Возможности информационно-образовательной среды в процессе преподавания математики как непрофильной дисциплины

© 2004 г. Р.Ю. Гурниковская

ВОЗМОЖНОСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ В ПРОЦЕССЕ ПРЕПОДАВАНИЯ МАТЕМАТИКИ КАК НЕПРОФИЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Одной из наиболее актуальных проблем, возникающих при обучении студентов математике, является низкое качество получаемого образования. Причина этого - как относительно невысокий уровень базовых учебных знаний, умений и навыков студентов, так и их психологическая неготовность к систематическому изучению непрофильных дисциплин.

Полагаем, что уже упомянутые неблагоприятные факторы не могут быть преодолены в рамках традиционной системы образования, так как эффективность последней [1], представленной преимущественно лекциями и семинарами, во многом оставляет желать лучшего.

Традиционно образование связывают с категорией «процесс», предполагающей наличие единой логики преподавания и учения, при которой взаимодействие преподавателя со студентом носит абсолютный характер, а все остальные формы деятельности - во многом вспомогательны. Действительно, привычное нам вузовское обучение представляет собой линейную систему (точнее, процесс), которая проявляется в следующем:

- последовательное изложение новой информации и ее практическая отработка;

- регламентация деятельности преподавателя и студента в соответствии с некоторыми предварительно разработанными планами (информационная закрытость и замкнутость образовательного процесса);

- отсутствие или неэффективность взаимодействия между студентами в процессе обучения и др.

В результате системного анализа традиционной системы образования [2] были выявлены характерные для линейной образовательной системы вне зависимости от индивидуальных особенностей и свойств ее субъектов проблемы:

- целеполагания в образовании (государственный стандарт определяет единые цели для всех студентов, при том, что индивидуальные способности и притязания у них различаются);

- отбора содержания образования (проблема дифференциации и индивидуализации последнего в традиционной системе до сих пор не имеют удовлетворительного системного решения; кроме того, современные потребности рынка во многих случаях существенно отличаются от сложившихся подходов в определении структуры и содержания образования);

- организации процесса обучения (единая логика движения от простого к сложному оказывается трудновыполнимой, поскольку каждый субъект характеризуется доминированием некоторых определенных способов восприятия и склонностью к работе в своем темпе).

Эти проблемы оказываются еще более значимыми при изучении непрофильных дисциплин, особенно таких сложных, как математика. В последние годы формируется новая государственная политика в области образования, приоритеты которой - модернизация и повышение качества образования, в том числе, за счет привлечения современных информационных технологий.

Попытаемся определить теоретические основания и практические возможности нелинейной открытой коммуникативной информационно-образовательной среды, позволяющей достичь более высокого качества образования в процессе изучения непрофильных предметов средствами интенсификации учебного взаимодействия и использования современных компьютерных технологий.

Идея состоит в переходе от процессуального описания образовательных систем, основанных на линейных принципах, к категории информационно-образовательной среды, включающей все многообразие субъектов образовательной деятельности (преподавателя и студентов), используемых ими средств и самое главное - взаимодействий между ними.

Очевидно, что определенная таким образом информационно-образовательная среда будет нелинейной, так как сможет предположить множество способов и форм диалогического взаимодействия (преподаватель - студент, студент - студент, студент - группа и др.), что обусловливает изменение всей системы традиционных представлений о формах и методах обучения в вузе.

В качестве отправной точки для теоретического моделирования информационно-образовательной среды возьмем представления одного из наиболее последовательных сторонников классической идеи дидактического программирования Р. Ганье. В его работе [3] процесс обучения рассматривается как последовательная смена девяти фаз (каждая из которых требует, чтобы удовлетворялись разные условия для оптимального процесса обучения): внимание и мотивация; выборочное восприятие характеристик; кратковременная память; повторение; семантическое кодирование; хранение в долговременной памяти; поиск и воспроизведение информации; практическое применение; обратная связь.

Кратко обозначим некоторые основные проблемы, возникающие вследствие линейности процесса обучения.

Внимание. Для того чтобы начался процесс обучения, обучающийся должен обратить внимание на объект познания или полностью сосредоточиться на нем. Но в условиях традиционной системы, возможности преподавателя как носителя новой информации и со-

ответственно объекта внимания весьма ограничены, в связи с чем при увеличении количества обучающихся даже в самой заинтересованной аудитории заметно рассеивание внимания.

