автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Дистанционное обучение физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды

Автореферат диссертации по теме "Дистанционное обучение физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды"

На правах рукописи

ЧЕФРАНОВА Анна Олеговна

ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ ФИЗИКЕ В ШКОЛЕ И ВУЗЕ НА ОСНОВЕ ПРЕДМЕТНОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора педагогических наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике физического факультета Московского педагогического государственного университета

Научный консультант: доктор педагогических наук,

профессор

КАМЕПЕЦКИЙ Самуил Ефимович

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук,

профессор

ХИЖНЯКОВА Людмила Степановна

заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор

ИЗВОЗЧИКОВ Валерий Александрович

доктор педагогических наук, профессор

БЕШЕНКОВ Сергей Александрович Ведущая организация: Астраханский государственный университет

Защита состоится « 16» октября 2006 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.154.05 при Московском педагогическом государственном университете по адресу:

119992, г. Москва, ГСП -2, ул. М. Пироговская, д. 29, ауд. № 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета по адресу:

119992, г. Москва, ГСП-2, ул. М. Пироговская, д. 1.

Автореферат разослан «2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.В. Шаронова

Общая характеристика исследования

Актуальность исследования. В современных социально-экономических условиях одной из задач, которая стоит перед Российской системой образования, является предоставление широким слоям населения качественного и доступного образования. Решение этой задачи облегчает такая форма получения образования, как дистанционная, В России количество образовательных учреждений, в той или иной степени использующих дистанционное обучение различным учебным предметам (в том числе и физике), стремительно растет.

Историко-педагогический анализ проблемы становления и развития дистанционного обучения в России и за рубежом показал, что в настоящее время в мире накоплен определенный опыт реализации систем дистанционного обучения (СДО). Отдавая должное объему и качеству теоретического и практического задела в области дистанционного образования и обучения у отечественных (А.А.Андреев, А.В.Густырь, С.Л.Лобачев, М.В.Моисеева, В.И.Овсянников, Е.С.Полат, С.Л.Солдаткин, В.А.Хуторской и др.) и зарубежных (М.Мур, Д.Гаррисон, Д.Киган, Б.Холмберг, В.Уиллис, Р.Кларк и др.) исследователей, необходимо отметить, что в настоящее время отсутствуют работы, в которых в концентрированном виде содержались бы рекомендации по практической реализации дистанционного обучения физике, отражающие в первую очередь специфику физики как учебного предмета, а также потребности учителей, преподавателей физики и обучаемых (школьников и студентов).

Как показал проведенный анализ, с самого начала наметилось два подхода к трактовке дистанционного обучения: технологичный (корреспондентный) и трансляционный. В нашей стране корреспондентная форма дистанционного обучения физике существует уже более 70 лет в виде системы заочного обучения. Не смотря на глубокие перемены, происходящие в системе высшего образования, система традиционного заочного обучения физике продолжает оставаться важным источником получения высшего образования. К достоинствам заочного обучения физике можно отнести: прямой контакт студентов и преподавателей; одновременный охват большого числа обучаемых; отсутствие "привязки" к месту проживания обучаемых; возможность обучения без отрыва от работы; одновременное обучение по нескольким специальностям. Кроме того, заочное обучение физике дает возможность получения образования для таких социальных групп, как нетрудоспособные и инвалиды, военнослужащие и члены их семей и т.д.; самостоятельное обучение по собственному графику в период между сессиями и возможность сразу же применить свои знания на практике.

Однако, помимо очевидных достоинств, заочное обучение физике имеет и немало явных недостатков. Самым, на наш взгляд, главным из них является практическое отсутствие постоянной обратной связи между преподавателями и студентами, между студентами одного курса или учебной группы, дискретность образова-

тельного процесса, а также весьма ограниченные возможности организации консультационной помощи студентам в учебный период и трудности с организацией системы промежуточного контроля успеваемости. Среди методов обучения полностью отсутствуют групповые исследовательские или проектные работы. К сожалению, пока практически все заочное обучение строится традиционно на репродуктивных методах, на выполнении зачетных и экзаменационных работ. Система заочного обучения физике постепенно устаревает и недостаточно результативна и эффективна для современных условий, несмотря на то, что она накопила немалый опыт в области форм организации и методики проведения занятий, тестирования студентов, разработки специализированных пособий и др. Поэтому значительное повышение эффективности традиционного заочного обучения физике сейчас становится невозможным.

Учитывая богатый практический опыт заочного обучения физике, а также существующие условия бурного развития средств информационных и телекоммуникационных технологий, стало возможным реализовать на практике еще одну самостоятельную форму обучения — дистанционное обучение физике. Это было бы невозможно без целого ряда исследований, в которых доказана эффективность применения информационных и телекоммуникационных технологий как в обучении физике, так в обучении другим дисциплинам (В.П.Беспалько, В.А.Извозчиков, Д.Л.Исаев, В.А.Ильин, А.А.Кузнецов, В.В.Лаптев, А.И.Мансуров, В.М.Монахов, Е.С.Полат, И.В.Роберт, А.В.Смирнов и др.).

К сожалению, практическая реализация дистанционной формы обучения в России тормозилась и тормозится рядом причин. Во-первых, за дистанционным обучением был ошибочно закреплен статус технологии, причем при этом речь шла не о педагогических, а об информационных и телекоммуникационных технологиях. Это привело к фактически тупиковому пути в исследованиях содержания и места дистанционного обучения физике в системе образования. Во-вторых, отсутствие ясного и однозначного ответа на вопрос, что такое дистанционное образование и обучение, привело к полной неразберихе в формировании нормативно-правовой базы и учебно-методического обеспечения, а как следствие, - к возникновению серьезных препятствий в решении всего комплекса проблем, связанных с функционированием ДО в России. В-третьих, не было обеспечено внешнее единообразие обучающих систем (компьютерно и Интернет-ориентированных), в соответствие с разработанными международными стандартами такими организациями как Learning Technology Standards Commitee и International Standarts Organization (ISO). В данных стандартах учитываются результаты крупных международных проектов по разработке концепции образования на основе Интернет-технологий.

Комплексный подход к дистанционному обучению физике предполагает решение целого рада задач, связанных с разработкой теории и методики дистанционного обучения физике, технологии дистанционного обучения физике, содержания и организации учебного процесса при дистанционном обучении физике. В тоже время,

практическая реализация дистанционного обучения физике невозможна без наличия подготовленных к работе с технологиями дистанционного обучения педагогических кадров, развитой телекоммуникационной структуры в регионах нашей страны, нормативной базы и ряда других условий.

Дистанционное обучение физике требует основательной проработки педагогической технологии процесса обучения по управлению учебной и познавательной деятельностью учащихся. Необходима также подготовка методических рекомендаций для организации самостоятельной работы учащихся над учебными материалами.

Необходимость проведения научных исследований в области дистанционного обучения физике определяется существованием следующих противоречий:

- между существованием в практике различных видов дистанциошюго обучения физике и отсутствием концепции дистанциошюго обучения физике, определяющей единый подход к методологии дистанционного обучения физике как научно обоснованной формы обучения;

- между назревшей необходимостью широкого использования дистанционного обучения физике как самостоятельной и самодостаточной формы обучения с целью получения качественного образования по физике и отсутствием соответствующего учебно-методического обеспечения учебного процесса;

- между необходимостью использования учителями и преподавателями физики дистанционного обучения физике и их недостаточной практической готовностью к этой деятельности.

Эти противоречия обусловливают проблему разработки концепции и методики дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды.

При исследовании проблем дистанционного обучения следует вспомнить общую точку зрения различных авторов (В.И.Маслова, Н.Н.Зволинской, В.М.Корнилова, Ч.Кулнсевича, Б.С.Гершунского и др.) и разработчиков ряда официальных документов на проблему непрерывного образования (НО) и сущность данного явления (Г.А.Ягодина, О.В.Купцова и др.). Так как в свое время непрерывное обучение рассматривалось как приоритетная проблема, вызванная к жизни современным этапом научно-технического развития и теми политическими, социально-экономическими и культурологическими изменениями, которые происходили в нашей стране. Наметились два диаметрально противоположных отношения к непрерывному образованию и обучению - от полного его неприятия и объявления очередной утопией до определения НО как главной, а может быть и единственной продуктивной педагогической идеей современного этапа мирового развития. Просматривались три главных аспекта (при акцентировании на тех или иных характеристиках и показателях) сущности НО:

а) первый, традиционный, когда в НО видели профессиональное образование взрослых, потребность в котором вызвана необходимой компенсацией знаний и

умений, недополученных в ходе учебы, как своеобразный ответ на технологических прогресс, поставивший труд человека в состояние функциональной безграмотности. Это по сути - компенсаторное, дополнительное образование, часть "конечного" образования (т.е. "образования на всю жизнь");

б) сторонники второго подхода рассматривали явление образования как пожизненный процесс ("учиться всю жизнь") и отдавали предпочтение педагогически организованным структурам (кружки, курсы, ФПК, средства массовой информации, заочное и вечернее обучение и т.п.);

в) третий подход рассматривал идею пожизненного образования, стремление которой к постоянному познанию себя и окружающего мира становится ее ценностью ("образование через всю жизнь"). Целью НО в этом случае становится - всестороннее развитие (включая саморазвитие) человека. В этом подходе, особенно в последние годы, особо выделяется деятельностный аспект, при котором НО рассматривается как новый способ образовательной деятельности, обеспечивающий опережающее развитие человека, формирование у него прогностических качеств.

Выводы и положения, перечисленные выше, могут и должны стать основой для разработки новой концепции, связанной с получением качественного физического образования "через всю жизнь", независимо от месторасположения образовательного учреждения, обучаемого и преподавателя (непрерывным дистанционным физическим образованием). Прежде чем охарактеризовать такой вид непрерывного образования, рассмотрим понятия, связанные с сущностью дистанционной формы образования.

В Концепции создания и развития единой системы дистанционного образования в России, утвержденной постановлением Государственного Комитета Российской Федерации по высшему образованию 31 мая 1995 г., говорится, что создание подобной системы невозможно без системно-организованной совокупности средств передачи данных, информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного и организационно-методического обеспечения, ориентированной на удовлетворение образовательных потребностей пользователей, то есть без особой среды функционирования.

Изучению сущности и свойств такой информационно-образовательной среды посвящены работы А.А.Андреева, С.Л.Лобачсва, В.И.Солдаткина, В.П.Тихомирова и др. Кроме того, в целевой программе "Развитие единой образовательной среды на 2001-2005 гг." (Постановление Правительства Российской Федерации от 28.08.01 № 630) отмечается, что "основой современной образовательной системы является высококачественная информационно-образовательная среда", которая позволяет системё образования осуществить прорыв к открытой образовательной системе.

Не смотря на имеющиеся научные исследования в области открытого и дистанционного образования и обучения (М.В.Моисеева, В.И.Овсянпиков, Е.С.Полат, А.В .Хуторской, А.Г.Шабалин и др.), вопросы создания и использования предметных информационно-образовательных сред при построении и реализации модели

дистанционного обучения физике в школе и вузе и вопросы исследования эффективности такого процесса обучения мало изучены. Связано это, прежде всего, со спецификой физики, как науки, и, следовательно, спецификой предметной информационно-образовательной среды (при обучении физике), имеющей целый ряд отличий и требующей специального изучения.

Таким образом, недостаточная теоретическая и практическая разработанность дистанционного обучения физике на основе предметной информационно-образовательной среды, а также отсутствие учебно-методического обеспечения учебного процесса по физике и различных его форм организации (лекций, семипа-ров, лабораторных "практикумов, консультаций и др.) обусловили актуальность исследования и определили выбор темы диссертационного исследования: "Дистанционное обучение физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды".

Цель исследования: обоснование и разработка концепции и методики дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе применения предметной информационно-образовательной среды.

Объект исследования: процесс использования информационных и телекоммуникационных технологий в дистанционном обучении физике.

Предмет исследования: методика дистанционного обучения физике в средней школе и вузе.

Гипотеза исследования.

Если дистанционное обучение физике в школе и вузе строить на основе предварительно созданной предметной информационно-образовательной среды, учитывающей специфику физики как науки и определяющей совокупность педагогических программных средств и учсбно-методического обеспечения учебного процесса по физике, то это будет способствовать:

- получению качественного физического образования обучаемыми с ограниченными возможностями, которые по ряду причин не могут посещать учебные заведения с помощью самостоятельной и самодостаточной формы обучения;

- повышению эффективности учебного процесса по физике (повышению интереса к физике; повышению качества знаний по физике; формированию коммуникативных умений у обучаемых; достижению определенного уровня обученности работе с информационными и телекоммуникационными средствами как у школьников и студентов, так и у учителей и преподавателей физики) в случае использования дистанционной формы обучения как дополнения к традиционному учебному процессу.

В соответствии с целью и гипотезой исследования были определены основные задачи диссертационного исследования:

1. Изучить и проанализировать современное состояние дистанционного образования и информатизации средней школы и вуза и выявить •теоретические основания применения средств информационных и телекоммуника-

ционных технологий в дистанционном обучении физике, а также соответствующего научно-методического обеспечения учебных занятий.

2. Разработать и обосновать концепцию дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды.

3. Определить основные виды дистанционного обучения физике и разработать модели предметной информационно-образовательной среды при обучении физике в школе, вузе и при подготовке и переподготовке учителей и преподавателей физики.

4. Разработать методику дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе использования предметной информационно-образовательной среды и определить формы организации учебного процесса при дистанционном обучении физике в школе и вузе и . соответствующее учебно-методическое обеспечение.

5. Провести педагогический эксперимент с целью проверки выдвинутой гипотезы.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- теоретический анализ проблемы на основе изучения философской, психологической, педагогической, методической и учебной литературы;

- анализ теоретических исследований по дистанционному образованию и информатизации средней школы и вуза, анализ и обобщение методических основ использования информационных и телекоммуникационных средств в дистанционном обучении физике;

- анализ и обсуждение результатов исследования со специалистами в области дистанционного обучения физике на различных научно-методических конференциях, совещаниях и семинарах;

- наблюдение, беседа, анкетирование, тестирование;

- компьютерное моделирование физических законов и явлений;

- педагогический эксперимент;

- методы математической статистики для количественных оценок результатов эксперимента.

Методологическую основу исследования составляют:

- исследования, посвященные проблемам информационного общества и информатизации педагогического образования (Р.Ф.Абдеев, В.В.Александров, С.В.Алексеев, С.А.Бешенков, И.Б.Готская, В.Л.Извозчиков, Д.А.Исаев, В.В.Лаптев, Д.Ш.Матрос, В.П.Монахов, И.В.Роберт, И.Л.Румянцева, И.В.Симонова, А.В.Смирнов, Б.Я.Советов, Е.А.Тумалева, М.В.Швецкий др.), концептуальные основы компьютеризации образования (Г.А.Бордовский, Б.С.Гершунский, А.П.Ершов, Е.И.Машбиц, В.Ф.Шолохович);

- исследования, посвященные общим вопросам дистанционного образования и обучения (А.А.Андреев, С.Л.Лобачев, М.В.Моисеева, В.И.Овсянников, Е.С.Полат,

B.И.Солдаткин, В.П.Тихомиров, А.В.Хуторской и др.);

- исследования в области теории и методики преподавания физики (В.Е.Важеевская, В.А.Ильин, С.Е.Каменецкий, А.Н.Мансуров, Н.С.Пурышева, Л.С.Хижнякова, Н.В.Шаронова и др.);

- научно-методические работы по проблемам информатизации общего образования и компьютерным технологиям обучения физике (Г.А.Бордовский, Э.В.Бурсиан, Е.И.Бутиков, Х.Гулд, В.А.Извозчиков, А.С.Кондратьев, А.А.Кузнецов, В.В.Лаптев, А.А.Самарский, А.Н.Тихонов и др.);

- труды в области использования мультимедиа-технологий в образовании (Т.А.Бороненко, П.Бретт, Э.Броуди, И.Б.Готская, К.Н.Гуревич, О.С.Корнилова, Б.Ф.Ломов, Н.И.Рыжова, О.Г.Смолянинова, Р.Уильямсон и др.);

- научно-методические работы по проблемам активизации познавательной деятельности учащихся, гуманизации, дифференциации и индивидуализации обучения физике, развитию творческих способностей учащихся (Г.А.Бордовский,

C.Н.Богомолов, С.Е.Каменецкий, И.Я.Ланина, Н.С.Пурышева, В.Г.Разумовский, А.В.Усова и др.);

теория телекоммуникационных методов конструирования знаний (М.Бухаркина, Е.С.Полат, Е.И.Утлинский, А.А.Федосеев, А.В.Хуторской и др.);

- теория трансферта (передачи) технологий дистанционного обучения естест-ветюнаучным дисциплинам (А.О.Кривошеев, Д.А.Королевский и др.);

- теория создания и развития информационных систем и технологий (Л.В.Апатова, Е.В.Баранова, С.А.Бешенков, Н.А.Гейн, И.Б.Готская и др.).

