Разработка электронного учебника по математике для студентов I курса

– реализация возможностей систем искусственного интеллекта при разработке так называемых интеллектуальных обучающих систем (Intelligent Tutoring Systems) типа экспертных систем, баз данных, баз знаний, ориентированных на некоторую предметную область.

Использование возможностей систем искусственного интеллекта создает  веские предпосылки для организации  процесса самообучения; формирует умения самостоятельного представления и  извлечения знаний; способствует интеллектуализации учебной деятельности; инициирует развитие аналитико-синтетических видов мышления, формирование элементов теоретического мышления. Все это является основой  интенсификации процессов развития личности обучаемого.

– использование средств телекоммуникаций, реализующих информационный обмен на уровне общения через компьютерные сети (локальные или глобальные), обмен текстовой, графической информацией в виде запросов пользователя и получения им ответов из центрального информационного банка данных.

Телекоммуникационная  связь позволяет в кратчайшие сроки тиражировать передовые педагогические технологии, способствует общему развитию обучаемого.

– новая технология неконтактного информационного  взаимодействия, реализующая иллюзию  непосредственного вхождения и  присутствия в реальном времени  в стереоскопически представленном "экранном мире" - система "Виртуальная  реальность".

Использование этой системы позволяет обеспечить аудиовизуальный  и тактильный контакт между пользователем  и стереоскопически представленными  объектами виртуальной реальности при наличии обратной связи и  использовании средств управления.

Перспективами использования  системы "Виртуальная реальность" в сфере образования являются: профессиональная подготовка будущих  специалистов в областях, в которых  необходимо стереоскопически представлять изучаемые или исследуемые объекты: стереометрии, черчению, инженерной графике, машинной графике, организация досуга, развивающих игр, развитие наглядно-образного, наглядно-действенного, интуитивного, творческого видов мышления.

Как показывает отечественный  и зарубежный опыт применения СНИТ, реализация вышеизложенных возможностей позволяет обеспечить:

·   предоставление обучаемому инструмента исследования, конструирования, формализации знаний о предметном мире и вместе с тем активного компонента предметного мира, инструмента измерения, отображения и воздействия на предметный мир;

·   расширение и углубление изучаемой предметной области за счет возможности моделирования, имитации изучаемых процессов и явлений; организации экспериментально-исследовательской деятельности; экономии учебного времени при автоматизации рутинных операций вычислительного, поискового характера;

·   расширение сферы самостоятельной деятельности обучаемых за счет возможности организации разнообразных видов учебной деятельности (экспериментально-исследовательская, учебно-игровая, информационно-учебная деятельность, а также деятельность по обработке информации, в частности и аудиовизуальной), в том числе индивидуальной, на каждом рабочем месте, групповой, коллективной;

·   индивидуализацию и дифференциацию процесса обучения за счет реализации возможностей интерактивного диалога, самостоятельного выбора режима учебной деятельности и организационных форм обучения;

·   вооружение обучаемого стратегией усвоения учебного материала или решения задач определенного класса за счет реализации возможностей систем искусственного интеллекта;

·   формирование информационной культуры, компоненты культуры индивида, члена информационного общества, за счет осуществления информационно-учебной деятельности, работы с объектно-ориентированными программными средствами и системами;

·   повышение мотивации обучения за счет компьютерной визуализации изучаемых объектов, явлений, управления изучаемыми объектами, ситуацией, возможности самостоятельного выбора форм и методов обучения, вкрапления игровых ситуаций.

Процесс информатизации образования и связанное с  этим использование возможностей СНИТ в процессе обучения приводит не только к изменению организационных  форм и методов обучения, но и  к возникновению новых методов  обучения.

Математизация и  информатизация предметных областей, интеллектуализация учебной деятельности, общие интеграционные тенденции процесса познания окружающей информационной, экологической, социальной среды, поддерживаемые использованием СНИТ, приводят к расширению и углублению изучаемых предметных областей, интеграции изучаемых предметов или отдельных тем. Это обусловливает изменение критериев отбора содержания учебного материала. Они основываются на необходимости интенсификации процесса интеллектуального и саморазвития личности обучаемого, формирования умений формализовать знания о предметном мире, извлекать знания, пользуясь различными современными методами обработки информации.

