Создание электронных образовательных ресурсов
нового поколения
Смольникова И.А., канд.физ-мат.наук, доц. МИОО, e-mail [email protected]
Развитие информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) и привело к возможности создания гипермедийных электронных образовательных ресурсов (ЭОР) нового поколения. Комплект электронных учебных модулей (ЭУМ) с модулем методической поддержки (ММП) покроет базовый уровень тем каждого из 10-ти общеобразовательных предметов в рамках конкурса Ф-11 ФЦП развития образования (2006-2010 годы) в 2007 году.
Cоздаваемая образовательная модульная система (ОМС) открыта. Для коллективного сотворчества важно понять её рамки и рекомендации по связыванию разнородных ЭУМов в цельный курс [4]. Статья посвящена типологии по уровню интерактивности ЭУМ с лабораторными работами для естественно-научного цикла (ЕНЦ) [3], содержательным, эргономическим и организационно-методическим рекомендациям методистам, сценаристам и учителям-предметникам.
-
Возможности ИКТ и требования к ЭОР нового поколения
1.1. Возможности ИКТ и необходимость ЭОР в обучении
Целесообразно различать два основных направления информатизации:
1) информатизации системы образования, т. е. обеспечение всеобщей компьютерной грамотности, автоматизация рабочих мест и внедрение информационных систем.
2) информатизации учебного процесса, т. е. использование компьютера как средства, позволяющего повысить эффективность обучения.
Изобретение мультимедийного компьютера расширило возможности предъявления учебной информации за счет объединения в одном пользовательском продукте текста, графики, аудио- и видеоинформации, анимации, возможности для пользователя обратной связи, свойства интерактивности.
В современной отечественной педагогической науке существуют разные концепции содержания образования, корни которых уходят в прошлое, в теорию формального и теорию материального образования (В.В. Краевский). Каждая из них связана с определенной трактовкой места и функций человека в мире и обществе (А.Г. Асмолов).
Традиционные групповые методы обучения оказываются не достаточными для ликвидации постоянно возникающего дефицита знаний и приобретения умений (А.А.Золотарев), поэтому необходимо использовать проблемный подход, подключать активные деятельностные методы с учётом особенностей личности обучаемого.
ИКТ универсальны для решения этих проблем, т.к. обладают преимуществами по сравнению с бумажными и другими техническими средствами обучения:
-
мультимедийное предъявление материала даёт визуализацию целостного недоступного образа в удобном темпе, очередности и форме, что особенно эффективно на начальной стадии обучения
-
навигация индивидуализирует обучение, незаменима для решения задач и повторения при подготовке к контролю;
-
производительность освобождает от рутины и формирует информационную культуру путём автоматизации: поиска в больших базах данных, вычисления, оформления результатов;
-
моделинг восполняет нехватку оборудования и реактивов, безопасен и незаменим при исследовании микро- и макромира, общественных процессов (и организации виртуальных лабораторий;
-
интерактив заменяет оперативную реакцию (консультацию) преподавателя и необходим при самообучении, индивидуальный тренинге и контроле с сохранением параметров и накапливанием результатов для обоснованной и объективной балловой оценки обучения.
-
коммуникативность посредством сети связывает с обучающимися, преподавателем, внешними консультантами, удалённым (уникальным, вредным) оборудованием.
По мнению экспертов, ИКТ обучение позволяет повысить эффективность демонстраций на уроках и лекциях на более чем на 50%, практических и лабораторных занятий по естественнонаучным дисциплинам не менее чем на 30%, объективность контроля знаний учащихся — на 20-25%.
ЭОР сокращают время освоения, оптимизируя учебную деятельность за счёт структурирования, чёткости заданий, предотвращают отставание пропустивших занятия, предоставляют дополнительные материалы для повышения уровня развития желающих, усиливают мотивацию за счёт индивидуальных настроек, адаптации, разных видов эмоционального восприятия информации, мыследеятельности и игровых ситуаций.
Успеваемость в группах, обучающихся с использованием образовательных ИКТ выше в среднем минимум на 0,5 балла (при пятибалльной системе оценки) по сравнению с традиционными.
При переходе к информационному обществу, характеризующемуся постоянным ростом объемов и роли знаний, простотой обновления и тиражирования ЭОР, продуктивностью работы как преподавателя с мультимедийным проектором, а обучаемых с классным и домашним компьютером, для педагога необходима информационная культура с умением применять ИКТ в учебном процессе, перенеся акцент деятельности с ретранслятора до исследователя - консультанта.
Использование современных и перспективных технологий мультимедиа и "Виртуальная реальность" целесообразно не столько для поддержки традиционных форм и методов обучения, сколько для создания вариативных методик, реализующих психолого-педагогическое воздействие лонгирующего характера. Эти методики целесообразно ориентировать на:
-
развитие наглядно-образного, логического и операционального мышления;
-
воспитание информационной и правовой культуры;
-
формирование умений самостоятельного приобретения знаний;
-
формирование умений учебной экспериментальной и исследовательской деятельности.
