Проектирование и реализация видеообучающей и контролирующей системы в физическом практикуме технического университета на основе новых информационных технологий

Писаренко, Светлана Борисовна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Проектирование и реализация видеообучающей и контролирующей системы в физическом практикуме технического университета на основе новых информационных технологий

Автореферат

Автор научной работы: Писаренко, Светлана Борисовна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Томск
Год защиты: 2007
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Проектирование и реализация видеообучающей и контролирующей системы в физическом практикуме технического университета на основе новых информационных технологий"

На правах рукописи

Иг

00307 Ю7 1

ПИСАРЕНКО Светлана Борисовна

Проектирование и реализация швдеообучающей и контролирующей системы в физическом практикуме технического университета на основе новых информационных технологий

13 00.02 - Теория и методика обучения и воспитания (физика в общеобразовательной и высшей школе)

Автореферат диссертации па соискание ученой степени кандидата педагогических наук

1 Томск-2007

003071071

Работа выполнена на кафедре общей физики ГОУ ВПО «Томский политехнический университет»

Научный руководитель: кандидат физико-матемагических наук, доцент

ЛАРИОНОВ Виталий Васильевич

Официальные оппоненты: член-корреспсшдент РАО,

доктор педагогических наук, профессор СИНЕНКО Василий Яковлевич

кандидат педаг огических наук, доцент

МИХАЙЛИЧЕНКО Юрии Павлович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет»

Защита состоится 29 мая 2007 г в 14 часов на заседании диссертационного совета К 212 266 01 при Томском государственном педагогическом университете по адресу 634041, г Гомск, пр Комсомольский, 75

С диссертацией можно ознакомиться п библиотеке Томского государственного педагогического университета по адресу 634041, г Томск, пр Комсомольский, 75

Автореферат разослал «_» апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор педагогических наук, У ИР с*> Е А. Румбешта

профессор

Актуальность исследования

При подготовке выпускников политехнического университета в присвоении ими глубоких и прочных знаний, формировании востребованных традиционно экспериментальных, умений большое значение имеет процесс организации практикума по общей физике Новые требования к подготовке выпускников - формирование исследовательских умений, умений организовать работу в команде, умений самостоятельно пополнять необходимые для решения учебных проблем знания (информационные умения) не реализуются в полной мере на основе традиционной технологии проведения физического практикума Кроме натурного эксперимента необходимо применение информационно-коммуникативных технологий (ИКТ) Вопросам разработки и применения в курсе физики различных.технологий обучения посвящены исследования, представленные во многих научных работах (С В Бубликов, П В Зуев, А С Кондратьев, С Е Каменецкий, В В Лаптев, В М Монахов, Э Д Новожилов, Е В Оспенникова, Н С Пурышева, В Я Синенко, А В Усова, А А Червова, Т Н Шамало и др )

Бурное развитие электронных и оптических методов хранения, передачи, обработки и предъявления информации позволяет говорить о создании и применении в настоящее время видеокомпьютерных методов обучения физике, то есть методов, использующих видеокомплексы для решения дидактических задач Данные комплексы, дополненные соответствующей аппаратурой, базой данных, методами структурирования учебной информации, математическим обеспечением, различными дидактическими методиками образуют видеокомпьютерную, информационную и коммуникационную технологию (ИКТ) обучения В то же время, особенности восприятия студентами-политехниками учебного материала, выявленные при наблюдении за процессом усвоения ими физических знаний на основе выполнения виртуальных лабораторных работ показали необходимость усиления наглядности при применении ИК технологий

В то же время наблюдения за процессом выполнения студентами работ физического практикума показали наличие ряда противоречий:

- потребностью общества в грамотных выпускниках технического вуза, владеющих экспериментальными и исследовательскими умениями, умениями самостоятельно приобретать недостающие знания и неполным формированием данных умении и способностей средствами традиционного способа организации физического практикума,

- наличием ИК-технологий, применяемых при обучении и контроле учащихся, и сложностью их применения в процессе обучения физике на физическом практикуме совместно в обучающем и контролирующем режиме,

- необходимостью широкого использования модельных представлений в виртуальном практикуме и наглядно-образными особенностями мышления многих студентов

Таким образом, возникает проблема разработки ИК-технологий, позволяющих устранить названные противоречия и обеспечить подготовку инженеров-политехников, обладающих глубокими знаниями физики, информационными, экспериментальными, исследовательскими умениями

Цель исследования - спроектировать и реализовать видеообучаюшую и контролирующую интерактивную систему для физического практикума технического университета на основе ИКТ, позволяющую реализовать цель подготовки современного выпускника технического вуза

Объект исследования - процесс обучения физике в техническом университете

Предмет исследования - параллельная видеообучающая и контролирующая система проведения физпрактикума технического вуза, основанная на визуализации явлений посредством включения компьютерных тренажеров, анимаций, фотографий, рисунков

Гипотеза исследования: Если разработать и реализовать в физическом практикуме для студентов технического вуза видеообучаюшую интерактивную систему, объединяющую процессы обучения и контроля и активизирующую познавательную деятельность студентов посредством визуализации, это позволит улучшить степень усвоения физического материала и более эффективно формировать информационные, экспериментальные, исследовательские умения