Источником диссертационного исследования явился также собственный опыт автора как преподавателя и исследователя научно-методических проблем в педагогическом университете.

Логика исследовании включала следующие этапы:

На первом этапе (1997-1999 гг.) изучалось состояние проблемы в психолого-педагогической теории и практике. Анализировались диссертационные исследования и накопленный методический опыт дистанционного обучения физике в России и за рубежом. Был разработан понятийный аппарат исследования, определена цель, гипотеза и задачи исследования.

На втором этапе (1999-2001 гг.) были определены основные составляющие предметной информационно-образовательной среды (при обучении физике), а также условия и принципы ее формирования; выдвинуты основные положения концепции, модели ИОС и методика их реализации на практике. Были проведены констатирующий и поисковый этапы педагогического эксперимента.

На третьем этапе (2001-2005 гг.) с учетом результатов констатирующего и поискового этапов эксперимента, разработано учебно-методическое обеспечение учебного процесса по физике, отобраны педагогические программные средства,

У

9 ■ ,

у

контрольные и экспериментальные группы обучаемых, определены основные критерии проверю! эффективности предложенных методик. Этот этап был посвящен внедрению разработанных методик в учебный процесс и проведению обучающего этапа педагогического эксперимента.

На четвертом, заключительном этапе (2005-2006 гг.) был проведен заключительный этап педагогического эксперимента, а также обработка и анализ результатов исследования, сформулированы выводы, оформлена диссертационная работа, опубликованы монографии.

Достоверность полученных результатов обеспечивается:

- всесторонним анализом проблемы исследования,

- длительностью эксперимента (1997-2006 гг.), его повторяемостью и широкой экспериментальной базой;

- применением методов математической статистики при обработке результатов экспериментального исследования;

- согласованностью прогнозов исследования и достижений передового педагогического опыта ряда школ и вузов России.

/ Научная новизна исследования заключается в том, что:

1. Разработана концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе, реализация которой позволяет: получить качественное физическое образование обучаемыми с ограниченными возможностями (которые по ряду причин не могут посещать учебные заведения) с помощью самостоятельной и самодостаточной формы обучения; повысить эффективность учебного процесса по физике в случае использования дистанционной формы обучения как дополнения к традиционному учебному процессу,

2. Разработаны модели предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике в школе, вузе и в системе подготовки и переподготовки учителей и преподавателей физики (отвечающие целому ряду дидактических, программно-технических, эргономических и других требований и принципам непрерывности, открытости, интерактивности, целостности, единства учебной и исследовательской деятельности).

3. Разработана методика создания предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике в школе и вузе, основывающаяся на параметрической модели учебного процесса (предполагающая использование пяти параметров, таких как целеполагание, диагностика, дозирование самостоятельной деятельности обучаемых, логическая структура учебного процесса и коррекция).

4. Предложена и реализована методика использования предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике в школе и вузе, содержащая подробные рекомендации по планированию и организации учебного процесса (отбор содержания, средств и методов, разработка тематических планов, план-конспектов уроков и занятий по физике и

их проведение, внеурочная деятельность, педагогическая практика, консультации, дистанционный контроль).

5. Разработана методика дистанционного обучения физике в школе и вузе и соответствующее учебно-методическое обеспечение (создан набор программно-методических комплексов, включающих программные средства учебного назначения, учебные пособия для обучаемых и методические материалы для учителей и преподавателей физики, обеспечивающие наиболее эффективное с педагогической точки зрения усвоение конкретного вопроса или темы учебной программы). Кроме того, разработана целая серия учебных курсов^ предназначенных для подготовки и переподготовки учителей и преподавателей физики в области дистанционного образования.

Теоретическая значимость исследования состоит в развитии теоретических основ методики дистанционного обучения в.школе и вузе. В частности:

- выявлена специфика дистанционного обучения физике в школе и вузе;

- обоснован и уточнен понятийный аппарат ("дистанционное физическое образование", "дистанционное обучение физике", "предметная информационно-образовательная среда (при обучении физике)", "дистанционность" и др.), характеризующий специфику дистанционного обучения физике в школе и вузе, исходя из его самостоятельности и самодостаточности;

- теоретически обоснованы и разработаны концептуальные положения и построены модели дистанционного обучения физике школьников и студентов, а также подготовки учителей и преподавателей физики в случае базового и дополнительного физического образования;

- созданы теоретические основы методики построения и использования предметной информационно-образовательной среды для дистапционного обучения физике на всех видах учебных занятий (разработана методика проведения дистанционных лекций, семинаров, практикумов по решению задач, физического эксперимента).

Практическая значимость исследования определяется тем, что:

- разработана методика создания и использования предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике, включающая в себя подробные рекомендации по конструированию и планированию учебного процесса по физике, проведению различных видов учебных занятий (дистанционные лекции, семинары, физические практикумы, физический эксперимент с удаленным доступом), консультированию отдельных обучаемых и групп обучаемых (по электронной почте, чату, с помощью теле- и видеоконференции, телефона), оснащению рабочих мест обучаемых (учащихся и студентов), учителей и преподавателей физики;

- под руководством и при участии автора создана интегрированная библиотека информационных и телекоммуникационных средств, состоящая из целого набора программно-методических комплексов по физике для школы и вуза, включающих

педагогические программные средства по физике и подробные инструкции для работы с ними, презентации, раздаточные материалы для учащихся, подробные рекомендации для преподавателя с тематическим и поурочным планированием и др.;

- разработаны учебные курсы "Технология и методика создания дистанционных курсов по физике", "Компьютерные физические лаборатории", "Педагогические программные средства по физике", "Системы видеоконференцсвязи на уроках физики", предназначенные для подготовки и переподготовки учителей и преподавателей физики в области дистанционного образования;

- опубликованы учебные и учебно-методические пособия и рекомендации для преподавателей и студентов вузов, в которых изложены вопросы, связанные с использованием в учебном процессе по физике средств информационных и телекоммуникационных технологий.

Внедрение разработанного учебно-методического обеспечения учебного процесса позволяет сделать доступным получение качественного физического образования обучаемыми с ограниченными возможностями, а также повысить эффективность обучения физике и подготовки учителей и преподавателей физики в случае использования дистанционного обучения физике как дополнительной формы обучения.

На защиту выносятся: I. Концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды, рассматривающая дистанционное обучение как самостоятельную и самодостаточную форму обучения (имеющую в своей основе синхронную, асинхронную и комбинированную модели, что позволяет в свою очередь успешно классифицировать существующие формы организации дистанционного обучения физике).

II. Модели предметной информационно-образовательной среды при дистанционном обучении физике в школе и вузе, каждая из которых отвечает определенным требованиям (дидактическим, эргономическим, коммуникативным, техническим и др.) и формируется по определенным принципам: непрерывности, открытости, интерактивности, целостности, единства учебной и исследовательской деятельности.

III. Методика создания и использования предметной информационно-образовательной среды и методика дистанционного обучения физике в школе и вузе (использующая различные модели дистанционного обучения, дистанционные формы организации учебных занятий по физике, средства предметной информационно-образовательной среды: компьютерные физические лаборатории удаленного доступа, системы видеоконференцсвязи, контрольно-тестирующие системы и др., предназначенные для передачи по телекоммуникационным каналам связи и объединенные в программно-методические комплексы и виртуальные библиотеки).

Апробация результатов исследования.

Основные результаты диссертации были представлены и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: XIII международной конфе-

ренции "Применение новых технологий в образовании" (Троицк, 2002), XIV международной конференции "Применение новых технологий в образовании" (Троицк, 2003), международной конференции "Информационные технологии в образовании, технике и медицине" (Волгоград, 2004), международной конференции "Новые технологии преподавания физики. Школа и вуз" (Москва, 2004), X международной открытой научной конференции "Современные проблемы информатизации в непромышленной сфере и экономике" (Воронеж, 2005), международной конференции "Новые технологии преподавания физики. Школа и вуз" (Москва, 2005), XVII международной конференции "Применение новых технологий в образовании" (Троицк, 2006), VII всероссийской конференции "ИНФОФОРУМ" (Москва, 2005), VIII всероссийской конференции "ИНФОФОРУМ" (Москва, 2006), III межрегиональной конференции "ИБРР-2003" (СПб, 2003), XI Российская научно-техническая конференция "Методы и технические средства обеспечения ИБ" (Санкт-Петербург, 2003), I Республиканской электронной научной конференции "Новые технологии в образовании (Воронеж, 1999), межвузовской научно-методической конференции "Инновационные процессы в высшей школе и проблемы совершенствования подготовки специалистов" (Липецк, 1998), межвузовской научной конференции "Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста" (Липецк, 1998), межвузовской научной конференции "Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста" (Липецк, 2001), межвузовской научно-методической . конференции "Проблемы образования в области ИБ" (Москва, 2004), IV областной научно-практической конференции "Система непрерывного педагогического образования в контексте региональной кадровой политики в области подготовки квалифицированных специалистов (Лебедянь, 1999)".

Диссертационная работа выполнена в рамках научно-технической программы "Создание системы открытого образования", раздел "Открытые образовательные информационные ресурсы", подраздел 4.2. "Сетевые учебно-методические комплексы ЭСПО по основным группам специальностей и направлений подготовки высшего профессионального образования" (код НИР 4.2.3) для студентов специальностей 030000, 540500 (общая физика, теоретическая физика, высшая математика, история физики, теория и методика обучения физике, астрономия).

Разработанные в диссертации положения и рекомендации использовались при выполнении научно-технической программы "Разработка и реализация федерально-региональной политики в области науки и образования" (тема: "Разработка виртуальной библиотеки электронных обучающих средств").

Основные результаты исследования отражены в 50 публикациях автора, в том числе трех монографиях, восьми пособиях, статьях и тезисах докладов, объемом свыше 150 печатных листов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 378 наименований на русском и англий-

ском языках. Общий объем диссертации 498 страниц, из них 415 страниц основного текста, 27 таблиц, 28 рисунков, 16 гистограмм и 6 приложений.

Основное содержание диссертации

Во введении обосновывается актуальность исследования, определяются научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, формулируются цель, задачи, предмет, гипотеза исследования и основные положения, выносимые на защиту,

В первой главе "Основные определения, концепции, модели и опыт использования дистанционного образования" разбираются основные понятия, определения и концепции дистанционного образования и обучения. Рассмотрено эволюционное развитие дистанционного образования в России и за рубежом. Охарактеризованы концепции, ставшие основой для дистанционного обучения физике: концепция непрерывного образования, концепция Российского портала открытого образования (РПОО), информационно-образовательной среды (ИОС) и др. Рассмотрены две модели дистанционного образования: технологическая и трансляционная. Поскольку обе модели вполне правомочны и широко применяются в мировой образовательной практике (хотя и используются по преимуществу для разных уровней образования и разных обучаемых), общий, имеющий официальный характер, терминологический стандарт ДО должен строиться с учетом той, и другой модели и задавать два ряда понятий и значений как равноправные, с указанием, о какой модели идет речь.

В данной главе проанализированы существующие определения дистанционного образования и дистанционного обучения. А.Н.Тихонов дает следующее определение: "Дистанционное образование — это не форма образования, а особые дистанционные технологии" или "информационно-образовательная среда" (ИОС).

В "Концепции создания и развития единой системы дистанционного образования в России" (МИМ ЛИНК, 1993 г.) под ДО понимался "комплекс образовательных услуг, которые предоставляются обучающимся с помощью систематизированной информационно-образовательной среды ИОС".

Ю.Г.Крутлов, а также закон РФ "Об образовании", статья 10 "Форма получения образования", относят ДО к заочному образованию. Но отличия ДО от заочного образования очевидны: постоянный контакт с преподавателем, возможность оперативного обсуждения с ним возникающих вопросов, как правило, при помощи средств телекоммуникаций; возможность организации дискуссий, совместной работы над проектами и других видов групповых работ в ходе изучения курса (при этом группа может состоять как из компактно проживающих в одной местности студентов, так и быть распределенной); передача теоретических материалов учащимся в виде печатных или электронных учебных пособий, что позволяет либо полностью отказаться от установочных сессий с приездом в ВУЗ, либо значительно сократить их число и длительность.

Для сравнения, в расширенной версии Классификатора 1996 г Юнеско, в 4 разделе кросс-квалификационных переменных "Форма предоставления образования" ДО находится в определении смешанного образования.

В проекте целевой Федеральной программы развития дистанционного образования в России на 2001-2005 гг. приводится следующее определение: "Дистанционное образование — это самостоятельная познавательная деятельность, отличающаяся открытым доступом к образовательным ресурсам, обеспечиваемым информационными технологиями и средствами телекоммуникаций". Здесь смешивается понятие дистанционного образования и самообразования с использованием сети Интернет или другой телекоммуникационной системы. На практике это означает недооценку интерактивной образовательной коммуникации как компонента ДО и соответствующую недооценку задач подготовки для него преподавателей, организации и обеспечении аттестации и т.д., а в целом — сужает как сферу стоящие задачи.

А.В.Густырь дает аналитическое определение ДО, как образования на расстоянии, предполагающего опосредованную двухстороннюю коммуникацию между обучающимся и обучающим. В.И.Овсянников конкретизирует, что такая образовательная коммуникация осуществляется "па основе использования самых разнообразных видов связи и средств".

Принципиально другое определение лежит в основе "Методики применения дистанционных образовательных технологий в образовательных учреждениях высшего, среднего и дополнительного профессионального образования РФ" (методика ДОТ), утвержденной 18 декабря 2002 года, где под ДО понимается лишь технология, а не форма образования. Кроме того, в данной методике к дистанционным образовательными технологиями ошибочно причисляются кейсовая технология, Интернет-технология, телекоммуникационная технология (так как телекоммуникационная технология уже включает в себя Интернет-технологию, а если кейс - это упакованные в виде гипертекста или гипермедиа файлы учебных курсов, которые перекачиваются через Интернет, то и кейсовая технология подходит под признак телекоммуникационных технологий). Эти три технологии пересекаются и смешиваются друг с другом, то есть не могут быть четко разделены и, соответственно, не могут быть основанием для определения различных видов дистанционного обучения. Поэтому классификация видов ДО должна быть другой.

