая Характер выборки «Левоглазые» «Правоглазые» выборка Ранжирование 11 от 0,83 от 0,86 от 0,86 актёров до 0,25 до 0,13 до (– 0,05) Ранжирование 8 от 0,83 от 0,91 от 0,88 актёров до – 0,38 до – 0,20 до – 0,36 Ранжирование 6 от 0,89 от 0,94 от 0,99 актёров до – 0,89 до – 0,49 до 0,73. Ранжирование 4 от 0,8 от 0,95 от 0,95 актёров до – 1 до – 0,65 до – 0,85 562

Попробуем оценить тесноту связей мнений внутри группы. Введём коэффициент ранговой сплочённости. Для этого расположим испытуемых в порядке убывания коэффициентов ранговой корреляции Спирмена между их индивидуальными результатами ранжирования и средними рангами группы. То есть, ранжируем их в порядке убывания сходства их мнения со средним мнением группы (RX). После этого вычисляем коэффициенты ранговой корреляции между мнениями испытуемых, расположенных следом друг за другом в порядке убывания RX и ранжируем значения этих коэффициентов корреляции (RY). Завершает этап расчётов вычисление коэффициента ранговой корреляции Спирмена между (RX) и (RY): K р.спл. = 1 −

6∑ ( RX − RY )

2

n ( n 2 − 1)

В дальнейшем будем называть введённый коэффициент (Kр.спл.) “коэффициентом ранговой сплочённости”. Чем больше этот коэффициент, тем справедливее утверждение, что люди с наиболее типичными для данной выборки оценками мало отличаются во мнениях друг от друга. Значения коэффициентов ранговой сплочённости для случаев ранжирования различного количества актёров сведены в таблицу 8. Таблица 8. Коэффициент ранговой сплочённости для случаев ранжирования различного количества актёров Объединённая Характер выборки «Левоглазые» «Правоглазые» выборка Ранжирование 11 0,72 0,59 0,77 актёров Ранжирование 8 0,88 0,64 0,60 актёров Ранжирование 6 0,46 0,014 0,26 актёров Ранжирование 4 – 0,11 0,33 0,0021 актёров Коэффициенты ранговой сплочённости для разных групп заметно различаются. Когда реципиентам предлагался набор эстетически-значимых образов, в который входили объекты мнение, о которых одинаково, то левоглазые обнаруживали большую сплочённость. При этом мнение правоглазых было более разнообразно. Как только мы ограничили список объектов ранжирования наиболее эстетически значимыми, так сразу мнения левоглазых стали разнообразнее. 563

Из всего сказанного видно, что метод ранговой корреляции работает. То есть, коэффициент ранговой сплочённости можно использовать для исследования различий эстетического восприятия объектов. Возможно, введённое в настоящей работе понятие коэффициента ранговой сплочённости позволит использовать его как дополнительную характеристику, позволяющую установить различие между группами в микро-социуме. Использование в опросах образов общеизвестных актёров позволяет легко установить различия в эстетических и вкусовых установках обследуемых. Литература 1. Теория статистики /под ред. Г.Л. Громыко. — М., 2006. 2. Общая и частная физиология нервной системы. Руководство по физиологии. Л., 1969. Б. С. Бояршинов1, Е. Б. Бояршинова2, С. П. Насельский3, Г. Б. Прончев4120 1 2

Московский государственный гуманитарный университет, Московский государственный гуманитарный университет, 3 Московский экономический институт, 4 Социологический факультет МГУ

Модели кризисных явлений в обществе

В современном мире поведение всех индивидов подвержено действию суммы социокультурных и информационных факторов, совокупность которых можно назвать социальным шумом. Наша работа посвящена двум кризисным количественным проявлениям поведения общества: валютные кризисы и демографическая ситуация. И в той и в другой областях количественная картина происходящего выглядит как раздувание пузыря с последующим его разрушением [1]. Устоявшиеся термины: «биржевой пузырь» и «демографический взрыв» служат для обозначения явлений определяемых поведением социума. Эти явления лишь происходящих на фоне процессов, описываемых экономическими моделями и законами демографии, которые интерпретируют плавное течение процессов и бессильны предсказать кризисные явления. Как заметил А. Эйнштейн: «Весь предшествующий опыт убеждает нас в том, что природа представляет собой реализацию простейших математически мыслимых элементов» [2]. Поэтому будем пытаться

120

© Б. С. Бояршинов, Е. Б. Бояршинова, С. П. Насельский, Г. Б. Прончев, 2010 564

применить различные математические модели, используемые в аналогичных случаях в физике. Кинематический аналог поведения игроков Существует слой экономически активных членов общества, чьё поведение легко количественно характеризуется и поэтому интересно для применения математических методов анализа. Речь идёт об участниках валютного рынка. Курсы валют и их колебания не только и не столько являются отражением экономической реальности, как это было в эпоху «золотого стандарта», сколько являются проявлением настроений в той части социума, которая участвует в игре на курсах валют. Значительный интерес в этом отношении представляет прогнозирование курса европейской валюты по отношению к доллару США. При анализе поведения курсовых соотношений на валютном рынке используются такие понятия, как линия поддержки и линия сопротивления [3]. Значения курсов соответствующие этим уровням считаются на рынке “психологически важными”, при выходе валютного курса за пределы, обозначенные этими линиями, характер развития ситуации резко меняется. Спокойное и предсказуемое изменение валютного курса сменяется на его резкий рост или падение. Так продолжается до тех пор, пока ситуация не придёт к новому состоянию равновесия. В исходных данных по динамике валютного курса [4] привлекают внимание участки, на которых просматривается явная тенденция изменения обменного курса по параболическому закону. Изменение по параболическому закону соответствует равноускоренному или равнозамедленному движению [5]. Нами была использована модель параболического роста, предусматривающая изменение курса ( y ) по следующему квадратичному закону относительно времени (x ) :

y = α ⋅ x2 + β ⋅ x + γ . Коэффициенты α, β, γ мы находили по методу наименьших квадратов, решая в среде электронных таблиц матричное уравнение. Черта сверху обозначает усреднение. ⎛ x4 ⎜ ⎜ 3 ⎜x ⎜ 2 ⎜x ⎝

x3 x2 x

⎛ 2 ⎞ x 2 ⎞⎟ α ⎛ ⎞ ⎜ x ⋅ y⎟ ⎟⎜ ⎟ x ⎟⎜ β ⎟ = ⎜ x ⋅ y ⎟ ⎜ ⎟ ⎟ ⎝⎜ γ ⎠⎟ ⎜ y ⎟ 1⎟ ⎝ ⎠ ⎠

Скорость изменения курса (первая производная по x) выражается формулой: y ′ = 2α ⋅ x + β . Ускорение при параболическом законе изменения постоянно: 565

y ′′ = 2α . Нами были проанализированы четыре случая параболической динамики. Нисходящая и восходящие ветви параболы ветвями вниз (α < 0) , нисходящая ветвь параболы ветвями вверх (α > 0 ) . Анализировалась история изменения мнения социума валютных спекулянтов о значении курса евро относительно доллара за период с 01 января 2001 года по 31 августа 2008 года. За этот период нами было отмечено следующее количество участков с определённой параболической динамикой. Таблица 1. Количество участков с параболической динамикой в динамике валютной пары евро/доллар ВЕТВИ ЧАСТЬ КОЛИЧЕСТВО ПАРАБОЛЫ ПАРАБОЛЫ УЧАСТКОВ (N) Вниз Нисходящий 8 Вниз Восходящий 7 Вверх Нисходящий 9 Вверх Восходящий 23 В случае использования параболического приближения остаточное среднее квадратичное отклонение экспериментальных данных от теоретической зависимости составляло порядка нескольких тысячных доллара за евро (то есть несколько десятых цента за евро). Рано или поздно тенденция прекращала действовать. При этом параболическая зависимость явно разрушалась. Мы решили исследовать зависимость скорости изменения курса, при которой происходит разрушение параболической динамики (скорости «срыва»). Усреднение проводилось со статистическим весом равным обратной величине остаточной дисперсии. В таблице для каждой величины указана вариация (отношение среднего квадратичного отклонения к среднему значению) (2α ) . Таблица 2. Параметры параболической модели динамики валютной пары евро/доллар Ветви Вниз Вниз Вверх Вверх Нисхо- ВосхоНисхоВосхоУчасток параболы дящий дящий дящий дящий N 8 7 9 23 Среднее значение -1,5 -6,6 1.3 1,20 ускорения (2α ) 566

(0,001 цента за евро в сутки за сутки Коэффициент вариации ускорения (%) Скорость «срыва» (центов за евро в сутки) Коэффициент вариации скорости «срыва» (%)

145

125

101

377

-0,26

0,18

-0,067

0,35

101

49

60

7,4

Обратим внимание на то, что вариация величины 2α составляет не менее 100%, да и значение скорости, при которой происходит срыв процесса, тоже определено весьма расплывчато (вариация не менее 50%) во всех случаев кроме одного. Параболический рост, происходящий с постоянным положительным ускорением (восходящий участок параболы ветвями вверх) заканчивался всегда в рассматриваемый период истории валютного рынка евро-доллар при величине скорости 0,35 центов за евро в сутки. Эта величина имеет вариацию около 7,4%, то есть она определена с точностью 0,026 центов за евро в сутки. Учитывая, что величина ускорения изменяется в широких пределах до 0,032 центов за евро в сутки за сутки, можно прийти к выводу, что предсказание момента изменения тенденции поведения социума валютных спекулянтов, занимающихся игрой на повышение курса евро, может быть осуществлено с точностью порядка нескольких суток. Для предсказания достаточно, найдя параметры квадратичной регрессии, определить момент, когда скорость изменения валютного курса, то есть производная y ′ = 2α ⋅ x + β достигнет значения около 0,35 центов за евро в сутки. При среднем значении ускорения 0,0012. это соответствует разбросу времени Δx =

ΔVmax 0, 026 = = 21, 7 суток, то 2α 1, 2 ⋅10−3

есть три недели. При продолжительности роста до полугода, эта погрешность не превышает 10%. Если ускорение достигает значения 0,032, то Δx =

ΔVmax 0, 026 = ≈ 1 сутки. 2α 0, 032

Качественная модель причин демографического взрыва и депопуляции Справедливо полагают, что наблюдающийся на протяжении последних веков рост населения земного шара принял в последней четверти XX века – начале XXI столетия катастрофический характер [6]. Динамика численности населения должна претерпеть радикальные изменения. Это событие принято называть демографическим переходом. Дата демографического перехода относится к первой четверти XXI века. Британский учёный XIX века Мальтус [6] указал на очевидную вещь – ограниченность ресурсов нашей планеты и её неизбежное перенаселение 567

в случае непрекращающегося экспоненциального роста численности населения. Этим напоминанием о смерти он заслужил всеобщее осуждение и неодобрение. Менее известен другой исторический факт. Мальтус первым пришёл к выводу о цикличности развития экономики при капитализме [6]. Это было воспринято буржуазными экономистами крайне негативно, но первый же мировой кризис перепроизводства, случившийся в первой половине XIX века, заставил замолчать его критиков. Есть смысл напомнить [1], что в современную эпоху кризисы капитализма сопровождаются раздуванием экономического “пузыря”. Происходит рост стоимости промышленных активов, ценных бумаг и недвижимости. Раздуванием этого “пузыря” (строительством недвижимости, созданием новых производственных мощностей) занята значительная часть общественных производительных сил. В период роста “пузыря” каждый занят своим делом и востребован на рынке труда. Демографический переход напоминает такой мировой экономический кризис. Увеличивается численность рабочей силы, расширяются возможности воспроизводства. Но скорость роста становится чрезмерной. Очевидно, что мировые кризисы – явление отнюдь не однородное в масштабах мировой экономики. Например, “Великая депрессия” конца двадцатых годов XX века не отразилась губительно на замкнутой экономике СССР. Очевидно, нельзя упускать из вида то обстоятельство, что демографический переход в планетарных масштабах не может быть гомогенен (однороден). Это явно гетерогенный (неоднородный) процесс. В странах Западной культуры рождаемость снизилась так сильно, что в некоторых из них происходит депопуляция [6]. Россия являет тому яркий пример. В тоже время есть на планете страны, где в среднем на одну женщину до сих пор приходится восемь рождений. В бурно развивающихся в численном отношении обществах детская жизнь стоит не дорого [6]. Рождений-то много. Зато авторитетом, уважением и экономической властью пользуются люди преклонного возраста. В нашей работе мы рассмотрели именно эту ситуацию. Сделаем оценку экономической нагрузки на трудоспособное население, связанную с содержанием молодого поколения и лиц преклонного возраста. Наша модель построена на основе таблиц смертности Э. Галлея [6] Будем полагать, что расходы на одного молодого человека во столько раз меньше, чем расходы на содержание трудящегося, во сколько раз расходы на лиц преклонного возраста – патриархов патриархального общества – превышают расходы на трудоспособного члена.