Мотивация. Исходная фаза процесса обучения представляет собой побудительную мотивацию, т.е. обучающийся стремится достичь какой-то собственной цели. Как правило, в традиционно организованном процессе основное значение придается познавательным мотивам. Однако практика показывает, что для большинства студентов более значительную роль играют операционные и коммуникативные мотивы, что обычно оказывает негативное воздействие на линейно организованный процесс.

Выборочное восприятие характеристик. Студенты должны не только получить впечатление от представленной информации, но и сосредоточить свое внимание на ее характеристиках. Сама проблема выделения ее существенных и несущественных компонентов представляется достаточно сложной. В частности, решению именно этого вопроса, во многом обязаны успехом системы учителей-новаторов С.Н. Лысенко-вой и В.Ф. Шаталова. В современных условиях фиксация принципиально важных элементов изучаемого материала может быть эффективно произведена с использованием компьютера и информационных технологий.

Семантическое кодирование. Новая информация, поступающая в долговременную память, должна быть отделена от избыточных словесных образов и преобразована в более устойчивые ценностно-смысловые образования. Здесь необходимо отметить возможности межличностного общения и взаимодействия с компьютерами и информационными средствами для оптимизации этого процесса.

Хранение в долговременной памяти. Весьма важно, что, согласно известному эффекту края (Б.В. Зей-гарник), качество запоминания оказывается тем выше, чем менее однородна информация.

Таким образом, наиболее адекватным образом обученности оказывается не упорядоченный набор некоторых представлений, но достаточно сложная сеть, сочленяющая наглядно-образные, вербальные и двигательные представления (семантическая сеть по

Э. Ганье [4]).

В качестве одной из возможных стратегий решения всех указанных проблем предлагается модель открытой нелинейной информационно-образовательной среды, характеризующейся следующими особенностями:

- присутствием в ней множества субъектов образовательного взаимодействия, доступных им объектов познавательной и преобразующей деятельности, а также всей совокупности коммуникаций между ними;

- наличием множества взаимодействий между субъектами и объектами, не упорядочиваемых в рамках единой логики (нелинейность среды);

- возможностью интегрировать воедино традиционные информационные источники (книги, справочники), современные источники информации, в том числе дистанционные (Интернет), а также - про-

граммные продукты, используемые в иллюстративных и эвристических целях.

Простейшим компонентом информационно-образовательной среды является образовательный модуль, который представляет собой относительно законченный и автономный компонент образовательной среды, характеризующийся определенным содержанием и эффективностью; каждый модуль отличается многоуровневым взаимодействием между всеми участниками образовательного процесса; имеет специфическую внутреннюю структуру, решаемые педагогические задачи и конкретный (измеримый) результат.

В процессе исследования изучены возможности следующих модулей:

«Комплексная проблематизация» - обеспечение в одновременной формулировке проблемных оснований изучаемого материала в связи с психолого-педа-гогическими особенностями его изучения и усвоения. В структуре модуля выделяются следующие элементы: представление ситуаций профессионального использования изучаемой информации, обсуждение первичного образа изучаемого материала, самооценка трудностей при изучении, обоснование «ключевых проблем» изучаемого материала и др.

«Формирование информационного поля» - создание необходимого информационного обеспечения образовательного процесса в рамках определенной темы. Анализируется содержание учебника, курса лекций, задачника, подбираются и обсуждаются информационные источники из сети Интернет и др.

«Планирование взаимодействия» - построение множества индивидуальных образовательных траекторий, позволяющих добиться оптимального уровня обученности. В структуре этого модуля выделяется создание информационного банка для работы, обсуждение и дифференциация алгоритмов решения типовых и творческих заданий в пределах темы, определение ее наиболее сложных элементов, формирование индивидуального уровня притязаний (целей обучения).

«Комплексное решение» - создание условий для взаимопомощи и эффективного взаимодействия между студентами в процессе отработки практических навыков решения задач. Элементами модуля являются предварительная оценка сложности задач, классификация задач по типам и алгоритмам решения, взаимоконтроль правильности решения и др.