Таким образом, в  связи с развитием процесса информатизации и образования изменяется объем  и содержание учебного материала, происходит переструктурирование программ учебных предметов (курсов), интеграция некоторых тем или самих учебных предметов, что приводит к изменению структуры и содержания учебных предметов (курсов) и, следовательно, структуры и содержания образования.

Параллельно этим процессам  происходит внедрение инновационных  подходов к проблеме уровня знаний учащихся, основанных на разработке и  использовании комплекса компьютерных тестирующих, диагностирующих методик  контроля и оценки уровня усвоения.

Изменение содержания и структуры образования, представлений  об организационных формах, методах  обучения и контроля за его результатами приводит к изменению частных методик преподавания.

Реализация возможностей СНИТ в процессе обучения и связанное  с этим расширение спектра видов  учебной деятельности приводят к  качественному изменению дидактических  требований к средствам обучения, учебной книге. Это наглядно демонстрируется  на примере педагогических программных  средств (ППС) учебного назначения.

Типология педагогических программных средств

Особое место  в программном обеспечении персональных компьютеров занимают педагогические программные средства, с помощью  которых реализуется автоматизированное обучение.

Педагогические  программные средства (ППС) – совокупность компьютерных программ, предназначенных  для достижения конкретных целей  обучения.

ППС являются главной  частью компьютерного программно-методического  комплекса, включающего кроме педагогических программных средств методическое и дидактическое сопровождение  данных программ.

Средства вычислительной техники должны поступать в систему  образования с программным обеспечением, ориентированным на задачи обучения различным дисциплинам. Проблема создания и использования компьютерных учебных  программ продолжает оставаться актуальной. Педагогическая ценность и качество ППС зависит от того, насколько  полно учитываются при его  разработке комплекс требований, предъявляемый  к ним.

В настоящее время  нет единой классификации ППС, хотя во многих работах в зависимости  от методических целей, реализация которых  оправдывает введение ППС, выделяют среди них следующие типы:

1. Программы-тренажеры  – предназначены для формирования  и закрепления умений и навыков,  а также для самоподготовки  обучаемых. При использовании  этих программ предполагается, что  теоретический материал обучаемыми уже усвоен. Многие из этих ППС составлены в духе бихевиоризма, когда за один из ведущих принципов берется подкрепление правильного ответа. ПК в случайной последовательности генерирует учебные задачи, уровень трудности которых определяется педагогом. Если обучаемый дал правильное решение, ему сообщается об этом, иначе ему либо предъявляется правильный ответ, либо предоставляется возможность запросить помощь. Компьютерные учебные программы такого типа реализуют обучение, мало чем отличающееся от программированного обучения с помощью простейших технических устройств. Однако ПК обладает значительно большими возможностями в предъявлении информации, чем в типе ответа. Многие системы позволяют даже вводить с некоторым ограничением конструированные ответы. В настоящее время разработано достаточно большое число программ рассматриваемого типа. При их разработке можно обойтись знаниями о процессе обучения и учебной деятельности на уровне «здравого смысла», т.е. интуитивного, часто недостаточно осознанного представление о процессе обучения и индивидуального опыта, приобретенного разработчиками в процессе преподавательской работы.

2. Контролирующие  программы, предназначенные для  контроля определенного уровня  знаний и умений. Известно, что  контроль знаний обучаемых представляет  собой одно из самых важных  и в то же время по характеру  организации и уровню теоретической  исследованности одно из самых  слабых звеньев учебного процесса. Главный недостаток существующих  форм и методов контроля заключается  в том, что в большинстве  случаев они еще не обеспечивают  необходимой устойчивости и инвариантности  оценки качества усвоения учебной  информации, а также необходимой  адекватности этой оценки действительному  уровню знаний. Совершенствование  контроля за ходом обучения должно концентрироваться вокруг узловой проблемы – проблемы повышения достоверности оценки формируемых знаний, умений и навыков. Эту проблему можно рассматривать в двух аспектах: во-первых, как увеличение степени соответствия педагогической оценки действительному уровню знаний обучаемых; во-вторых, как создание и реализация таких методических приемов контроля, которые обеспечили бы независимость оценок от случайных факторов и субъективных установок учителя. Использование соответствующих пакетов контролирующих программ позволит повысить эффективность обучения и производительность труда преподавателя, придаст контролю требуемую устойчивость и инвариантность, независимость от субъективных установок учителя.