568

Население было разделено на возрастные группы по десять лет от (010) до (>80). Вероятности смерти в течение интервалов для лиц достигших нижней границы возрастного интервала были заданы согласно таблицы 3. Таблица 3. Исходные данные демографической модели Возраст (лет) Вероятность смерти 0-10 0,05 10-20 0,05 20-30 0,1 30-40 0,15 40-50 0,2 50-60 0,3 60-70 0,6 >70 1 Варьировались следующие показатели. Во-первых, коэффициент роста рождаемости за 10 лет от 0,9 до 1,3. Во-вторых, отношение затрат на содержание патриарха (лица старше 60 лет) и работоспособного члена общества (от 0,5 до 5). Назовём этот коэффициент коэффициентом патриархальности. Будем считать, что на содержание лица моложе 20 лет общество затрачивает во столько же раз меньше (от 0,5 до 5) чем на работоспособного. Нами была проведена оценка нагрузки на одного трудоспособного (М) человека, показывающая, сколько он должен отдать на содержание патриархов и молодёжи по сравнению с долей продукта, которую он расходует на себя. Результаты вычислений сведены в таблицу. В ней дано относительное значение социальной нагрузки по сравнению с моделью нулевого прироста населения, при котором рождаемость стабильна (Кр=1). Таблица 4. Результаты моделирования Значения коэффициента роста рождаемости за 10 лет Коэффициент патриархальности 0,9 1 1,1 1,2 1,3 0,5 1,03 1,40 1,88 2,49 3,22 1 0,75 0,89 1,10 1,38 1,72 2 0,85 0,84 0,88 0,96 1,10 3 1,09 0,99 0,94 0,95 0,99 4 1,37 1,19 1,09 1,03 1,02 5 1,66 1,42 1,26 1,15 1,09 Проанализировав таблицу, можно сделать следующие выводы о качественных результатах модельных расчётов: чем больше неравенство в разделении общественного продукта, тем целесообразнее 569

становится повышение рождаемости. Это выражается в снижении нагрузки на работоспособных членов общества. Так, при коэффициенте патриархальности 5, с увеличением коэффициента роста рождаемости с 0,9 до 1,3 нагрузка снижается в полтора раза. Большая рождаемость относительно выгодна, она делает распределение доходов более справедливым. При достойном содержании пенсионеров и детей (значение коэффициента патриархальности – единица) рост рождаемости менее единицы (режим депопуляции) становится выгоднее примерно на 15%, чем сохранение стабильной численности населения (коэффициент роста рождаемости – 1). При пренебрежительном отношении к пенсионерам, когда их доходы меньше, чем доходы работающего населения, а детям родители стараются обеспечить счастливое детство (коэффициент патриархальности – 0,5) депопуляция выгоднее для работающего человека примерно на 30%. Модель, построенная на основе самых общих соображений привела нас к следующему выводу. С ростом свободы общества от патриархальных предрассудков и со снижением материального состояния лиц преклонного возраста становится экономически нецелесообразным поддержание положительной динамики численности народонаселения. Возможно, невидимая рука экономических законов заставит увеличить рождаемость при повышении социальных расходов на лиц преклонного возраста и снижении расходов на детей и молодёжь.

Литература 1. Дункан Р. Кризис доллара. Причины, последствия и пути выхода. — М., 2008. 2. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Том 4. — М.: Наука, 1967. 3. Швагер Дж. Технический анализ. Полный курс. — М., 2001. 4. www.forexite.com 5. Савельев И. В. Курс общей физики. Том I. — М., 1972. 6. Основы демографии / под ред. В.А. Ионцева, Б.А. Суслакова. — М., 1997.

570

Д. В. Колосов, С. П. Насельский121 Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова

Компьютерное моделирование систем массового обслуживания

Во многих областях производства, бытового обслуживания, экономики, экологии, медицине важную роль играют системы специального вида, реализующие многократное выполнение однотипных задач. Подобные системы называют системами массового обслуживания (СМО). Теория массового обслуживания (теория очередей) занимается оценкой функционирования системы при заданных условиях и поиском параметров, оптимальных по некоторым критериям. Эта теория представляет особый раздел теории случайных процессов и использует, в основном, аппарат теории вероятностей. Первые публикации в этой области относятся к 20-м гг. XX в. и принадлежат А. Эрлангу, занимавшемуся исследованиями функционирования телефонных станций – типичных СМО, где случайны моменты вызова, факт занятости абонента или всех каналов, продолжительность разговора. В дальнейшем теория очередей нашла развитие в работах К. Пальма, Ф. Поллачека, А. Я. Хинчина, Б. В. Гнеденко, А. Кофмана, Р. Крюона, Т. Cаати и других отечественных и зарубежных математиков. Настоящая работа посвящена вопросам использования метода имитационного моделирования для построения и изучения СМО. Имитационное моделирование работы СМО применяется в тех случаях, когда законы поступления и (или) обслуживания заявок отличаются от экспоненциальных, эрланговских или гиперэкспоненциальных, т.е. когда невозможно использование аналитических методов для установления зависимостей между параметрами СМО и ее характеристиками. Механизм имитационного моделирования состоит в следующем. Методом МонтеКарло разыгрываются случайные промежутки времени между поступлением заявок tпост по закону с плотностью распределения f(t) и случайные значения продолжительности tобс обслуживания заявок по закону с плотностью распределения g(t). При этом в соответствии с порядком работы СМО моделируется поступление-обслуживание заявок – для незамкнутых СМО приход-уход заявок в накопителе, загруженность каналов, образование потока обслуженных заявок и «отказного» потока; для замкнутых СМО – загруженность каналов, динамика источников, подавших заявки, обслуживающихся и ожидающих обслуживания, а также «молчащих» источников заявок. Далее по прохождении большого числа 121

© Д. В. Колосов, С. П. Насельский, 2010 571

циклов работы СМО статистически определяются ее основные характеристики [1]. Имитационное моделирование предполагает написание компьютерной программы, имитирующей процесс работы системы, и проведение экспериментов с целью получения статистических характеристик моделируемой системы. Используя результаты имитационного моделирования, можно описать поведение системы, оценить влияние различных параметров системы на ее характеристики, выявить преимущества и недостатки предлагаемых изменений, прогнозировать поведение системы [2]. Основная цель разработки автоматизированной системы имитационного моделирования СМО – реализация современных подходов к проведению имитационного моделирования и обеспечение простой и доступной среды для проектирования имитационных моделей СМО. Программа обеспечивает поддержку основных этапов имитационного моделирования [3]: 1. проектирование концептуальной схемы модели; 2. настройка свойств отдельных элементов модели; 3. планирование эксперимента с построенной моделью; 4. запуск и выполнение эксперимента; 5. оценка и интерпретация результатов эксперимента. Построение имитационных моделей больших систем и проведение машинных экспериментов с этими моделями представляют собой достаточно трудоемкий процесс. Традиционным подходом к созданию имитационных моделей является использование языков программирования, что приводит к написанию запутанных и сложных моделирующих программ. Использование языков моделирования требует от пользователей специальных знаний и навыков, а подобные системы моделирования либо не предоставляют никаких средств наглядного отображения модели, либо стоят очень дорого. Таким образом, получение знаний в области имитационного моделирования требует навыков программирования с помощью какого-либо универсального или специального языка. В настоящее время для имитационного моделирования разработано большое количество специальных языков (GPSS, SLAM, GASP, SIMSCRIPT и др.). Эти языки (и их модификации), как правило, написаны или базируются на других языках типа: ассемблер, фортран, паскаль или других языках высокого уровня. При этом авторы разработок этих языков в качестве основных положительных качеств своих разработок зачастую отмечают простоту и компактность разрабатываемых моделей и отсутствие необходимости в изучении достаточно сложных языков программирования, которые послужили базовой основой для этих разработок. Конечно это не совсем так: чтобы грамотно и достаточно 572

адекватно описать моделируемую систему необходимо знать все тонкости не только языка моделирования, на котором разрабатывается имитационная модель, но и среду моделирования и базовый язык программирования. При рассмотрении особенностей имитационного моделирования систем массового обслуживания тремя методами: 1. с применением только языков высокого уровня (далее для простоты этот метод будем называть ЯВУ); 2. с применением языка моделирования SIMPAS [4], событийная часть которого основана на языке моделирования GPSS [5]; 3. с применением языка (и пакета) визуально-ориентированного программирования SIMULINK, входящего составной частью в систему MATLAB [6]. можно привести их следующую характеристику: 1. Метод ЯВУ (языки программирования Pascal, С, С++ и их модификации): • в изучении эти языки достаточно сложны, причем этим отличается в большей степени язык С++; • язык Pascal по сравнению с языками типа С, С++ отличается простотой программирования, хотя версия этого языка с указателями, объектами и т. п. по сложности программирования приближается к языку С++, а система DELPHI по своим возможностям близка к системе Borland C++ Builder; • по сравнению с системами моделирования SIMPAS и SIMULINK метод ЯВУ отличается хорошей гибкостью в использовании различных подходов моделирования. 2. Система имитационного моделирования SIMPAS: • сравнительно проста в изучении; б) однако при программировании требуется знать кроме самой системы моделирования SIMPAS также и систему программирования Pascal; • очевидно, что выигрывая в простоте изучения и программировании, эта система проигрывает в гибкости использования различных подходов моделирования. 3. Система визуально-ориентированного программирования SIMULINK, примененная для имитационного моделирования: • отличается сравнительной сложностью (по сравнению с системой имитационного моделирования SIMPAS) при изучении и простотой при программировании; • по удобству графического пользовательского интерфейса, по обилию компонентов в множестве библиотек, разнообразию 573

виртуальных средств регистрации и визуализации результатов моделирования эта система выгодно отличается от других систем моделирования. Эффективным способом снижения трудоемкости при изучении и исследовании различных систем является автоматизация процедур, охватывающих построение, реализацию и оценку правильности имитационных моделей [7]. Пользователь автоматизированной системы моделирования располагает возможностями абсолютного контроля над своей моделью, может варьировать по желанию любой параметр и судить о поведении модели по наблюдаемым результатам. Разработанная среда моделирования может использоваться для решения таких задач как: • формализация представления модели СМО в наглядном и понятном виде; • описание логики и закономерностей поведения моделируемого объекта; • оценка основных показателей эффективности функционирования СМО; • построение и проверка гипотез, которые могут объяснить наблюдаемое поведение; • анализ чувствительности СМО к изменению параметров отдельных элементов; • поиск оптимальных вариантов реализации СМО. В настоящее время проявляется тенденция изменения технологий разработки моделей в направлениях, максимально ориентированных на проектирование систем, что позволяет пользователю не задумываться о структуре и синтаксисе программы имитации, уделяя все внимание структуре и параметрам самой модели и ее узлов [3]. На сегодняшний день это наиболее перспективное направление развития средств имитационного моделирования. При этом автоматизации должен подлежать не только этап программирования имитационной модели. Технология имитационного моделирования должна охватывать весь цикл моделирования – от формирования концептуальной модели до анализа результатов вычислительного эксперимента [8]. Применение среды моделирования позволяет избежать программирования имитационной модели вручную, существенно повысить скорость создания моделей, легко модифицировать их в дальнейшем. Таким образом, пользователь получает возможность рассмотреть и проанализировать несколько моделей различных СМО, произвести оценку ее основных параметров и определить наиболее оптимальные режимы работы СМО, что может с успехом применяться во всех областях 574

экономики, где описание процессов возможно с помощью теории массового обслуживания. Литература 1. Таранцев А. А. Инженерные методы теории массового обслуживания. – СПб.: Наука, 2007. – 175 с. 2. Емельянов А. А., Власова Е. А., Дума Р. В. Имитационное моделирование экономических процессов. – М.: Финансы и статистика, 2002 г. 3. Романски Р. П. Применение моделирования для обучения в области компьютерных наук //Education Technology & Society 7(4), 2004 г. 4. Марков А. А. Моделирование информационно-вычислительных процессов: учебное пособие для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999 г. 5. Шрейбер Т. Дж. Моделирование на GPSS: Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1980 г. 6. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс – СПБ: Питер, 2000г. 7. Бусленко В. Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. – М.: Наука, 1977 г. 8. Лычкина Н. Н. Современные тенденции в имитационном моделировании //«Вестник университета», серия «Информационные системы управления» №1, ГУУ, М.: 2001 г. А. А. Фофлина122 МГГУ им. М. А. Шолохова

Роль и функции компьютерного моделирования как инструмента изучения школьного курса геометрии

Для достижения цели всестороннего и гармоничного развития личности ребёнка современному школьному образованию необходимо решить проблему интеграции содержания учебных дисциплин. При этом возможны различные виды интеграции. В современных условиях фундаментализация математического образования напрямую связана с освоением информатики как инструмента познания объективной реальности. Связь этих двух наук носит явный генетический характер, поскольку информатика «вышла» из математики. Но и на современном этапе развития информатики между этими науками имеет место тесное родство и взаимодействие [1]. 122

© А. А. Фофлина, 2010 575

Важнейшую роль в исследовании задач, в том числе, путем их компьютерного моделирования, играют способы представления полученных результатов и, прежде всего, способы графического изображения, визуализации исследуемых явлений. При решении практических или межпредметных задач (в данном случае связанных с геометрией) мы имеем дело с математическим моделированием, которое позволяет сформулировать исходную позицию (задачу) на математическом языке. Решение же новой математической задачи также требует использования образного (рисунок, чертёж) или знакового (символическая запись, уравнение) моделирования. Это означает, что строится модель геометрического объекта, который, в свою очередь, уже является моделью некого реального объекта. Интерес представляет соотношение возможностей компьютерного моделирования и содержания геометрии для построения моделей самих геометрических объектов. Для того чтобы определить, что же является компьютерной моделью, необходимо дать определение самой модели. Модель — это способ замещения реального объекта, используемый для его исследования, когда натуральный эксперимент невозможен, дорог, опасен, долговременен. Модель несет системообразующую и смыслообразующую роль в научном познании. С помощью модели изучают неизвестные свойства предметов. Модель стремится, как можно более ярко, выразить структуру явления, его главные аспекты. Модель является концентрированным выражением сущности предмета или процесса, выделяя только его основные черты. Модели обладают повышенной наглядностью, выделяя главные аспекты сущности, и активно используются в процессах познания и обучения [2]. Существуют различные классификации моделей, например, по следующим признакам: деление по функциональным качествам системы, степени детализации, по видовому признаку, по форме выражения, по предмету исследования, по природе явления, по задачам исследования, по объему, по способу выражения, по свойствам отражения. Математические модели, исходя из перечисленных выше признаков, делятся на: функциональные, структурные и информационные. Компьютерное моделирование, возникшее как одно из направлений математического моделирования, с развитием компьютерных технологий стало самостоятельной и важной областью применения компьютеров для решения математических задач. Компьютерные модели используются для решения задач о моделируемых объектах [3]. В свою очередь компьютерные модели можно отнести к группе концептуальных моделей, так как они описывают в общем виде преобразование информации в системе и процесс ее циркуляции по каналам связи. Компьютерные модели 576