Предлагаем использовать классификацию на различении синхронной, асинхронной и смешанной моделей дистанционного образования. В исследовании приведена классификация видов дистанционного физического образования, основанная на различении синхронной, асинхронной и комбинированной (смешанной) моделей, которая обладает следующими преимуществами:

- позволяет успешно классифицировать существующие виды (формы организации) дистанционного обучения физике в российских учебных заведениях высше-

го, среднего и дополнительного профессионального образования и применить по отношению к ним стандартные требования;

- даёт возможность соотнести эти виды дистанционного обучения физике с традиционными формами предоставления образования, установленными Законом РФ "Об образовании";

- соответствует принципу классификации дистанционного образования, предложенному наиболее авторитетными зарубежными экспертами в области теории и практики дистанционного образования и разделяемому мировым научно-педагогическим сообществом, что позволяет сравнить как практику, так и подходы к нормативному регулированию дистанционного образования в российских и зарубежных образовательных системах. .

Под синхронным дистанционным обучением физике понимается такая форма организации (модель) дистанционного обучения физике, при которой существенным и необходимым элементом учебного процесса являются занятия, осуществляемые на основе синхронной двухсторонней образовательной коммуникации на расстоянии между обучаемыми и преподавателем физики (средства: чат, аудио-и видеоконференции, форумы).

Под асинхронной (корреспопдентной) моделью понимается такая модель ДО, при которой учебные занятия осуществляются на основе асинхронной двухсторонней образовательной коммуникации (электронная почта, почтовые пересылки, Пр, файловый обмен и др.).

Под смешанной моделью понимается такая форма организации (модель) дистанционного обучения физике, в которой сочетаются асинхронная индивидуальная и синхронная групповая образовательные коммуникации (опосредованные и непосредственные).

В методике ДОТ используется термин традиционные информационные ресурсы, хотя информационным ресурсом может выступать и компьютер. А к средствам дистанционного обучения физике относятся не только электронные учебники, тре-нинговые компьютерные программы, компьютерные лабораторные практикумы, контрольно-тестирующие комплекты, учебные видеофильмы. К таким средствам должны относиться любые педагогические программные средства (ППС), обладающие свойством дистанционности и отвечающие целому набору требований (требования к ППС) с возможностью их использования в системах дистанционного обучения (СДО). ,

Ещё один важный вопрос, определенный в методике ДОТ, предлагает вести учёт результатов учебного процесса и внутреннее делопроизводство в соответствии с законом "Об ЭЦП". Нами специально для этого случая предложен термин мониторинг, под которым понимается накопление и обработка информации о системе образования вообще и о потенциальных потребностях в дистанционном обучении физике, в частности, а также о слежении за качеством дистанционного обучения физике. Так как закон РФ "Об ЭЦП" определяет использование электронной циф-

ровой подписи для аутентификации, в том числе, для аутентификации обучаемых, необходимо решать эту проблему, и как показывает практика, решать её лучше всего с помощью технологии построения виртуальных частных сетей (которая также относится к телекоммуникационным технологиям). В этом случае аутентификация будет двойной (в виде двух уникальных ключей-идентификаторов), а следовательно, и мониторинг можно вести более подробный и качественный.

Нами даны следующие определения дистанционному физическому образованию и дистанционному обучению физике.

Дистанционное физическое образование - это форма образования, самодостаточная для получения качественного образования по физике, отличающаяся от других форм способом получения (предоставления) образования, или характером образовательной коммуникации, осуществляемой в основном опосредованно на расстоянии.

Дистанционное обучение физике — взаимодействие преподавателя физики и учащихся между собой на расстоянии, осуществляемое средствами информационных и телекоммуникационных технологий и позволяющее реализовать поставленные учебные цели, применять педагогические методы, использовать такие формы организации учебного процесса, как дистанционные лекции, семипары, лабораторные практикумы.

Предметная информационно-образовательная среда (при обучении физике) — совокупность средств дистанционного обучения физике, ориентированная на реализацию целей обучения физике и состоящая из информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного обеспечения, учебно-методического обеспечения учебного процесса по физике, достаточных для получения качественного образования по физике.

Для определения доступа обучаемого к средствам дистанционного обучения физике, нами дано определение степени мобильности (подвижности, способность к быстрому передвижению, действию). Степень мобильности будет определять дистанционность.

Свойство дистапционности (по отношению к обучаемым) - способность и возможность обучаемого свободно выбирать форму получения образования по физике (или способность и возможность обучаться в любое время, в любом месте и любом темпе), благодаря оснащенными для дистанционного обучения физике компьютерами, средствами связи (ноутбук и сотовый телефон, web-камера, IP-телефон, Pocket PC, подключение к сети GPRS и др.), а также техническим средствами, позволяющими проводить синхронный и асинхронный физический эксперимент удаленного доступа (датчики, устройства сопряжения, подключение к серверам видео-конференцсвязи и др.). Проверено в ходе педагогического эксперимента, что наибольшую степень мобильности можно получить при использовании технологии виртуальных частных сетей, применение которых предполагает наличие любого капала связи (а не обязательно только Интернет).

Во второй главе "Средства информационных и телекоммуникационных технологий в дистанционном обучении физике" рассматривается процесс интеграции средств информационных и телекоммуникационных технологий в аспекте концепции дистанционного обучения физике на основе предметной информационно-образовательной среды. Подробно исследуется интехрация технологий мультимедиа и гипертекста в гипермедиа-технологии, а также \УАЛП,У-технологии, телекоммуникационные технологии, имитационное моделирование и др.

В дистанционном обучении физике на основе предметной информационно-образовательной среды используются следующие средства обучения: печатные издания; электронные издания; компьютерные обучающие системы в обычном и мультимедийном вариантах; аудио учебно-информационные материалы; видео учебно-информационные материалы; лабораторные дистанционные физические практикумы; тренажеры; базы данных и знаний; электронные библиотеки с удаленным доступом; дидактические материалы на основе экспертных обучающих систем и геоинформационных систем и др.

Наличие учебно-методического обеспечения - одно из главных требований к образовательной программе, реализуемой с применением технологий дистанционного обучения физике, Специфика учебно-методической базы дистанционного обучения физике состоит в том, что необходимо обеспечить достижение образовательных целей в условиях, когда определяющую роль играет самостоятельная учебно-познавательная деятельность учащихся. Поэтому ее основу должны составлять интерактивные обучающие средства и среды по физике.

Как и в любом технологическом процессе, при создании педагогических программных средств (ППС) по физике необходимо сформулировать требования, которым должен удовлетворять конечный продукт: использовать формы представления учебного материала; задействовать разные виды учебно-познавательной деятельности учащегося; поддерживать различные формы организации учебного процесса. При этом необходимо также учесть специфику дистанционного обучения физике, проявляющуюся в организации учебного процесса и выборе технологий обучения, психолого-педагогические особенности личности обучаемого, проблемы, связанные с возможным дефицитом телекоммуникационных ресурсов.

Для того, чтобы удовлетворить перечисленным требованиям, ППС по физике должно включать в себя: учебные материалы в гипертекстовом и мультимедиа представлении; распределенные образовательные ресурсы; технологическое обеспечение непосредственного педагогического общения. Это может быть обеспечено, если на протяжении всей технологической цепочки будут задействованы специалисты разного профиля: преподаватели, методисты, дизайнеры, психологи, медики, программисты, технические специалисты, работающие в составе единой творческой группы. Такой подход позволяет не только обеспечить качество ППС как программного продукта, но и дает возможность оптимизировать его для дистанционного обучения физике.

Одним из способов организации информационных и телекоммуникационных средств является программно-методический комплекс (ПМК). ПМК - это комплекс учебных материалов различного вида, включающий программное средство учебного назначения, представленное на определенном носителе учебной информации, учебные пособия для обучаемых и методические материалы для преподавателя, обеспечивающие наиболее эффективные с педагогической точки зрения усвоение конкретного вопроса или темы учебной программы. ПМК является необходимым и достаточным для усвоения конкретной темы или нескольких тем в рамках существующих программ дистанционного обучения физике.

Типовой ПМК включает в себя такие необходимые элементы, как: ППС; учебное пособие для учащихся; руководство по инсталляции программы на компьютере пользователя и описание её структуры, возможностей и пр.; методические рекомендации для преподавателя с тематическим планом занятий и поурочным планированием, включающее рекомендации по проведению занятий; дополнительные материалы - слайды по теме для демонстрации в учебной аудитории, иллюстративные материалы, раздаточные материалы для учащихся, формы для проверки знаний и т.д.

Из всех необходимых элементов ПМК, авторы и разработчики курсов ДО забывают об учебно-методических пособиях для преподавателя или учителя, ведущего обучение, негативным результатом чего является почти полная невозможность возобновления проведения дистанционного курса в случае, если по каким-либо причинам автор решает прервать свою деятельность и отказывается сопровождать курс в дальнейшем. Поэтому при создании любого курса дистанционного обучения физике авторы учебных материалов должны уделить внимание написанию специального методического пособия по организации и проведению занятий, в котором как минимум было бы описано следующее: цели данного курса; связь курса с Другими учебными курсами и дисциплинами; методологическая основа курса и основные первоисточники, на базе которых создавались учебные материалы; тематическое планирование - перечень основных тем и вопросов курса с общим указанием учебных часов; поурочное планирование (план занятий) с указанием не только видов работ, выполняемых обучаемыми (лекции, практические работы, самостоятельная работа, подготовка проекта и пр.), но и количество часов, которое в среднем должны затратить учащиеся на эту деятельность; рекомендации по методике и формам организации учебной деятельности обучаемых, по использованию дополнительных учебных и раздаточных материалов и пр.

Определены также и другие способы организации информационных средств от пакетов прикладных программ до виртуальных библиотек информационных средств для обучения физике и виртуальных структур, таких как виртуальные университеты, колледжи, лаборатории.

В трет ьей главе "Системы дистанционного обучения и концепция-дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-

образовательной среды" дано определение СДО, перечислены основные её компоненты, проанализированы существующие системы дистанционного обучения, такие как "Прометей", e-Learning Server 3000, Stellus и другие. Определены наиболее оптимальные варианты использования СДО при обучении физике в школе и вузе.

Так как в последние годы появилось немало профессионально сделанных интегрированных инструментальных программ-оболочек для создания курсов дистанционного обучения, то учителям и преподавателям, планирующим использовать отдельные модели дистанционного обучения физике, необходимо иметь представление об основных модулях, необходимых для проведения дистанционных курсов по физике, такие как: инструментальный модуль - средства создания web-страниц, тестов, опросов, связывания различных элементов курса друг с другом и т.д.; интерактивный модуль — чат, wcb-форумы, «внутренняя» электронная почта курса, доска объявлений, индивидуальные страницы; административный модуль - базы данных по учащимся, средства мониторинга активности учащихся, базы данных по контролю успеваемости учащихся и т.д.; демонстрационный модуль - web-учебник с которым работают учащиеся; архивный модуль и/или медиатека курса - коллекции текстовых, графических, анимационных, видео и аудиофайлов и прочих материалов, которые учащиеся могут использовать для учебных целей и пр.

В данной главе рассмотрены основные концептуальные положении дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды.

Разработанная концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной срсды состоит из теоретической основы, ядра и приложения.

Теоретические основы концепции дистанционного обучения физике в школе и вузе представляют собой идеи, принципы, основные положения, которые определяют дистанционное обучение физике, как самостоятельную и самодостаточную форму получения качественного физического образования. В нашем исследовании концепция представлена в виде положений, которые позволяют получить ответы на вопросы: Что такое дистанционное обучение физике и для кого оно может быть использовано? Каковы модели дистанционного обучения физике в школе и как их можно реализовать на практике? Каковы необходимые и достаточные условия для проведения дистанционного обучения физике в школе и вузе? Как должен быть устроен и организован учебный процесс при дистанционном обучении физике?

Источниками концепции явились: концепция системы открытого образования (А.А.Андреев, В.И.Солдаткин, В.П.Тихомиров и др.); концепция российского портала открытого образования; концепция дистанционного обучения на базе компьютерных телекоммуникаций (Ю.В.Аксенов, Е.С.Полат, А.Е.Петров и др.); концепция непрерывного образования (Б.С.Гершунский, Е.Н.Жильцов, Г.П.Зинченко, В.В.Капранова, Ч.Кулисевич, В.Г.Онушкин и др.); положения, определенные в Концепциях Федеральной целевой программы развития образования на 2006-2010

годы, Информатизации сферы образования Российской Федерации и Модернизации российского образования, Федеральной целевой программе "Развитие единой образовательной среды на 2001-2005 гг.", которые определяют основные направления развития информатизации системы образования России; компетентностный подход (В.В.Александров, Е.В.Баранова, Е.З.Власова, И.Б.Мылова, О.Г.Смолянинова, И.В.Симонова, Е.В.Степанова и др.); комплексный, системный и личностно-деятельностный подходы к анализу объектов, систем и технологий обучения (А.П.Беляева, Б.С.Гершунский, Н.В.Кузьмина, В.С.Леднев, Е.С.Полат и др.).

В основание концепции таюке вошли основные условия, от которых зависит процесс дистанционного обучения физике: предметная специализированная информационно-образовательная среда, которая должна быть предварительно создана с помощью современных информационных и телекоммуникационных технологий, основные этапы формирования информационно-образовательной среды и пути её совершенствования, что является главным фактором повышения качества дистанционного обучения физике в школе и вузе, а также принципы построения и использования предметных информационно-образовательных сред: принцип непрерывности дистанционного обучения физике; принципы открытости и интерактивности и др.

Ядро концепции составляют основные положения, в согласии с которыми были созданы модели предметной информационно-образовательной среды при дистанционном обучении физике в школе и вузе и разработаны соответствующие методики (рис. 1).

Приложения концепции образуют методику создания и использования предметной информационно-образовательной среды школы и вуза, предназначенной для дистанционного обучения физике, и учебно-методическое обеспечение процесса дистанционного обучения.

Концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе / Основные \ :: I положения/ .. Модель предметной . информационно« ббразоватальной Среды ' при дистанционном обучении физике В школ* Методика дистанционного V обучения физике в школе ... Методика

Модель предметной . информационно-образовательной среди ч при дистанционном .. обучении физике в вузе ■V

* ' Модель предметной - - - информационно* образовательной йрвды ■. при подготовке «1; переподготовке учителей нпреподавателей физики обучения физик« евузе

Конаепий»(ЙЩ1 по.^й.лДгГ- >

У«ло4иЁ *Ч ПрхьциДШ;

Рис. 1. Концепция дистанционного обучения физике

Основные положения концепции:

1. В отличие от существующих различных трактовок дистанционного обучения в России и за рубежом (такие как корреспондентное и трансляционные модели дистанционного обучения), а также определений, данных Е.С.Полат, М.В.Моисеевой, В.А.Овсянниковым и др., считаем дистанционное обучение физике новым самостоятельным видом обучения в условиях информатизации общества, отличным от заочного обучения и самодостаточным для решения проблем обучения физике в школе и подготовки учителей физики в вузе в условиях их нахождения в любом месте и независимо от расположения учебного заведения.

2. Для дистанционного обучения физике в школе и вузе необходимо предварительное создание предметной информационно-образовательной среды, под которой следует понимать совокупность средств дистанционного обучения физике, ориентированную на реализацию целей обучения физике и состоящую из информационно-дидактического обеспечения учебного процесса по физике, информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного обеспечения, необходимых и достаточных для получения качественного образования по физике. В основе создания предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике в школе и вузе лежит комплексный подход к проектированию и использования средств обучения как целостной дидактической системы, отвечающей современным тенденциям, целям, принципам, содержанию, формам, методам и технологиям дистанционного обучения физике в школе и вузе.

3. Нужно различать три вида предметной информационно-образовательной среды (ИОС) для дистанционного обучения физике: ИОС школы, ИОС вуза, ИОС системы повышения квалификации, каждая из которых отвечает определенным требованиям (дидактическим, эргономическим, коммуникативным, техническим и Др.) и формируется по определенным принципам: непрерывности, открытости, интерактивности, целостности, единства учебной и исследовательской деятельности. Учитывая непрерывность дистанционного обучения физике необходимо выделить три основных уровня дистанционного обучения физике: дистанционное обучение в школе, дистанционное обучение в вузе и дистанционная подготовка и переподготовка педагогических кадров (послевузовское дистанционное обучение).