При этом указанные выше возможности ИКТ реализуются в рамках компьютерной методологии обучения (не только методы программирования учебной деятельности и тестирования, но учебного компьютерного моделирования и проектирования с информационными, аналитическими, дизайнерскими и технологическими возможностями для творчества) с накоплением учеником достижений в компактном электронном портфолио.
1.2. Цель, задачи и требования к ЭОР по предметам ЕНЦ
При создании учебных материалов во главу угла ставятся педагогические цели, например, достигнуть высокого качества обучения конкретному курсу при имеющихся финансовых, материально-технических, кадровых, групповых, временных или других ограничениях. Они опираются на возможности ЭОР (1.1). Целью создания ЭОР нового поколения является качественный и количественный прорыв в области ИКТ - поддержки обучения посредством обеспечения свободного доступа к ЭОР.
Задачи создания ЭОР:
-
Унификация ЭОР по соответствующим федеральным стандартам.
-
Высокий уровень мультимедийности ЭОР.
-
Централизованное хранение, сопровождение и предоставление доступа к ЭОР всем участникам образовательного процесса, в том числе через сеть Интернет.
-
Активное использование ЭОР при реализации образовательных программ основного общего и среднего (полного) общего образования в учреждениях общего, начального и среднего профессионального образования по предмету, в том числе:
-
создание условий для самостоятельной работы над учебным материалом, позволяющих обучаемому выбирать удобные для него место и время работы, а также темп учебного процесса;
-
более глубокая индивидуализация обучения и обеспечение условий для его вариативности;
-
возможность взаимодействия с моделями изучаемых объектов и процессов; с виртуальными образами изучаемых объектов и явлений (когнитивная графика); возможность представления уникальной информации мультимедиа-средствами;
-
возможность автоматизированного контроля знаний, умений и навыков;
-
структурированность и возможность автоматизированного поиска информации;
-
возможность распространения на локальных носителях: избранные ЭУМ из совокупного контента открытых мультимедиа-систем вместе с программой-реализатором легко переносятся на компакт-диск;
-
расширение учебных модулей по осям: включение новой темы, новых педагогических методик в новые вариативы [1].
Задачи реализуются по стратегии информатизации благодаря модульности структуры ЭОР и выделению ЭУМ – самостоятельных образовательных объектов (описанных по спецификации SCORM 2004):
-
интероперабельность: возможность переносить объекты, созданные одним набором средств разработки или платформой, на другие и использовать без изменений (защита инвестиций);
-
возможность составлять курсы из ЭУМов, гибкость при использовании в различных контекстах (повторное использование объектов).
Разрабатываемые ЭОР обеспечат содержательную основу информатизации общего образования в целях кардинального повышения его доступности и качества, т.к. позволят получить систематизированный контент по предмету, который можно использовать и дополнять отдельными модулями и расширять новыми учебными разделами как на федеральном, так на региональном и местном уровне.
1.3. Типология и основные характеристики разрабатываемых ЭУМ
ЭУМ – автономный модуль, содержащий контент по определенной теме предмета и решающий определенную педагогическую задачу. Ограничение 1 согласуется с 2:
-
пока для надёжного получения частей ЭОР по сетевому запросу даже в режиме off-line для современных низкопоточных компьютерных сетей наложено ограничение на информационный объём ЭУМ-zip – не больше 7- 10 Мб, поэтому каждый учебный модуль представляет собой часть урока.
-
среднее контактное время с ЭУМ должно составлять 15–30 минут (т.к. максимум работы за компьютером по СанПиН - 2003 составляет для старшеклассников 30 минут на 1-м занятии и после перерыва 20 минут на следующем).
В рамках данного проекта ЭУМ – это набор файлов в формате, совместимом со специально разработанным плеером, предоставляемым Заказчиком [1].
Внутренняя структура ЭУМ - связанные сцены. Каждая сцена отображается на экране – либо целиком, либо с помощью полосы прокрутки. Теоретически, могут быть ЭУМ, состоящие всего из одной сцены.
Между сценами могут быть организованы переходы различных типов. В простейшем случае сцены в ЭУМ расположены последовательно друг за другом, как на приведенной ниже схеме на рисунке 1:
Переход от одной сцены к другой в ЭУМ осуществляется при помощи специальных кнопок управления в плеере. Отдельные сцены (как сцена 2.1 на рисунке 2 ниже) могут стоять в глубине от «главной последовательности».
К разноуровневым сценам пользователь может перейти по гиперссылкам.
Внутри сцены может быть практически всё, что входит в состав ЭОР: тексты, формулы, картинки, видеофрагменты, интерактивные модели и анимации, трехмерная графика, интерактивные контрольные задания и т.д.
