автореферат и диссертация по педагогике 13.00.01 для написания научной статьи или работы на тему: Состав и структура педагогических программных средств для персональных ЭВМ и их функции в учебном процессе профессиональной школы

Автореферат диссертации по теме "Состав и структура педагогических программных средств для персональных ЭВМ и их функции в учебном процессе профессиональной школы"

АКАДЕМИЯ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ НАУК СССР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПЕДАГОГИКИ

На правах рукописи

СГРУКОВА Людмила Алексеевна

УДК 681.3.06:377.35

СОСТАВ И СТРУКТУРА ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВ1Л И ИХ ФУНКЦИИ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ШКОЛЫ

13.00.01 - теория и история педагогики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

КАЗАНЬ 1990

Работа выполнена в НИИ профессионально-технической педагогики АПН СССР

Научные руководители - действительный член АПН СССР,

доктор педагогических наук, профессор Мах цугов 11. И.

кандидат химических наук, доцент

Шакирова Д. И.

Официальные оппоненты - действительный член АПН СССР, .

доктор педагогических наук,

профессор

Кыверялг A.A.

кандидат технических наук,

доцент

Таркаев A.JL

Ведацая организация - Институт кибернетики

им. В. М. Глушкова АН УССР (г. Киев)

Защита состоится n¿J_ " QL/tÍLÍ. С^Я. 1990 г. в J О часов на заседании специализированного совета Д. 018.09.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора педагогических наук при НИИ профессионально-технической педагогики АПН СССР по адресу: 420063, Казань, ул. Исаева, 12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " rf " ¿t CUíJ'JZCu. 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат педагогических наук

•/u/Jbxusf)

Г. И. Ибрагимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Совершенствование системы образования в стране включено в "Основные направления экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года" и проводится в рамках перестройки высшего и среднего специального образования и реформы общеобразовательной и профессиональной школы.

Среди основных мероприятйй по решению задач перестройки образования предусматривается всесторонняя его компьютеризация. Необходимость компьютеризации образования обусловлена прежде всего требованиями, предъявляемыми к нему обществом - формирование нового типа рабочего и специалиста, способных работать в условиях высокоорганизованного, технически оснащенного,автоматизированного производства.

Компьютеризация образования заключается в компьютеризации управления системой образования и учебным процессом, в применении ЭВМ как предмета обучения и как средства обучения. Эффективность применения ЭВМ в качестве средства обучения зависит от успешности выполнения следующих условий:

- повышения уровня технического совершенства ЭВМ;

- наличия программ для ЭВМ и высокого уровня методических рекомендаций по их разработке и применению;

- подготовленности педагогических кадров к использованию ЭВМ в учебном процессе.

Если выполнение первого условия находится вне сферы педагогической науки, то последние два являются принципиальными для этой области знаний, причем второе условие из них является первостепенным.

В теории и практике существуют две "формы" обучения на базе ЭВМ: в среде автоматизированных обучающих систем (АОС) для Единой Системы ЭВМ в многопользовательском режиме и с помощью персональных ЭВМ. Прогресс в области микроэлектроники оказывает большое влияние на техническую базу автоматизированного обучения и приводит ко все большему распространению последней формы. Тем не менее, существует преемственность между этими формами обучения, несмотря на имеющиеся различия в технологии разработки и применения программного обеспечения. Она проявляется не только в учете положительного опыта, но и в сохранении ряда проблем,свойственных для компьютерного обучения в целом. Одной из таких проблем, несущей на себе как сходство, так и различие форм автоматизированного обучения, является проблема состава и структуры программ для ЭВМ,

которые в дальнейшем будем называть "педагогическими программны!, средствами" (ППС).

Анализ советского и зарубежного опыта показывает, что на се годняшний день разработано большое количество ШЮ. Первые прог раммы ( ППС) предназначались для изучения алгоритмических языко£ так как^это наиболее' легко формализуемая область знаний. Получе* ные после их применения результаты показали достаточно высок* эффективность использования ЭВМ для этих целей. Дальнейшие попьи ки использования ЭВМ в других областях знаний учитывали, в основ ном, особенности изучения алгоритмических языков: формализац! содержания с точки зрения математической логики, с опорой на тес рию программированного обучения. Поэтому, рассматривая положена дел в области разработки ППС,можно охарактеризовать его следующи образом: большинство ППС базируется на принципах программирован ного обучения, таких как деление учебного материала на части связанные между собой, индивидуализация содержания обучения, не медленная оценка каждого ответа. В них не полностью учитываете возможности ЭВМ, позволяющие реализовать- управление учебной дея тельностыо каждого учащегося, все виды контроля за деятельность учащегося, многообразие использования видов наглядности. Основно внимание,как правило, уделяется чисто техническим аспектам созда ния ППС.