Для достижения поставленной цели в ходе исследования необходимо решить следующие задачи

1 Провести анализ психолого-педагогической литературы с целью исследования эффективности существующих приемов и условий повышающих эффективность усвоения информации

2 Изучить основные приемы и требования тестологии, выявить наиболее эффективные формы тестовых заданий, а также способы оценки качества тестовых заданий

3 Разработать методику проектирования и применения ВОИС в физическом практикуме технического университета

4 Разработать программное обеспечение интерактивной видеообучающей тестовой системы (ВОИС)

5 Провести педагогический эксперимент и оценить его результаты

Методологической основой исследования послужили работы

отечественных и зарубежных ученых в областях

• содержания образования и педагогического прогнозирования (Б С Гершунский, В С Леднев, М Н Скаткин и др),

• интенсификации учебно-воспитательного процесса (Ю К Бабанский, С В Бубликов, М А Данилов и др),

• создания и применения средств обучения (В С Леднев, М Н Скаткин и др ),

• модернизации пропедевтического физического образования (А Е Гуревич, Д. А. Исаев, A.C. Понтак, Ю И Дик и др),

• теории и практики компьютеризации и информатизации образования (X Гулд, Л X Зайнутдинова, В В Лаптев, Е А Машбиц, Е С Полат, И В Роберт, Э Г Скибицкий, Я Тобочник и др),

• педагогической психологии (П Я Гальперин, И Ю Соколова, Н Ф Талызина и др),

• визуального мышления (Р Арнхейм, Н Е Важеевская, 3 С Белова, А Н Мансуров и др ),

• методики проведения физического эксперимента и реализации физических практикумов (В М Зеличенко, В И Иверонова, С Е Каменецкий, В В Лаптев, В Я Синенко, А М Слуцкий, Г П Стефанова, В Г Разумовский, Е А Румбешта, Т Н Шамало, И Я. Яковлева и др),

• мультимедийной дидактики (Е В Оспенникова, А В Смирнов, В А Стародубцев и др)

Методы исследования. В работе применялся комплекс методов исследования, адекватных поставленным задачам

• анализ психолого-педагогической литературы по вопросу организации познавательной деятельности обучающихся, применению информационных технологий в обучении,

• моделирование педагогического процесса обучения физики на лабораторно-лрактических занятиях,

• моделирование и анимация физических процессов и явлений,

• изучение литературы по разработке программного обеспечения,

• проведение педагогического эксперимента,

• методы статистической обработки результатов тестирования,

• методы статистической обработки результатов педагогического эксперимента.

• анализ документов (Распоряжение Правительства РФ в области образования, приказы Минобрнауки РФ)

Научная новизна

1 Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена эффективность применения видеообучающей компьютерной системы при выполнении студентами технического ВУЗа физического эксперимента на основе визуализированных моделей для формирования глубоких и прочных информационных, экспериментальных и исследовательских умений

2 Предложена и реализована модель видеообучающей системы для работы студентов при выполнении лабораторных работ в физическом практикуме, которая позволяет интерактивно корректировать процесс обучения на основе сопряжения предлагаемых заданий и визуализированных теоретических сведений, способствующих ликвидации пробелов в знаниях студентами теоретического материала

3 Показано, что интеграция возможностей предлагаемых методико-технологических подходов, позволяет на основе оперативного мониторинга учебного процесса обоснованно формировать студенческие мини-коллективы для выполнения предусмотренных рабочей программой разного вида самостоятельных заданий, объединить обучение и контроль в единый, взаимосвязанный процесс

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что

1 Создана обобщенная видеообучающая система (ВОИС), в которой самостоятельная работа студентов по изучению визуализированного теоретического материала построена на проектировании индивидуальной познавательной деятельности, способствующей усвоению теоретических знаний

2 Сформулированы условия для организации учебной деятельности в системе ВОИС появления потребности в вариативном исследовании визуализированных виртуальных моделей, способствующей приобретению студентами технического университета информационных, исследовательских, экспериментальных умений

3 Расширено применение принципа наглядности при конструировании ВОИС для использования ее в обучении физике студентов технического ВУЗа на базе физического практикума

Практическая значимость исследования заключается

• в создании и внедрении программного обеспечения интерактивной видеообучающей тестовой системы (ВОИС),

• в разработке научно-обоснованных рекомендаций использования интерактивной визуализированной информации в физическом эксперименте,

• в выявлении алгоритма итерации «вопросы-теория-вопросы», порогом преодоления которого являются правильные ответы на все поставленные вопросы, и являющегося основой пропедевтической работы на лабораторно-практических занятиях,

• в создании методики дифференцирования студентов по степени готовности самостоятельно проводить экспериментальные исследования,

• в разработке способов проверки остаточных знаний, умений и навыков после проведения физического эксперимента

Апробация результатов исследований осуществлялась путем публикаций в печати и выступлений на научно-методических семинарах кафедры общей физики Томского политехнического университета (20042007гг), на X Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии СТТ'2004», Томск, (2004), на X Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в высшей школе»,