Адаптивные обучающие программы лучше соответствуют индивидуальным потребностям обучаемых. Однако на этом этапе ЭУМ со сложной организацией сцен не разрабатывается.
Сетевые наборы ЭУМов потеряли системные свойства даже CD-версии электронного учебника: настройка, адаптация, энциклопедичность, большие видеофрагменты, сводные материалы (обозначения, словари, персоналии, таблицы формул и т.п.), редакторы предметных материалов, предметные среды (САПРы, виртуальные миры), хотя содержательные и уровневые модули можно выделить и в них.
В будущем следует развивать возможности адаптивного обучения:
-
персонализацию представления учебных материалов (настройки)
-
вариативность материалов и заданий, персонализацию процесса обучения (навигация)
-
интеллектуализацию (консультирующие экспертные системы, подсказывающие агенты, распознающие нейросистемы).
А пока для одного и того же урока придуманы только 3 типа вариатива ЭУМ (п.1.5).
1.3.1. Уровни интерактивности электронных учебных модулей (ЭУМ)
Таблица 1. Степень активности при характерных действиях учащегося с ЭУМ безотносительно изучаемого предмета (А1 – Д6 из концепции ЭОР заказчика [1]):
активность
|
содержание
|
деятельность
|
содержание
|
А1
|
Навигация
|
Д1
|
Удаление / Добавление
|
А2
|
Копирование
|
Д2
|
Перемещение / Совмещение
|
А3
|
Альтернативный выбор
|
Д3
|
Композиция
|
А4
|
Множественный выбор
|
Д4
|
Объединение связями
|
А5
|
Масштабирование
|
Д5
|
Изменение характеристик
|
А6
|
Изменение пространственной ориентации или громкости звука
|
Д6
|
Перемещение объектов, составляющих сложную систему
|
1.3.2. Классификация ЭУМ по назначению
-
ЭУМ типа «И» для получения информации;
-
ЭУМ типа «П» для поддержки практической деятельности учащихся;
-
ЭУМ типа «К» для аттестации учащихся.
Смежные будем относить к более простому типу, например, видеофрагмент, заканчивающийся вопросами для самопроверки, можно было бы отнести к К, но отнесём к И по реализации (ниже).
Совместим операционную уровневую активность обучаемых по взаимодействию с ЭУМ (п.1.3.1) со смысловой. В каждом из типов И, П и К разработчики ЭУМ по математике (фирма «КиМ»), по физике и естествознанию (фирма «Физикон») выделили несколько основных подтипов по реализации. Хотя в математике нет «лабораторных работ», но там расширена типология практикума (до П=К28).
Опишем подтипы в сводной таблице 2 [3]:
Ин-декс
|
Название и степень активности
|
Краткое описание
|
И1
|
Теория
А1, А5, А6;
|
Классический иллюстрированный учебник с анимациями демонстрационного характера, с кратким конспектом (определения, основные формулы) и вопросами для самопроверки, в том числе, открытого типа (оценка не ставится)
|
И2
|
Описание объекта (процесса)
А1, А2, А5, А6;
|
Видеофрагмент или интерактивная модель о законе природы, истории, научном эксперименте, техническом устройстве, с текстовым описанием и звуковым сопровождением; фрагменты из хрестоматии. В конце - вопросы для самопроверки (как в И1).
|
П1
|
Лабораторная работа Д1 – Д6
|
Установка для проведения регламентируемого эксперимента и автоматически проверяемые задания
|
П2
|
Виртуальный мир Д1 – Д6
|
П1, но в качестве изучаемого объекта выступает социальный объект, объект макро или микро-мира. В процессе ответа на вопросы учащийся может вернуться к виртуальной установке для проведения дополнительного исследования.
|
П3
|
Творческое задание
Д1, Д2, Д3, Д4, Д5, Д6
|
Работа с компьютерной моделью П1 или П2 по заданиям творческого исследовательского характера
или задание с развернутым ответом - для решения исследовательских и эвристических задач
|
П4
|
Игровое задание
Д1, Д2, Д3, Д4, Д5, Д6
|
П1 или П2 с заданиями игрового характера (на время, количество очков и сложность уровней) или движение к поставленной цели с помощью использования различных шагов решений, а для более одного игрока - соревнование
|
П5
|
Самостоятельная работа
А3 и А4
|
Набор простых заданий, проверяемых автоматически, а также подсказки и рекомендации или тренажер для отработки умений и навыков в решении типовых задач
|
П6
|
Практикум по решению задач
А1, Д1
|
Подборка расчётных заданий с подробно разобранными решениями, а также подсказки и рекомендации
|
К1
|
Тест А3 и А4
|
П5 без показа ответа, но с выставлением оценки
|
К2
|
Контрольная работа А1, Д1
|
П6 без показа решения, но с выставлением оценки
|
К3*
|
Реферат
|
Поверка в Word вручную по ключевым словам
|
К4*
|
Исслед-й проект
|
Поверка вручную по требованиям и критериям оценки
|
В статье всё, что отмечено «*» в данном проекте не реализовано.