«Экспертиза и контроль» - определение эффективности (качества) изучения содержания как в целом для группы, так и индивидуально для каждого студента. Включает процедуры тестирования и психологических опросов.

Этот подход использовался в процессе преподавания основ линейной алгебры, математического анализа, математической статистики и теории вероятностей для студентов физических и экономических специальностей.

Приведем сравнительный анализ результативности обучения высшей математике студентов первого курса экономического факультета (специальность «Мировая экономика»), обучающихся в рамках традици-

онной системы и в рамках информационно-образовательной среды студент - компьютер - преподаватель. Повлияло на выбор именно данной дисциплины для педагогического эксперимента то, что в течение ряда лет студенты называли этот предмет наиболее сложным, требующим больших временных затрат интеллектуальных усилий.

В студенческих группах были апробированы два методических подхода к преподаванию дисциплины «Высшая математика», рабочие программы которых были составлены в полном соответствии с программными требованиями государственного образовательного стандарта.

Суть первой методики (применяемой в группе К, или контрольной группе) заключалась в следующем:

- в основу был положен традиционный метод преподавания;

- использовался многовариантный набор фиксированных домашних заданий, самостоятельных и контрольных работ.

Отличительными положениями второй методики преподавания (в группе Э, или экспериментальной),

базирующейся на создании информационно-образовательной среды, было:

- создание ситуаций учебного взаимодействия;

- применение компьютерных и информационных технологий обучения;

- применение модульной технологии преподавания с использованием элементов сетевого планирования;

- опора на индивидуально-психологические особенности восприятия и взаимодействия при планировании курса;

- вариативность в способах подачи изучаемого материала;

- подбор и распределение материала по уровням сложности в зависимости от индивидуального уровня знаний так, чтобы студент чувствовал свой прогресс;

- использование заданий, способствующих развитию навыков коммуникации.

В процессе изучения математики (1 и 2 семестр) мы проводили срезовые и контрольные работы в виде тестов. Результаты тестирования представлены в следующей таблице:

№ теста Входной 1 2 3 4

Дата теста 10.09.2002 12.11.2002 24.12.2002 13.03.2003 10.04.2003

Максимальный балл 100 100 100 100 100

Ср. по группе (К) 62,7 60,9 65,9 65,7 70,2

Ср. кв. отклонение (К) 12,6 17,6 37,6 38,1 58,1

Ср. по группе (Э) 60,5 69,9 69,9 70,7 76,5

Ср.кв. отклонение (Э) 19,8 18,8 48,8 43,2 53,2

Уровень значимости различий >0,1 0,005 0,01 0,005 0,001

Входная диагностика студентов показала отсутствие статистически значимых различий в уровне начальной подготовки. Обработка результатов остальных четырех тестов позволила выявить ряд закономерностей.

Студенты, изучавшие курс высшей математики по 2-й методике (группа Э) имели статистически значимое увеличение доли отличных и хороших оценок на экзаменах (четвертый тест).

В группе К отмечается обратная зависимость: количество отличных и хороших оценок, полученных студентами на экзамене, уменьшилось, а количество удовлетворительных увеличилось. Кроме того, средний балл, полученный при всех четырех тестированиях в группе Э выше, чем в группе К с надежностью не ниже, чем 0,01. Это говорит об устойчивости положительного результата.

Известно, что основной дидактической задачей на младших курсах является адаптация вчерашних школьников к новой системе обучения. Успешному ее решению способствуют отмеченные в процессе неформального наблюдения и интервьюирования осо-

бенности личностного развития студентов. Для которых из группы Э характерны более высокая работоспособность, самооценка, приспособляемость, активность в поиске нестандартных путей решения задач.

Таким образом, сравнительный анализ психологических и педагогических аспектов результативности обучения по традиционной схеме и обучения в рамках интегрированной информационно-образовательной

среды убеждает в эффективности последнего.

Литература

1. Селевко Г.К Современные образовательные технологии. М., 1998.

2. Беспалько В.П. Образование и обучение с участием компьютеров. М., 2002.

3. Gagne R.M. The conditions of learning. New York, 1985.

4. Gagne E.D. The cognitive psychology of school learning. Boston, 1985.

Ростовский государственный университет 19 мая 2003 г