представляют собой первую ступень в количественном познании системы как множества с заданными на нем отношениями. Управление компьютерной моделью происходит обычно в форме диалога человека с компьютером. Таким образом, можно заключить, что основная роль компьютерного моделирования в преподавании геометрии состоит не только в повышении наглядного представления информации, оказывающего положительное влияние на формирование и развитие гибкого геометрического мышления учащегося, но и в создании представлений о возможностях будущей профессиональной деятельности, связанной с проектированием, конструированием и другой обработкой информации. Анализ педагогических и методических работ ведущих учёных (И. В. Роберт, Ю. С. Брановского, В. А. Извозчикова, Н. В. Макаровой и других) в области информатизации, проведённый Харитоновой О. В., позволил выделить следующие основные обучающие функции компьютерного моделирования: 1) интерпретационная функция – распознавание объекта изучения в разных моделях и разных объектов в одной модели; 2) познавательная функция – получение новой информации об объекте изучения при работе с его компьютерной моделью; 3) контролирующая функция – обнаружение ошибок при сравнении компьютерной модели и тех свойств моделируемого объекта, которые должны остаться неизменными [4]. К перечисленным функциям можно добавить ещё тренирующую функцию – развитие и отработка умений и навыков по изучаемой теме, а также наглядную функцию, которая далее будет рассмотрена более подробно. Жигачева Н. А. и Дербуш М. В. в статье «Использование компьютерного моделирования при обучении учащихся решению планиметрических задач» основополагающую функцию видят в следующем: при работе с моделью задача о моделируемом объекте может быть сформулирована в виде цели, то есть как задача получения желаемого состояния модели. Постановка цели предполагает определение устройства конкретного объекта, его структуры, основных свойств и взаимодействия с окружающим миром – понимание модели, а также целенаправленное вмешательство в функционирование модели – управление моделью. Жигачева Н. А. и Дербуш М. В. выделяют различные классификации моделей, этапы компьютерного моделирования, рассматривают возможность использования компьютерного моделирования при обучении учащихся решению планиметрических задач. На этапе построения информационной модели показана возможность использования программы

577

«Живая геометрия», которая позволяет установить правильное положение всех элементов любой геометрической фигуры. Авторы считают, что при использовании компьютерного моделирования в школе большой интерес представляет курс геометрии 7–9 классов, который позволяет учащимся научиться моделировать реальные объекты с помощью геометрических форм и манипулировать ими в соответствии с условиями задачи, так как, выступая в процессе решения задачи в качестве продукта мыслительного анализа, компьютерные модели затем становятся особым средством мыслительной деятельности. Это позволяет авторам сделать вывод о том, что моделирование задач курса геометрии 7-9 классов с помощью материализованных средств можно рассматривать также как метод формирования умственных действий, а сами модели – как средство обучения решению задач [5]. Психологические особенности старшего школьного возраста дают основания предположить, что более продуктивной будет та учебнопознавательная деятельность, которая позволит учащемуся действовать самостоятельно. Поэтому возможна работа с учащимися по выявлению объекта под понятие, формулированию следствий из того факта, что объект принадлежит понятию, где все основные действия учащиеся выполняют самостоятельно с использованием компьютерного моделирования, как средства приобретения новых знаний и умений по геометрии. Ещё одной важной функцией компьютерных моделей, необходимой для освоения содержания геометрии, является наглядность, а именно наглядность стороны изучаемых объектов. Как известно, целью метода наглядности в школе является обогащение и расширение непосредственного, чувственного опыта учеников, изучение конкретных свойств предметов, создание условий для перехода к абстрактному мышлению и опоры для самостоятельного учения и систематизации изученного. Наглядные методы обучения применяются на всех этапах педагогического процесса. Их роль – обеспечение всестороннего, образного восприятия, создание опоры на мышление [6]. Средства наглядности разнообразны к ним относятся, например, предметы и явления окружающей действительности, действия учителя и учеников, изображения реальных предметов, процессов (рисунок, картина), модели предметов (вырезки из картона и др.), символические изображения (карты, таблицы, схемы). Поскольку все изучаемые объекты абстрактны, то для оперирования с ними необходима некая чувственно воспринимаемая, наглядная форма – модель [4]. Компьютер обладает большими возможностями в реализации принципа наглядности на уроках математики. С его помощью можно изобразить различные фигуры, предъявить фигуры в статичном и 578

динамичном режимах. К компьютерным изображениям могут быть приложены определенные задания для выполнения их учащимися, что дает возможность отойти от обычной созерцательности и вовлечь учащихся в активную работу по изучению учебного материала. Компьютер помогает не только ученику, но и учителю, особенно при контроле знаний школьников. Обеспечение постоянного контроля, учитывающего как давно приобретенные знания и умения учащихся, так и те, что должны быть приобретены после выполнения данной работы, значительно сокращает время, когда ученик бездействует. Когда основная часть класса выполняет задание на компьютере, силы и внимание учителя освобождаются для работы с теми учащимися, кому нужны или дополнительные объяснения, или новые более сложные задачи. Таким образом, осуществляется дифференцированный и индивидуальный подход и, что важно, возрастает эффективность труда учителя без увеличения его нагрузки [6]. Это становится возможным благодаря постоянному развитию и усовершенствованию материальнотехнической базы и программного обеспечения, использованию преимуществ локальных сетей и Интернета. По мнению М. Н. Марюкова, математическую основу системы компьютерного анализа и контроля результатов деятельности учащегося составляют задачи распознавания образов, а именно задачи корреляции (синоним терминов «сопоставление», «соотношение») двух множеств, при этом решение задачи и результат деятельности учащегося представлены как некоторые структуры данных [7]. В своём большинстве компьютерные модели мало чем отличаются от традиционных моделей (материальных и образно-знаковых) в плане демонстрации изучаемого объекта, однако в некоторых случаях они являются практически единственной формой наглядности [3]. Это особенно важно при иллюстрации механического определения циклоидальных линий, так как на практике реализация других форм наглядности просто невозможна из-за радикальных изменений в оснащении материально-технологической базы и оборудования современных кабинетов математики, а также необходимости использования дополнительных возможностей при изготовлении (например, маятника Гюйгенса) и приобретении (в частности, демонстрационной механической модели для вычерчивания циклоиды, эпициклоиды, гипоциклоиды, эволюты и эвольвенты, модели для наглядной иллюстрации «Задачи о брахистохроне», свойств шарнирных механизмов и т. д.). Данную функцию можно реализовать, например, с помощью пакетов символьной и численной математики, наиболее популярные и известные из которых – это Mathematica, Maple, MathCAD и другие. Таким образом компьютерные системы геометрического 579

моделирования дают возможность построения кривых и поверхностей произвольной формы. В качестве примера, приведём задания на построение циклоидальных кривых с использованием пакета Mathematica 5. Задача №1. Постройте следующие линии с использованием программы Mathematica. Назовите их. Измените значения параметра t и а, r и посмотрите, как будет изменяться при этом линия. Какую характерную особенность имеют линии, построенные в пунктах а) – в)? Почему для гипотрохоиды можно взять радиус a < 0 ? Добавьте на чертёж окружность и избавьтесь от координатных осей. (Ответ: {а Cos[t], а Sin[t]}; с помощью опции Axes со значением None): ⎧ a = 2; b ⎛ ⎞ x = a ⎜ t − sin t ⎟ ; a) ⎨ a ⎝ ⎠ ⎩b = 1; 1. Циклоиду:   = = 2; 1; a a ⎧ ⎧ b ⎛ ⎞ в) ⎨ y = a ⎜ t − cos t ⎟ ; б ) ⎨ a ⎝ ⎠ ⎩b = 2; ⎩b = 2.

а) hyp = Table[ParametricPlot [{2(t-Sin[t]), 2(t-Cos[t])}, {t, -4Pi, 4Pi}, AspectRatio ->Automatic]]; (рис.1, а)) б) hyp1 = Table[ParametricPlot[{2(t-0.5Sin[t]), 2(t-0.5Cos[t])}, {t, -6Pi, 6Pi}, AspectRatio->Automatic]]; (рис.1, б)) в) hyp2 = Table[ParametricPlot[{t-2Sin[t], t-2Cos[t]}, {t, -6Pi, 7Pi}, AspectRatio->Automatic]]; (рис.1, в))

Задача №2. Начертить линию Штейнера (дельтоиду) – траектория точки окружности, катящейся с внутренней стороны по неподвижной окружности в три раза большего радиуса. hyp32 = Table[ParametricPlot[{{10Cos[t]+5Cos[2t], 10Sin[t]-5Sin[2t]}, {15Cos[t],15Sin[t]}}, {t, -2Pi, 2Pi}, AspectRatio->Automatic]]; (рис.2, а)) Задача №3. Построить траекторию движения точки, закреплённой на окружности, катящейся с внутренней стороны по другой окружности в 2,5 раза большего радиуса.

580

hyp9 = Table[ParametricPlot[{{7Cos[0.4t]-2Cos[1.4t], 7Sin[0.4t]2Sin[1.4t]}, {5Cos[t],5Sin[t]}}, {t, -5Pi, 5Pi}, AspectRatio->Automatic]]; (рис.2, б)) Задача №4. Построить траекторию движения точки, закреплённой на окружности, катящейся с внутренней стороны по другой окружности в 2,5 раза большего радиуса. hyp8 = Table[ParametricPlot[{{3Cos[0.4t]+2Cos[0.6t],3Sin[0.4t]2Sin[0.6t]}, {5Cos[t],5Sin[t]}}, {t, -5Pi, 5Pi}, AspectRatio->Automatic]]; (рис.2, в))

Таким образом, из вышеизложенного можно сделать вывод, что спецификой компьютерного моделирования является одна из форм научной абстракции, обеспечивающая предметно-наглядное изображение скрытых закономерностей изучаемых объектов или явлений, которая становится новым средством символизации в научно-теоретическом мышлении. Из этого следует ещё один положительный факт информатизации уроков геометрии. Использование информационных технологий на уроках геометрии при её изучении позволяет разнообразить сам учебный материал, расширить формы и виды контроля учебной деятельности. При этом информационные технологии могут применяться на уроках различных типов, а также на различных этапах урока. Литература 1. Рагулина М. И. Компьютерное моделирование как основа фундаментализации математической деятельности педагога физикоматематического направления в условиях информатизации. // Вестник РУДН / Информатизация образования. - 2008. – 4. 2. Белова И. М. «Компьютерное моделирование» Учебнометодическое пособие для студентов направления «Прикладная математика и информатика» и специальности «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем». — М.: МГИУ, 2007. — 81 c. 581

3. Информационные технологии в образовании: Материалы научнопрактической конференции/ Составители: Т. П. Лунина, Л. Н. Горбунова, Саранск, 2004 г. – 177 с. 4. Харитонова О. В., Функции компьютерного моделирования в процессе обучения геометрии в старших классах.//Педагогическая информатика №4. – М., - 2006. С. 12-16. 5. Жигачева Н. А., Дербуш М. В. «Использование компьютерного моделирования при обучении учащихся решению планиметрических задач» // Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета». Выпуск 2006. www.omsk.edu. 6. Педагогика: педагогические теории, системы, технологии: Учеб. Пособие для студ. сред. под. учеб. заведений / Под ред. С. А. Смирнова, М., 1998 г. – 512 с. 7. Марюков М. Н. (Брянск) Журнал «Математика в школе» №2. М.: 1997, С. 35-37. С. П. Насельский, Д. В. Якименко123

Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова

Моделирование резервов розничного кредитного портфеля коммерческого банка Введение Существует большое количество различных рисков, которые принято классифицировать, группируя в 3 следующие группы [1]: 1. Рыночный – вероятность понести убытки вследствие изменения конъюнктуры рынка, например из-за падения стоимости акции, роста волатильности, и т.д. [2] 2. Кредитный – вероятность понести убытки в результате того, что кредитор не смог выполнить свои обязательства 3. Операционный – все остальные риски (в основном имеющие нефинансовую природу) Безусловно, все они связаны между собой и реализация одного из видов риска может привести к реализации другого. Хорошим примером тому может послужить причина возникновения текущего кризиса в США, когда рост процентных ставок привел к невозможности заемщиков ипотечных кредитов исполнить свои обязательства перед банками. Несмотря на великое множество различных методов хеджирования всех перечисленных выше рисков панацеи до сих пор не найдено, и в 123

© С. П. Насельский, Д. В. Якименко, 2010 582

параллели с минимизацией необходимо также реализовывать механизм создания резервов – так называемой «подушки безопасности» – позволяющих за счет них списывать проблемные активы, в частности безнадежные для взыскания ссуды. Недаром регуляторы всех стран мира без исключения стандартизируют процесс создания резервов, выпуская соответствующие нормативные документы, и жестко отслеживают все случаи нарушения – отклонения от этих норм. Создавать резервы необходимо плавно, т.к. с одной стороны недостаточные резервы приводят к невозможности списания проблемных долгов и проблемам при проверках регуляторов124, а с другой – пересозданные резервы ухудшают доходность банка, привлекая внимание налоговой службы, т.к. пересоздание резервов трактуется как уменьшение налогооблагаемой базы. В данной статье нашей основной задачей является описание алгоритма выделения средств в качестве резервов под реализацию розничного кредитного риска для того, чтобы у банка в любой момент времени была возможность зафиксировать убытки в результате неплатежей заемщиков, списав их за счет созданных резервов, при этом не создавая 100% резервов в случае появления одного дня просрочки. При этом необходимо учесть специфику каждого кредитного продукта. Описание модели В качестве входящей информации будем использовать динамику изменения качества портфеля. Для этого разобьем портфель на 6 категорий качества. Принципом однородности в данном случае будет являться количество пропущенных платежей: нет пропущенных платежей – первая группа, один пропущенный платеж – вторая, два пропущенных платежа – третья, и т.д. При этом в шестую группу попадут все кредиты, по которым было допущено более пяти просроченных платежей. Можно создавать и большее количество групп – это зависит от риск-аппетита банка, но как правило (в случае месячного платежного периода) попадание в шестую группу означает, что заемщик имеет задолженность более 120 дней, и с нашей точки зрения в процессе коллекшена банк должен требовать от заемщика погашения не просроченной, а совокупной задолженности, а если это не происходит – начать уголовное дело с возможностью дальнейшей реализации предмета залога. Все кредиты, попавшие в шестую группу, назовем дефолтными. После подобной группировки необходимо рассчитать месячные проценты переходов из каждой категории качества в более низкую, например, из первой во вторую, из второй – в третью и т.д. Подобные вероятности назовем «процентами переходов». Подобные расчеты необходимо сделать по всем розничным продуктам. 124