Краснодар, (2004), на Международной конференции «Информационные технологии в образовании, технике и медицине», Волгоград, (2004), на Международной конференции «Физика в системе современного образования», Санкт-Петербург, (2005); на IX Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум», Волгоград, (2006), на XI Международной конференции «Современное образование содержание, технологии, качество», Санкт-Петербург, (2006), на V Международной научной конференции «Физическое образование проблемы и перспективы развития», Москва, (2006) Опытно-экспериментальная база: Предлагаемая методика разрабатывалась и бьша внедрена в практику обучения студентов на кафедре общей физики в Томском политехническом университете В исследовании принимали участие более 800 студентов первого и второго курса факультетов ФТФ, ЕНМФ, ИГНД, ТЭФ Томского политехнического университета На защиту выносятся следующие положения:

1 Использование в учебном процессе ВОИС, построенной на основе определенных принципов проектирования и представления содержания учебного материала, служит основой для реализации интерактивного характера обучения и объединения обучения и контроля учебной деятельности в единый, взаимосвязанный процесс

2 Обучение студентов в системе ВОИС является средством формирования экспериментальных и исследовательских умений, а так же средством повышения информационной культуры студентов

3 Методика организации обучения студентов на лабораторно-практических занятиях по курсу общей физики позволяет осуществить индивидуализацию и дифференциацию обучения, обоснованно формировать мини-коллективы для самостоятельной работы студентов

4 Результаты педагогического эксперимента подтверждают эффективность предлагаемой методики обучения студентов физике в техническом университете

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечиваются использованием методов, адекватных целям, задачам и логике исследования, опорой на отечественный и зарубежный опыт использования тестовых заданий, проведением педагогического эксперимента в тщательно контролируемых условиях, всесторонним качественным анализом результатов эксперимента, использованием методов математической статистики для количественной оценки результатов

Внедрение результатов исследования. Методика использования видеообучающей системы внедрена на кафедре общей физики, кафедре теоретической и экспериментальной физики Томского политехнического университета

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, изложена на 173 страницах, содержит 44 рисунка, 7 таблиц Список литературы состоит из 190 наименований

Основное содержание диссертации Во введении обосновывается актуальность исследуемой проблемы, определяется цель, объект и предмет исследования, формулируется гипотеза, выделяются задачи, раскрываются методы исследования, его научная новизна, теоретическая и практическая значимость, приводятся основные положения, выносимые на защиту

В первой главе «Мультимедийная дидактика и программно-технические средства ее реализации» проведен всесторонний анализ литературы по использованию мультимидийных электронных пособий (МЭП) в системе физического образования (Ю С Брановский, В А Извозчиков, Е С Полат, В П Кулагин, И В Роберт, J Bleymel, А Bork), определены целесообразность их использования в учебном процессе (Б С Гершунский, ГО С Иванов, А А Кузнецов, В В Монахов, И В Роберт, С Пейперт, А Д Ботвинников, D W Johnson, R Т Johnson, J J Wellington) и основные педагогические функции МЭП (В П Беспалько, Б Ф Ломов, М И Старое, Э Г Скибицкий) Выявлены дидактические требования, предъявляемые к МЭП (Л X Зайнутдинова, С А Христочевский, С В Васекин, Н В Лаврищева, С Е Фирсов, Е Н Балыкина, Г В Ерофеева) Рассмотрены различные мультимидийные программы с позиции функционального назначения С методической точки зрения выделены следующие МЭП обучающие, контролирующие, моделирующие и демонстрационные Выявлено, что мультимидийные электронные пособия, выполняющие обучающие и контролирующие функции не в полной мере отвечают современным требованиям организации учебного процесса, так как они организованы автономно или как два последовательных этапа учебного процесса Учитывая, что перманентный оперативный контроль процесса обучения требует много времени не только на проведение самого контрольного мероприятия, но и на анализ его результатов возникает задача попытаться совместить обучение и контроль, сделать эти фазы учебного процесса параллельными, т е сделать контроль обучающим, а обучение контролируемым

На основе исследований (Ь В Оопенникова, А Ю Пигарев, В Е Фрадкин) в диссертации подробно рассмотрены моделирующие МЭП, проанализированы причины их эффективности и проведена систематизация моделей в зависимости от объекта моделирования Рассмотрены имитационное (анимированное) моделирование, компьютерные тренажеры и виртуальные лаборатории (С М Козел, Д В Баяндин, Д В Пичугин) Проведен обзор способов создания компьютерных физических моделей (В А Стародубцев, А. М Толстик, О Г Ревинская), приведены различные виды заданий к моделирующим МЭП