В то же время существуют педагогические программные• средст ва, которые выделяются новизной подходов, применением идей теори искусственного интеллекта, методов математического моделирования экспертно-обучающая система "Эскиз" (НИИ высшей школы, г.Москва) экспертная система "BESS" (Институт кибернетики АН УССР, г.Киев) имитационная модель "Малая река" (Центр информатики и вычисли тельной техники, г. Казань); система-партнер для решения задач п анализу спектра ЯМР (Центр педагогических исследований и новы методов преподавания химии, г. Ницца) ; системы для разработки обу чающих программ "Mo BOOK master" (университет Мс Master, Канада) "HYPER Card" (Apple Computer, США) и др.

В лаборатории TCO НИИ профгехпедагогики АПН СССР был предло жен комплексный подход к использованию ЭВМ в учебном процессе основой которого является проектирование программно-методическог обеспечения (ПМО). ГМО состоит из двух функционально связанны подсистем: подсистемы педагогических программных средств, направ ленных на достижение определенных целей, и подсистемы методичес

кого обеспечения, содержащего руководство по применению ППС с описанием методических приемов реализации выбранных методов, форм обучения и форм организации учебной деятельности.

Для реализации этого подхода необходимо разработать технологию проектирования 1Ш0, основанную на конкретных дидактических теориях с учетом логики предмета и логики учебного процесса, профессиональной направленности обучения и тех методов, форм и средств обучения, которые характерны для профессиональной школы- на современном этапе ее развития.

Разработка такой технологии проходит в условиях усиливающегося проникновения ЭВМ в обучение и недостаточной проработки дидактических вопросов, определяющих эффективность проектирования и трименения ШО, порождает противоречие, из которого вытекает ПРОБЛЕМА исследования: каковы дидактические условия разработки ШО и критерии оценки эффективности педагогических программных зредств.

Исходя из этого,' мы избрали ОБЪЕКТОМ исследования процесс разработки ПМО учебного процесса в профессиональной школе.

В качестве ПРЕДМЕТА исследования выступают состав, структу-)а, типы ППС и способы их реализации методами проблемного обуче-шя.

ЦЕЛЬ исследования заключается в теоретическом обосновании и >азработке технологии проектирования ШО для профессиональной колы.

Исследование проводилось на основании следующей ГИПОТЕЗЫ: |идактические условия проектирования ПМО учебного процесса про-ессиональной школы будут определены, если

- определить состав, структуру различных типов ППС и соотне-ти их с системой приемов и способов преподавания и учения;

- определить дидактические условия проектирования состава и труктуры ППС;

- выделить критерии оценки эффективности ППС.

В соответствии с гипотезой исследования выделены следующие АДАЧИ:

1. Разработать и обосновать критерии и требования к проекти-ованию состава и структуры различных типов ППС.

2. Выявить состав и структуру различных типов ППС и азработать технологию их проектирования.

3. Экспериментально обосновать технологию проектирования ШО и эффективность ППС.

В настоящее время еще не создана эффективная педагогическая теория, применение которой позволило бы сократить время обучения при одновременном повышении уровня обученности в случае использования ЭВМ в качестве средства обучения. Однако, существуют различные подходы и теории как кибернетические,так дидактические и психологические, которые мы попытались синтезировать, исходя из нашей проблемы. В качестве таких теорий и подходов ш выбрали: теорию поэтапного формирования умственных действий(П. Я. Гальперин, 1965, ЕФ. Талызина, 1975);теорию проблемного обучения (М. И. Махму-тов, .1975); теорию программированного обучения (Б. П. Беспаль-ко,1970); теорию эвристического программирования учебно-исследовательской деятельности (В. И. Андреев, 1981); теорию человеко-машинного взаимодействий А. ОларагиЕ, 1965,& Раек,1971); психологию программирования (Б. Шнейдерман,1984); построение диалога пользователя с ЭВМ (А. М. Довгялло,1981); проектирование учебной деятельности! Е. И. Машбиц,1989)эргономические требования к созданию программных средств (Д. Мейтер, 1979,Е Бондаровская,1986); идею дифференциации помощи (Л. С. Выготский, 1935).