В России это Центральный банк РФ 583

После этого необходимо посчитать средние за последние шесть месяцев проценты переходов. Например, получилось: Проценты переходов 0-1 1,46% 1-2 33,80% 2-3 80,93% 3-4 92,29% 4-5 97,41% где 1,46% - это средний за последние шесть месяцев процент перехода из первой категории качества во вторую. Далее на основании средних процентов переходов заполним месячную матрицу миграций, которая будет иметь следующий вид: 0 1 2 3 4 5 0 98,54% 1,46% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 1 66,20% 0,00% 33,80% 0,00% 0,00% 0,00% 2 19,07% 0,00% 0,00% 80,93% 0,00% 0,00% 3 7,71% 0,00% 0,00% 0,00% 92,29% 0,00% 4 2,59% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 97,41% 5 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 100,00% Логику составления подобной матрицы приведем на примере: за последний месяц 1,46% кредитов из первой группы перешли во вторую, а 100% – 1,46% = 98,54% остались в первой. Умножая данную матрицу саму на себя, не забыв при этом её транспонировать, мы получаем её двухмесячный эквивалент. Продолжая данный процесс, мы можем получить матрицу перехода за столько месяцев, сколько нам необходимо. Мы считаем целесообразным работать в дальнейшем с шестимесячной матрицей миграций. 0 1 2 3 4 5 0 96,64% 1,42% 0,48% 0,39% 0,36% 0,71% 1 73,18% 1,07% 0,36% 0,29% 0,26% 24,83% 2 26,45% 0,39% 0,13% 0,11% 0,09% 72,83% 3 9,80% 0,14% 0,05% 0,04% 0,04% 89,93% 4 2,51% 0,04% 0,01% 0,01% 0,01% 97,42% 5 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 100,00% Получив её, мы можем посчитать еще один очень важный показатель – «вероятность дефолта», который равен вероятности того, что кредит за 6 месяцев перейдет из текущей категории качества в дефолт. Значения 584

вероятности дефолта находятся в крайне правой колонке шестимесячной матрицы миграций. Исключение составляет вероятность дефолта из первой категории качества, т.к. прежде чем уйти в дефолт, кредиты из неё должны перейти во вторую, а так как вероятности независимы, то чтобы получить вероятность того, что кредит перейдет вначале во вторую категорию качества, а потом – в дефолт, нам необходимо перемножить эти вероятности. В нашем случае 1,46%*24,83%=0,36% [3]: Вероятность дефолта 0 0,36% 1 24,83% 2 72,83% 3 89,93% 4 97,42% 5 100,00% Важно понимать, что не все кредиты, попавшие в дефолт, останутся там навсегда. Для того, чтобы учесть этот факт рассчитаем «Вероятность остаться в дефолте». Для этого на основании имеющихся у нас данных посчитаем годовые «вероятности восстановления», т.е. среднюю вероятность того, что кредиты в течение первого, второго и третьего годов выйдут из дефолта. Допустим, что в нашем случае это 20%, 8% и 4% соответственно. После этого дисконтируем каждую вероятность восстановления под процентную ставку по данной программе (будем считать, что в нашем случае это 18%), воспользовавшись ниже приведенной формулой: Вероятность восстановления (1 + процентная ставка) год

Просуммировав их и вычтя из 100%, мы получим вероятность остаться в дефолте [4]: Вероятность Процентная Дисконтирующий восстановления ставка показатель год 1 20% 18% 16,9% год 2 8% 18% 5,7% год 3 4% 18% 2,4% Вероятность остаться в дефолте 75% Этот принцип целесообразно использовать в случае необеспеченных кредитных продуктов, но ведь в случае, скажем, ипотеки у банка есть возможность реализовать объект залога. Это также возможно учесть при расчете вероятности остаться в дефолте в соответствии с нижеприведенным алгоритмом: 585

1. Берем среднюю стоимость залога и, зная средне соотношение кредита к залогу, получаем средний размер кредита. 2. Зная процентную ставку по программе и рассчитав среднее время нахождения кредита в дефолте рассчитаем сумму в дефолте как разница между средним размером кредита и суммой дисконтированного потока платежей (формулу см. выше) за время пребывания кредита в дефолте. 3. Зная вероятность восстановления (15% как нами уже было посчитано ранее), найдем сумму в продаже как произведение суммы в дефолте и 100% - вероятность восстановления = 85%. 4. Далее учтем влияние потери стоимости предмета залога125. 5. Примерно представляя потерю в стоимости, вызванную срочностью продажи, а также затраты на саму продажу и на предшествующий судебный процесс, рассчитаем реальную стоимость предмета залога 6. Поскольку в настоящее время в России судебный процесс, связанный с реализацией залога, а также сама реализация в совокупности занимают в среднем два года, рассчитаем чистую стоимость залога как приведенная стоимость реальной стоимости залога под процентную ставку по программе на 2 года. 7. Оценим потери как разница между суммой в продаже и чистой стоимостью залога. 8. Вероятность остаться в дефолте равняется соотношению потерь в результате реализации залога и суммой в дефолте. Иллюстративный результат расчета представлен ниже. Средняя стоимость объекта залога Среднее К/З Средний размер кредита

на

примерных 41 146,46 57% 23453

Средний срок

204

Время в дефолте

12

Процентная ставка

12,5%

Сумма в дефолте Вероятность восстановления Сумма в продаже

23453

2

15% 19935

Примем его равным нулю, т.к. на протяжении последних 5 лет и в настоящее время цены на недвижимость растут 586

цифрах

Потеря стоимости залога Стоимость залога

0% 41 146,5

Скидка за срок

25%

Цена продажи

20%

Реальная стоимость залога Время до реализации

22630,6 24

Чиста стоимость залога

17647,5

потери Вероятность выхода из дефолта

2288 10%

Для расчета резервов необходимо умножить портфели (в деньгах), находящиеся в каждой категории качества на вероятность дефолта и на вероятность остаться в дефолте, т.е. 6

Резервы = ∑ Портфельi ⋅ PDi ⋅ LGDi , где: i =1

PDi – вероятность дефолта; LGDi – вероятность остаться в дефолте. Для того чтобы соответствовать требованиям ЦБ РФ, описанным в положении №254-П необходимо взять максимальный процент резервирования в каждой категории качества между посчитанными нами и нормами ЦБ РФ. В этом случае резервы будут как минимум не меньше, чем цифры, рассчитанные нами, на зато данную методику возможно внедрить в любом коммерческом банке и она будет соответствовать как соответствовать требованиям ЦБ, так и иметь мощное рациональное основание. Литература 1. Neil Pearson, Risk Budgeting: Portfolio Problem Solving with Valueat-Risk. John Wiley & Sons (2002). 2. Philippe Jorion, Value at Risk: The New Benchmark for Managing Financial Risk, 3rd ed. McGraw-Hill (2006). 3. Ширяев А. Н., Основы стохастической финансовой математики, ФАЗИС, 1998. 4. Alexander, Carol and Sheedy, Elizabeth (2005). The Professional Risk Managers' Handbook: A Comprehensive Guide to Current Theory and Best Practices. PRMIA Publications.

587

А.К. Сухов126 Костромской госуниверситет им. Н. А. Некрасова

Численное моделирование формирования радиального профиля свечения разряда униполярного пробоя газа на разных расстояниях от возбуждающего покрытие-электрода

Проведено сравнение наблюдаемых и рассчитанных профилей свечения разряда униполярного пробоя газа на разных расстояниях от возбуждающего покрытие-электрода.. Обнаружено, что полуширина профиля уменьшается по длине разряда, что связано с изменением характера распределения ионизации по сечению разрядной трубки – в начале разряда основная ионизация идет у стенок, в середине трубки – она равномерно распределена по сечению, а в конце – сосредоточена на оси трубки. Введение Разряд униполярного пробоя газа (УПГ) возникает в трубке с разреженным газом (рис. 1) под действием высоковольтных импульсов потенциала одной полярности, прикладываемых к единственному внешнему покрытие-электроду (ПЭ) [1]. Исследования данного типа разряда актуальны вследствие того, что создаваемая таким разрядом плазма является «чистой», т.е. в разрядной камере отсутствуют металлические электроды, которые могут распыляться, загрязняя плазму. Кроме того, способ формирования разряда высоковольтными импульсами позволяет создавать условия для генерации химически активных радикалов типа монооксида углерода СО и атомарного водорода Н, которые имеют большое практическое применение в плазмохимии и атомно-водородной энергетике.

Рис. 1. Разряд униполярного пробоя газа. Покрытие-электрод в виде сетки расположен слева. Давление р = 1 Торр, воздух Исследования разряда УПГ проводились в воздухе при давлении р = 1 Торр. Разрядная трубка имела длину l = 2.8 м, внутренний радиус rт = 9.5 мм. На конце трубки был расположен покрытие-электрод (рис. 1) с длиной lПЭ = 2 см из мелкой металлической сетки с ячейкой 1х1 мм. На покрытиеэлектрод с генератора подавали высоковольтные импульсы потенциала отрицательной полярности амплитудой φПЭ = 10 кВ. 126

© А. К. Сухов, 2010 588

В данной работе основное внимание уделялось поведению профиля свечения разряда УПГ по его длине. Как видно (рис. 1) разряд УПГ имеет в трубке коническую форму сужающуюся к концу разряда. Причем часто длина разряда меньше длины трубки. Профили свечения разряда определялись по цифровым фотографиям путем усреднения по длине 2 см. Их вид менялся по длине разрядной трубки (рис. 2) – полуширина профиля уменьшалась по мере удаления от покрытие-электрода. отн. ед. 1 0,8 0,61 0,4 2 0,2 0 3 0

10

20

мм

Рис. 2. Профили свечения разряда УПГ на разных расстояниях L от ПЭ: 1 – L = 10 см, 2 – L = 110 см, 3 – L = 210 см. Описание модели В качестве модели разряда УПГ рассматривается плазма в длинной цилиндрической трубке, в которой заряженные частицы появляются с частотой ионизации νi, распределяются по сечению трубки под действием амбиполярной диффузии с коэффициентом Da, и гибнут на стенках. Коэффициент Da предполагается постоянным, а частота ионизации νi = νi(r,t) может зависеть от радиальной координаты r по сечению трубки и времени t. Уравнение баланса заряженных частиц в плазме разряда для некоторого сечения трубки запишем в виде ([2], с. 62): ∂ ne ∂ 2 ne = Da + ν i ne , ∂t ∂r2 где ne – концентрация электронов, Da – коэффициент амбиполярной диффузии, νi – частота ионизации, r – радиальная координата. В данном уравнении изменение концентрации электронов ne по времени t, заданное в левой части определяется процессами диффузионного ухода и их гибелью на стенках трубки (первое слагаемое справа) и рождением зарядов в объеме трубки с частотой ионизации νi (второе слагаемое справа).

589

Коэффициент амбиполярной диффузии Da зависит от подвижности ионов μ+ и температуры электронов Te, и для неизотермической плазмы газового разряда равен ([2], стр. 60): k Te Da = μ + e , где k = 1.38·10-23 Дж/К – постоянная Больцмана, е = 1.6·10-19 Кл – заряд электрона. Для характерных условий разряда в воздухе (давление р = 1 Торр, Те = 5 эВ) коэффициент амбиполярной диффузии Da0 ≈ 2·103 см2/с. Частота ионизации νi определяется энергетическим спектром электронов и зависит от потенциала ионизации I и плотности молекул газа n. Для максвелловского распределения электронов по энергиям частота ионизации νi равна ([2], стр. 69): ν i = n v C i ( I + 2 kT e ) exp( −

I ) kT e ,

где Сi – коэффициент, зависящий от рода молекул газа и равный наклону кривой сечения ионизации вблизи порога,

v=

8 kT e π m e – тепловая

скорость электронов. Уравнение баланса заряженных частиц в плазме разряда для безразмерных величин запишем в виде: ∂u ∂ 2u =D + q ⋅u . ∂τ ∂ρ2

Искомая функция u = u(ρ,τ) зависит от радиальной ρ и временной τ координат. На расчетном отрезке [0,l] значения функции ионизации q = q(ρ,τ) зависят от радиальной ρ и временной τ координат. Задавая эту функцию и ее поведение во времени, будем добиваться распределения искомой концентрации заряженных частиц u = u(ρ,τ) на отрезке ρ Є [0,l], соответствующего наблюдаемому в эксперименте. При моделировании использовалась аппроксимация на сетке в виде неявной схемы Эйлера [3]. Обсуждение результатов Известно [4], что поведение свечения разряда отражает поведение его заряженной компоненты. Поэтому расчет плотности зарядов в разряде можно при моделировании сравнивать с распределением интегрального свечения. Задачей данного исследования было выяснить, какие процессы в первую очередь определяют наблюдаемое на эксперименте поведение интегрального свечения разряда, как по сечению разрядной трубки, так и в течение импульса. Фотографирование разряда цифровой камерой позволило получить радиальное распределение интегрального свечения усредненное по времени импульса. Выбор поведения во времени сеточной функции ионизации qi,k определяется экспериментом. В нашем случае разряд возбуждался импульсами потенциала отрицательной полярности. При этом даже при 590

достаточно большой длительности импульсов (до 20 мкс) длительность ввода энергии в разряд, которую можно оценить по длительности фронта импульса тока составляла порядка 0.5 мкс. В течение этого времени энергия, вводимая в разряд сначала нарастает, затем уменьшается. Такое поведение можно смоделировать функцией Гаусса. При моделировании используется последовательный набор профилей плотности зарядов через временной интервал Δτ. Для сравнения с экспериментом рассчитанные для разных моментов времени профили были просуммированы и нормированы на 1. В качестве радиального распределения сеточной функции ионизации qi,k можно было использовать прямоугольное, треугольное и обратное. Прямоугольный профиль соответствует одинаковой скорости ионизации по сечению трубки, треугольный – преимущественной ионизации на оси трубки, а обратный – у ее стенок. Сравнение результатов моделирования и измеренных экспериментально профилей свечения разряда УПГ показало, что рассчитанный радиальный профиль свечения соответствует наблюдаемому в эксперименте. Причем вблизи покрытие-электрода ионизация происходит в основном у стенок трубки (рис. 3а), в середине разряда – наблюдается согласие при условии равномерной ионизации по всему сечению трубки (рис. 3б), а в конце разряда – только при условии преимущественной ионизации на оси трубки (рис. 3в).

а) б) в) Рис. 3. Сравнение рассчитанных и измеренных (+) радиальных профилей разряда УПГ на разных расстояниях L от ПЭ: а) L = 10 см (пристеночная ионизация), б) L = 110 см (равномерная ионизация), в) L = 210 см (осевая ионизация). Жирная линия – распределение ионизации.