В рамках контролирующих МЭП рассмотрены автомагизированные тестовые программы, их основные функции (В С Аванесов, Г А Гулюкина), условия стандартизации процесса тестирования (М Б Челышкова, А И Майоров), и проанализированы психологические механизмы, задействованные в этом процессе (П И Пидкасистый, Ю А Самарин, Т Г Егорова, А А Смирнов) Анализ работ В А Стародубцева, Г Л Башниной, Ю Л Колесникова позволил конкретизировать задачи тестирования в преподавании физики На основе требований, предъявляемых к программным средствам и системам, предназначенным для тестирования, и требований, сформулированных в работах Н И Пак, А Л Симоновой, Н В Чекалева, Э Г Скибицкого, Ю С Иванова сделан вывод о том, что современные универсальные обучающие инструментальные средства, имеющие большие возможности для разработки учебных курсов', не пригодны для реализации тестирования в физическом практикуме Поскольку они громоздки по объему, трудны в изучении, избыточны для такого класса задач, не имеют встроенных средств для формирования и накопления матрицы профилей ответов, не содержат тестовых заданий учебной деятельности и предназначены для общего контроля знаний Они практически не обладают комплексными средствами визуализации, средствами мобильных перекомпоновок заданий, что особенно важно для тестов в физическом практикуме Очень часто компьютерные тестовые задания копируют традиционные бумажные носители, контролирующие функции которых сводятся к подсчету набранных баллов за выполненные задания Проведенные в первой главе исследования позволили сделать вывод о необходимости создания для физического практикума специализированной видеообучающей интерактивной тестовой системы, которая позволила бы не только формировать учебную деятельность студентов, но и повысить их информационную культуру, включить их в активный творческий процесс по самостоятельному добыванию знаний

Вторая глава «Методология построения видеообучающей интераетивной системы на основе наглядности и визуализации» посвящена методике проектирования и реализации ВОИС, структура построения которой приведена на рис 1 Видеообучающая интерактивная система обоснована теоретически и разработана для лабораторно-практических занятий по разделу «Электричество и магнетизм», включает комплексные задания к 12 лабораторным работам в нескольких вариантах и может служить оболочкой к любой части физического практикума

Отличительной особенностью ВОИС является возможность трансформации объектов познания с помощью программных средств визуализации (рис 2) для формирования информационных, экспериментальных и исследовательских явлений

Рис. Л Структура построения ВОИС

фотографии рисунки подсветки схемы

ШШЯВШк

графики визуализация-► модели

Класс,

статические кие

„

расчстио! о нипиные типа

анимации и фильмы

шпнапате/ш-

ру- вирк;»(ив-

ютве ньгс

ныс

Рис. 2. Программные средства визуализации ВОИС Основными средствами наглядное™ и визуализации ВОИС' являются анимации, фрагменты учебных фильмов (рис. 3), фотофафии, цветные рисунки, схемы, статические и динамические графики. Данные элемен ты (фильмы, анимаций, тренажёры!, фрагментарно используются в многочисленных электронных пособиях, как в России, так и за рубежом. Автономно существуют тестовые системы, выполняющие контролирующую функцию. В разработанной нами ВОИС объединены оба

эти направления дидактики, причём работа в системе начинается с заданий, а уже затем, в индивидуальном порядке, учащимся предоставляются теоретические сведения {обучающий блок). Считаем это целесообразным, т. к. в рамках проблемных ситуаций {при тестовом контроле) предъявляемые визуализированные теоретические сведения многократно усиливают познавательную деятельность студентов. Таким образом, новизна видеообу чающей системы состоит в том, что предъявление обучающей информации, подготовка студента к экспериментальному исследованию, обучение и контроль сведены в единый педагогический регламентированный процесс.

п ГМН

Рис. 3. Примеры заданий ВОИС

На основании исследований в области разработки мультимедийных электронных пособий были разработаны принципы конструирования ВОИС, выявлены дидактические функции разработанной системы (таблица 1).

Конструирование видео обучающей и теракт пи ой системы предусматривает следующие этапы:

I. Разработка компьютерной программы мониторинга учебного процесса, которая включает:

1) тайминг;

2) журнал фиксации деятельности субъектов образовательного процесса (студентов и преподавателей);

3) систему фиксирования результатов обучения и контроля.

II. Создание блока обратной связи.

Ш. Создание диагностического и обучающего блока.

1. Анализ материалов, связанных с конкретным лабораторным исследованием.

2. Поиск и адаптация имеющихся интерактивных моделей, учебных фильмов, касающихся данной тематики, к ВОИС.

3. Разработка проектов по созданию дополнительных моделей.

4 Реализация разработанных моделей средствами компьютерных технологий (КТ)

5 Создание банка заданий по данному явлению средствами КТ (25 вопросов в 2 вариантах)

6 Создание объяснительно-поясняющих файлов к каждому заданию с включением интерактивных моделей и учебных фильмов

Таблица 1 Дидактические функции ВОИС, их особенности и содержание

Дидактические функции Содержание функций

1 Средство информационного обеспечения самостоятельной познавательной деятельности студентов Предоставление учебной и научной информации Актуализация получаемой информации, выявление проблемной ситуации, определение имеющихся подходов и методов ее решения

2 Средства организационного и процессуально-содержательного обеспечения непрерывности учебного процесса Текущий и итоговый контроль качества усвоения знаний Самоконтроль знаний Подготовка к формированию исследовательских мини-коллективов