При определении методики планирования эксперимента и обработки его результатов руководствовались рекомендациями: по формированию экспериментальных и контрольных групп 3. И. Калмыковой, 1й К Бабанского; по выбору методов сбора информации А. А. Кыверялга, Л. Б. Игельсона, А. Я. Ивановой, Л П. Новицкого; по определению статистических методов обработки данных и их интерпретации Б. Боэма, Г. Майерса, Б. Юктап, Дж.Гласс, Дж. Стенли и др.

ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Исследование проводилось с 1985 по 1989 гг. Выбор экспериментальной базы основывался на необходимости привлечения к участию в эксперименте различных типов школ:' общеобразовательной с углубленным изучением химии и математики, профессионально-технического училища, среднего специального учебного заведения химического профиля. Это было связано с идеей вычленения общих и специфических особенностей в разработке и применении ПМО как по составу, так и по структуре. Исследование проводилось на базе Казанского химико-

- -

технологического техникума, школ N 131,43, 9, СПТУ-50. Экспертную оценку программно-методического обеспечения проводили со специалистами Казанского университета, преподавателями школ и ПТУ, проходящими переподготовку в Татарском институте усовершенствования учителей.

Условно в исследовании модно выделить три этапа.

I этап - подготовительный (1985-1986): изучение состояния проблемы по литературе и на практике, разработка плана исследования, определение экспериментальной базы исследования, разработка БШ для ПЭВМ. На этом этапе использовались такие методы педагогического исследования, как изучение теоретических источников, анализ реального педагогического процесса

II этап - формирующий (1986-1988): ввод в педагогический процесс изменений в соответствии с гипотезой и задачами исследования; организация учебного процесса с использованием ППС, построенных с учетом критериев и требований к проектированию 1Ш0; сбор качественных и количественных результатов эксперимента.

III этап - обработка данных эксперимента (1988-1989). Использовались методы математической статистики, качественного анализа и интерпретация научных результатов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ

На основе определения понятий "состав" и "структура" педагогических программных средств обоснованы дидактические условия разработки ППС, которые позволяют реализовать единство и взаимообусловленность содержательной и процессуальной сторон учебного процесса. В качестве дидактических условий выступают критерии и требования к проектированию состава и структуры различных типов ППС.

Теоретически обоснована и разработана, технология проектирования IMO.

Разработана методика организации научного эксперимента по оценке эффективности применения ЕЮ в учебном процессе,основанная на моделировании различных подходов к разработке ШС.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ '

Предложен комплексный подход к проектированию ПМО, специфика

которого состоит в:

- определении дидактических целей ППС;

- определении требований к знаниям и умениям учащихся с учетом будущей профессиональной деятельности;

- отборе содержания учебного материала согласно разработанным для этих целей критериям;

- структурировании содержания на основе методов проблемного обучения;

- программировании;

- создании методики применения разработанных ШЮ в учебном процессе;

- оценке эффективности ПМО.

Разработана методика проведения эксперимента по оценке эффективности применения программно-методического обеспечения, которая признана общелабораторной. Все программы, разработанные в лаборатории ТСО НИИ профггехпедагогики АПН СССР, проходят экспериментальную апробацию с учетом рекомендаций данной методики.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

- критерии и требования к проектированию состава и структуры ППС как дидактические условия проектирования ПМО;

- технология проектирования ПМО;

- методика оценки эффективности 1ШС.

ПУБЛИКАЦИИ И ОБСУЖДЕНИЯ

Результаты исследования отражены в 10 печатных работах и доложены на Всесоюзной конференции "Эффективность применения автоматизированных обучающих систем в учебном процессе высшей школы"(Рига,1988г); на Республиканской научно-практической конференции "Теоретические и прикладные проблемы компьютеризации обучения^ Казань, 1988г); на Всесоюзной конференции "Компьютерная технология обучения в высшей школе"('Севастополь, 1989г) ; на международном семинаре-выставке-аукционе "Компьютерная технология обучения: сегодня и завтра"(Баку, 1989г).