591

Кроме того, использование моделирования позволяет показать временной ход изменения радиального профиля в течение импульса. Из него следует, что вблизи покрытие-электрода во время ввода энергии в разряд плотность зарядов растет в большей степени у стенок трубки, постепенно выравниваясь по сечению вследствие расплывания за счет амбиполярной диффузии. К моменту завершения ввода энергии профиль по форме близок к функции Бесселя. Затем происходит постепенное уменьшение его амплитуды до нуля без существенного изменения формы. На удалении от покрытие-электрода область ионизации постепенно смещается к оси трубки и в конце разряда пристеночная ионизация практически отсутствует. Литература 1. Герасимов И. В. Излучательные свойства разряда униполярного пробоя газа // Журнал технической физики. – 1994. – Т. 65. – С. 30–35. 2. Райзер Ю. П. Физика газового разряда: Учеб. руководство: Для вузов – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Наука. 1992. 536 с. 3. Турчак Л. И. Основы численных методов. М.: Наука. 1987. 462 с. 4. Королев Ю. Д., Месяц Г.А. Физика импульсного пробоя газов. – М.: Наука. 1991. 224 с. А. Б. Белихов127 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

Использование фрактальной графики при рассмотрении процессов кристаллизации

Внутреннее строение металлического слитка определяется режимами охлаждения, а также теплофизическими свойствами металла в твердом и жидком состоянии. В ряде случаев, часто имеющих место на практике (литье в кокиль), могут наблюдаться высокие градиенты температур, составляющие по порядку величины до 1000 °С/см. Сплавы, в отличие от чистых металлов, кристаллизуются в два этапа: в процессе первичной кристаллизации выпадают кристаллы избыточной фазы в форме древовидной структуры, а вторичная кристаллизация происходит в междендритном пространстве [1]. Для моделирования дендритной структуры, могут быть использованы соответствующие фрактальные модели и компьютерные алгоритмы их построения. Одним из самых простых примеров конструктивного фрактала является двоичное дерево (рис.1). Оно строится по следующему принципу: 127

© А. Б. Белихов, 2010 592

на каждом уровне вертикальная линия разделяется на две с показателем уменьшения 1/2, Такие разветвленные фракталы называются дендритами (в переводе с греческого «dendron» — дерево). Что бросается в глаза, при рассмотрении фрактала-дендрита, то это самоподобность: каждая ветвь в отдельности представляет собой все дерево в целом. А самоподобие является одним из основных свойств фракталов.

Рис.1. Простое дендритное дерево Разбиение какого-либо множества на группы из двух элементов или комбинирование в группы из двух элементов, характерно для двоичной системы счисления. Это разбиение часто применяется на практике, например, при спортивных командных соревнований. Команды разбиваются попарно, в паре определяется победитель, оставшиеся команды снова разбиваются, итак далее, пока не останется командапобедитель. Таким образом мы получили перевернутое двоичное дерево. Двоичное дерево является, одним из самых простых примеров семейства фракталов, в котором структура системы счисления представлена геометрически. Можно также построить троичное, четвертичное и т. д. деревья. Компьютерная программа (на языке программирования Turbo Pascal) построения двоичного дерева, представленного на рис. 1 может быть следующая [2]. program DD; uses Graph, CRT; const min = 1; var gd, gm : Integer; procedure Draw(x, y, l : Integer); begin if KeyPressed then exit; If l > min then begin 593

l := l div 2; line(x, y, x, y - l); line(x, y - l, x - l, y - l); line(x, y - l, x + l, y - l); Draw(x - l, y - l, l); Draw(x + l, y - l, l); end; end; begin gd := Detect; InitGraph(gd, gm, ''); Draw(320, 460, 300); ReadKey; CloseGraph; end. Существуют и другие представления двоичного дерева, это H-дерево и V-дерево [2]. Для построения более сложного дендритного фрактала используют метод вероятностных распределений [3]. Суть метода заключается в фиксировании на начальном этапе какойлибо точки, и в дальнейшем циклическом афинном преобразовании системы координат, в которой точка строится. Иными словами, если на начальном этапе имеется точка Ао(Хо,Уо), при следующей итерации цикла мы должны изображать точку А1(а*Хо+в*Yо+с,е*Хо+f*Yо+g) ("старая" система координат выражается в "новой"), где коэффициеты выбираются с учетом "попадания" некой случайной величины в соответствующий диапазон значений. В приведенном мною примере случайная величина - число с плавающей запятой в диапазоне от 0 до 1. Данный фрактал строится благодаря случайному включению одной из двух пар уравнений для каждой итерации: x= a * x - b * y; y= b * t + a * y; или x= c * x - d * y + 1 - c; y= d * t + c * y - d; где iter - число итераций, a - наклон, b - коэффициен размера "листьев", c "рзброс" точек, d - искажение фрактала, in - "рассеянность", t= x. Rpogram DendritX; const iter = 100000; {число итераций} a = 0.00 {наклон} 594

b = 0.70 {коэффициен размера "листьев"} c = 0.70 {"рзброс" точек} d = 0.00 {искажение фрактала} in = 5 {"рассеянность"} var t, x, y, p : real; k : longint; mx, my, rad : integer; var gd, gm : integer; BEGIN GD := Detect; initgraph(gd, gm, "..\bgi"); randomize; mx:= 220; {сдвиг по оси ОХ} my:= 300; {сдвиг по оси ОY } rad:= 400; {размер } x:= 0.0; {стартовые состояния } y:= 0.0; for k:=1 to iter do begin p := random (in); t= x; if (p<=1/2) do begin x= a * x - b * y; y= b * t + a * y; end else do begin x= c * x - d * y + 1 - c; y= d * t + c * y - d; end; putpixel (mx + int(rad * x), my - int(rad * y), 2); end; readln; closegraph; END. Результат построения дендрита приведен на риc. 2.

595

Рис. 2 Дендрит, полученный фрактальными методами с помощью генератора случайных чисел Как показывают результаты компьютерного моделирования, возможны построения дендритов разной степени сложности с помощью достаточно простых алгоритмов, реализуемые на компьютерах, не требовательных к высокому быстродействию и большим объемам оперативной памяти. Литература 1. Мозберг Г. Р. Материаловедение. М.: Металлургия, 1984. – 346 с. 2. Морозов А. Д. Введение в теорию фракталов. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002, С. 12-18. 3. Крылов С. С., Бобров Н. Ю. Фракталы в геофизике. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2004. – 138 с.

596

С. Б. Козырев128 Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова

О вычислении константы Фейгенбаума

В последние годы постоянно растет количество численных расчетов на компьютере, проводимых студентами в рамках спецкурсов, курсовых и дипломных работ и связанных с исследованием различных физикоматематических моделей. Практически всегда эти расчеты носят приближенный характер. Поэтому при оценке и анализе полученных результатов актуальными оказываются не только они сами по себе, но и оценка их точности, которой удалось достигнуть в процессе расчетов. Студенты часто пренебрегают анализом точности полученных результатов, отчасти вследствие непонимания его важности, отчасти вследствие упования на большое число десятичных разрядов, с которыми проводятся компьютерные вычисления, а отчасти по причине математической сложности и недостатка опыта в проведении такого рода оценок. Между тем в студенческой практике недостаточная точность вычислений случается вовсе не редко, несмотря на, казалось бы, явно избыточное количество разрядов, с которыми проводятся расчеты. Иногда это существенно снижает ценность полученных результатов расчетов, а иногда и вовсе их обесценивает. Актуальность данной проблемы очевидна, поскольку можно с уверенностью прогнозировать дальнейшее расширение практики студенческих компьютерных экспериментов и связанное с этим – со значительной долей вероятности – понижение математической подготовки среднего, так сказать, компьютерного исследователя-экспериментатора. Для некоторых классов типовых математических моделей существуют надежные и при этом сравнительно несложные методы оценки точности полученных результатов. Это, например, относится к методам оценки точности решения дифференциальных уравнений и уравнений математической физики, статистических моделей. В некоторых других случаях такие методы отсутствуют и оценка точности расчетов сама превращается в отдельный предмет исследований. В настоящей статье рассматривается поучительный случай оценки точности компьютерных вычислений константы Фейгенбаума. Напомним вкратце обстоятельства, связанные с этой константой. На отрезке [0,1] рассматривается функция f ( x) = Cx(1 − x) , где C – некоторый коэффициент. В том случае, если 0 ≤ C ≤ 4 , функция f будет отображать отрезок [0,1] сам в себя. Тогда можно ввести отображение f ( n ) , называемое 128

© С. Б. Козырев, 2010 597

n-й итерацией функции f, следующим образом: n = 1; ⎧f, . f (n) = ⎨ ( n −1) > f ( f ), n 1 ⎩ Взяв произвольно некоторую точку x ∈ [0,1] , мы можем проследить f ( n ) ( x) . При этом поведение последовательности ее итераций обнаруживается следующая удивительная закономерность. Если 0 ≤ C ≤ C0 = 1 , то отображение f будет иметь единственную неподвижную и при этом притягивающую точку в нуле. Если коэффициент C принадлежит полуинтервалу C0 < C ≤ C1 = 3 , то неподвижная точка в нуле становится отталкивающей, но появляется другая неподвижная притягивающая точка, C −1 равная . При дальнейшем росте C эта точка остается неподвижной, но C перестает быть притягивающей. Более того, она становится отталкивающей. Одновременно вблизи нее появляются две точки, образующие притягивающую циклическую орбиту периода 2. (Далее, как это обычно принято, любую циклическую орбиту периода q будем для краткости называть q-орбитой.) Говорят, что при значении коэффициента C = C1 происходит бифуркация. Обе точки 2-орбиты являются также неподвижными притягивающими точками для итерации f ( 2 ) ( x) . Далее аналогичный процесс повторяется и со второй итерацией. Пока коэффициент находится в диапазоне C1 < C ≤ C 2 = 1 + 6 ≈ 3,449 , 2орбита остается притягивающей. При значении C = C 2 происходит вторая бифуркация: при большем значении коэффициента 2-орбита становится отталкивающей, зато вблизи нее образуется притягивающая 4-орбита. Точки 4-орбиты оказываются неподвижными притягивающими точками четвертой итерации f ( 4 ) ( x) , у которой также остаются 4 неподвижные отталкивающие точки. Этот процесс продолжается бесконечно: образуется последовательность уровней бифуркации C n . В каждом диапазоне

C n < C ≤ C n +1 итерация f ( 2 ) ( x) имеет ровно 2 n неподвижных отталкивающих точек и столько же неподвижных притягивающих точек, причем последние образуют притягивающую 2 n -орбиту исходного отображения f ( x) . Последовательность C n сходится к значению C∞ ≈ 3,57 , после которого отображение f ( x) становится хаотическим. Фейгенбаум первым обратил внимание на то, что последовательность C n асимптотически приближается к геометрической последовательности [2]. Точнее, если для любого натурального n ввести обозначение n

598

C n − C n −1 , то числа Fn также будут сходиться к некоему числу C n +1 − C n F ≈ 4,6692 , называемому константой Фейгенбаума. Об универсальном характере константы Фейгенбаума и методах ее вычисления написано немало (см. напр. [1-4]). В этой статье речь пойдет об априорной оценке точности вычисления константы Фейгенбаума в предположении, что константа вычисляется прямым способом – с помощью нахождения уровней бифуркации. Предположим, мы хотим вычислить константу с точностью, скажем, 10 десятичных знаков после запятой. Неопытному вычислителю может показаться, что для этой цели вполне подойдет стандартный 10-байтовый вещественный формат данных. Как известно, этот формат (в языке C он называется long, а в среде Турбо-Паскаль – extended) обеспечивает в мантиссе числа до 18 десятичных знаков. Используя его в основных расчетах, попробуем вычислить все числа до C15 и F14 включительно. У нас получится следующая таблица: Таблица 1 N Cn Fn 1,00000000000000000 0 4.44948974278317806 3,00000000000000000 1 4.75144621817820648 3.44948974278317810 2 4.65625101765135511 3.54409035955192285 3 4.66824223557828703 3.56440726609543260 4 4.66873946927696259 3.56875941954382643 5 4.66913215077840066 3.56969160980139671 6 4.66918300412266576 3.56989125937812049 7 4.66919808134727771 3.56993401837397640 8 4.66920079689539524 3.56994317604840164 9 4.66920144213512911 3.56994513734216980 10 4.66920157299164112 3.56994555739124938 11 4.66920159863047445 3.56994564735289978 12 4.66920161845989660 3.56994566661993045 13 4.66920147883216679 3.56994567074633840 14 3.56994567163008865 15 Fn =

Разумеется, у читателя, если он проведет аналогичные вычисления, числа могут незначительно отличаться от приведенных. Бросается в глаза, что тенденция возрастающей сходимости чисел Fn нарушается в последнем числе F14 . Поэтому точность его вычисления вызывает серьезные сомнения. Можно предположить, что где-то была потеряна точность вычислений, но где именно? 599

Чтобы ответить на этот вопрос, проанализируем основные источники погрешности, возникающие при вычислении константы F. Как известно, в общем случае полная погрешность результата состоит из погрешности метода, погрешности округления и неустранимой погрешности, возникающей вследствие погрешности исходных данных. Очевидно, в нашем случае неустранимой погрешности нет. Погрешность метода заключается в том, константу F мы заменяем ее итерационным C − C n −1 . То есть, погрешность метода равна приближением F ≈ Fn = n C n +1 − C n F − Fn . Погрешность округления возникает в результате неточного вычисления Fn . При правильно организованных расчетах погрешность округления не должна существенным образом влиять на величину полной погрешности. В нашем конкретном случае это означает, что погрешность округления должна быть хотя бы на порядок меньше погрешности метода. Теперь становится ясно, что причиной странного значения F14 может быть только погрешность округления, которая почему-то во много раз превысила погрешность метода. Поскольку трудоемкость вычисления чисел Fn быстро возрастает по мере роста n, нам было бы желательно уметь прогнозировать тот момент, когда погрешность округления выйдет за рамки допустимого, чтобы проводить расчеты с достаточным, но не излишним запасом точности. Возьмем для примера число F8 . Рассматривая таблицу 1, мы видим, что F8 совпадает с константой F в пяти цифрах после запятой. (Напомним, что число F8 , округленное до 5 знаков после запятой, записывается как 4,66920). Чтобы погрешность округления не оказала существенного влияния на точность расчетов, нужно вычислить F8 с точностью хотя бы 6 знаков после запятой, то есть, с 7 значащими цифрами. Для этого необходимо, чтобы числитель и знаменатель дроби C8 − C7 и C9 − C8 также были найдены с 7-8 значащими цифрами. Обе разности являются разностями близких приближенных чисел. Как известно, при вычитании близких приближенных чисел происходит падение относительной точности. Чтобы это падение скомпенсировать, числа Cn надо вычислять с соответствующим запасом точности. Конкретно чтобы вычислить с 7 значащими цифрами знаменатель C9 − C8 = 0,000009157674K , необходимо сами уровни бифуркации вычислять с 12 верными знаками после запятой. При этой же точности числитель будет получен с 8 значащими цифрами: C8 − C7 = 0,000042758995K То есть, он внесет существенно меньший вклад в погрешность, чем знаменатель. Как уже отмечалось, разности C n +1 − C n уменьшаются примерно в F 600