3 Пропедевтическое средство учебно-, научно-исследовательской и проектной деятельности Компьютерное моделирование и вычислительный эксперимент Включение учащихся в пробную научно-исследовательскую деятельность

В ВОИС включена общая теория физического явления и конкретная теория лабораторных работ, в частности методика и техника проведения эксперимента, вывод рабочих формул, схемотехническое моделирование Задания ВОИС проверяют не только знание теории, но и перенос теоретических знаний на практику, в конкретную ситуацию, а также предвидение результата воздействия в случае изменения условий эксперимента

Применение видеообучающей тестовой системы является не только алгоритмизированным и структурированным процессом, направленным на достижение однозначно поставленной цели обучения, но и расширяет эвристические приемы обучения Созданный интерактивный режим позволяет студешу приступить к проведению как натурного, так и виртуального эксперимента при правильном ответе на все поставленные вопросы Поскольку структура ВОИС предусматривает две взаимообусловленные части контролирующую и обучающую, то каждое задание сопровождается теоретическими объяснениями

ВОИС запрограммирована таким образом, что если при первом прохождении задания из N вопросов правильно выполнено Р, то программа 12

показывает подробные ответы на (Л'-Р) вопросов которые вызвали затруднение (рис. 4). После прочтения ответов, программа снова предлагает ответить на данные (Л-Р) вопросов. Если из них, правильных ответов У, то снова предлагается теория по (Л-/1-)') «сложным» вопросам, а затем сами эти волосы. Процесс итерации «вопросы — теория — вопросы» продолжается до тех пор, пока на все вопросы не будут даны правильные ответы.

.1 ЪккГрцМГ). ; х

1 ( 1 Ч1 В ирадпаментч! «ПЛГ ^^ Нртк-пдпи *иДН, «еторие 1 ЧН л^-кикч иоларних ыоае И ' 1.ШМШМ. ынгкиалмиш. Когиряк"«» 1рмихмм«ад* сшетов. 52 ииправильиьи 3 , ГрЗДйлжмть тогд&ваиж юина.ИКЬ ни №>№ К>л ваш, Пос.ч

ь- т иясчямр» 0*1 V1, Пр*Ь5Му1|Ц|Ы» ^ц, ПрСЧМЛунр*™ 1«й«К>г «я № лапт йевМ*НЙ

С 0 ^ ХЧсКТрвДС ЖЧПЛ а- «Л«« ¿.1 * иимн Ч&- . <чЛьс.ЯтМг ь С Мйачжуч«. М«Т|»ЧИЦ даторие Йриул«

1ХК н #зцплт.»г щ (Н£Т*41Нч Истчнте ий1в|. »рхжкт жпрмы Ярилкн зрЛ1жмКАиая«с ноад я ионы, • гаяпк рал вчрл гк-л л<*чрш«1мп» пс« спой« клткш щшм кяняартлпм, ПЬспму числе пом»« * ¡1« Шн* «гремчо, а «мжст Ж-СШИц лл'ртч к С 1«||>а»

роШптаП па иекгредп* «шрояори прцлягккки Лйь■ • 11Я№,*ит. В ргтугвлчтге нетечняв Мт^иивстйг г» ни.клгкж ч т рнЧЦф* и югренакчс |ц»1«цч. и гчГ т с гажмопекн* -НЙНОШС ■ладюудак рЯСПдДОШ При движения » ИЙЙ, п

Рис 4. Пример теоретического сопровождения тестов ВОИС

Обучающая особенность разработанной системы заключается ещё и в том, что студентам предоставляются не только теоретические объяснении, сопровождаемые анимациями и фрагментами учебных фильмов, [го и компьютерные модели. Модели заменяют готовый теоретический ответ, предлагая обучающимся самостоятельно добывать знания и анализировать зависимое™ между физическими параметрами объекта исследования, В частности, при работе с разработанной нами моделью «Эффект Холла» (рис. 5) студенты с помощью виртуальных регуляторов выбирают тип полупроводника (дырочный или электронный), устанавливают размеры образца, изменяют его положение в пространстве, варьируют величину тока, проходящего через образец, изменяют индукцию магнитного поля и анализируют влияние каждого в отдельности из данных параметров на величину напряжения Холла. Модель иллюстрирует движение электрических заридон, их концентрацию на боковых фанях образца, изменение направления силовых линий электрического поля при смене типа полупроводника, направления магнитного ноля, изменение угла Холла в зависимости от величины напряженности внешнего электрического и магнитного полеЛ. Изучение виртуальных моделей нужно не только для проведения натурного эксперимента, но и для работы над проектами, такими как измерение разности потенциалов Холла в

неоднородном образце, в образцах со смешенным тигюм проводимости и Др.

Обучаемые используют объективные модели ВОИС для устранения недостатков тех представлений, которые они уже имеют в своём мышлении. Известно, что идеальный образ плохо поддаётся всестороннему наблюдению и анализу, поэтому субъекты (обучаемые) затрудняются сличить его с материальным эквивалентом идеального образа. Но и при теоретическом познании, имеющем дело с идеальными объектами (абстракциями), такой возможности нет. Поэтому возникают затруднения в установлении связи между объектом, данным в абстракции, и образом, созданном при непосредственном контакте с внешним миром. В ЭТОМ случае целесообразно обратиться К наглядным образам, созданным различными конструкциями. Такими конструкциями являются визуальные модели ВОИС.