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРАКТИКУ

Разработанный подход и технология проектирования ПМО положе-

ны в основу преподавания спецкурсов "Основы компьютеризации учебного процесса в преподавании физико-химических дисциплин" для Казанского педагогического института и "ЭВМ как средство реализации теории развивающего обучения" для Татарского института усовершенствования учителей. Курс читается в течение двух лет.

Программно-методическое обеспечение, разработанное автором, передано для использования в учебном процессе Казанского химико-технологического техникума, УПК Кировского района г. Казани, Татарского института усовершенствования учителей, Чувашского государственного университета, Марийского политехнического института, Казанского государственного педагогического института, Казанского государственного университета.

СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложений, изложенных на 246 страницах машинописного текста. Она содержит ¡9 рисунков, _таблиц и список литературы из 139 наименований.

Во введении обоснована^ актуальность проблемы, формируются цель, объект, предмет, гипотеза, определяются задачи,раскрываются научная новизна, практическая значимость, а также выносимые на защиту положения.

В первой главе "Состав и структура педагогических програм-- мных средств" анализируются существующие на сегодня две "формы" обучения на базе ЭВМ: в среде АОС на базе универсальных ЭВМ и с помощью персональных ЭВМ; устанавливается различие между этими "формами " обучения; определяются дидактические возможности ЭВМ; рассматривается вопрос об изменении приемов и способов преподавания и учения при использовании ЭВМ; и их соотношения с составом и структурой ППС; обосновывается классификация ППС.

Во второй главе "Технология проектирования ШО" описывается дидактический подход и этапы проектирования ПЮ, а также программы различных типов.

В третью главу "Экспертенталъпая оценка . эффективности применения ШО л учебном процессе" включены результаты эксперимента, проводимого в три этапа: экспертная оценка для определения

показателей эффективности ППС; традиционное тестирование для оценки эффективности ППС, разработанных по предлагаемой нами технологии, и использование диагностических программ как средство для оценки оптимальности структуры ППС.

Б ааклтежи обобщены основные результаты исследования V сформулированы основные выводы.

В приложении представлены содержание ППС, дидактические материалы, используемые в эксперименте, анкеты для преподавателей и программистов, результаты эксперимента в виде таблиц и графиков

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Учебное использование ЭВМ предполагает передачу машине некоторых функций учебного процесса. Выделены дидактические функции ЭВМ, которые являются неотъемлемой частью процессов преподавания и учения, с одной стороны, и специфическими для компьютерного ■ обучения, с другой. Определены следующие дидактические функции ЭВМ: собственно обучающая, контролирующая, корректируют исследовательская, педагогического исследования, управляющая.

Реализация кадцой дидактической функции ЭВМ достигается в программах с определенной типовой структурой. Тип программы определяет функция, наиболее явно в ней реализованная. Шести названным выше функциям соответствуют шесть элементарных типов программ (подпрограмм). Как правило, ППС представляет собой совокупность четырех-шести элементарных подпрограмм.

ППС рассматривается как система.' Сущностью системы является ее состав и структура. Под структурой педагогического программного средства понимаем связи внутри комплекса структурных единиц, выражающиеся в способах, средствах и приемах взаимодействия данных единиц между собой и пользователем ЭВМ. Связи определяют управление процессом учения. Любое изменение в характере и последовательности связей приводит к изменению управляющего воздействия.

Состав ППС - комплекс структурных единиц, представленных в виде элементарных подпрограмм, каждая из которых реализует одну дидактическую функцию. Состав ППС в наибольшей степени ответственен за процесс учения.

Выделена совокупность факторов (тип учебного заведения, предметная область, уровень подготовленности учащихся, содержание

- И -

учебного материала и др.), оказывающих влияние на состав и структуру ППС. Качество Ш1С зависит от учета этих факторов при их разработке. Предлагается следующая технология проектирования ПМО, позволяющая учитывать это влияние.

Первый этап. Определение дидактических целей ППС. Для выпол-' нения этого этапа необходимо выполнить следующие требования:

1. Цели ставятся в соответствии с целями изучения курса, цикла предметов, обучения и образования.

2. Учитывать место ЭВМ в будущей профессиональной деятельности, а также

3. Уровень овладения компьютерной грамотностью.