раз при возрастании индекса n на единицу. Так как F 3 ≈ 100 , то при возрастании индекса на 3 соответствующая разность уровней бифуркации уменьшится примерно в 100 раз. То есть, для получения числа Fn + 3 с той же погрешностью округления, что и Fn , необходимо уровни бифуркации вычислять с точностью, в 100 раз большей. Однако, изучая данные в таблице 1, мы видим, что погрешность метода F − Fn тоже убывает примерно в F раз при возрастании n на единицу. То есть, F − Fn ≈ 100 ⋅ F − Fn + 3 . Таким образом, сравнивая точности вычисления уровней для Fn и Fn + 3 , получаем, что во втором случае точность расчетов должна быть в 10000 раз выше, чем в первом. Два дополнительных десятичных разряда в расчетах требуется для компенсации падения точности вследствие сближения соседних уровней бифуркации и еще два разряда нужны для снижения погрешности округления адекватно уменьшающейся погрешности метода. Можно сформулировать следующее практическое правило, позволяющее приблизительно оценить необходимую точность расчетов для получения константы Фейгенбаума. Для корректного вычисления значения Fn + 3 минимально необходимая точность расчетов увеличивается на 4 десятичных знака по сравнению с соответствующими расчетами числа Fn . При этом количество получаемых верных цифр в константе Фейгенбаума увеличивается на 2. Используя данное правило, мы заключаем, что для корректного получения числа F14 необходимо вычислять уровни бифуркации с 20 десятичными знаками после запятой (то есть, в мантиссе используемого вещественного типа данных должна умещаться 21 десятичная цифра). В этом случае в числе F14 и константе F будут совпадать 9 цифр после запятой. Мы же для расчетов, представленных в таблице 1, использовали формат, поддерживающий лишь 18 десятичных цифр в мантиссе, чего оказалось явно недостаточно. В результате получившаяся погрешность округления оказалась не в 10 раз меньше погрешности метода, к чему мы стремились, а, наоборот, в несколько сотен раз больше последней. Повторение данных расчетов с использованием более точного вещественного формата подтверждает сказанное: более точные расчеты дают значение F14 = 4,66920160874K , то есть, после округления до 10 −9 в полученном числе F ≈ 4,669201609 все цифры оказываются верными. Проделанный анализ погрешности дает нам также серьезное основание сомневаться в полученных в таблице 1 значениях F13 и F12 , хотя внешне ничего подозрительного в них как будто нет. Еще один пример применения правила. В языке C# имеется 16байтовый вещественный тип decimal, поддерживающий 28-29 значащих 601

десятичных цифр в мантиссе. Спрашивается, с какой точностью можно вычислить константу F, используя в расчетах этот тип данных? В соответствии с правилом мы легко даем следующий прогноз: данный формат позволяет корректно рассчитать значение F20 (с небольшой натяжкой!) с получением после запятой 11 верных цифр константы F. На этом ресурсы типа decimal оказываются исчерпанными. До сих пор мы рассуждали, основывались на предположении, что все цифры, полученные в мантиссе числа C n , верны. На самом деле последние цифры мантиссы обычно сомнительны в силу неизбежных округлений, сопутствующих выполнению компьютерных математических операций. Как правило, возникающие по этой причине погрешности округления весьма малы (обычно 1-2 единицы последнего разряда мантиссы). Но если количество вычислительных операций велико, то нельзя исключить того, что из малых погрешностей округления может накопиться величина, ощутимо влияющая на итоговую погрешность результата. В задаче вычисления константы F эти опасения вполне обоснованны, поскольку объем вычислений, связанный с получением чисел C n , возрастает очень быстро – примерно в 2 раза с каждым новым C n . Поэтому необходимо отдельно провести оценку влияния округления математических операций на итоговую погрешность уровней C n . Выявить общие закономерности, связанные с величиной погрешности C n , представляется весьма затруднительным. Слишком много разнородных факторов могут оказаться существенными – начиная от выбора отображения f и метода вычисления и кончая техническими особенностями работы используемого математического пакета или транслятора системы программирования. Однако, трудоемкость проведения оценки погрешности не является причиной, чтобы ее вовсе не делать (как это иногда кажется неопытному вычислителю). Ведь оценка итоговой погрешности – это оценка качества проведенных расчетов. Впрочем, в нашей ситуации практичнее получить интересующую нас оценку путем контрольного просчета. Проведем повторные расчеты уровней бифуркации с большим количеством десятичных разрядов в мантиссе. Результаты их представлены в следующей таблице. Таблица 2 Погрешность Cn C n′ N 0,18 2 3.44948974278317810 3.4494897427831780982 0,36 3 3.54409035955192285 3.5440903595519228536 0,22 4 3.56440726609543260 3.5644072660954325978 0,13 5 3.56875941954382643 3.5687594195438264313 0,43 6 3.56969160980139671 3.5696916098013967143 0,27 7 3.56989125937812049 3.5698912593781204873 602

8 9 10 11 12 13 14 15

3.56993401837397640 3.56994317604840164 3.56994513734216980 3.56994555739124938 3.56994564735289978 3.56994566661993045 3.56994567074633840 3.56994567163008865

3.5699340183739764012 3.5699431760484016364 3.5699451373421697943 3.5699455573912493761 3.5699456473528997913 3.5699456666199304522 3.5699456707463384081 3.5699456716300886296

0,12 0,36 0,57 0,39 1,13 0,22 0,81 2,04

В колонке C n′ приведены уточненные уровни бифуркации. Мы оставили в их мантиссах лишь по две дополнительные цифры, но все эти цифры верны в строгом смысле. По ним можно судить об истинной погрешности округления чисел C n . Эта погрешность, выраженная в единицах последнего разряда мантиссы чисел C n , приводится в последней колонке таблицы 2. По ней можно заключить, что хотя по мере роста n наблюдается некоторая тенденция к увеличению погрешности, на итоговой погрешности округления чисел Fn она пока не сказывается заметным образом. Литература 1. Кроновер Р. Фракталы и хаос в динамических системах. – М.: Постмаркет, 2000. 2. Фейгенбаум М. Универсальность в поведении нелинейных систем. // Успехи физических наук. Т.141, вып.2. – М.: Наука, 1983. 3. Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы (миниатюры из бесконечного рая) : Научно-издательский центр «Регулярная и хаотичная динамика». Ижевск. 2001. 4. Falconer K.J. Fractal Geometry: Mathematical Foundations and Applications, 2nd ed. – John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 20

603

Сведения об авторах Аксенова Ольга Владимировна, ассистент кафедры ИВТ и МОИ Уральского государственного педагогического университета, г. Екатеринбург. Александов Дмитрий Владимирович, д.т.н., доцент кафедры информационных систем и информационного менеджмента Владимирского государственного университета. Алыкова Ольга Михайловна, к.п.н., доцент кафедры общей физики Астраханского государственного университета. Бабенко Алена Сергеевна, старший преподаватель кафедры математического анализа КГУ им. Н. А. Некрасова. Бабкин Алексей Александрович, к.п.н., начальник кафедры информатики и математики Вологодского института права и экономики ФСИН России. Басалкевич Юлия Георгиевна, преподаватель педагогического колледжа № 6, г. Москва. Бахарева Славяна Ростиславовна, ассистент кафедры биологии и экологии Московского государственного гуманитарного университета им. М. А. Шолохова. Безвесильная Анжела Александровна, преподаватель Академии гражданской защиты МЧС России, г. Химки, Московская область. Белихов Александр Борисович, к.т.н., доцент кафедры общей физики Костромского государственного университета им. Н. А. Некрасова. Белянин Валерий Александрович, к.ф.-м.н., доцент кафедры физики и методики обучения физике Марийского государственного университета, г. Йошкар-Ола. Благовещенский Владимир Валерьевич, д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой физики КГТУ, г. Кострома. Богданова Диана Александровна, к.п.н., научный сотрудник ИПИ РАН, г. Москва. Богданова Светлана Витальевна, к.п.н., доцент, член Президиума Академии информации образования, г. Москва. Бордюгова Татьяна Николаевна, старший преподаватель кафедры информатики Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону. 604

Борисова Наталья Вячеславовна, к.п.н, доцент кафедры ТиМОФИ Волгоградского государственного педагогического университета. Бояршинов Борис Сергеевич, к.ф.-м.н., доцент Московского государственного гуманитарного университета. Бояршинова Елена Борисовна, преподаватель Московского экономического института. Брагина Зинаида Васильевна, д.т.н., профессор, директор института экономики КГУ им. Н. А. Некрасова. Ваграменко Ярослав Андреевич, д.т.н., профессор, Президент Академии информатизации образования, директор Института информатизации образования МГГУ им. М. А. Шолохова. Виноградов Евгений Валентинович, к.п.н., старший преподаватель кафедры информационных технологий в образовании Института педагогики и психологии Костромского государственного университета. Воронцова Ольга Романовна, к.т.н., доцент Костромского государственного технологического университета. Газизов Андрей Равильевич, начальник управления автоматизации ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону. Головишников Константин Викторович, заместитель директора Института информатизации образования, Алтайская государственная педагогическая академия, г. Барнаул. Голубев Олег Борисович, старший преподаватель кафедры информатики и ВТ Вологодского государственного педагогического университета. Горобец Григорий Григорьевич, доктор математики, действительный член Академии информатизации образования, эксперт европейских проектов министерства образования Латвийской Республики. Горохова Юлия Александровна, аспирантка кафедры ИТиТМОФ Ярославского государственного педагогического университета им. К. Д. Ушинского. Гридчина Ирина Николаевна, ассистент кафедры математического анализа и элементарной математики Елецкого государственного университета им. И. А. Бунина.

605

Грищенко Лариса Петровна, старший преподаватель кафедры экономики и управления в образовании Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет». Данильчук Елена Валерьевна, д.п.н., профессор кафедры информатики и методики преподавания информатики Волгоградского государственного педагогического университета. Денисов Артем Руфимович, к.т.н., заведующий кафедрой информационного сервиса КГУ им. Н. А. Некрасова, председатель предметной комиссии по информатике ЕГЭ по Костромской области. Доброхотова Людмила Александровна, председатель предметноцикловой комиссии естественно-математических дисциплин и информационных технологий, преподаватель информатики высшей категории Новороссийского социально-педагогического колледжа. Драч Антонина Николаевна, методист отдела информатизации учебного процесса Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет». Дубинин Антон Сергеевич, программист отдела информатизации учебного процесса Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет». Евланов Сергей Леонидович, магистрант Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет». Егорова Юлия Николаевна, к.п.н., доцент, заведующий кафедрой автоматизированных систем управления Волжского филиала Московского автомобильно-дорожного института (государственный технический университет) г. Чебоксары. Елисеев Владимир Александрович, д.п.н., профессор кафедры общей физики радиоэлектронного профиля Воронежского государственного технического университета. к.т.н., проректор по Ершов Владимир Николаевич, информатизации и инновационному развитию КГУ им. Н. А. Некрасова, [email protected] Ефимов Александр Александрович, ассистент кафедры ИТ УрГПУ, г. Екатеринбург. Звягина Анна Стефановна, к.п.н., доцент кафедры информатики и ИТ, начальник отдела цифровых образовательных ресурсов и 606

педпроектирования Дальневосточного государственного гуманитарного университета, г. Хабаровск. Ивановский Никита Андреевич, ассистент кафедры садовопаркового и ландшафтного строительства Волгоградского государственного педагогического университета. Ивков Владимир Анатольевич, к.э.н., доцент, заведующий кафедрой информатики и вычислительной математики КГУ им. Н. А. Некрасова. Илюхина Анна Станиславовна, к.э.н., доцент Костромского государственного университета им. Н. А. Некрасова. Иродова Ирина Алексеевна, д.п.н., профессор, заведующий кафедрой информационных технологий и теории и методики обучения физике Ярославского государственного педагогического университета им. К. Д. Ушинского. Калинин Илья Александрович, доцент кафедры информатики и прикладной математики МГПУ. Каракозов Сергей Дмитриевич, д.п.н., профессор, проректор по науке и инновациям, заведующий кафедрой информатики ЮНЕСКО (Алтайский филиал), г. Барнаул. Катержина Светлана Федоровна, старший преподаватель кафедры высшей математики КГТУ. Кашуба Наталья Степановна, к.т.н., старший преподаватель кафедры теории и методики профессионального образования и общетехнических дисциплин Славянского-на-Кубани государственного педагогического института. Кирий Алексей Витальевич, к.т.н., доцент, начальник отдела информатизации, доцент кафедры информационных технологий и программирования Чебоксарского политехнического института (филиал) ГОУ ВПО «Московский государственный открытый университет». Кирсяев Кирилл Петрович, студент факультета менеджмента, экономики и технологии Славянского-на-Кубани государственного педагогического института. Клепфиш Борис Рахмильевич, к.ф.-м.н., доцент кафедры информатики Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет». 607

Козырев Сергей Борисович, к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной математики и информационных технологий КГУ им. Н. А. Некрасова. Ковалев Евгений Евгеньевич, к.п.н., заведующий кафедрой прикладной информатики и математики Покровского филиала Московского государственного гуманитарного университета им. М. А. Шолохова, г. Покров. Коваленко Марина Ивановна, к.ф.-м.н., начальник отдела информатизации учебного процесса Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону. Колмогорова Лилия Александровна, к.пс.н., психолог, Алтайская государственная педагогическая академия, г. Барнаул. Колмогорова Людмила Степановна, д.пс.н., профессор, директор Института педагогики и психологии Алтайской государственной педагогической академии, г. Барнаул. Колосов Дмитрий Владимирович, аспирант, Московский государственный гуманитарный университет им. М. А. Шолохова. Кравченко Лариса Юрьевна, к.п.н., доцент Волгоградского государственного педагогического университета. Красавина Наталья Васильевна, магистрант Алтайской государственной педагогической академии, г. Барнаул. Кувалдина Татьяна Александровна, д.п.н., профессор кафедры теории и методики обучения физике и информатике, Волгоградский государственный педагогический университет. Кудряшова Юлия Владимировна, старший преподаватель кафедры информатики и вычислительной математики КГУ им. Н. А. Некрасова. Кулинич Александра Вячеславовна, студент Алтайской государственной педагогической академии, г. Барнаул. Куракин Дмитрий Владимирович, д.т.н., профессор, заместитель директора ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика», г. Москва. Ларина Ирина Борисовна, к.п.н., доцент кафедры методики начального образования Елецкого государственного университета имени И. А. Бунина.