Рис. 5. Визуально-информационная модель ((Эффект Холла»

Разработанная видеообу чающая интерактивная система предоставляет субъектам образовательного процесса следующие возможности:

1. Расширение доступных учебных и научных информационных ресурсов за счёт встроенных в ВОИС подсказок, гиперссылок, ссылок на научную литературу.

2. Сокращение временных затрат на выравнивание стартового уровня знаний и умений студентов, благодаря наличию обучающего блока.

3. Реализация диалогового характера обучения за счёт информации, предоставляемой студенту компьютером о процессе учения.

4. Индивидуализация учебного процесса, поскольку каждому студенту предоставляются теоретические сведения по тем вопросам, на которые он не сумел дать правильный о гве! .

5, Реализация самостоятельной деятельности, обеспечиваемой работой с программой во внеурочное время.

В системе ВОИС предусмотрен общий мониторинг процесса обучения и оперативного контроля. Результаты тестирования, дата и время прохождения геста выводятся на монитор и заносятся в электронный журнал (рис. 6). На основании первого прохождения теста программа сбора данных конвертирует набранные баллы в двоичной системе в матричную форму тестовых результатов. После чего проводится статистический акгшиз результатов тестирования.

; ГЪчааь яда

>к>онэл | Перям пркмаение Занята

Гр)Т№: .¡2БМ Покзкть ЕГЙ { V

| ¡»а^тйЯадгртаШг А |М7 •

1 > ЕЭЕ=ЕИЕЕ2Б54 1Ш12П1Л

- Петров Пог™12Б54 СИПОрОВ Кммг5$4 1/31 11Л; 13Л7.1Й .1 а/17.10/1055-11:2$ 13/1А Щ103Т-1Ш 15731.10Л1.1М1.6-1

АНГОЮВЙ Пен>2Б54 12/03.10/' Ш 7.10/10:42-11 19

Машина Кирй.ггЁ54 ШзТ/Ь;

1 Си-№*л Зайку 2Б64 '3?1й1 ПП<

Рис. 6, Фрагмент электронного .журнала

Отличительная черта ВОИС - наличие измерения, функция которого состоит в том, чтобы поставлять количественную и качественную информацию о профессе обучения, о диагнозе пробелов и о прогнозе успешности при самостоятельном добывании знаний. Часть тестовых заданий позволяет оценить исследовательские навыки и умения обучающихся. Для этого включаются вопросы типа:

а) какие из разработанных методов (известных в литературе) определения конкретных физических величин являются наиболее эффективными;

б) какие действия необходимы для реализации данного метода и оценки его эффективности;

в) какие приборы требуются для проведения данных измерений;

г) какие величины могут быть измерены непосредственно;

д) какова физическая основа предлагаемого метода и т. д.

Работа студента в системе ВОИС преду с м атр я васт несколько траекторий:

1. Пропедевтическая подготовка к выполнению лабораторных работ в режиме самостоятельной учебной деятельности.

2. Подготовка к практическим занятиям по заданной тематике.

3. Изучение теоретического материала при подготовке к коллоквиуму.

4 Подготовка к учебно-исследовательской деятельности по методу

проектов

Рассмотрим пример пропедевтической работы учащегося с ВОИС При подготовке к лабораторной работе он изучает теоретический материал в соответствии с рабочей программой и приступает к работе с видеообучающей интерактивной системой в компьютерной лаборатории ВОИС последовательно предлагает учащемуся 15 тестовых вопросов, после чего сообщает результаты тестирования (количество вопросов по которым даны правильные ответы и количество вопросов, по которым даны неправильные ответы) Если студент ответил правильно на все 15 вопросов, он получает допуск к лабораторной работе и выполняет ее В случае ошибочных ответов он изучает теоретический материал, предоставляемый программой по тем вопросам, на которые ответил неправильно Поскольку некоторые теоретические ответы содержат компьютерные тренажеры, то учащийся вынужден работать с ними для того, чтобы получить знания, необходимые для ответов на поставленные вопросы Далее он заново отвечает на вопросы, вызвавшие у него затруднения Цикл вопросы-теория-вопросы продолжается до тех пор, пока студент не выполнит все задания теста В этом случае учащийся получает допуск к лабораторной работе и выполняет ее В конце семестра учащийся работает с ВОИС, чтобы защитить все проделанные им в семестре лабораторные работы Для этого ВОИС предлагает обобщенный тест, включающий 10 вопросов по каждой выполненной работе Защита не предусматривает обучающего блока

Третья глава «Экспериментальная проверка эффективности применения видеообучающей интерактивной системы» посвящена описанию педагогического эксперимента, статистической обработке экспериментального материала и анализу полученных результатов