Второй этап. Определение требований к знаниям и умениям учащихся в условиях компьютерного обучения с учетом категорий пользователей ЭВМ. Требования к знаниям и умениям учащихся складываются из следующих трех подсистем требований:

- определяемых конкретной предметной областью;.

- обусловленных квалификационными характеристиками для различных групп профессий;

- определяемых категориями пользователей ЭВМ.

Третий этап. Определение содержания учебного материала для ППС.

На этом этапе осуществляется отбор содержания, определение его логики, объема. Процесс отбора содержания в значительной степени зависит от характера предмета. Для предметов, имеющих естественно-математические основы, можно предложить следующие критерии отбора содержания:

- соответствие основным принципам отбора содержания общего и профессионального образования;

- формализуемость содержания, подлежащего программированию;

- профессиональная направленность и актуальность информации;

- оптимальное сочетание текстовых, формульных, графических и иллюстративных компонентов содержания и др.

При отборе содержания,отличного от традиционного программного •материала по предмету, основными требованиями являются следующие:

- установление межпредметных и межцикловых связей на уровне понятий,формируемых умений и методов исследования с целью создания интегративного 'содержания по отдельным профессионально значимым вопросам;

- введение количественных и графических характеристик объектов, процессов, реакций, отображающих реальные свойства физико-

- 12 -

химических и технологических систем;

- активное использование научных методов и приемов представления и обработки информации в конкретной предметной области.

Четвертый этап. Структурирование содержания ППС.

На 'этом этапе происходит установление связей между отобранным для данной целевой подсистемы ППС содержанием и методами обучения, т.е. происходит определение структуры ППС.

Требованиями на этапе структурирования учебного материала являются следующие:

- выбор методов обучения;

- реализация приемов и способов преподавания и учения через структуру и состав программы с учетом функций ЭВЕ

При выборе методов обучения мы опирались на теорию проблемного обучения,разработанную академиком М.И. Махмутовым. Выбор такого типа обучения обусловлен целевой установкой ППС, ориентированных на развитие познавательной самостоятельности и мыслительной деятельности, что 'невозможно без создания проблемных ситуаций. Кроме того, в ППС диалог с обучаемым реализуется через обратную . связь, механизм которой зависит от типа обучения.

Наиболее приемлемыми методами, которые рационально положить в основу разработки ППС,являются методы алгоритмических предписаний, программированных заданий, диалогический, исследовательский и эвристический. Каждый метод реализуется через сочетание различных бинарных методов, описывающихся совокупностью приемов и способов. Диапазон возможностей приемов и способов преподавания и учения расширяется за счет функций ЭВМ, следовательно, происходит развитие методов.

Методам преподавания соответствуют методы учения, представляющие собой сочетание приемов и способов, характеризующие учебную деятельность учащегося. Учебная деятельность представляет собой совокупность познавательных и вспомогательных действий. Естественно, что познавательную деятельность учащегося передать ЭВМ нельзя, но ее применение позволяет существенно повысить продуктивность познавательной деятельности. Показано,что влияние ЭВМ расширяет возможности предъявления информации на всех уровнях воспроизведения учебной деятельности; усиливает мотивацию учащихся, позволяя им довести решение учебной задачи до конца; обеспечивает все виды контроля, в том числе и внутренний;обеспечивает активное вовлечение учащихся в решение учебных задач за счет автоматизации

вспомогательных действий учащегося, подготовки основной деятельности, поиска учебной ■ информации.

Пятый этап. Программирование НПО. Включает разработку сценария ППС, выбор языка программирования, программирование, отладку.

Для каждого подэтапа определены свои требования. К разработке сценария они следующие:

- описание содержательной части ППС (состава) с учетом логики подачи учебного материала;

- описание структуры ППС с помощью функциональной схемы алгоритма программы. '

При выборе языка программирования необходимо учитывать тип программы, уровень подготовленности разработчика программы, тип ЭВМ и уровень математического обеспечения ЭВМ. Требования к программированию, отладке:

- рациональность использования памяти ЭВМ;

- структурированность ППС, все структурные единицы должны иметь соответствующие комментарии и др.

Шзстой этап. Разработка методики применения ППС,т. е. создание целостного ПМО предмета

Методика применения ППС должна включать:

1. Научную и методическую проблему, возникающую при изучении темы с помощью ППС и анализ преимуществ применения ЭВМ для решения данной проблемы.