4. Дистанционное обучение физике может быть базовым или дополнительным. Базовое дистанционное обучение физике предназначено для тех, кто в силу определенных причин (состояния здоровья, удаленности от образовательных учреждений и др.) не может обучаться физике очно. Дополнительное дистанционное обучение физике предназначено для тех, кто хочет повысить уровень знаний (с целью поступления в вуз, получение второго высшего образования, повышения квалификации).

5. Информационно-образовательная среда для дистанционного обучения физике включает следующие элементы: учебные и методические материалы по физике, дополнительные информационные ресурсы, физические лаборатории удаленного доступа, оборудованные рабочие места (включая физическое оборудование и автоматизированное рабочее место учащихся), технологии (то есть совокупность методов, приемов и способов, с помощью которых обеспечивается целенаправленное взаимодействие между участниками образовательного процесса по физике в предметной информационно-образовательной среде).

6. Дистанционное обучение физике в школе и вузе реализуется в проектировании трех предметных областей: траектории формирования компетентного специалиста, учебного процесса по физике и методической системы дистанционного обучения физике.

7. Выделим два случая дистанционного обучения физике в школе и вузе: дистанционное обучение физике па базе конкретного учебного заведения (школы, колледжа, вуза) или его виртуального представительства (виртуальный университет, колледж, школа) под руководством преподавателя физики, в физическом кабинете, с физическим экспериментом (как реальным, так и виртуальным); второй случай — это случай распределенного класса или самостоятельного дистанционного обучения, когда обучаемый физически не привязан к конкретному учебному заведению (находится в другом городе, хочет получить дополнительные знания по физике, подготовиться к поступлению в вуз и т.п.) или обучаемый мало подвижен и может обучаться только дома.

8. В основе модели дистанционного обучения физике в школе и вузе должна лежать параметрическая модель учебного процесса, которая предполагает использование пяти основных параметров: целеполагания, диагностики, дозирования самостоятельной деятельности обучаемых, логической структуры учебного процесса и коррекции.

Дистанционное обучение физике предполагает более тщательное и детальное планирование деятельности обучаемого, ее организации, четкую постановку задач и целей обучения. Поэтому особенное значение приобретает формирование конструктивной функции учителя и преподавателя физики, в том числе умения планировать и организовывать различные виды дистанционного физического эксперимента, дистанционных лекций по физике с использованием систем видеоконференцсвязи, подготовка дидактических материалов, имеющих гипермедиа структуру.

Достичь педагогических целей дистанционного обучения физике невозможно без подготовки и переподготовки учителей и преподавателей физики по специальным программам, включающим фундаментальную психолого-педагогическую подготовку, специальную подготовку в области дистанционного обучения, а также курсы координаторов (тьюторов), организаторов, авторов программно-методических комплексов.

Рис.2

Особое место занимает в данной главе описание физической лаборатории в СДО и возможные варианты реализации, в частности, система графического проектирования и управления экспериментом LabVIEW, которая позволяет создавать высокоточные автоматизированные виртуальные приборы и устройства, управление которыми становится простой задачей даже для школьников.

Для сопряжения экспериментальной аппаратуры с компьютером используются приборные интерфейсы, основанные на магистрально-модулыюм принципе построения связей. Для решения задач, стоящих перед учителем и преподавателем физики, разработана общая схема подключения функциональных модулей с устройствами и приборами, используемыми в лабораторном физическом практикуме. В ходе исследования был также организован удаленный доступ к лабораторному физическому оборудованию с помощью интегрированной среды Lab VIEW на основе протокола обмена информацией TCP/IP с помощью системы Клиент-Сервер.

Физический эксперимент при дистанционном обучении может изучаться тремя способами: во-первых, проведение видеосъемок реальных опытов, многократного их показа обучаемым (в виде синхронной и асинхронной трансляций); во-вторых, показом так называемых виртуальных и модельных опытов (сделанных в on-line режиме или подготовленных заранее); в-третьих, проведение физического эксперимента удаленного доступа с помощью специальных программно-аппаратных комплексов по физике в режиме реального времени, изменение параметров с последующим обсуждением результатов эксперимента (рис. 3).

Рис. 3. Проведение дистанционного лабораторного практикума

Для проведения обработки результатов измерений, а также для проведения контроля, автором создан ПМК (включающий 8 компьютерных программ) для дистанционного лабораторного практикума. •

В четвертой главе "Педагогические особенности организации дистанционного обучения физике" приведены основные этапы планирования курса дистанционного обучения физике (постановка целей и задач, выбор темы и отбор содержания, формы организации учебного процесса и формы дистанционного обучения, методы обучения, учебно-тематические планы).

Следует отметить, что четкая организация учебного процесса при дистанционной форме обучения физике, несомненно, является необходимым условием получения качественного физического образования. Так, курсы дистанционного обучения физике требуют от учащихся повышенного внимания, самостоятельного принятия решений, тщательного и детального планирования своих действий, от преподавателя; ведущего процесс обучения, четкой постановки целей и задач, обеспечения учебной и методической литературой и организации деятельности обучаемых. Очень важным условием является также наличие у обучаемых и преподавателя навыков работы с компьютером, умение пользоваться телекоммуникационными программами. ■■ -

Особое место уделяется формам организации учебного процесса по физике с учетом технологических возможностей дистанционного обучения физике, таким как: теле- и медиа- и видео-лекции, дистанционные консультации, семинары, лабо-раторно-практические занятия (в том числе с удаленным доступом), проектпая деятельность, кейс-стади и др. (рис.3).

Рассмотрены два примера учебно-тематического планирования курсов, предназначенных для студентов вузов: "Педагогические программные средства по физике" (144 ак.ч.) и "Системы видеоконференцсвязи на уроках физики" (72 ак. ч.), которые прошли свою успешную апробацию на практике. Для того, чтобы обеспечить проведение учебных занятий такого рода, необходимо учесть целый ряд технических, методических и технологических требований, которые изложены в этой же главе.. '

В пятой главе "Методика дистанционного обучения физике в школе и вузе" приведены основные положения методики дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды. Рассмотрены методы и принципы, лежащие в основе разработанной методики, а также психолого-педагогические, дидактические, методические, эргономические и другие требования.

К основным положениям методики мы относим:

1. В основе разработанной методики лежат основные положения концепции дистанционного обучения физике в школе и вузе.

2. Организация предметной информационно-образовательной среды является необходимым и достаточным условием для ведения полноценного учебного про-

цесса по физике на основе дистанционных форм обучения. Предварительно созданная предметная ИОС является основой для разработки и дальнейшего использования модели методики дистанционного обучения физике в школе и вузе. В предметной ИОС представлена специфика физики, как науки и функционирует такая среда согласно принципам открытости, непрерывности, интерактивности, целостности.

3. Организация и структурирование содержания образования, учитывающие особенности дистанционной формы обучения, используемые методы, организационные формы, должны соответствовать концепции дистанционного обучения физике и учитывать индивидуальные способности и интересы обучаемых, а также особенности дистанционной формы обучения. В используемых средствах обучения должны быть отражены основные принципы концепции, созданы условия для организации эффективной познавательной деятельности учащихся с учетом специфики предметной области, психологических особенностей восприятия и усвоения информации, развития умений работы с информацией, специфики дистанционной формы обучения. Использование технических средств (информационных и телекоммуникационных технологий) должно осуществляться с учетом их дидактических свойств и функций.

4. Учитель и преподаватель физики должен владеть не только своей предметной областью и в определенной степени смежными областями знания, но также педагогическими, психологическими знаниями, особенностями используемой концепции дистанционного обучения физике, а также информационными и телекоммуникационными технологиями, спецификой организации учебного процесса в дистанционной форме.

Только при условии учета приведенных выше положений, использование методики дистанционного обучения физике будет эффективным, а значит - действенным.

В данной главе приведены примеры ПМК для школы и вузов, которые представляют собой готовые комплексы учебно-методических материалов, включая поурочное планирование и рекомендации по проведению занятий по физике. Также с целью повышения квалификации учителей и преподавателей физики в области дистанционного обучения, приведен учебно-тематический план курсов повышения квалификации "Технология и методика создания дистанционных курсов по физике" и "Компьютерные физические лаборатории". Данные курсы прошли апробацию в ряде вузов и как свидетельствуют результаты педагогического эксперимента, после прохождения этих курсов педагоги приобрели умения и навыки работы со средствами информационных и телекоммуникационных технологий, что повысило эффективность учебного процесса по физике в целом.

Хотя дистанционное обучение физике предполагает обучение в удобное время, в удобном месте, но это совершенно не означает абсолютной свободы, поэтому вопрос выбора обучаемыми индивидуальной траектории, требует дополнительного

анализа и уточнения. Если говорить о нормативной базе (которая пока практически отсутствует для дистанционного, образования), то мы предлагаем следующие нормы: аудиторная нагрузка составляет 1/3 от нагрузки дневных отделений (в вузах), самостоятельная работа студентов - не более 10-15 часов в неделю; работа на уроке (в школах) - 1А от недельной нагрузки, самостоятельная работа учащихся - не более 8-10 часов в неделю. Если ориентироваться на существующие нормы, установленные для заочного обучения в нашей стране, то в вузах на самостоятельную работу отводится следующее время: 1-2 курсы - 960 часов, 3-5 курсы - 1008 часов. Эти данные также не противоречат концепции ДО и имеют под собой хорошо разработанную нормативную базу. Поэтому данные нормы легли в основу планирования курсов дистанционного обучения по физике.

Так как.одним из ведущих средств телекоммуникаций, используемых в дистанционном, образовании, являются средства видеоконференцсвязи (ВКС), то в данной главе отдельно проанализированы сети интерактивного дистанционного обучения (СИДО) для проведения дистанционных обучающих сеансов из образовательных центров для удаленных обучаемых, независимо от места их расположения, а также организационные формы проведения учебных занятий. Для учителей и преподавателей физики дано описание типовых технических схем для разворачивания в короткие сроки всей инфраструктуры ВКС и методические рекомендации, а также инструкции по использованию СИДО.

Для демонстрации описанной в исследовании методики создана виртуальная библиотека педагогических программных средств по физике (в том числе и разработанные ПМК), включающая в себя разные информационные и телекоммуникационные средства, обладающие различной степенью автономии. Особенностью данного интегрированного средства является возможность широкого использования в дистанционном обучении физике благодаря лежащей в его основе технологии виртуальных частных сетей (1п1егпе1/1п1гале1УНхггапе1Л1сто1с). Располагаться библиотека может как в виде отдельного сайта (в случае ограничения инструментальных средств), так и виде виртуальной среды, мультипортала, которые в настоящее время широко используется в сети Интернет.

В шестой главе "Педагогический эксперимент" содержится описание педагогического эксперимента по проверке выдвинутой гипотезы, указываются основные задачи и этапы проведения эксперимента. Приводятся основные результаты педагогического эксперимента, в том числе их статистическая обработка и качественная интерпретация.

Эксперимент состоял из четырех частей: констатирующей, поисковой, обучающей и контрольной. Контроль за ходом эксперимента осуществлялся путем регулярных срезов в экспериментальных и контрольных группах и классах. Оценка эффективности основывалась на следующих факторах: повышение успеваемости по физике, рост познавательных интересов обучаемых, дополнительные умения и навыки работы с информационными и телекоммуникационными средствами у обу-

чаемых и учителей и преподавателей физики. Сведения о педагогическом эксперименте сведены в таблицу 1.

Таблица 1

№ Этап Цель Сроки Участники Методы

Школы Вузы

1 Констатирующий Проанализировать состояние дистанционного обучения физике в школе и вузе 1997-1999 гт 850 чел 254 чел Наблюдение, анкетирование» анализ успеваемости, беседа

2 Поисковый Уточнить и скорректировать деятельность учителя и преподавателя физики и обучаемых 1999-2001 гг 670 чел 121 чел Анкетирование, беседа, посещение и анализ уроков

3 Обучающий Экспериментальная проверка предложенной методики дистанционного обучения физике в школе и вузе 2001-2005 гг. 1269 чел 318 чел Анкетирование. Проведение контрольных работ и тестирован и ие. Изучение результатов деятельности обучаемых, анализ диагностических карт

4 Контрольный Анализ результатов внедрения методики 2006 г 1107 мел 301 чел Проведение контрольных работ и анализ их результатов. Обработка результатов с помощью методов ' математической статистики

Подбор вузов, колледжей и школ, в которых проводилась проверка результатов исследования, определялся главным образом оборудованием компьютерных классов и готовностью преподавателей к проведению экспериментально-методической работы. В педагогическом эксперименте участвовало 19 вузов, 4 колледжа и 5 школ, общее число участников составило более 2000 человек по всем регионам России.

1. Констатирующий и поисковый этапы(1997-2001 гг)

Методика массового опроса обучаемых (школьников и студентов) включала в себя следующие группы вопросов:

• выявляющие степень владения учащимися понятиями "компьютерные технологии", "телекоммуникации", "вычислительный эксперимент", "видеоконференции", "система дистанционного обучения";

• выявляющие отношение учащихся к коррекции содержания курса физики включением вопросов по телекоммуникационным технологиям;

• выявляющие повышение качества учебной деятельности учащихся при дистанционном обучении физике;

• определяющие частоту дистанционного обучения физике.

Методика опроса учителей и преподавателей физики включала блоки вопросов, позволяющих выявить:

• отношение учителей к дистанционному обучению физике;

• отношение учителей к повышению своего педагогического мастерства;

• степень удовлетворенности учителей методическим обеспечением учебной программы по физике;

• трудности, возникающие при дистанционном обучении и при использовании

информационных и телекоммуникационных технологий в обучении физике.

На данных этапах основной целью эксперимента являлось изучение состояния исследуемой проблемы в практике обучения физике в высшей и средней школе, определение уровня знаний обучаемых. Было изучено состояние проблемы исследования, во-первых, в педагогической и учебной литературе, а также в практике работы преподавателей высшей и средней школы. Была уточнена и конкретизирована цель научного исследования, намечены методические и дидактические пути ее реализации, сформулирована рабочая гипотеза.

В ходе констатирующего эксперимента кроме анкетирования, интервьюирования проводились беседы с учителями, преподавателями и обучаемыми, наблюдения на уроках физики. На этом этапе эксперимента было проанализировано 217 уроков. /•■•

Проведенный анализ результатов констатирующего и поискового этапов эксперимента позволил сделать следующие выводы:

1. Желание школьников и студентов изучать физику дистанционным способом значительно опережает результаты деятельности учителей и преподавателей по применению дистанционных форм.

2. В деятельности по организации работы обучаемых и в проведении компьютерных занятий учителя и преподаватели столкнулись с рядом трудностей, вызванных недостатком учебно-методического и программного обеспечения.

3. Оценка учащимися трудностей в учебной деятельности изменилась. В начале эксперимента они обращали внимание на скучное преподавание, вызывающее усталость и перегрузку домашними заданиями, на несоответствие уровня предлагаемого материала их познавательным возможностям. В конце эксперимента наметилась тенденция к изменению отношения к трудностям, таким как неинтересное преподавание, усталость после урока и др.

4. Учащиеся 7-8 классов предпочитают слушать учителя, наблюдать демонстрации, работать с компьютером и выполнять дистанционные лабораторные работы по физике. По мере взросления акцент все больше падает на исследовательские формы работы, индивидуальное общение с учителем в виде он-лайн консультаций (чат, конференция), самостоятельная работа с компьютером.

2. Обучающий и контрольный этапы (2001-2006 гг)

Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе школ г. Липецка и 19 вузов России.