608

Ларских Зинаида Петровна, д.п.н., профессор, заведующий кафедрой методики начального образования Елецкого государственного университета им. И. А. Бунина. Лихтер Анатолий Михайлович, д.т.н., доцент, заведующий кафедрой общей физики Астраханского государственного университета. Леготин Денис Леонидович, к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной математики и информационных технологий КГУ им. Н. А. Некрасова. Лупанова Наталья Александровна, к.п.н., доцент кафедры педагогики и психологии профессионального обучения Пензенского государственного педагогического университета им. В. Г. Белинского. Лях Юлия Анатольевна, к.п.н., доцент, начальник управления перспективного развития образования и информационной работы департамента образования и науки Кемеровской области, г. Кемерово. Мазанова Валентина Ивановна, ассистент кафедры информационных систем и информационного менеджмента Владимирского государственного университета. Мазина Ольга Викторовна, зам. директора ГУ Природный парк «Щербаковский», г. Волгоград. Макарова Ольга, студентка ГОУ ВПО «Московский государственный гуманитарный университет им. М.А. Шолохова». Мальшаков Григорий Викторович, ст.арший реподаватель, Московский авиационный институт. Мамаева Ирина Алексеевна, д.п.н., профессор Костромской государственной сельскохозяйственной академии. Матыцина Татьяна Николаена, к.ф.-м.н., доцент, зав. кафедрой алгебры и геометрии КГУ им. Н. А. Некрасова. Мельников Юрий Борисович, к.ф.-м.н., доцент кафедры теории и методики обучения математике УрГПУ, г. Екатеринбург. Минькова Наталья Олеговна, к.б.н., доцент, заведующий кафедрой биологии и экологии ГОУ ВПО «Московский государственный гуманитарный университет им. М.А. Шолохова». Миронкин Дмитрий Петрович, старший преподаватель кафедры информатики и вычислительной математики КГУ им. Н. А. Некрасова. Москвин Константин Михайлович, магистрант Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет». 609

Мясникова Ольга Викторовна, старший преподаватель кафедры прикладной математики и информатики Московского государственного гуманитарного университета. Насельский Сергей Павлович, к.т.н., профессор, заведующий кафедрой прикладной математики и информатики Московского государственного гуманитарного университета. Нестерова Людмила Викторовна, к.п.н., доцент, заведующий кафедрой информатки филиала ГОУ ВПО «СГАП» в г. Астрахани. Николаева Татьяна Викторовна, к.п.н., заведующий кафедрой информатизации и ИКТ в образовании Костромского областного института развития образования. Низов Владимир Александрович, доцент кафедры информатики и вычислительной математики КГУ им. Н. А. Некрасова. Новиков Владимир Сергеевич, к.п.н., доцент кафедры информатики Орловского государственного университета. Новичихин Ярослав Владимирович, старший преподаватель кафедры бизнес-информатики КГУ им. Н. А. Некрасова, E–mail: [email protected] Ольховская Татьяна Ивановна, ассистент кафедры методики начального образования Елецкого государственного университета имени И. А. Бунина. Осипова Любовь Геннадьевна, к.п.н., декан факультета повышения квадификации Костромского областного института повышения квалификации. Пашкевич Наталия Сергеевна, ассистент кафедры общей физики технологического профиля Воронежского государственного технического университета. Пекшева Анна Георгиевна, к.п.н., ст.преподаватель кафедры информатики Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет». Первин Юрий Абрамович, д.п.н., профессор, Российский Государственный социальный университет. Печатнов Владимир Владимирович, директор Института информатизации педагогического образования, Алтайская государственная педагогическая академия, г. Барнаул. 610

Печатнова Надежда Борисовна, к.п.н., старший преподаватель кафедры математического анализа, Алтайская государственная педагогическая академия, г. Барнаул. Пигузов Алексей Александрович, к.п.н., ст. преподаватель кафедры информатики и вычислительной математики КГУ им. Н. А. Некрасова. Попова Ольга Борисовна, методист отдела базового профессионального образования КГУ им. Н. А. Некрасова. Прончев Геннадий Борисович, к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной математики и информатики Московского государственного гуманитарного университета, заместитель заведующего кафедрой Социологического факультета Московского государственного университета. Прончева Надежда Геннадьевна, к.ф.-м.н., доцент кафедры математики и информатики Московского государственного гуманитарного университета им. М. А. Шолохова. Пытель Екатерина Николаевна, ассистент кафедры информатики Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет». Ребро Вадим Владимирович, к.п.н., доцент Волгоградского государственного педагогического университета. Роберт Ирэн Вениаминовна, д.п.н., профессор, главный ученый секретарь Российской академии образования (РАО), директор Института информатизации образования РАО (ИИО РАО), академик РАО. Русаков Александр Александрович, к.ф.-м.н., д.п.н., профессор, заведующий кафедры высшей математики факультета Точных наук и инновационных технологий МГГУ им. М. А. Шолохова. Русакова Вера Николаевна, к.п.н., доцент, Орловского государственного университета. Рюмшина Оксана Александровна, старший преподаватель кафедры информатики Орловского государственного университета. Савенкова Елизавета Витальевна, учитель биологии МОУ «Первомайская ООШ № 33» Ефремовского района Тульской области. Садовская Ольга Борисовна, к.т.н., доцент Костромского государственного технологического университета. 611

Сакулин Валерий Александрович, к.п.н., доцент кафедры информационных технологий Уральского государственного педагогического университета, г. Екатеринбург. Сакулина Юлия Валерьевна, к.п.н., доцент кафедры информационных технологий Уральского государственного педагогического университета, г. Екатеринбург. Сангаджиева Надежда Анатольевна, преподаватель кафедры информационных технологий и систем управления Академии гражданской защиты МЧС России, г. Химки, Московская область. Седякин Владимир Павлович, к.т.н., доцент МИИГАик, г. Москва. Секованов Валерий Сергеевич, к.ф.-м.н., д.п.н., заведующий кафедрой прикладной математики и информационных технологий КГУ им. Н. А. Некрасова. Секованова Любовь Афанасьевна, д.т.н., профессор Костромского государственного технологического университета. Селиверстов С. Н., кафедра информатики Орловского государственного университета. Сергеев Алексей Николаевич, к.п.н., руководитель учебного компьютерного центра, доцент кафедры алгебры, геометрии и информатики Волгоградского государственного педагогического университета. Синелобов Николай Александрович, к.п.н., доцент кафедры современного русского языка и методики его преподавания Елецкого государственного университета им. И. А. Бунина. Скоробогатова Татьяна Сергеевна, ассистент кафедры информатики и информационных технологий Нижегородского государственного педагогического университета. Скурыдин Юрий Геннадьевич, к.т.н., доцент кафедры информатики Алтайской государственной педагогической академии, г. Барнаул. Скурыдина Елена Михайловна, к.т.н., доцент кафедры информатики Алтайской государственной педагогической академии, г. Барнаул. Смирнов Владимир Вячеславович, к.ф.-м.н., доцент, заведующий кафедрой общей физики Астраханского государственного университета. 612

Смыковская Татьяна Константиновна, д.п.н., профессор, заведующий кафедрой информатики и методики преподавания информатики Волгоградского государственного педагогического университета. Сохранов Владимир Васильевич, д.п.н., профессор, заведующий кафедрой педагогики и психологии профессионального обучения Пензенского государственного педагогического университета им. В. Г. Белинского. Стакина Елена Сафаровна, ассистент кафедры алгебры и геометрии КГУ им. Н. А. Некрасова. Сухов Андрей Константинович, к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной математики и информационных технологий КГУ им. Н. А. Некрасова. Тевс Диана Петровна, к.п.н., доцент, заведующий кафедрой теоретических основ информатики Алтайской государственной педагогической академии, г. Барнаул. Темкин Игорь Олегович, д.т.н., профессор, исполнительный директор фонда «Современное естествознание», г. Москва. Терентьева Марина Алексеевна, старший преподаватель кафедры естествознания Московского государственного гуманитарного университета им. М.А. Шолохова. Тестов Владимир Афанасьевич, д.п.н., профессор, заведующий кафедрой высшей математики Вологодского государственного педагогического университета. Толстых Анастасия Александровна, Центр дополнительного образования детей «Дистантное обучение ЮЗОУО ДО г. Москвы. Тухманов Андрей Викторович, программист отдела информатизации учебного процесса Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет». Тырыгина Галина Алексеевна, к.ф.-м.н., доцент, зав. кафедрой прикладной математики Тольяттинского государственного университета. Уварова Любовь Рудольфовна, к.п.н., доцент кафедры педагогики КГУ им. Н. А. Некрасова.

613

Фанышев Р. Г., ассистент кафедры информатики и математики Егорьевского филиала Московского государственного гуманитарного университета им. М. А. Шолохова. Федосеев Андрей Алексеевич, к.т.н., Институт проблем информатики Российской Акаедмии наук (ИПИ РАН), г. Москва. Федосов Александр Юрьевич, к.п.н., доцент, зам.декана факультета информационных технологий по научной работе, доцент кафедры социальной и педагогической информатики, Российский государственный социальный университет (РГСУ), г. Москва. Фесенко Владимир Владимирович, преподаватель кафедры прикладной математики и информатики Московского государственного гуманитарного университета им. М.А. Шолохова. Филатова Ольга Петровна, к.п.н., доцент кафедры теории и методики обучения физике и информатике, Волгоградский государственный педагогический университет. Фофлина Анна Андреевна, специалист по учебно-методической работе 1 категории МГГУ им. М. А. Шолохова. Хаймина Людмила Эдуардовна, к.п.н., доцент, декан математического факультета Поморского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Храмов Владимир Викторович, к.т.н., профессор Ростовского государственного университета путей сообщения, г. Ростов-на-Дону. Чередниченко Татьяна Владимировна, ассистент кафедры информатики Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону. Чернышев Александр Николаевич, к.ф.-м.н., декан физикоматематического факультета Славянского-на-Кубани государственного педагогического института. Чернышева Ульяна Александровна, к.п.н., доцент кафедры математики Славянского-на Кубани государственного педагогического института. Швыдкова Наталья Анатольевна, ассистент кафедры информатики Педагогического института ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет».

614

Якименко Даниил Владимирович, начальник Управления ООО «Барклайс Банк», г. Москва. Яковенко Геннадий Николаевич, д.ф.-м.н., профессор Московского физико-технического института. Ястребцева Елена Николаевна, генеральный директор ООО «КМ Образование».

615

СОДЕРЖАНИЕ Раздел 1. ОБЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ В РОССИИ Ваграменко Я. А. Информатизация как фактор обновления высшей и общеобразовательной школы …………………………………………... Куракин Д. В. Работы по развитию инфраструктуры национальной компьютерной сети науки и высшей школы ……………………………………………. Каракозов С. Д. Информатизация высшего образования в России ……………………... Сохранов В. В., Лупанова Н. А. Информатизация педагогической деятельности как фактор формирования социальной компетентности личности ……………….. Ершов В. Н. Информатизация образования как основа формирования информационной культуры……………………………………………… Мальшаков Г. В. Информатизация высшей школы на основе CALS-технологий………. Елисеев В. А., Пашкевич Н. С. Формирование научного мировоззрения в компьютерной обучающей среде …………………………………………………………………….. Тестов В. А. О проблемах применения информационных технологий в обучении .. Седякин В. П. Когнитивно-информационные понятия для обучающих систем …….. Горобец Г. Г. Социальная ответственность информатики как науки ……………….. Ивков В. А. О концепции применения СПО в образовательных учреждениях …… Драч А. Н. Развитие теорий информационного общества ………………………… Раздел 2. ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ Ларских З. П. Особенности комбинированной компьютерной программы по орфографии ................................................................................................. Смыковская Т. К. Метод проектов как средство ознакомления учащихся 5-6 классов с миром информационных технологий………………….………….......... 616

4 13 24 28 33 36 38 41 46 53 55 58

62 68

Калинин И. А. Механизмы автоматизации обработки тестовой информации в рамках темы «Обработка текстовой информации» …………………… Воронцова О. Р, Садовская О. Б., Илюхина А. С. Интернет-обучение школьников по математике ………………………. Кравченко Л. Ю., Ребро В.В. Опыт межсубъектного диалога как условие эффективности обучения в компьютерной среде …………………………………………………... Кувалдина Т. А., Мазина О. В. Использование информационных технологий в экологопросветительской природного парка «Щербаковский» ………..…….. Лях Ю. А. Профильная дифференциация содержания обучения старшеклассников ………………………………………………………. Сакулина Ю. В., Сакулин В. А. Информационные технологии как средство повышения эффективности уроков трудового обучения в специальной школе …. Толстых А. А. Информатика в основном и дополнительном образовании детей …… Картушин С. А., Филатова О. П. Базы данных как средство формирования исследовательского поведения старшеклассников на уроках физики ……………………… Прончев Г. Б., Прончева Н. Г., Бугров Д. Ю. Применение информационных технологий при проведении единого государственного экзамена …………………………………………….. Савенкова Е. В. Опыт внедрения средств информатизации в процесс изучения биологии в основной сельской школе …………………………………. Ларина И. Б., Ольховская Т. И. Изучение правила правописания безударных окончаний прилагательных с помощью модулей компьютерной программы (4 класс) …………………………………………………………………….. Фесенко В. В., Прончев Г. Б. Автоматизированная информационная система для организации дистанционных форм обучения ………………………………………… Виноградов Е. В. Построение модели информационной поддержки воспитательного процесса школы …………………………………………………………. Денисов А. Р. Анализ результатов единого государственного экзамена по информатике и ИКТ в Костромской области ………………………….