1.4. Пояснения и рекомендации методистам – сценаристам ЭУМ
В
Рисунок 3.
настоящее время ЭУМ, проигрываемые при помощи плеера, выглядят так, как показано на рисунке 3. Разработчик ЭУМ может управлять только белой рабочей зоной. Хотелось бы сузить верхнюю и нижнюю клетчатые служебные полосы, предоставив больше места содержанию для укрупнения иллюстраций и текста.
1.4.1. Рекомендации методистам – сценаристам ЭУМ
-
лучше виден светлый жирный Arial не менее 20 шрифта (для показа всему классу на большом экране) на тёмном фоне, т.к. много экранного света раздражает глаза, особенно в распространённых ещё в школах CRT-мониторах [2], правда при чтении с TFT-мониторов возможен белый фон). Нужны вариативы для слабовидящих людей, к сожалению, не реализуемые в этом гранте.
-
соотношение: текста – не больше 40 %, формул - не больше 20 %, а остальная площадь – изображения: размещение не плотно, а всё в целом - не более половины экрана.
-
для объектов рекомендуется соблюдать пропорции «золотого сечения» (√`5 -1) / 2 ~ 5/8 ~ 0.62 по высоте и ширине внутренней области.
-
вместо повторения сделайте гиперссылку.
-
для ускорения разработки и сокращения объёма используйте рисунки и анимации из имеющейся базы данных.
-
не забывайте подписывать объекты, в том числе, для их поиска.
-
не меняйте обозначения в тексте одной и той же величины от ЭУМ к ЭУМ.
-
оговорите часто используемую единицу измерения, используемую по умолчанию.
-
шире используйте мультимедийные возможности:
-
заменяйте рисунки, схемы процессов на интерактивные анимации, как на рисунке 4.
-
вставляйте видеофрагменты, трёхмерные интерактивные образы, звук.
разбивайте на фрагменты для паузы и повтора, учитывайте время прокрутки.
звуковые объекты сопровождайте не только регулятором громкости (стандартный внизу) для монопольного использования, но и текстом (при необходимости выключения звука при одновременном использовании в компьютерном классе без наушников).
сделайте сводную таблицу (например, определений, формул, схем, персоналий и т.п.) для удобства поиска (например, формул по тексту, т.к. символы могут отсутствовать или неправильно отображаться на машине пользователя).
задание может быть оформлено различными способами:
-
интегрировано внутрь модели или оформлено в виде текста:
-
при считывании результатов с экрана инструкции располагайте рядом с моделью;
-
в виде дополнительных вопросов (лучше – интерактивных) по выводам после работы с моделью.
-
повышайте уровень активности учащегося, описав самостоятельные действия и анимацию.
-
автоматизируйте стандартные действия из реальных лабораторных работ (например, заполнение таблицы по графику функции) для экономии времени с целью дополнительных исследований.
-
типы практических заданий П1 с целью контроля не только знаний, но и навыков, как в ходе выполнения, так и по его результатам:
-
произвести измерения
-
осуществить сборку, разборку, настройку оборудования
-
определить причины неисправности
-
определить состав и количественное соотношение
-
изготовить макет, изделие
-
оказать услугу
-
проанализировать ситуацию
-
поставить эксперимент (рисунок 5).
-
малочисленные (ввиду сложности разработки) виртуальные лаборатории П1 и 2 на основе математического моделирования не требуют реального оборудования и расхода материалов, безопасны, позволяют контролировать ход и время выполнения. Они не позволяют пощупать реальные объекты и приборы для их изучения, поэтому не следует просто осуществимые опыты заменять на П1. Автоматизация позволяет повышать исследовательскую культуру: планирование, регистрацию и обработку данных, выделение критических значений и зависимостей (как в статистических пакетах).
-
используйте интерактив: вопросы для самопроверки автоматически проверяются по вариантам правильного ответа (что облегчит работу преподавателя). В И и П задания могут быть открытым с выдаваемым потом вариантом правильного ответа на:
-
определение
-
сравнение
-
объяснение причины
-
выявление основных характерных черт, признаков, или качеств предметов
-
обоснование выбора.
-
для выполнения исследовательского задания П3 понадобится интерактивная модель или анимация, и вопросы, которые входят в ЭУМ; а также внешние модули (например, поисковая система Яndex). Результаты творчества учащегося принимает учитель. На этом типе заданий для повышения мотивации уместно поощрение. Лучшие работы можно отправлять на конкурсы. При этом развиваются умения личности обучаемых:
|