Основными задачами этапа являлись:

- выбор и уточнение критериев эффективности применяемых методов;

- изучение повышения качества знаний обучаемых (для различных видов дистанционного обучения физике);

- практическое внедрение разработанной методики в практику преподавания физики в вузе и школе.

Методика эксперимента па обучающем этапе предполагала проведение ряда дистанционных лекций, консультаций и лабораторных работ по физике на основе подробно составленных рекомендаций по изложению некоторых вопросов курса физики высшей и средней школы и последующее проведение контрольных работ.

При подведении итогов обучающего эксперимента основное внимание было уделено выявлению качественных изменений уровня знаний, умений и навыков обучаемых. Объективность результатов в экспериментальных и контрольных группах была обеспечена равными условиями проведения эксперимента. При проведении контрольных работ в обеих группах предлагались одинаковые вопросы и задачи, как по количеству, так и по уровню сложности. Разница определялась только тем, что в контрольных классах обучение велось в традиционной форме, а в экспериментальных с использованием разработанной нами методики. В экспериментальных школах использовалось дистанционное обучение физике с 7 по 11 класс. В вузах в экспериментальных группах проходило дистанционное обучение физике студентов 1-3 курсов.

Контрольные и экспериментальные группы учащихся подбирались по результатам диагностического исследования, в ходе которого определялась первоначальная успеваемость и степень развития навыков учебного труда. Учитывались и условия, в которых находились отобранные группы. В случае несоответствия начальных условий использовался метод «перекрещивающихся групп».

При оценке эффективности предложенной методики учитывались следующие основные факторы: изменение уровня развития физического мышления и понимания обучаемых; изменение отношения обучаемых к процессу изучения физики: интерес к предмету, активность на уроках физики, мера самостоятельности в выполнении заданий, уровень сложности заданий, выполненных самостоятельно; повышение успеваемости по физике, умение управлять СДО на компьютере.

При оценке знаний, умений и навыков учитывались следующие критерии: уровень выполнения требований программы по усвоению основных понятий и законов физики; обоснованность ответа и логика его изложения; умение учащихся использовать качественные методы, выполнять разнообразные мыслительные операции; творческий характер деятельности обучаемых. Данные параметры определялись после выполнения проверочных работ в экспериментальных и контрольных группах (классах) студентами (школьниками) в процессе анализа их результатов. Для проведения экспериментальной работы были выбраны различные разделы и темы курса физики: "Простые механизмы", "Тепловые явления", "Электрические и электромагнитные явления", "Электромагнитные колебания и волны" и др.

Для проверки формирования коммуникативных умений у обучаемых использовались данные мониторинга в соответствующей СДО, а также диагностические карты, заполняемые обучаемыми после каждого сеанса работы.

Критерии эффективности дистанционного обучения физике

1. Повышение уровня преподавания физики и обученностиработы с информационными и телекоммуникационными средствами

В ходе проводимого нами исследования мы пе раз отмечали, что успех и эффективность использования содержательных аспектов дистанционного обучения зависит от квалификации преподавателя. Необходимо, чтобы преподаватель не только хорошо знал свой предмет, но й в достаточной мере владел компьютерными технологиями и телекоммуникациями, а также методами вычислительной физики. Поэтому нами было проведено исследование по сбору и обобщению информации с уроков физики, где были проведены дистанционные лекции, семинары и лабораторные практикумы. В результате учителя экспериментальных классов дополнительно приобрели следующие умения: использовать учебные компьютерные модели в демонстрационном дистанционном эксперименте; использовать динамические компьютерные модели при объяснении и формировании новых физических понятий у учащихся; организовывать и проводить сеансы видеоконференцсвязи; использовать on-line и off-line сервисы (электронная почта, чаты, форумы); составлять необходимое для уроков программное обеспечение и использовать специальные методы обучения физике; создавать картотеки, библиотеки ППС и ПМК; использовать дидактические функции компьютера и телекоммуникаций с целью повышения эффективности преподавания и роста познавательных интересов обучаемых.

Кроме того, учителя и преподаватели физики, использовавшие ДО, достигли более высоких результатов и в преподавании физики. Анализ их работы в экспериментальных классах и группах позволил выделить умения, приобретенные ими в ходе решения проблем формирования познавательного интереса учащихся, их коммуникативной культуры и культуры труда: умение изучать потенциальные возможности учащихся, их склонности и интересы и учитывать это на уроках физики при использовании информационных и телекоммуникационных технологий; владение разнообразными приемами и средствами организации учебно-познавателъной деятельности учащихся; владение разнообразными способами организации диалоговой формы общения на уроке физики при решении различных дидактических задач; умение стимулировать учебную деятельность учащихся, максимально использовать их познавательные возможности, организуя учебно-познавательную работу в личном темпе; умение создавать тот эмоциональный фон и микроклимат па учебном занятии, которые помогают направить учебную деятельность учащихся на достижение поставленной конечной цели данного урока.

2. Повышение познавательного интереса к физике

Показатели эффективности оказались выше в экспериментальных классах, где дистанционное обучение физике проводилось с самого начала обучения. Систематическое и целенаправленное использование дистанционных форм учебного процесса по физике привело к росту познавательных интересов обучаемых (17,4% обучаемых имеют высокий уро-

вень познавательного интереса к физике в экспериментальных классах и 8,5% обучаемых— в контрольных классах).

3. Формирование коммуникативных умений у обучаемых

Для оценки формирования коммуникативных умений исследовались следующие виды деятельности обучаемых: деятельность в условиях on-line чата и теле- и видео- конференций; деятельность, связанная с диалогом с другими обучаемыми и педагогами посредством электронной почты; деятельность, предусматривающая расширение контактов со сверстниками, коллегами, педагогами посредством сетевых сообществ, виртуальных методических объединениях и др.

Чат, форум Теле- и видео- Электронная Проектная Сетевые Сетевая конференции почта деятельность сообщества внеклассная

деятельность

Рис. 4. Исследование формирования коммуникативных умений 4. Проверка влияния использования ДО на качество знаний по физике и сформированностъ учебных умений и навыков

4.1. При дистанционном обучении физике в школе.

Для проверки действенности ДО были выбраны различные разделы курса физики средней школы, различные этапы урока, в ходе которых решались разнообразные дидактические задачи.

___ _ . Таблица 2

Всего Контрольные классы Экспериментальные классы

7 8 9 10 11 7 8 9 10 11

1269 104 142 153 147 92 101 152 148 134 96

В 7-11 классах проверка исходных уровней подготовленности учащихся проводилась в виде контрольных; работ, включающих вопросы и задачи по пройденному ранее материалу.

Предварительная проверка показала, что уровень знаний в экспериментальных и контрольных классах приблизительно одинаковый, что обеспечивало достоверность результатов эксперимента. Динамика изменения успеваемости па этапах эксперимента с 2001 по 2005 гг. представлена на рис. 5.

Рис. 5. Успеваемость в экспериментальных и контрольных классах

Результаты контрольной работы определялись методами математической статистики. Сумма баллов каждого ученика вычислялась следующим образом: решение задачи делилось на три этапа. При этом ответы учащегося оценивались так: верный - 1 балл, неверный - 0. За верное решение одной задачи ученик мог получить максимум три балла, а за всю контрольную работу, составленную из трех задач, - 9 баллов.

На основе данных, полученных после проведения контрольной работы, была найдена медиана ряда распределения учащихся обеих выборок по числу баллов, полученных ими за выполнение работы. Число учащихся в двух выборках составило 57. Используя полученные данные, распределим значения обеих выборок на две категории: больше медианы (> 5) и меньше медианы (< 5). В соответствии со значениями статистик медианного критерия и с правилом принятия решения нулевая гипотеза была отклонена и принята альтернативная: дистанционное обучение физике влияет на качество знаний и умений учащихся.

В ходе эксперимента проверялся не только уровень усвоения знаний, но и те качественные изменения, которые произошли в личности ученика. Для этого в 7-х классах был проведен тест, в 8-11-х классах - контрольные работы. После, все учащиеся прошли повторное анкетирование. Кроме того, было использовано сравнение диагностических карт учащихся экспериментальных классов до и после эксперимента. Диагностическая карта помогала не только анализировать результаты контрольной работы и определять достижения и недочеты в работе учителя, но и позволяла ученику рефлексировать, давая себе правильную самооценку. Заполнялась карта после проведения контрольных работ. В ходе эксперимента карта помогла сопоставить уровень сложности задач по шкале учителя и шкале учащихся, проанализировать готовность класса к выполнению работы.

Изучение эмоционального состояния учащегося во время работы и после нее, его сопоставление с полученным результатом позволяло учителю увидеть слабые стороны ученика и спланировать индивидуальную работу с ним. Самоанализ ученика такого рода во многом способствовал развитию рефлексии учащихся.

Кроме того, активная учебная мотивация чаще фиксировалась у учащихся экспериментальных классов, пассивная - у учащихся контрольных классов. Можно также констатировать, что дистанционные технологии значимо отражаются на отношении учащихся к обучению. Учащиеся экспериментальных классов гораздо активнее в деятельности на уроках, чем их сверстники из контрольных групп. Рост числа вопросов, задаваемых учащимися на уроке при изучении материала, свидетельствует о мотивированном отношении к изучаемому предмету, об устойчивом познавательном интересе.

4.2. При дистанционном обучении физике в вузе.

В экспериментальных группах проводились разные виды занятий: занятия в условиях распределенной аудитории (независимо от расположения вуза и обучаемых, так называемая сетевая модель), занятия смешанного типа (модель интеграции очной и дистапциопной формы обучения). В контрольных группах занятия проводились по традиционной методике.

В процессе проведения эксперимента было сделано 5 срезов:

1-й срез - полученная на экзамене общая оценка;

2-й срез - выполнение практических упражнений;

3-й срез - знание законов физики и общетеоретических вопросов;

4-й срез - выполнение исследовательских заданий;

5-й срез - выполнение контрольной работы по указанной теме.

Средние арифметические оценки представлены в таблице 3.

Таблица 3

Группы Срезы

1 2 3 4 5

Контрольные 4,3 3,9 4.4 3.7 4.0

Экспериментальные 4,2 4,5 4.6 4,3 4,4

В контрольных группах наблюдалось снижение показателей воспроизведения материала при выполнении исследовательских заданий. В экспериментальных группах наблюдался рост среднего балла на протяжении всего учебного процесса.

Рассмотрим результаты пятого среза для контрольных и экспериментальных групп, которые наиболее важны в проделанной работе. Предварительно проведем статистическую обработку этих результатов, используя метод регистрации. Данный метод применим для измерения воспроизведенного объема знаний. В контрольной работе выделим следующие совокупности элементов знаний: предметные знания; операционные знания; творческие и исследовательские умения.

Составим таблицу полученных результатов по контрольной работе, где показано, сколько процентов обучаемых воспроизвели каждый из 10 элементов знаний

(таблица 4).

_Таблица4

Грунпы Элементы знаний

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Контрольная 100 100 79 59 61 69 89 68 48 29

Экспериментальная 100 100 80 91 79 79 91 79 70 68

В тех видах работ, в которых обучаемые из контрольных групп испытывали наибольшие затруднения, показатели экспериментальных групп значительно выше.

Для формирования обоснованного вывода об эффективности дистанционного обучения физике, проведем статистическую обработку полученных экспериментальных данных, используя методику, основанную на воспроизведении элементов знаний. Так как в контрольных и экспериментальных группах случайным образом было выбрано по 10 обучаемых, то при выполнении контрольной работы обучаемым нужно было воспроизвести 100 элементов знаний. Результаты эксперимента представлены в таблице 5.

Таблица 5

Группа Число учащихся Всего элементов знаний Воспроизведено Не воспроизведено

Контрольная 10 100 71 29

Экспериментальная 10 100 84 16

По объему воспроизведения элементов знаний можно судить о том, в какой группе успеваемость выше. Учащиеся экспериментальной группы воспроизвели 84 элемента знаний, контрольной - 71. Можно утверждать, что методика дистанционного обучения физике действительно эффективна, так как ее применение влияет на качество знаний и умений учащихся как в экспериментальных группах, где проводились занятия смешанного типа, так и в группах, проходивших обучение в условиях распределенной аудитории.

Результаты проведенного педагогического эксперимента дают возможность утверждать, что дистанционное обучение физике, реализованное на основе предварительно созданной предметной информационно-образовательной среды, а также методика, построенная на основе концепции дистанционного обучения физике, предложенная в данном исследовании, приводит к повышению эффективности учебного процесса по физике, так как возрастает интерес к физике, повышается качество знаний по физике, формируются коммуникативные умения у обучаемых, достигается определенный уровень обученности работе с информационными и телекоммуникационными средствами как у обучаемых, так и у учителей и преподавателей физики.

Заключение

На основании проведенного теоретического исследования и результатов педагогического эксперимента можно сделать следующие выводы:

• В ходе исследования доказана актуальность проблемы и объективная целесообразность исследования дистанционного обучения физике в школе и вузе; выявлены условия для успешной реализации ДО, а также их возможности при решении различных дидактических задач урока физики.

• Разработана концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предварительно созданной предметной информационно-образовательной среды, реализация которой позволяет: получить качественное физическое образование обучаемыми с ограниченными возможностями (которые по ряду причин не могут посещать учебные заведения) с помощью самостоятельной и самодостаточной формы обучения; повысить эффективность учебного процесса по физике в случае использования дистанционной формы обучения как дополнения к традиционному учебному процессу. '

• Определены основные виды дистанционного обучения физике и разработаны модели предметной информационно-образовательной среды при обучении физике в школе, вузе и при подготовке и переподготовке учителей и преподавателей физики.

• Разработана методика дистанционного обучения физике в школе и вузе и соответствующее учебно-методическое обеспечение, определены формы организации учебного процесса при дистанционном обучении физике в школе и вузе и даны рекомендации по их использованию.

• Проведен педагогический эксперимент в ходе которого получены следующие результаты. ДО способствует повышению качества знаний учащихся по физике, так как возрастает интерес к физике, формируются коммуникативные умения, достигается определенный уровень обученности работе с информационными и телекоммуникационными средствами как у обучаемых, так и у учителей и преподавателей физики.

Разработанная методика дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды была апробирована на кафедре электроники телекоммуникаций и компьютерных технологий Липецкого государственного педагогического университета, в УрГУПС, в Марийском радиомеханическом техникуме, в Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики, Тагазгрогском государственном радиотехническом университете, в Брянском государственном университете.

Содержание диссертации отражено в публикациях, приведенных ниже.

Монографии

1. Чефранова А.О. Дистанциоппое обучение физике в школе и вузе: теоретические аспекты: Монография. - Московский пед. гос. ун-т. — Москва: Прометей, 2005.332 с. 20,75 п.л.

2. Чефранова А.О. Дистанционное обучение физике в школе и вузе: практические аспекты: Монография. - Московский пед. гос. ун-т. - Москва: Прометей, 2006.252 с. 15,75 п.л.

3. Чефранова А.О. Концепция дистанционного обучения физике на основе предметной информационно-образовательной среды: Монография. - Москва, 2006.252 е. 19 п.л.

Учебные и учебно-методические пособия

4. Чефранова А.О. Педагогические программные средства: Учебное пособие для вузов. - Липецкий гос. пед. ун-т. - Липецк: ЛГПУ, 2002, - 156 с. 10,2 п.л.

5. Чефранова А.О. Компьютерные технологии в обучении: Учебно-методическое пособие. - Липецкий гос. пед. ун-т. - Липецк: ЛГПУ, 1998. - 90 с. 5,6 п.л.

6. Чефранова А.О. Практикум по курсу "Информационные технологии в обучении": Учебно-методическое пособие для вузов,- Липецкий гос. пед. ун-т. - Липецк: ЛГПУ, 1999. - 75 с. 4,7 п.л.