2. Формы и способы решения проблемы с помощью программы.

3. Цели ППС.

4. Описание структуры программы с точки зрения управления учебной деятельностью.

5. Описание состава ИГО.

6. Анализ результатов работы учащихся с программой. Седьмой этап. Оценка эффективности ППС.' Для этой цели нами

5ыл проведен эксперимент, в результате которого получен следующий комплекс критериев оценки эффективности ППС:

- многоуровневость построения программы;

, - многорежимность работы с программой; .

- качественный и "дружественный" интерфейс "Учащийся - ЭВМ";.

- качественный интерфейс? "Преподаватель - ЭВМ";

- соответствие содержания и критериев оценки целям обучения;

- дифференцированное содержание учебного материала для различных типов учебных заведений;

- индивидуализированная подача материала и помощь в зависимости от успешности учения и ориентированная на разный уровень подготовленности учащихся;

- оптимальное сочетание различных видов информации в зависимости от возрастных и психологических особенностей обучаемого;- имитация среды и профессиональной деятельности будущего

пользователя, вычислительной техники;

- сбор и обработка результатов работы с программой;

- соблюдение эргономических требований к реализации программы.

Критерии оценки эффективности ШС были получены в результате

эксперимента, который проходил в три этапа.

Первый этап определение показателей качества ШС. Задача решена методом экспертных оценок, основанного на сочетании современных; математических методов и богатого опыта специалистов практиков и научных работников. Для этой цели была разработана анке--та, содержащая две группы параметров, характеризующие качественную сторону ШС: системо-технические и психолого-педагогические. Экспертам, в число которых вошли высококвалифицированные программисты, имеющие опыт написания учебных: курсов, научные работники, занимающиеся' проблемой компьютеризации современного образования, преподаватели-предметники,использующие на своих занятиях ЭВМ в • качестве средства обучения, предлагалось проранжировать по 5-балльной системе оценок параметры анкеты.*)

" В результате обработки первичных данных были получены элементарные 'выборочные характеристики,на основании которых определены группы важности параметров, ' заданные следующими граничными значениями выборочной моды: от 10 до 9, от 8.9 до 5, менее 4.9. Критерием принадлежности к той или иной группе является попадание моды выборки в интервал и принятие гипотезы о равенстве ' средних, значения которых также попадают в сответствующий интервал. Проверку гипотезы проводили на основе . вычисления Т-статистики, по критерию Стьюдента, в предположении, что сопоставляемые выборки являются независимыми. Это было подверждено результатами корреляционого анализа.

В результате получены четыре группы важности показателей. В первые две группы важности вошли показатели реализация которых

*) Для обработки результатов анкетирования применялась программа TEACH. STAT для ПЭВМ MSX "YAMAHA".

!в программах обязательна. К ним относятся, например, такие показатели, как стабильность программы, конкретная постановка цели; предъявление индивидуальной информации,наличие анализатора ответа. Третья группа включала показатели, реализация которых бесполезна. Четвертая группа содержала показатели, устойчивость которых наиболее низка и зависит от типа программы. Для разрешения этой неопределенности была проведена дополнительная экспертная оценка, позволившая доопределить группы важности показателей с учетом типа программы.

В связи с тем, что в группу экспертов входили как разработчики программного обеспечения, так и преподаватели-предметники (деятельность которых, в идеале, требуется совместить), был опре-лен коэффициент корреляции оценок этих групп экспертов. Сходство мнений наблюдалось при определении показателей, относящихся к качеству интерфейса "Учащийся-ЭВМ", отбору содержания учебного материала, алгоритмической реализации программы. Расхождения в оценке возможностей ППС объяснялись тем, что программисты на первый план ставят вопросы технологии разработки ШС как программного продукта, преподаватели же - простоту понимания, унифицируемость и легкость создания ППС.

Второй этап - оценка эффективности применения ППС обучающе -корректирующего типа. На этом этапе использовались традиционные тестовые методики. Тестирование основано на сопоставлении двух разделенных временным интервалом измерений и включении между ними этапа тренинга. Тренинг в обеих группах был организован на ЭВМ. В контрольной группе тренинг проходил с использованием "модельных" ППС, имитирующих обучение по программам, разработанным без использования предлагаемой технологии. В экспериментальной группе тренинг проходил с ППС, разработанными по нашей технологии. Предварительно испытуемые подвергались тестированию на самооценку функционального состояния. Эксперимент проводился с однородными группами, общей численностью 44 человека.