На предварительном этапе педагогического эксперимента была проведена экспертиза тестовых заданий ВОИС Для каждого компьютерного задания были рассчитаны основные тестовые показатели вапидность (путем экспертных оценок), мода, медиана, средний арифметический балл, дисперсия, математическое ожидание, среднее квадратичное отклонение, асимметрия, эксцесс, дифференцирующая способность заданий, корреляция между заданиями, бисериальный коэффициент, надежность, сложность заданий по модели Раша, их дифференцирующая способность по модели Бирнбаума, что позволило откорректировать тестовые задания и повысить их качество

На рисунке 7 приведены примеры графической интерпретации статистических показателей тестового задания ВОИС Из рисунков видно, что рассматриваемое тестовое задание может служить достоверным источником информации о знаниях студентов, поскольку. 1) выполняется нормальное распределение индивидуальных баллов испытуемых, 2) реализуется высокая дифференцирующая способность заданий Сложность и дифференцирующая способность каждого конкретного вопроса теста 16

используется для формирования творческих мини-коллективов для выполнения учебно-исследовательских заданий во время учебной

Рис. 7. Гистограммы частотного распределения и трудностей тестового задания ВОИС

После того как было достигнуто приемлемое качество тестовых заданий, для практической проверки теоретических результатов диссертационного исследования на кафедре общей физики Томского политехнического университета проводился педагогический эксперимент в период с 2006 по 2007 гг.

При проведении первого этапа педагогического эксперимента на основании оценок по физике за первый семестр были сформированы контрольная и экспериментальная группы по 50 человек. Результаты экзамена распределялись по 4 категориям (рис. 8).

Контр ог ь н ая Экспериментальная

Рис. 8. Гистограмма распределения итоговых оценок за первый семестр На втором этапе контрольная и экспериментальная группа обучалась л» разным направлениям. Лабораторный практикум в контрольной группе проводился традиционным способом, в экспериментальной - с использованием ВОИС.

На третьем этапе для оценки качества усвоения предметного материала использовалась методика поэлементного анализа выполнения задания. В таблице 2 приведены результаты педагогического Эксперимента по усвоению студентами учебного материала (на примере эффекта Холла). Большая часть студентов контрольных групп

использовали известный теоретический материал (репродуктивный уровень) Значительная часть студентов экспериментальных групп использовала комплексный подход, дополнительные программные средства, проявляя при защите своей работы творческий уровень усвоения Таблица 2 Уровень усвоения учебного материала студентами экспериментальных и контрольных групп на основе поэлементного анализа _

Уровень усвоения Относительное число студентов, %

Экспериментальные группы Контрольные группы

Репродуктивный 35 75

Продуктивный 48 26

Творчески-эвристический 17 11

При выполнении лабораторных работ оценивались экспериментальные умения (таблица 3)

1 1 Разработать схему экспериментальной установки 1 2 Определить какие физические явления происходят с объектом в

результате воздействий 13 Установить какое оборудование предлагается использовать для

практической реализации 1 4 Выяснить последовательность действий для реализации данного

метода измерения

Таблица 3 Результаты поэлементного анализа сформированных экспериментальных умений__

Умения Доля студентов, успешно справившихся с заданием, %

Экспериментальная группа Контрольная группа

1 1 84 76

1 2 76 51

1 3 68 44

1.4 67 53

Исследовательские умения оценивались при работе студентов методом проектов по следующим критериям (таблица 4) 2 1 Обоснование актуальности темы, высказывание своей точки зрения 2 2 Объяснение выбора плана представления, его логичности 2 3. Аргументированность ответов 2 4 Оценка разных подходов к проблеме

Умения (Экспертная оценка из 5 баллов)

Экспериментальная группа Контрольная группа

2 1 47 32

22 45 3 1

23 43 39

24 46 39

качества показателя уровня сформирован л ости информационных умений выбраны следующие критерии (таблица 5):

3.1. Умение найти соответствующие источники информации.

3.2. Умение использовать программные средства,

3.3. Умение анализировать результаты компьютерного моделирования

и сопоставлять их с имеющимися сведениями. Таблица 5. Результат ы поэлементного анализа информационных умений

Умения Доля студентов, успешно справившихся с заданием, %

Экспериментальная группа Контрольная группа

3.1. 85 78

3.2 81 71

3.3 92 70

Как видно из таблиц 2-5 студенты экспериментальной группы, изучающие физику с использованием ВОИС, обладают более высоким уровнем усвоения физического материала и более высоким уровнем информационных, экспериментальных и исследовательских умений, чем студенты контрольной группы.

На четвёртом этапе эксперимента проводилось сравнение итоговых оценок за 51 семестр. В качестве количественного метода обработки итоговых результатов за семестр использовался статистический метод ф. По таблице критических Значений для уровня достоверности Р = 0.05 (с ошибкой 5%) критическое значение критерия^« = 7,8. Поскольку в

итоговом эксперименте х]ксгкр >%17„,т (8,91 > 7,8), то можем утверждать,

что между результатами экзамена в исследуемых группах имеются статистически значимые отличия.