7. Чефранова А.О. Тестовый контроль по дисциплинам: КТО и ППС: Методическое пособие для вузов. - Липецкий гос. пед. ун-т. - Липецк: ЛГПУ, 2003. -26 с. 2,2 п.л.

8. Чефранова А.О. Администрирование СЗИ ViPNet; Учебное пособие для вузов. - Москва: ГНО Издательство "Прометей" МПГУ, 2005. - 270 с. 33,75 п.л.

9. Чефранова А.О., Гусев Д.М., Филиппов В.В., Бурков A.A. Технология построения виртуальных защищенных сетей ViPNet: Практикум. - Москва: Прометей, 2006. - 300 с. 37,5 п.л. (авторских 60%)

10. Чефранова А.О., Игнатов В.В. Технология построения виртуальных защищенных сетей ViPNet: Курс лекций,- Москва: Прометей, 2006. - 152 с. 19 п.л. (авторских 50%)

11. Чефранова А.О., Курило А.П., Антимонов С.Г. и др. Обеспечение информационной безопасности бизнеса: Энциклопедия. - Москва: Издательская группа "БДЦ-пресс", 2005. - 512 с. 37,44 пл. (авторских 10%)

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

12. Чефранова А.О. Дистанционное обучение физике // Наука и школа.- № 1. М.: МПГУ, 2003,-С. 53-57. 0,5 п.л.

13. Чефранова А.О. Теоретические аспекты дистанционного обучения // Наука и школа,- № 2. М.: МПГУ, 2006,- С. 47-51. 0,5 п.л.

14. Чефранова А.О. Профессиональные видеоконференции для интерактивного дистанционного обучения // Наука и школа.- № 1. М.: МПГУ, 2005. - С. 44-46. 0,4 п.л.

15. Чефранова А.О. Дистанционный учебный курс на базе eLearning Server 3000 // Наука и школа,- № 6. М.: МПГУ, 2004. - С. 41-45. 0,6 п.л.

16. Чефранова А.О. Виды дистанционного обучения физике // Наука и школа.- № 4. М.: МПГУ, 2006,- С. 42-46. 0,6 п.л.

Статьи

17. Чефранова А.О. Педагогические программные средства: определение, классификации и методические цели использования в учебном процессе // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ, 2002. - Выпуск 5.- С.113-123. 0,7 п.л.

18. Чефранова А.О. Концептуальные осповы дистанционного обучения // Преподавание физики в высшей школе. Научно-методический журнал. - № 32. - М.: «Прометей», 2005. - С. 51-57. 0,4 п.л.

19. Чефранова А.О. Формы организации учебного процесса при дистанционном обучении // Преподавание физики в высшей школе. Научно-методический журнал. - № 31. - М.: «Прометей», 2005. - С. 161-166. 0,6 п.л.

20. Чефранова А.О. Использование профессиональных видеоконференций для интерактивного дистанционного обучения // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. — Липецк: ГОУ ВПО "ЛГПУ".- 2004. - Выпуск 7.- С.128-135. 0,6 п.л.

21. Чефранова А.О. Формы организации учебного процесса при дистанционном обучении // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ГОУ ВПО "ЛГПУ", 2005. - Выпуск 8.-С.146-152. 0,5 п.л.

22. Чефранова А.О. VR-нелинейная компьютерная технология // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ, 2002. - Выпуск 5,- С.106-113. 0,5 п.л.

23. Чефранова А.О. Сервисы центра дистанционного обучения физике и основные этапы работы на дистанционном курсе // Преподавание физики в высшей школе. Научно-методический журнал. - № 31. — М.: «Прометей», 2005. - С.160-161. 0,2 п.л.

24. Чефранова А.О. К вопросу о формах организации и обеспечении учебного процесса при дистанционном обучении // Преподавание физики в высшей школе. Научно-методический журнал. - № 32. - М,: «Прометей», 2005.- С. 127-129. 0,4 п.л.

25. Чефранова А.О. Этапы разработки системы дистанционного обучения // Преподавание физики в высшей школе. Научно-методический журнал. - № 32. - М.: «Прометей», 2005.- С. 171-174. 0,2 п.л.

26. Чефранова А.О. Система дистанционного обучения физике // Преподавание физики в высшей школе. Научно-методический журнал. - № 29. - М.: «Прометей», 2004, - С. 81-82. ОД п.л.

27. Чефранова А.О. Создание дистанционного учебного курса с помощью cLearn-ing Server 3000 // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ГОУ ВПО "ЛГПУ".-2004. -Выпуск 7.-С.135-140. 0,44 п.л.

28. Чефранова А.О. Дистанционное обучение физике на констатирующем и поисковом этапах педагогического эксперимента // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ.- 2006. - Выпуск 9,- С.123-132. 0,7 п.л.

29. Чефранова А.О. Учебный курс "Педагогические программные средства" // Информационные технологии в процессе подготовки современного специали-

ста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ,- 2001.- (Вып. 4) - Том 2.- С. 135144. 0,5 п.л.

30. Чефранова А.О., Книженко А.И. Использование имитационных учебных компьютерных моделей в курсе физике 8 класса общеобразовательной школы // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ,- 2001.- (Вып. 4) - Том 2.- С. 144-149. 0,5 п.л. (авторских 50%)

31. Чефранова А.О., Солопов В.А. Компьютерные игры учебного назначения И Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПУ.- 2001,- (Вып. 4) - Том 2,- С. 149-154. 0,5 п.л. (авторских 50%)

32. Чефранова А.О. Компьютерные имитаторы технологического оборудования как педагогическое программное средство // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. — Липецк: ЛГПУ.- 2002. - Выпуск 5,- С.123-132. 0,6 п.л.

33. Чефранова А.О. Справочно-обучающая система для школьников и абитуриентов на компакт-диске CD-ROM // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. - Липецк: ЛГПИ,-1999,- (Вып. 2) - Том 1.- С. 82-83. 0,2 п.л.

34. Чефранова А.О. Разработка компакт-диска для использования в учебном процессе по МПФ // Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста: Межвузовский сборник. — Липецк: ЛГПУ,- 2000,- Том 1.-С. 0,4 п.л.

35. Чефранова А.О. Программа взаимодействия с вузами в области подготовки и повышения квалификации специалистов по ИБ // Инфофорум,- 2005.- № 41.- С. 124-125. 0,3 пл.

36. Чефранова А.О. Опыт использования технологии ViPNet // Межвуз. сборник. -Липецк: ЛГПУ.- 2006. - Выпуск 9.- С.123-132. 0,3 пл.

37. Чефранова А.О. Создание компьютерной обучающей среды по физике Н Сборник научных трудов. — т.5.- Кисловодск, 1999. — С. 70-71. 0,2 п.л.

Материалы международных, всероссийских, региональных и межвузовских

конференций

38. Чефранова А.О. Этапы разработки системы дистанционного обучения // Информационные технологии в образовании, технике и медицине: Материалы международной конференции. - Т.1. — ВолГТУ.- Волгоград, 2004. - С. 308-310. 0,2 пл.

39. Чефранова А.О. Функционирование сервисов центра дистанционного обучения и основные этапы работы на дистанционном курсе // Современные проблемы информатизации в непромышленной сфере и экономике: Сб.трудов.- Вып. 10. -Воронеж: Издательство "Научная книга", 2005. — С.67-68. 0,2 п.л.

40. Чефранова А.О., Татьянин Е.В. Использование компьютерных средств на занятиях физического практикума // Новые технологии в образовании. Тезисы докладов I Республиканской электронной научной конференции. — Воронеж: Воронежский государственный педагогический университет, 1999. - С. 60-61. 0,2 п.л. (авторских 50%)

41. Чефранова А.О. Использование компьютерных средств на занятиях физического практикума // Инновационные процессы в высшей школе и проблемы совершенствования подготовки специалистов: Тезисы докладов межвузовской научно-методической конференции. Липецкий государственный технический университет,- Липецк, 1998.- Ч.З.- С. 87-88. 0,2 п.л.

42. Чефранова А.О. Обработка результатов выполнения лабораторных работ с помощью компьютера // Инновационные процессы в высшей школе и проблемы совершенствования подготовки специалистов: Тезисы докладов межвузовской научно-методической конференции. Липецкий государственный технический университет,- Липецк, 1998,- Ч.З.- С. 88-89. 0,2 п.л.

43. Чефранова А.О. Компьютерные обучающие среды // Система непрерывного педагогического образования в контексте региональной кадровой политики в области подготовки квалифицированных специалистов. Материалы 4 областной научно-практической конференции. - Лебедяпь,- 1999.- С. 135-136. 0,2 п.л.

44. Чефранова А.О. Педагогические программные средства в учебном процессе // Материалы 13 Международной конференции "Применение новых технологий в образовании",- Троицк.- 2002.- С. 196-198. 0.2 п.л.

45. Чефранова А.О. Система дистанционного обучения // Материалы 15 Международной конференции "Применение новых технологий в образовании".- Троицк, 2004.- С. 263-265. 0,2 п.л.

46. Чефранова А.О. Основные виды дистанционного обучения физике // Материалы 17 Международной конференции "Применение новых технологий в образовании".- Троицк, 2006.- С.319-320. 0,2 п.л.

47. Чефранова А.О., Игнатов В.В. Использование технологий виртуальных защищенных сетей для создания доверенной среды, обеспечивающей безопасное функционирование инфраструктуры электронной цифровой подписи, удостоверяющих центров, бизнес-приложений // Материалы III Санкт-Петербургской' Межрегиональной конференции ИБРР-2003.- Часть 1. - СПб, 2003. - С. 141. 0,125 п.л. (авторских 50%)

48. Чефранова А.О. Разработка электронного учебника по физике // Образовательный стандарт по физике (средняя школа и педагогический вуз). - М.: МПУ, 1993.-С. 114-117. 0,3 п.л.

49. Чефранова А.О., Игнатов В.В. Использование технологий виртуальных защищенных сетей для создания доверенной среды, обеспечивающей безопасное функционирование инфраструктуры электронной цифровой подписи, удостоверяющих центров, бизнес-приложений // Сборник трудов XI Российской научно-технической конференции "Методы и технические средства обеспечения безопасности информации". - СПб, 2003. - С.77. 0,125 п.л. (авторских 50%)

50. Чефранова А.О. Разработка электронной информационно-справочной системы для средней школы И Проблемы физики и технологии се преподавания. - Липецк: ЛГПИ, 1996.-С. 91. 0,125 п.л.

Подл, к печ. 29.06.2006 Объем 2.5 п.л. Заказ №. 134 Тир 100 экз.

Типография МПГУ

Содержание диссертации автор научной статьи: доктора педагогических наук, Чефранова, Анна Олеговна, 2006 год

Введение

Часть 1. Теоретические аспекты дистанционного обучения физике

Глава 1. Основные определения, концепции, модели и опыт использования дистанционного образования

1.1. Информационно-образовательная среда, информационные ре- 31 сурсы, информационные средства, открытое образование

1.2. Опыт использования СОО в России и за рубежом

1.3. Примеры Российских образовательных учреждений, использующих ДО

1.4. Компьютерные технологии в обучении и их классификации

1.5. Интернет-технологии в дистанционном обучении физике

1.6. Гипертекстовые и гипермедиа технологии

1.7. Использование видеоконференцсвязи в дистанционном обуче- 82 нии физике

1.8. Дистанционное обучение физике в школе и вузе

1.9. Основные формы дистанционного обучения физике

1.10. Организационно-технологические модели дистанционного 102 обучения физике

Глава 2. Средства информационных и телекоммуникационных техноло- 107 гий в дистанционном обучении физике

2.1. Виды информационных средств (инструментальные, педагогические, базовые и т.п.)

2.2. Компьютерные обучающие программы (КОП) и их классифика- 114 ции

2.3. Виртуальные обучающие среды

2.4. Компьютерные обучающие среды (миры)

2.5. Автоматизированные обучающие системы (АОС)

2.6. Компьютерное тестирование и методика оценки эффективности 148 теста

2.7. Интегрированные экспертные системы

2.8. Информационно-поисковые системы и их разновидности (элек- 161 тронные учебники, задачники, энциклопедии, СУБД, ИПС общего назначения)

2.9. Компьютерные имитаторы технологического оборудования

2.10. Компьютерные обучающие игры

2.11. Способы организации информационных средств (пакеты, программно-методические комплексы, виртуальные библиотеки)

2.12. Компьютерное моделирование (УКМ и ее основные свойства)

Глава 3. Системы дистанционного обучения (СДО) и концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе

3.1. Основные компоненты систем дистанционного обучения физике

3.2. Критерии отбора инструментальных средств для разработки

3.3. Обзор систем дистанционного обучения и рекомендации по их 193 использованию

3.4. Физическая лаборатория в СДО

3.4.1. КФЭ и компьютерные физические лаборатории

3.4.2. Виртуальный физический практикум удаленного доступа

3.4.3. Виртуальная библиотека физических эффектов

3.5. Концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе

3.5.1. Теоретические основы концепции

3.5.2. Основные положения концепции дистанционного обучения физике в школе и вузе

Часть 2. Практические аспекты дистанционного обучения физике в 251 школе и вузе

Глава 4. Педагогические особенности организации дистанционного обу- 251 чения физике

4.1. Планирование курса дистанционного обучения физике

4.2. Формы организации учебного процесса при дистанционном 258 обучении физике

4.3. Требования к рабочему месту учащегося и преподавателя

4.4. Требования к педагогическим программным средствам по физике, используемым в дистанционном обучении физике

4.5. Требования к учебно-методическим материалам для дистанци- 281 онного обучения

4.6. Дистанционная поддержка педагогической практики

Глава 5. Методика дистанционного обучения физике в школе и вузе

5.1. Теоретические и практические аспекты дистанционного обуче- 289 ния физике в вузе

5.2. Виды учебных курсов по физике, предназначенных для дистан- 299 ционного обучения

5.3. Типы уроков по физике при дистанционном обучении

5.4. Рекомендации по проведению дистанционных уроков по физике

5.5. Методика дистанционного обучения физике в школе во вне- 326 классной работе

5.6. Дистанционное обучение преподавателей физики

5.6.1. Основные направления дистанционного обучения преподавателей физики

5.6.2. Требования к знаниям, умениям и навыкам преподавате- 331 лей физики, планирующим проводить дистанционное обучение школьников и студентов

5.6.3. Учебно-тематический план повышения квалификации

5.6.3.1. Учебно-тематический план курса повышения ква- 336 лификации "Технология и методика создания дистанционных курсов по физике"

5.6.3.2. Учебно-тематический план курса повышения ква- 337 лификации "Компьютерные физические лаборатории"

Введение диссертации по педагогике, на тему "Дистанционное обучение физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды"

В современных социально-экономических условиях одной из задач, которая стоит перед Российской системой образования, является предоставление широким слоям населения качественного и доступного образования. Решение этой задачи облегчает дистанционная форма получения образования. В России количество образовательных учреждений, в той или иной степени использующих дистанционное обучение различным учебным предметам (в том числе и физике), стремительно растет.

Историко-педагогический анализ проблемы становления и развития дистанционного обучения в России и за рубежом показал, что в настоящее время в мире накоплен определенный опыт реализации дистанционного обучения. Отдавая должное объему и качеству теоретического и практического задела в области дистанционного образования и обучения у отечественных (А.А.Андреев, А.В.Густырь, С.Л.Лобачев, М.В.Моисеева, В.И.Овсянников, Е.С.Полат, С.Л.Солдаткин, В.А.Хуторской и др.) и зарубежных (М.Мур, Д.Гаррисон, Д.Киган, Б.Холмберг, В.Уиллис, Р.Кларк и др.) исследователей, необходимо отметить, что в настоящее время отсутствуют работы, в которых в концентрированном виде содержались бы концептуальные основы дистанционного обучения физике и рекомендации по его практической реализации, отражающие, в первую очередь, специфику физики как учебного предмета, а также потребности учителей, преподавателей физики и обучаемых (школьников и студентов).