В качестве критериев оценки эффективности процесса обучения выступали относительный коэффициент прироста знаний, равный отношению реального прироста знаний к возможному, и абсолютный коэффициент прироста знаний, определяемый как отношение прироста знаний к начальному его значению. Полученные в исследовании данные свидетельствуют о том, что уровень отработки навыка при использовании обучающе-коррекгирующих ППС, разработанных по нашей техноло-

- 16 -

гии, в четыре раза выше, чем в контрольной группе.*)

-Третий этап - определение оптимальной структуры ППС. В результате эксперимента был получен перечень показателей ППС, реализация которых приводит к получению наивысших (возможных для данного этапа) результатов при нормативных затратах времени и соответствующих этому времени усилий. Для проведения эксперимента были разработаны программы педагогического исследования, представляющие собой частный случай диагностических программ (Ю. Гутке).

В эксперименте использовались шесть видов ППС по решению химических задач. Программы имеют особенности и отличаются друг от друга по наличию ряда характеристик. Эти различия распределяются следующим образом. На уровне . целей: дифференцированная отработка навыков решения задач алгоритмического типа;

умение применять их для решения нестандартных задач; методов: алгоритмический; показательный; исследовательский; содержания: набор однотипных задач, решаемых по алгоритму;

творческие задачи; управления:"жесткое" управление;

выбор помощи и пути продвижения по программе учащимся; по способу предъявления информации:

случайный выбор равнозначных заданий; реализация принципа от простого к сложному; самостоятельный выбор сложности заданий; по форме организации контроля:

контроль по конечному результату; ■ пооперационный контроль; по способам представления информации:

текстовая; формульная;графическая информация; различные их сочетания; по эргономическим характеристикам:

размер символов; выделение информации и др.; по организацщГдружественного" интерфейса:

выдача предупреждений в случаях длительной задержки реакции программы;освобождение учащегося от "рутинного" труда; редактирование вводимой информации и др.

*) Экспериментальные данные обрабатывались методами математической статистики с помощью пакета"БиРЕ!? САЬСдля ЮВМ 1ВМ РС АТ.

- 17 -

по способу формирования блока заданий.

Заключительный этап эксперимента описывается следующей последовательностью действий.

1. В эксперименте участвовало шесть групп по числу диагностических программ. Каждая группа состояла из 25 учащихся. Все группы выступали в качестве экспериментальных групп.

2. На этапе подготовки эксперимента весь контингент учащихся был разбит -на группы, однородные по составу. Однородность групп в нашем исследовании понималась двояко. С одной стороны, при формировании групп производилось распределение "сильных" и "слабых" учащихся равномерно, т. е. с одинаковым процентным соотношением во всех шести группах. С другой стороны, проводилась статистическая оценка однородности, под которой подразумевается, что все группы являются выборками из одной генеральной совокупности. Эта проверка осуществлялась на основе анализа выборочных дисперсий по критерию Ливена (однофакторный дисперсионный анализ абсолютных значений разностей между каждым результатом теста и средним группы). При проверке гипотезы об однородности генеральных дисперсий по критерию Ливена никакого предположения о форме распределения не делается.

3. Тест разрабатывался на каждый тип химических задач и включал две задачи, наиболее характерные для данного типа. Результаты теста оценивались в категориях "решил"/"не решил"/задачи.

4. После получения результатов, подтверждающих однородность групп, учащимся предлагалось поработать с программами. В среднем каждый учащийся - успевал выполнить 4 задания за 15 минут. В процессе работы с программой накапливались данные о количестве и типах ошибок, допущенных учащимися.

5. Основываясь на результатах работы с программами, проверялась гипотеза о существовании различий в успешности обучения по 6 программам различной структуры. Шесть программ, т. е. шесть условий, предполагают различную успешность обучения. Необходимо было доказать,что по крайней мере работа с одним из вариантов программ позволяет достичь успешность обучения отличную - от других.

6. Каждая из шести программ характеризуется совокупностью определенных показателей качества, выявленных на первом этапе экспериментального исследования. В то же время было получено семь выборок, отражающих количество каждого из регистрируемых типов ошибок, допущенных учащимися при работе с программами.