3. Наставнические  программы, которые ориентированны преимущественно на усвоение новых понятий, многие из них работают в режиме, близком к программированному обучению с разветвленной программой. Обучение с помощью таких программ ведется в форме диалога, однако по большей части ведется диалог, построенный на основе формального преобразования ответа обучаемого, т.е. фактический диалог.

4. Демонстрационные  программы, предназначенные для  наглядной демонстрации учебного  материала описательного характера.  Преподаватель может успешно  использовать компьютер в качестве  наглядных пособий при объяснении  нового материала. Большими возможностями  в интенсификации учебного процесса  обладают те демонстрационные  программы, в которых используется  диалоговая или интерактивная  графика.

5. Информационно-справочные  программы предназначены для  вывода необходимой информации.

В недалеком будущем  обучаемый при подготовке к занятиям или на занятиях сможет использовать ПК, подключенный через модем и  телефонную линию связи к другим компьютерам и к библиотеке. В  этом случае он может получить любую  необходимую информацию, имея доступ к компьютеризированному каталогу книг и периодических изданий. С  помощью компьютера учащийся сможет осуществить доступ к любому организованному  хранилищу информации, ко многим различным  банкам данных. Знать, как с помощью  компьютера можно получить информацию, так же важно, как уметь пользоваться энциклопедией или библиотекой.

6. Имитационные  и моделирующие программы, предназначенные  для «симуляции» объектов и  явлений. Эти программы особенно  целесообразно применять, когда  явление осуществить невозможно  или это весьма затруднительно. При использовании таких программ  абстрактные понятия становятся  более конкретными и легче  воспринимаются обучаемыми. Кроме  того учащиеся получают гораздо  больше знаний при активном  усвоении материала, чем просто  запоминая пассивно полученную  информацию.

7. Программы для  проблемного обучения, которые построены  в основном на идеях и принципах  когнитивной психологии, в них  осуществляется непрямое управление  деятельностью учащихся. Это значит, что предъявляются разнообразные  задачи и учащиеся побуждаются  решать их путем проб и ошибок.

Необходимые условия  успешного применения ППС

Изучение отечественного и зарубежного опыта использования  СНИТ, в частности компьютера, в  целях обучения, а также теоретические  исследования в области проблем  информатизации образования позволяют  констатировать, что включение компьютера в учебный процесс оказывает  определенное влияние на роль средств  обучения, используемых в процессе преподавания того или иного предмета (курса), а само применение СНИТ деформирует  уже традиционно сложившуюся  структуру учебного процесса. Рассматривая педагогические аспекты проблем информатизации образования и результаты исследований в этой области психологов и методистов, следует констатировать, что в процессе общения обучаемого со СНИТ и, в частности, при работе с компьютерной программой, а также в процессе так называемого "экранного творчества" учащийся подменяет объекты реального мира либо моделями, изображениями этих объектов, либо символами, обозначающими объекты или отношения между ними, при этом восприятие обучаемым реального мира подменяется опосредованным восприятием последнего, что зачастую приводит к утрате предметности деятельности, к оторванности от действительности. Кроме того, работа за компьютером связана с высоким эмоциональным напряжением, которое не всегда и не каждому может быть полезно. Поэтому основным требованием к применению СНИТ в учебном процессе и условием успешности этого применения является четкая соразмеренность целей обучения, физических и психических возможностей учащихся и средств НИТ применяемых в таком обучении. Долговременный положительный эффект в обучении с использованием СНИТ достигается наличием следующего:

*           программно - методическое обеспечение, ориентированное на поддержку процесса преподавания определенного учебного предмета или курса, которое должно включать: программные средства поддержки процесса преподавания; инструментальные программные средства, обеспечивающие возможность автоматизации процесса контроля результатов учебной деятельности, разработки ППС, а также управления обучением;