При исследовании проблем дистанционного обучения необходимо вспомнить общую точку зрения различных авторов (В.И.Маслова, Н.Н.Зволинской, В.М.Корнилова, Ч.Кулисевича, Б.С.Гершунского и др.) и разработчиков ряда официальных документов на проблему непрерывного образования (НО) и сущность данного явления (Г.А.Ягодина, О.В.Купцова и др.). Так как в свое время непрерывное обучение рассматривалось как приоритетная проблема, вызванная к жизни современным этапом научно-технического развития и теми политическими, социально-экономическими и культурологическими изменениями, которые происходили в нашей стране. Наметились два диаметрально противоположных отношения к непрерывному образованию и обучению - от полного его неприятия и объявления очередной утопией до определения НО как главной, а может быть и единственной продуктивной педагогической идеей современного этапа мирового развития. В настоящее время такая же ситуация наблюдается и в отношении дистанционного образования и обучения. Стало возможным рассматривать идею пожизненного образования, стремление которой к постоянному познанию себя и окружающего мира становится ее ценностью ("образование через всю жизнь"). В существующих условиях целесообразно говорить о непрерывном дистанционном образовании, целью которого является всестороннее развитие (включая саморазвитие) личности обучаемого. В этом подходе, особо выделяется деятельностный аспект, при котором непрерывное дистанционное образование рассматривается как новый способ образовательной деятельности, обеспечивающий опережающее развитие человека, формирование у него прогностических качеств.

Проведенный анализ показал, что в настоящее время наметилось два подхода к трактовке дистанционного обучения физике: технологичный (кор-респондентный) и трансляционный. В нашей стране корреспондентная форма дистанционного обучения физике существует уже более 70 лет в виде системы заочного обучения. Несмотря на глубокие перемены, происходящие в системе высшего образования, система традиционного заочного обучения физике продолжает оставаться важным источником получения высшего образования. К сожалению, помимо очевидных достоинств (одновременный охват большого числа обучаемых; отсутствие "привязки" к месту проживания обучаемых; возможность обучения без отрыва от работы; одновременное обучение по нескольким специальностям) заочное обучение физике имеет немало явных недостатков (отсутствие постоянной обратной связи между преподавателями и обучаемыми, между обучаемыми одного курса или учебной группы; "дискретность" образовательного процесса; ограниченные возможности организации консультационной помощи в учебный период и трудности с организацией системы промежуточного контроля успеваемости). Кроме того, среди методов обучения полностью отсутствуют групповые исследовательские или проектные работы. К сожалению, пока практически все заочное обучение строится традиционно на репродуктивных методах, на выполнении зачетных и экзаменационных работ. Система заочного обучения физике постепенно устаревает и недостаточно результативна и эффективна для современных условий, несмотря на то, что она накопила немалый опыт в области форм организации и методики проведения занятий, тестирования студентов, разработки специализированных пособий и т.п. Поэтому значительное повышение эффективности традиционного заочного обучения физике в вузе сейчас становится невозможным.

Учитывая богатый практический опыт заочного обучения физике, а также существующие условия бурного развития средств информационных и телекоммуникационных технологий, стало возможным реализовать на практике еще одну самостоятельную форму обучения - дистанционное обучение физике. Это было бы невозможно без целого ряда исследований, в которых доказана эффективность применения информационных и телекоммуникационных технологий как в обучении физике, так в обучении другим дисциплинам (В.П.Беспалько, В.А.Извозчиков, Д.А.Исаев, В.А.Ильин, А.А.Кузнецов, В.В.Лаптев, А.Н.Мансуров, В.М.Монахов, Е.С.Полат, И.В.Роберт, А.В.Смирнов и др.).

К сожалению, практическая реализация дистанционной формы обучения в России тормозилась и тормозится рядом причин. Во-первых, за дистанционным обучением был ошибочно закреплен статус технологии, причем при этом речь шла не о педагогических, а об информационных и телекоммуникационных технологиях. Это привело к фактически тупиковому пути в исследованиях содержания и места дистанционного обучения физике в системе образования. Во-вторых, отсутствие ясного и однозначного ответа на вопрос, что такое дистанционное образование и обучение, привело к большим трудностям в формировании нормативно-правовой базы и учебно-методического обеспечения, а как следствие, - к возникновению серьезных препятствий в решении всего комплекса проблем, связанных с функционированием дистанционного обучения в России. В-третьих, не было обеспечено внешнее единообразие обучающих систем (компьютерно и Интернет-ориентированных), в соответствии с международными стандартами, разработанными Learning Technology Standards Commitee и International Standarts Organization (ISO). В данных стандартах учитываются результаты крупных международных проектов по разработке концепции образования на основе Интернет-технологий. В-четвертых, не были определены требования к разработке программного и учебно-методического обеспечения дистанционного обучения физике в условиях стихийной массовой разработки образовательных сайтов, сетевых компьютерных программ и т.п.

Требуется комплексный подход к дистанционному обучению физике, предполагающий решение целого ряда задач, связанных с разработкой теории и методики дистанционного обучения физике, содержания и организации учебного процесса при дистанционном обучении физике, с разработкой соответствующего учебно-методического обеспечения. В тоже время, практическая реализация дистанционного обучения физике невозможна без наличия подготовленных к работе с технологиями дистанционного обучения педагогических кадров, развитой телекоммуникационной структуры в регионах нашей страны, нормативной базы и ряда других условий.

В Концепции создания и развития единой системы дистанционного образования в России, утвержденной постановлением Государственного Комитета Российской Федерации по высшему образованию 31 мая 1995 г., говорится, что создание подобной системы невозможно без системно-организованной совокупности средств передачи данных, информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного и организационно-методического обеспечения, ориентированной на удовлетворение образовательных потребностей пользователей, то есть без особой среды функционирования.

Изучению сущности и свойств такой информационно-образовательной среды посвящены работы А.А.Андреева, С.Л.Лобачева, В.И.Солдаткина, В.П.Тихомирова и др. В целевой программе "Развитие единой образовательной среды на 2001-2005 гг." (Постановление Правительства Российской Федерации от 28.08.01 № 630) отмечается, что основой современной образовательной системы должна быть высококачественная информационно-образовательная среда, которая позволит системе образования осуществить прорыв к открытой образовательной системе.

Не смотря на имеющиеся научные исследования в области открытого и дистанционного образования и обучения, вопросы создания и использования предметных информационно-образовательных сред при построении и реализации модели дистанционного обучения физике в школе и вузе и вопросы исследования эффективности такого процесса обучения мало изучены. Связано это, прежде всего, со спецификой физики, как науки, и, следовательно, спецификой предметной информационно-образовательной среды (при обучении физике), имеющей целый ряд отличий и требующей специального изучения.

Необходимость проведения научных исследований в области дистанционного обучения физике определяется существованием следующих противоречий:

- между существованием в практике различных видов дистанционного обучения физике и отсутствием концепции дистанционного обучения физике, определяющей единый подход к методологии дистанционного обучения физике как научно обоснованной формы обучения;

- между назревшей необходимостью широкого использования дистанционного обучения физике как самостоятельной и самодостаточной формы обучения с целью получения качественного образования по физике и отсутствием соответствующего учебно-методического обеспечения учебного процесса;

- между необходимостью использования учителями и преподавателями физики дистанционного обучения физике и их недостаточной практической готовностью к этой деятельности.

Эти противоречия обусловливают актуальность проблемы разработки концепции и методики дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды.

Таким образом, недостаточная теоретическая и практическая разработанность дистанционного обучения физике на основе предметной информационно-образовательной среды, а также отсутствие учебно-методического обеспечения учебного процесса по физике и различных его форм организации (лекций, семинаров, лабораторных практикумов, консультаций и др.) и определили выбор темы диссертационного исследования: "Дистанционное обучение физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды".

Цель исследования: обоснование и разработка концепции и методики дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе применения предметной информационно-образовательной среды.

Объект исследования: процесс использования информационных и телекоммуникационных технологий в дистанционном обучении физике.

Предмет исследования: методика дистанционного обучения физике в средней школе и вузе.

Гипотеза исследования.

Если дистанционное обучение физике в школе и вузе строить на основе предварительно созданной предметной информационно-образовательной среды, учитывающей специфику физики как науки и определяющей совокупность педагогических программных средств и учебно-методического обеспечения учебного процесса по физике, то это будет способствовать:

- получению качественного физического образования обучаемыми с ограниченными возможностями, которые по ряду причин не могут посещать учебные заведения с помощью самостоятельной и самодостаточной формы обучения;

- повышению эффективности учебного процесса по физике (повышению интереса к физике; повышению качества знаний по физике; формированию коммуникативных умений у обучаемых; достижению определенного уровня обученности работе с информационными и телекоммуникационными средствами как у школьников и студентов, так и у учителей и преподавателей физики) в случае использования дистанционной формы обучения как дополнения к традиционному учебному процессу.

В соответствии с целью и гипотезой исследования были определены основные задачи диссертационного исследования:

1. Изучить и проанализировать современное состояние дистанционного образования и информатизации средней школы и вуза и выявить теоретические основания применения средств информационных и телекоммуникационных технологий в дистанционном обучении физике, а также соответствующего научно-методического обеспечения учебных занятий.

2. Сформулировать основные концептуальные положения дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды.

3. Определить основные виды дистанционного обучения физике и разработать модели предметной информационно-образовательной среды при обучении физике в школе, вузе и при подготовке и переподготовке учителей и преподавателей физики.

4. Разработать методику дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе использования предметной информационно-образовательной среды и определить формы организации учебного процесса (дистанционные лекции, семинары, практикумы по решению задач, физический эксперимент) и соответствующее учебно-методическое обеспечение.

5. Провести педагогический эксперимент с целыо проверки выдвинутой гипотезы.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- изучение и анализ научной, педагогической, психологической, методической и учебной литературы по теме исследования;

- анализ и обобщение методических основ использования информационных и телекоммуникационных средств в дистанционном обучении физике;

- анализ и обсуждение результатов исследования со специалистами в области дистанционного обучения физике на различных научно-методических конференциях, совещаниях и семинарах;

- наблюдение, беседа, анкетирование, тестирование;

- метод педагогического проектирования;

- системный подход;

- моделирование методики;

- компьютерное моделирование физических законов и явлений;

- педагогический эксперимент;

- методы математической статистики для количественных оценок результатов эксперимента.

Методологическую основу исследования составляют:

- исследования, посвященные проблемам информационного общества и информатизации педагогического образования (Р.Ф.Абдеев, В.В.Александров, С.В.Алексеев, С.А.Бешенков, И.Б.Готская, В.А.Извозчиков, Д.А.Исаев, В.В.Лаптев, Д.Ш.Матрос, В.П.Монахов, И.В.Роберт, И.А.Румянцева, И.В.Симонова, А.В.Смирнов, Б.Я.Советов, Е.А.Тумалева, М.В.Швецкий др.), концептуальные основы компьютеризации образования (Г.А.Бордовский, Б.С.Гершунский, А.П.Ершов, Е.И.Машбиц, В.Ф.Шолохович);

- исследования, посвященные общим вопросам дистанционного образования и обучения (А.А.Андреев, С.Л.Лобачев, М.В.Моисеева, В.И.Овсянников, Е.С.Полат, В.И.Солдаткин, В.П.Тихомиров, А.В.Хуторской и др.);

- исследования в области теории и методики преподавания физики (В.Е.Важеевская, В.А.Ильин, С.Е.Каменецкий, А.Н.Мансуров, Н.С.Пурышева, Л.С.Хижнякова и др.);

- научно-методические работы по проблемам информатизации общего образования и компьютерным технологиям обучения физике (Г.А.Бордовский, Э.В.Бурсиан, Е.И.Бутиков, Х.Гулд, В.А.Извозчиков, А.С.Кондратьев, А.А.Кузнецов, В.В.Лаптев, А.А.Самарский, А.Н.Тихонов и др-);

- труды в области использования мультимедиа-технологий в образовании (Т.А.Бороненко, П.Бретт, Э.Броуди, И.Б.Готская, К.Н.Гуревич, О.С.Корнилова, Б.Ф.Ломов, Н.И.Рыжова, О.Г.Смолянинова, Р.Уильямсон и др-);

- научно-методические работы по проблемам активизации познавательной деятельности учащихся, гуманизации, дифференциации и индивидуализации обучения физике, развитию творческих способностей учащихся (Г.А.Бордовский, С.Н.Богомолов, С.Е.Каменецкий, И.Я.Ланина, Н.С.Пурышева, В.Г.Разумовский, А.В.Усова и др.);

- теория телекоммуникационных методов конструирования знаний (М.Бухаркина, Е.С.Полат, Е.И.Утлинский, А.А.Федосеев, А.В.Хуторской и др-);

- теория трансферта (передачи) технологий дистанционного обучения естественнонаучным дисциплинам (А.О.Кривошеев, Д.А.Королевский и др.);

- теория создания и развития информационных систем и технологий (Л.В.Апатова, Е.В.Баранова, С.А.Бешенков, Н.А.Гейн, И.Б.Готская и др.).

Логика исследования включала следующие этапы:

На первом этапе (1997-1999 гг.) изучалось состояние проблемы в психолого-педагогической теории и практике. Анализировались диссертационные исследования и накопленный методический опыт дистанционного обучения физике в России и за рубежом. Был разработан понятийный аппарат исследования, определена цель, гипотеза и задачи исследования.

На втором этапе (1999-2001 гг.) были определены основные составляющие предметной информационно-образовательной среды (при обучении физике), а также условия и принципы ее формирования; сформулированы основные положения концепции, разработаны модели информационно-образовательной среды и методика дистанционного обучения физике. Были проведены констатирующий и поисковый этапы педагогического эксперимента.

На третьем этапе (2001-2005 гг.) с учетом результатов констатирующего и поискового этапов эксперимента, разработано учебно-методическое обеспечение учебного процесса по физике, отобраны педагогические программные средства, контрольные и экспериментальные группы обучаемых, определены основные критерии проверки эффективности предложенных методик. Этот этап был посвящен внедрению разработанных методик в учебный процесс и проведению обучающего этапа педагогического эксперимента.

На четвертом, заключительном этапе (2005-2006 гг.) была проведена обработка и анализ результатов исследования, сформулированы выводы, оформлена диссертационная работа, опубликованы монографии. Научная новизна исследования

1. Разработана концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе, включающая в себя следующие положения:

- дистанционное обучения физике является самодостаточной формой подготовки обучаемых с ограниченными возможностями (кто не имеет возможность в силу обстоятельств посещать учебные заведения);

- предварительно разработанная предметная информационно-образовательная среда является необходимым условием для реализации дистанционного обучения физике;

- информационно-образовательная среда по физике должна быть трех видов: в школе, вузе, системе дополнительного образования и создается с учетом принципов непрерывности, открытости, интерактивности;

- дистанционное обучение физике может быть базовым или дополнительным: базовое - предназначено для обучаемых, которые не могут обучаться физике очно; дополнительное - для тех, кто хочет повысить уровень знаний по физике;

- дистанционное обучение физике в школе и вузе осуществляется на базе реального учебного заведения или его виртуального представительства (виртуальный университет, колледж, школа) под руководством преподавателя физики; в распределенном классе, когда обучаемый находится на значительном расстоянии от преподавателя и учебного заведения; или дома, если обучаемый малоподвижен;

- в основе модели дистанционного обучения физике в школе и вузе должна лежать параметрическая модель учебного процесса, которая предполагает использование пяти основных параметров: це-леполагания, диагностики, дозирования самостоятельной деятельности обучаемых, логической структуры учебного процесса и коррекции.