7. Полученные данные были исследованы методами множественного сравнения по шести факторам (соответственно видам программ) по каждому из семи типов ошибок отдельно. Проведенный анализ позволил выделить (с учетом сравнения выборочных средних ) по одному - два фактора, оказывающих наибольшее влияние на уменьшение количества ошибок фиксированного типа. *)

В результате эксперимента и наблюдения за применением ППС были определены качественные показатели эффективности программ. Эти показатели легли в основу критериев оценки эффективности ППС.

В заключении дается обобщенная характеристика выполненного исследования и делаются следующие выводы:

1. Сравнительный анализ двух "форм" обучения с использованием ЭВМ (в среде АОС для ЕС ЭВМ и с помощью ПЭВМ) показал, что:

- существует преемственность в сохранении одной из важных проблем автоматизированного обучения - проблемы состава и структуры ППС; •

- вторая "форма" наиболее перспективна и экономически выгодна для применения в системе среднего и профессионального образования.

2. При рассмотрении ППС как системы были определены его состав и структура. Под структурой ППС понимаются связи внутри комплекса структурных единиц, выражающиеся в способах, средствах и приемах взаимодействия данных единиц между собой и пользователем ЭВМ. Состав ППС - комплекс структурных единиц, представленных в виде элементарных подпрограмм, каждая из которых реализует одну дидактическую функцию.

3. На основе определения понятий "состав" и "структура"педа-гогических программных средств обоснованы дидактические условия разработки ППС, которые позволяют реализовать единство и взаимообусловленность содержательной и процессуальной сторон учебного процесса в ПШ.

4. В исследовании показано, что на состав и структуру ППС оказывают влияние такие факторы, как тип учебного заведения, предметная область , уровень подготовленности учащихся и др. Для учета влияния этих факторов разработана технология проектирования ПЮ.

5. Отсутствие единых критериев качества ППС , а также слабая

*) Для обработки данных использовался статистический пакет для ПЭВМ РС АТ "БТАТбИАГ".

изученность влияния конкретного способа реализации функции ЭВМ на качество ППС свидетельствует о сложности его оценки. Для этой цели была разработана методика оценки эффективности ППС.

6. Определены дидактические условия проектирования ПМО, в качестве которых выступают критерии и требования каждого этапа технологии проектирования ПМО.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Дидактические аспекты построения программ для обучения с применением ЭВМ// Актуальные проблемы теории и практики обучения и воспитания учащихся средних ИГУ. - М., 1986. - С. 68-74. (в соавт.)

2. Учебные программы для ПЭВМ и их применение на уроках в средних ПТУ. М., 1987. -64 с. (в соавт.)

3. Основные положения и этапы проектирования программно-методического обеспечения//Дидактические основы отбора информации и применения ЭВМ в учебном процессе средних профтехучилищ.-JL ,1988, -С. 100-105. (в соавт.)

4. . Системный подход к компьютеризации обучения в профессиональной школе//Создание автоматизированных систем и комплексов для высшей школы на базе персональных ЭВМ: Тез. докл. XIII Советско-Французского семинара 10-14 октября 1988 г.Казань, 1988.-С. 45-52. (в соавт.)

5. Система способов и приемов использования средств информатики в преподавании химических дисциплин//Методы и средства кибернетики в управлении учебным процессом высшей школы. -Рига, 1988. -С. 78-88. (в соавт.)

6. Имитационное моделирование технологических процессов на ПЭВМ//Теоретические и прикладные проблемы компьютеризации обучения.- Казань, 1988.-С. 69-70.

7. Использование экспертных оценок для определения эффективности ППС//Методы и средства кибернетики в управлении учебным процессом высшей школы. -Рига, 1989. -С. 80-92.

8. Оценка педагогической эффективности ППС //Вопросы применения ПЭВМ в профессиональной школе.- М., 1989.-С.21-46.

9. К оценке эффективности педагогических программных средств для ИЭВМ//Эффективность применения АОС в учебном процессе высшей школы.-Рига, 1988. -С. 119-120.

10. Основные направления использования ЭВМ в преподавании физико-химических дисциплин//Проблемы компьютеризации процесса обучения. -Краснодар, 1988.-С.74-76. (в соавт.)