617

72 75 79 85 91 96 101 105 109 113

117 122 125 133

Доброхотова Л. А., Коваленко М. И. О подготовке к ЕГЭ по информатике студентов колледжей …………. Москвин К. М., Коваленко М. И. Методические аспекты свободно распространяемого математического пакета Scilab в профильной школе и учреждениях начального и среднего профобразования ……………………………… Миронкин Д. П. Пропедевтика фрактальной геометрии в математических классах средней общеобразовательной школы …………………………………. Горобец Г. Г. База данных здоровья школы …………………………………………… Раздел 3. ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВУЗЕ Секованов В. С. Формирование креативности студентов при обучении фрактальной геометрии и теории хаоса с использованием компьютерных технологий ................................................................................................. Русаков А. А., Русакова В. Н. Компьютер как средство формирования навыков математической деятельности студентов гуманитарных специальностей …................. Борисова Н. В., Данильчук Е. В. Подготовка магистров по направлению «физико-математическое образование» к профильному обучению информатике ………………. Минькова Н. О. Виртуальные лаборатории в смешанном обучении химии ………….. Макарова О. В., Минькова Н. О. О разработке и создании электронного тезауруса по биологической химии ……………………………………………………………………. Смирнов В. В. Информационные технологии как средство формирования экспериментальных умений у студентов при проведении лабораторных практикумов ……………………………………………. Брагина З. В., Исаев С. Н. Влияние технология элеПодготовка магистров по направлению «физико-математическое образование» к профильному обучению информатике ……………………………………………………………... Алыкова О. М. Эффективность применения информационных технологий в лекционных демонстрациях по курсу общей физики …………………

618

138

141 143 148

152 160 164 169 176

179

183 191

Бабкин А. А. Информационная компетентность выпускника ведомственного юридического вуза и пути ее формирования ………………………….. Безвесильная А. А., Сангаджиева Н. А. Активное обучение с применением деловых игр в учебном процессе академии гражданской защиты общества ……………………………… Звягина А. С. Из опыта организации учебного взаимодействия с использованием телекоммуникационных технологий в ДВГГУ ……………………….. Богданова С. В. Математическое мышление и творчество в современном образовательном информационном пространстве ……………………. Мельников Ю. Б. Дидактические модели лекции и практического занятия как основа технологии подготовки электронных презентаций учебного назначения ……………………………………………………………….. Бахарева С. Р. Информационные технологии как основа для создания модели смешанного обучения …………………………………………………… Гридчина И. Н. Взаимосвязь математических и специальных дисциплин средствами использования информационных технологий при подготовке будущих инженеров …………………………………………………….. Мясникова О. В., Прончев Г. Б., Прончева Н. Г. Мультимедийный портал для изучения основ программирования ….. Селиверстов С. Н. О подготовке специалистов по дизайну в области компьютерной графики и задачах развития соответствующего методического обеспечения ……………………………………………………………… Фесенко В. В., Терентьева М. А., Прончев Г. Б. Виртуальные лаборатории для изучения естественнонаучных дисциплин ……………………………………………………………….. Ивановский Н. А. Компьютерная графика как средство подготовки будущих инженеров садово-паркового и ландшафтного строительства к реализации естественнонаучного компонента проектной деятельности …………………………………………………………….. Мамаева И. А. Планирование учебно-познавательной деятельности студентов с помощью локального сайта «Организация обучения физике» ………..

619

195 197 200 205

208 213

216 222

226 230

235 241

Попова О. Б. Использование фрактальной графики для изучения гендерных различий восприятия ……………………………………………………. Бабенко А. С. Компьютерные средства при изучении непрерывных динамических систем ……………………………………………………………………. Воронцова О. Р, Катержина С. Ф. Тестирование по математике на базе информационнокоммуникационных технологий ……………………………………….. Уварова Л. Р. Программно-информационное обеспечение преподавания педагогики в вузе ……………..…............................................................. Низов В. А. Математический пакет Scilab и некоторый опыт его применения ....... Евланов С. Л., Коваленко М. И. Некоторые математические методы оценки эффективности экспериментов ……………..….................................................................. Клепфиш Б. Р. Систематизация и углубление теоретических и практических знаний по теме «Компьютерное моделирование» при выполнении выпускной квалификационной работы студентами педагогического вуза……………..…...................................................................................... Пекшева А. Г. Методика обучения студентов педагогического вуза визуализации учебного материала на примере создания мультимедийных инсталляций ……………..…..................................................................... Швыдкова Н. А. Учебно-методическое обеспечение развития ИКТ-компетентности магистрантов гуманитарных специальностей (на примере факультета социально-исторического образование) ……………..…..................... Бордюгова Т. Н. Построение индивидуальной образовательной траектории бакалавра физико-математического образования при изучении программирования ……………..…........................................................... Дубинин А. С., Коваленко М. И. Разработка автоматизированной системы решения задач по программированию ……………..….......................................................... Грищенко Л. П. Особенности формирования информационной культуры менеджера образования как неотъемлемой характеристики специалиста в информационном обществе ……………..…............................................

620

244 248 252 257 262 265

269

272

275

278 283

286

Седякин В. П. О предмете прикладной информатики ……………………………….… Тухманов А. В., Коваленко М. И. Подготовка студентов к олимпиадам по программированию ............... Матыцина Т. Н. Изучение фрактальной геометрии с помощью информационных технологий ………………………………………………………………. Тырыгина Г. Н. О содержании курса «дискретная математика» ………………………. Кудряшова Ю. В. Интеллектуальное воспитание студентов при изучении фрактальной геометрии ……………………………………………………………….. Стакина Е. С. Формирование профессионально-педагогической компетентности студентов в процессе обучения фрактальной геометрии с использованием ИКТ …………………………………………………… Храмов В. В. Информационное обеспечение смыслообразующих технологий в вузе ……………………………………………………………………….. Раздел 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ Богданова Д. А., Федосеев А. А. Образовательные порталы для школ на примере портала Евросоюза и Российской единой коллекции цифровых образовательных ресурсов ...................................................................................................... Александров Д. В., Мазанова В. И., Ковалев Е. Е. Информационно-образовательный портал г. Радужный ..…................. Егорова Ю. Н. Автоматизированная система тестирования знаний студентов “Freetester” как одна из форм аттестации и самоаттестации в учебном процессе ...................................................................................................... Кирсяев К. П., Кашуба Н. С. Использование информационных ресурсов при изучении правил техники безопасности на уроках технологии в общеобразовательной школе ........................................................................................................... Ефимов А. А. Цифровые образовательные ресурсы – учебники нового поколения ... Каракозов С. Д., Колмогорова Л. С., Печатнова Н. Б., Колмогорова Л. А. Психологические тесты как информативные средства прогнозирования успешности учения в вузе ..........................................

621

294 302 306 311 315

319 323

328 333

339

344 347

349

Фанышев Р. Г. Об информационном ресурсе в филиале университета ......................... Раздел 5. ИКТ В УПРАВЛЕНИИ ОБРАЗОВАНИЕМ Каракозов С. Д., Печатнов В. В., Печатнова Н.Б. Информационный менеджмент в управлении качеством образования Алыкова О. М., Смирнов В. В., Лихтер А. М., Киселева А. Д., Использование интерактивной системы E-Book для управления учебным процессом ................................................................................... Кирий А. В. Организация информационной инфраструктуры вуза .......................... Басалкевич Ю. Г. Математическое моделирование процесса обучения …..………….….. Новичихин Я. В. Методика и инструментарий выявления латентных показателей качества учебного процесса ..................................................................... Раздел 6. ПОДГОТОВКА ПЕДАГОГИЧЕСКИХ КАДРОВ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ Роберт И. В. Комплексная, многоуровневая и многопрофильная подготовка кадров информатизации образования ...................................................... Первин Ю. А. Самостоятельная научно-исследовательская деятельность магистранта-педагога ……..……………………………………………... Аксенова О. В. Дидактическая компьютерная среда как средство успешного изучения курса математики на факультете информатики в педагогическом вузе .................................................................................. Головишников К. В. Уровни компетентности при изучении теории и практики педагогических измерений ....................................................................... Скурыдина Е. М., Скурыдин Ю. Г., Кулинич А. В., Красавина Н. В. Об эффективности использования информационных технологий в процессе подготовки будущих учителей при изучении дисциплин физико-математического профиля........................................................... Сергеев А. Н. Становление и развитие ключевой компетентности будущих учителей: аспект обучения в сетевых сообществах Интернета ............

622

354

357 362 367 371 375

384 395

399 402

406 413

Федосов А. Ю. Подготовка педагогических кадров к осуществлению воспитательной деятельности с применением информационных и коммуникационных технологий .............................................................. Ястребцева Е. Н. О педагогической среде образовательного учреждения на основе контентной образовательной информационной системы «КМ-школа» Нестерова Л. В. Модель компетентности тьютора для дистанционного обучения в системе повышения квалификации педагогов в области НИТ ............ Скоробогатова Т. С. Сущность понятия «самообразование учителя информатики» ............ Лупанова Н. А. Социальная компетентность личности как основа ее готовности к самоопределению в информационном поле деятельности .................... Белянин В. А. Подготовка будущего учителя физики к постановке натурного и виртуального компьютерного практикума по физике ............................ Николаева Т. В., Осипова Л. Г. Формирование ИКТ-компетентности в профессиональной деятельности педагога: региональный опыт ........................................... Тевс Д. П. Формирование профессиональной компетентности будущего учителя ........................................................................................................ Чернышева У. А., Чернышев А. Н. Нетрадиционный подход к методической системе обучения предметным дисциплинам в педвузе ....................................................... Коваленко М. И., Газизов А. Р. Адаптивное обучение преподавателей старшего возраста в области ИКТ в федеральном университете ........................................................... Иродова И. А., Горохова Ю. А. Организация обучения в вузе на основе электронного учебного курса Чередниченко Т. В., Кузнецова Т. К. К вопросу о формировании диагностических компетенций у будущих учителей информатики ............................................................. Шкута К. А. Роль спецкурса «современные информационные технологии» для реализации компетентностного подхода при подготовке будущих учителей математики ……………………………………………………. Пигузов А. А. Организация терминального компьютерного класса ………………….

623

417 422 428 434 436 442 448 454 459 463 469 475

478 481

Раздел 7. МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ Хаймина Л. Э., Хаймин Е. С. О подготовке магистров прикладной математики и информатики в Поморском госуниверситете ………………………………………….. 484 Раздел 8. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ Голубев О. Б. Информационно-образовательная среда Вологодского государственного педагогического университета ................................. 490 Рюмшина О. А., Нестеренко Д. С., Писарев И. В., Цуканова А. Б. Проект «Информационная система факультета» ……..………………. 494 Новиков В. С. Обоснование выбора технологии разработки Web-приложений для создания программного комплекса поддержки системы дистанционного обучения ......................................................................... 499 Пытель Е. Н. Использование экспертных систем и элементов искусственного интеллекта в образовании ......................................................................... 509 Раздел 9. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Темкин И. О., Леонтьева А. В. Моделирование процессов в системе образования ………………….... Яковенко Г. Н. Визуализация при изучении робастной устойчивости многочленов .... Благовещенский В. В. Компьютерное моделирование полета тел в стратосфере (дальнобойная артиллерия) …................................................................... Леготин Д. Л. Использование математического моделирования для изучения виртуальных облаков дислокаций и их влияния на неупругость кристаллов ................................................................................................... Секованова Л. А. Использование имитационного моделирования и ЭВМ при изучении процесса тканеобразования ...................................................................... Синелобов Н. А. Моделирование упражнения №1 обучающей части мультимедийной программы при выполнении синтаксического разбора сложного бессоюзного предложения с использованием языка программирования JavaScript как новой информационной технологии .................................................................................................. 624

514 519

524

529 537

541

Бояршинова Е. Б., Насельский С. П., Прончев Г. Б. Моделирование различий эстетических предпочтений российской и западной кино-аудиторий .......................................................................... Бояршинова Е. Б., Насельский С. П. Моделирование кризисов трудового потенциала ................................... Бояршинова Е. Б., Насельский С. П. Моделирование изменений образов глобального киноискусства ......... Бояршинов Б.С., Бояршинова Е. Б., Насельский С. П., Прончев Г. Б. Моделирование кризисных явлений в обществе .................................... Колосов Д. В., Насельский С. П. Компьютерное моделирование систем массового обслуживания ....... Фофлина А. А. Роль и функции компьютерного моделирования как инструмента изучения школьного курса геометрии ..................................................... Насельский С. П., Якименко Д. В. Моделирование резервов розничного кредитного портфеля коммерческого банка ................................................................................ Сухов А. К. Численное моделирование формирования радиального профиля свечения разряда униполярного пробоя газа на разных расстояниях от возбуждающего покрытие-электрода .................................................. Белихов А. Б. Использование фрактальной графики при рассмотрении процессов кристаллизации .......................................................................................... Козырев С. Б. О вычислении константы Фейгенбаума ...................................................

547 552 554 564 570 575 582

588 592 596

Сведения об авторах …………………………………………………….. 604

625

Научное издание

ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ – 2010 Материалы Международной научно-методической конференции

Статьи печатаются в авторской редакции

Техническое редактирование и верстка В. А. Ивкова

Подписано в печать 02.06.2010 Формат 60х90/16 Уч.-изд.л. 49,2 Тираж 100 экз. Изд. № 118

Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова 156961, г. Кострома, ул.1 Мая, д. 14 Отпечатано: Салон оперативной печати «GUT» ИП Ульрих С. А. г. Кострома, ул. Козуева д. 24 т.8(4942) 2\37-16-41 e-mail:[email protected]

626