2. Разработаны модели предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике в школе, вузе и в системе подготовки и переподготовки учителей и преподавателей физики (отвечающие целому ряду дидактических, программно-технических, эргономических и других требований и принципам непрерывности, открытости, интерактивности, целостности, единства учебной и исследовательской деятельности).

3. Разработана методика создания предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике в школе и вузе, основывающаяся на параметрической модели учебного процесса (предполагающая использование пяти параметров, таких как целеполагание, диагностика, дозирование самостоятельной деятельности обучаемых, логическая структура учебного процесса и коррекция).

4. Предложена и реализована методика использования предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике в школе и вузе, содержащая подробные рекомендации по планированию и организации учебного процесса (отбор содержания, средств и методов, разработка тематических планов, план-конспектов уроков и занятий по физике и их проведение, внеурочная деятельность, педагогическая практика, консультации, дистанционный контроль).

5. Разработана методика дистанционного обучения физике в школе и вузе и соответствующее учебно-методическое обеспечение (создан набор программно-методических комплексов, включающих программные средства учебного назначения, учебные пособия для обучаемых и методические материалы для учителей и преподавателей физики, обеспечивающие наиболее эффективное с педагогической точки зрения усвоение конкретного вопроса или темы учебной программы). Кроме того, разработана целая серия учебных курсов, предназначенных для подготовки и переподготовки учителей и преподавателей физики в области дистанционного образования.

Теоретическая значимость исследования состоит в развитии теоретических основ методики дистанционного обучения в школе и вузе. В частности:

- выявлена специфика дистанционного обучения физике в школе и вузе (определяющая необходимость проведения различных видов физического эксперимента: реального и виртуального; практикумов по решению задач, то есть его деятельностная направленность);

- обоснован и уточнен понятийный аппарат ("дистанционное физическое образование", "дистанционное обучение физике", "предметная информационно-образовательная среда (при обучении физике)", "дистанцион-ность" и др.), характеризующий специфику дистанционного обучения физике в школе и вузе, исходя из его самостоятельности и самодостаточности;

- теоретически обоснованы и разработаны концептуальные положения и построены модели дистанционного обучения физике школьников и студентов, а также подготовки учителей и преподавателей физики в случае базового и дополнительного физического образования;

- созданы теоретические основы методики построения и использования предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике на всех видах учебных занятий (разработана методика проведения дистанционных лекций, семинаров, практикумов по решению задач, физического эксперимента).

Практическая значимость исследования определяется тем, что:

- разработана методика создания и использования предметной информационно-образовательной среды для дистанционного обучения физике, включающая в себя подробные рекомендации по конструированию и планированию учебного процесса по физике, проведению различных видов учебных занятий (дистанционные лекции, семинары, физические практикумы, физический эксперимент с удаленным доступом), консультированию отдельных обучаемых и групп обучаемых (по электронной почте, чату, с помощью теле-и видеоконференции, телефона), оснащению рабочих мест обучаемых (учащихся и студентов), учителей и преподавателей физики;

- под руководством и при участии автора создана интегрированная библиотека информационных и телекоммуникационных средств, состоящая из целого набора программно-методических комплексов по физике для школы и вуза, включающих педагогические программные средства по физике и подробные инструкции для работы с ними, презентации, раздаточные материалы для учащихся, подробные рекомендации для преподавателя с тематическим и поурочным планированием и др.;

- разработаны учебные курсы "Технология и методика создания дистанционных курсов по физике", "Компьютерные физические лаборатории", "Педагогические программные средства по физике", "Системы видеоконфе-ренцсвязи на уроках физики", предназначенные для подготовки и переподготовки учителей и преподавателей физики в области дистанционного образования;

- опубликованы учебные и учебно-методические пособия и рекомендации для учителей и преподавателей физики, а также студентов вузов, в которых изложены вопросы, связанные с использованием в учебном процессе по физике средств информационных и телекоммуникационных технологий.

Внедрение разработанного учебно-методического обеспечения учебного процесса позволяет сделать доступным получение качественного физического образования обучаемыми с ограниченными возможностями, а также повысить эффективность обучения физике и подготовки учителей и преподавателей физики в случае использования дистанционного обучения физике как дополнительной формы обучения.

На защиту выносятся: I. Концепция дистанционного обучения физике в школе и вузе на основе предметной информационно-образовательной среды, рассматривающая дистанционное обучение как самостоятельную и самодостаточную форму обучения (имеющую в своей основе синхронную, асинхронную и комбинированную модели, что позволяет в свою очередь успешно классифицировать существующие формы организации дистанционного обучения физике).

II. Модели предметной информационно-образовательной среды при дистанционном обучении физике в школе и вузе, каждая из которых отвечает определенным требованиям (дидактическим, эргономическим, коммуникативным, техническим и др.) и формируется по определенным принципам: непрерывности, открытости, интерактивности, целостности, единства учебной и исследовательской деятельности.

III. Методика создания и использования предметной информационно-образовательной среды и методика дистанционного обучения физике в школе и вузе (использующая различные модели дистанционного обучения, дистанционные формы организации учебных занятий по физике, средства предметной информационно-образовательной среды: компьютерные физические лаборатории удаленного доступа, системы видеоконференцсвязи, контрольно-тестирующие системы и др., предназначенные для передачи по телекоммуникационным каналам связи и объединенные в программно-методические комплексы и виртуальные библиотеки).

Апробация результатов исследования

Основные результаты диссертации были представлены и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: XIII международной конференции "Применение новых технологий в образовании" (Троицк, 2002), XIV международной конференции "Применение новых технологий в образовании" (Троицк, 2003), международной конференции "Информационные технологии в образовании, технике и медицине" (Волгоград, 2004), международной конференции "Новые технологии преподавания физики. Школа и вуз" (Москва, 2004), X международной открытой научной конференции "Современные проблемы информатизации в непромышленной сфере и экономике" (Воронеж, 2005), международной конференции "Новые технологии преподавания физики. Школа и вуз" (Москва, 2005), XVII международной конференции "Применение новых технологий в образовании" (Троицк, 2006), VII всероссийской конференции "ИНФОФОРУМ" (Москва, 2005), VIII всероссийской конференции "ИНФОФОРУМ" (Москва, 2006), III межрегиональной конференции "ИБРР-2003" (СПб, 2003), XI Российская научно-техническая конференция "Методы и технические средства обеспечения ИБ" (Санкт-Петербург, 2003), I Республиканской электронной научной конференции "Новые технологии в образовании (Воронеж, 1999), межвузовской научно-методической конференции "Инновационные процессы в высшей школе и проблемы совершенствования подготовки специалистов" (Липецк, 1998), III Всероссийской научно-практической конференции "Образовательная среда сегодня и завтра" (Москва, 2006), межвузовской научной конференции "Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста" (Липецк, 1998), межвузовской научной конференции "Информационные технологии в процессе подготовки современного специалиста" (Липецк, 2001), межвузовской научно-методической конференции "Проблемы образования в области ИБ" (Москва, 2004), IV областной научно-практической конференции "Система непрерывного педагогического образования в контексте региональной кадровой политики в области подготовки квалифицированных специалистов (Лебе-дянь, 1999)".

Диссертационная работа выполнена в рамках научно-технической программы "Создание системы открытого образования", раздел "Открытые образовательные информационные ресурсы", подраздел 4.2. "Сетевые учебно-методические комплексы ЭСПО по основным группам специальностей и направлений подготовки высшего профессионального образования" (код НИР 4.2.3) для студентов специальностей 030000, 540500 (общая физика, теоретическая физика, высшая математика, история физики, теория и методика обучения физике, астрономия).

Разработанные в диссертации положения и рекомендации использовались при выполнении научно-технической программы "Разработка и реализация федерально-региональной политики в области науки и образования" (тема: "Разработка виртуальной библиотеки электронных обучающих средств").

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 378 наименований на русском и английском языках. Общий объем диссертации 453 страницы, из них 357 страниц основного текста, 27 таблиц, 28 рисунков, 16 гистограмм и 6 приложений.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

Выводы по главе 4

В главе рассмотрены вопросы планирования дистанционного обучения физике (постановка целей, отбор содержания, форм и методов обучения). Особое внимание уделено формам организации учебного процесса: дистанционным лекциям, дистанционным семинарам и консультациям, проектной деятельности, лабораторно-практическим занятиям по физике, видам дистанционного контроля (телетестингу) и ситуационному анализу.

Перечисленные требования делятся на следующие группы: требования к АРМам обучаемых и учителя (преподавателя) физики; требования к ППС (дидактические, эргономические, технические, эстетические и др.); требования к учебно-методическому обеспечению учебного процесса.

Глава 5. Методика дистанционного обучения физике в вузе

5.1. Теоретические и практические аспекты дистанционного обучения физике в вузе

Основные положения методики дисанционного обучения физике:

1. Следует разделять методику дистанционного обучения в школе и вузе, в зависимости от того какой вид дистанционного обучения используется: распределенное, как дополнение к традиционному учебному процессу или комбинированный вид (традиционное+дистанционное). Перед учебным заведением в этих трех случаях стоят различные задачи. При отсутствии у обучаемых необходимых аппаратно-программных средств, физического оборудования дома (в случае дистанционного обучения физике обучаемых с ограниченными возможностями), школа или вуз предоставляет ему эти средства в аренду или организует коллективное пользование необходимыми средствами.

2. С целью обеспечения доступа обучаемых к базам данных, базам знаний, удаленным физическим лабораториям и другим средствам дистанционного обучения физике учебное заведение приобретает, арендует и эксплуатирует телекоммуникационные средства (модемы, свитчи, ргоху-сервера и т.д.).

3. Система контроля обучаемых при дистанционном обучении физике должна обеспечивать объективную оценку знаний и умений по физике, а также обязательно должна иметь защиту, обеспечивающую конфиденциальность и целостность информации с помощью подсистемы аутентификации и разграничения доступа. Основная форма контроля - сетевое тестирование, которое может проводиться как с использованием чата, конференции (в индивидуальном и групповом режимах), так и непосредственно в СДО с ведением подробного мониторинга по каждому отдельному обучаемому.

4. Физический эксперимент при дистанционном обучении целесообразно изучать тремя способами: во-первых, проведение видеосъемок реальных опытов, многократного их показа обучаемым (в виде синхронной и асинхронной трансляций); во-вторых, показом так называемых виртуальных и модельных опытов (сделанных в on-line режиме или подготовленных заранее); в-третьих, проведение физического эксперимента удаленного доступа с помощью специальных программно-аппаратных комплексов по физике в режиме реального времени, изменение параметров с последующим обсуждением результатов эксперимента (рис. 5.1.).

5. Формы и методы проведения лабораторных занятий при дистанционном обучении физике имеют следующие особенности:

- выполнение лабораторной работы приближенно к исследовательской деятельности;

- отсутствует жесткий регламент времени, отводимого на отдельную лабораторную работу;

- возможность получения консультаций в случае затруднений;

- возможность выполнения лабораторных работ в малых группах, коллективное обсуждение результатов, обмен опытом;

- наличие различных заданий к лабораторным работам.

6. Средства для выполнения лабораторных работ при дистанционном обучении физике должны удовлетворять требованиям:

- модели лабораторных установок должны быть наглядны и безопасны;

- виртуальные лабораторные установки должны быть интерактивными и эргономичными;

- инструкции к лабораторным работам должны содержать достаточную для проведения работы теоретическую часть, а также элементы для активизации учебной деятельности студентов и школьников.

Рис. 5.1. Проведение дистанционного лабораторного практикума

7.Практикум по решению задач целесообразно проводить в следующих видах: в режиме трансляции (с использованием активной доски, видеокон-ференцсвязи, флеш-демонстраций), в режиме консультаций (чат, форум), в интерактивном режиме (при непосредственной работе в СДО или с отдельной компьютерной программой решения задач по физике).

Учитель и преподаватель физики должен владеть не только своей предметной областью и в определенной степени смежными областями знания, но также педагогическими, психологическими знаниями, особенностями используемой концепции дистанционного обучения физике, а также информационными и телекоммуникационными технологиями, спецификой организации учебного процесса в дистанционной форме.

В педагогических университетах рекомендуем использовать следующую дидактическую концепцию дистанционного обучения физике.

Первоначально проводится очная установочная лекция для всех пользователей сети «дистанционного обучения» (образования) преподавателем физики. Такая лекция включает: рекомендации и порядок работы с порталом педагогического университета индивидуальным пользователем по определенному разделу курса физики, а также краткое теоретическое содержание раздела физики и простейшие типовые задачи. Преподаватель на ней выдает индивидуальное задание каждому студенту, пароли и другие параметры доступа в портал, а также оговаривает календарный план доступа и занятий в сети, срок исполнения заданий и контрольных мероприятий и выход на online связь. Все задачи контрольных мероприятий (для обучения и контроля) разбиты по темам. При этом, каждый слушатель получает полный комплект материалов по прорабатываемой теме (ПМК), поскольку предварительное знакомство с материалом прорабатываемой темы в домашних комфортных условиях дает возможность студенту сделать первые шаги в усвоении нужного материала и подготовиться к продуктивной работе с мультимедийными учебными материалами в портале.

Каждый студент при обучении и самостоятельном решении прорабатывает несколько тем, используя учебные материалы в портале университета. В процессе работы студент в определенное графиком время получает в сети online консультацию ведущего преподавателя. Консультации проводятся по программе, которая доступна преподавателю физики и пользователю. Вопросы на консультации задаются в произвольной форме, так же как и ответы.

В частности, в качестве ответа может быть использован фрагмент учебного материала, размещенного в портале, пропущенный или непонятый обучаемым.

Оценки текущего и рубежного контроля и доступ к ним защищены паролями, которые сообщаются лишь ведущему консультации преподавателю физики. Текущий контроль позволяет составить представление о глубине проработки учебного материала пользователем в процессе работы с учебным материалом. В случае недостаточной текущей успеваемости преподавателем принимается решение о продлении времени доступа обучаемого к материалам темы. После проведения контроля по проработанной пользователем теме физики, преподаватель сообщает студенту о результатах его работы. В случае удовлетворительных оценок и «зачета» по проработанной теме работа продолжается уже по новой теме в том же режиме. В случае «незачета» по неудовлетворительным оценкам рубежного контроля попытка «зачета» повторяется по той же схеме, то есть после полной предварительной проработки не зачтенной темы.

Поскольку образовательный портал ориентирован на персонализированное использование ресурсов, студенту необходимо зарегистрироваться. При каждом обращении пользователя любого уровня к порталу система поиска обращается к базе данных, определяя класс пользователя и, соответственно, какими привилегиями он обладает. Сформированная таким образом «карта пользователя» определяет доступные ресурсы образовательного портала.

Одним из новых для вузов использованием компьютерных сетей являются видеоконференции, которые предоставляют возможность организации самой дешевой видеосвязи. Данный тип видеоконференций может быть использован для проведения семинаров в небольших (5-10 человек) группах, индивидуальных консультаций, обсуждения отдельных сложных вопросов изучаемого курса. Помимо передачи звука и видеоизображения компьютерные видеоконференции обеспечивают возможность совместного управления экраном компьютера: создание чертежей и рисунков на расстоянии, передачу графического и рукописного материала.

Видеоконференции по цифровому спутниковому каналу с использованием видео-компрессии совмещают высокое качество передаваемого видеоизображения и низкую стоимость проведения видеоконференции (более чем на два порядка меньше, чем при использовании обычного аналогового телевизионного сигнала). Эта технология может оказаться эффективными при относительно небольшом объеме лекций (100-300 часов в год) и большом числе обучаемых (1000-5000 студентов) для проведения обзорных лекций, коллективных обсуждений итогов курсов и образовательных программ.

Телекоммуникации добавляют новую размерность к дистанционному обучению физике. Проведенный анализ позволил выделить базовые параметры, которые являются существенными при выборе информационных и телекоммуникационных технологий для применения в программах дистанционного обучения физике в российских вузах.