Рис. 9. Гистограмма распределения итоговых оценок за второй семестр

3 //еуЛиетгдал^итл! мв Ш Южгепмфетнлыкг

О Хлрлит □ Отлично

На пятом этапе эксперимента, в контрольной и экспериментальной группах, был проведён контроль остаточных знаний через три месяца после изучения курса «Электричество и магнетизм» с помощью специально разработанных тестов ВОИС, предназначенных для проверки усвоения пройденного материала. Проверочные тесты состояли из 40 вопросов и оценивались по дихотомической шкале, т.о. максимально

возможный результат- тестирования составлял 40 баллов. Результаты исследования были распределены по 4 категориям (рис. 10): «неудовлетворительно» (0-10 баллов), «удовлетворительно» (10-20 баллов), «хорошо» (20-30 баллов), «отлично» (30-40 баллов). Средний балл экспериментальной группы составил 3.9, а средний балл контрольной группы - 3.5. На рисунке 10 представлена гистограмма распределения баллов в контрольной и эксперимегпальной группах.

Кстрогьнея

В1 A'. i * С Xif. ii.p

O í >клни

Рис. 10. Гистограмма распределения набранных бал/wtí при контроле остаточных знаний

Проведённый контроль по;ггвервдаст, что уровень остаточных знаний у студентов экспериментальной )руппы выше, чем у студентов контрольной группы, следовательно, использование ВОИС на лабораторном занятии по физике позволяет сформировать у студентов более глубокие и более прочные знания и умения.

Отмстим, что студенты самостоятельно, по своей инициативе используют работу в ВОИС как средство изучения и повторения материала, и в процессуально-содержательном аспекте как пропедевтическое средство при дальнейшем научении специальных физических дисциплин.

Результаты исследования достоверно подтверждают правильность выдвинутой концепции и гипотезы.

ВЫВОДЫ

1. Показано, что использование ВОИС на основе информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) позволяет повысить уровень усвоения физического материала, эффективно формировать Информационные, экспериментальные и исследовательские умения.

2. Сформулированы принципы проектирования и представ ления содержания учебного материала, контроля знаний и в идеообу чаю щей интерактивной системе (ВОИС) и основанной на использовании дидактически и методологически значимых инструментальных средств

ИКТ, включая мультимедийное программное обеспечение учебного назначения, базы данных, программные средства мониторинга качества образования по темам «Электричество и магнетизм»

3 Разработана концепция ВОИС и ее дидактическая модель, состоящая из блока выходных данных, обучающего блока, блоков диагностического материала и обратной связи, что дало возможность осуществить индивидуализацию и дифференциацию обучения, обоснованно формировать мини-коллективы для самостоятельной работы, объединить обучение и контроль в единый взаимосвязанный процесс

4 Разработано программное обеспечение интерактивной видеообучающей тестовой системы (ВОИС)

5 Проведен педагогический эксперимент, в результате которого доказана эффективность использования ВОИС в обучении физике в техническом университете, проявляющаяся в повышении уровня фундаментальной подготовки студентов и их готовности к самостоятельной творческой деятельности

Проведенный эксперимент по использованию ВОИС на лабораторно-практических занятиях доказал целесообразность применения видеообучающей системы в учебном процессе и необходимость продолжения работы по дальнейшей разработке и внедрению ВОИС в учебный процесс по другим разделам курса физики

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Писаренко С.Б Новая концептуальная модель физического практикума технических университетов [Текст] / Писаренко С Б, Ларионов В В // Известия Томского политехнического университета -2006 -Т 309 - №6-С 231-237

2 Ларионов В В , Писаренко С Б Видовое информационное поле в инновационной педагогике состав, структура, свойства и применение в тестировании [Текст] / Ларионов В В , Писаренко С Б //Инновации в образовании —2004 -№1 -С 55-61

3 Писаренко С Б , Склярова Е А Контроль и управление качеством образования [Текст] / Писаренко С Б , Склярова Е А // Труды X международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии СТТ'2004» - Томск, 2004 - С 333-334

4 Ларионов В В , Писаренко С Б. «Фрактальность» как дидактический принцип физического практикума нового поколения [Текст] / Ларионов В В , Писаренко СБ // Педагогическая информатика -2006 -№1 -С 32-38

5 Ларионов В В, Писаренко С Б Визуализированное информационное поле свойства и применение в инновационной педагогике [Текст] / Ларионов В В , Писаренко СБ// Сборник

статей X всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в высшей школе» - Краснодар, 2004 -С 93-94

6 Ларионов В В, Писаренко С Б Особенности компьютерного тестирования по физике студентов обучающихся технике и технологии [Текст] / Ларионов В В , Писаренко СБ // Труды международной конференции «Информационные технологии в образовании, технике и медицине»-Волгоград, 2004 — С 208-210

7 Писаренко С Б, Ларионов В В Использование среды MACROMEDIA FLASH MX 2004 для обучающего тестирования по физике [Текст] / Писаренко С Б , Ларионов В В // Материалы международной конференции «Физика в системе современного образования» - СПб РГПУ,2005 -С 100-102

8 Ларионов В В, Писаренко СБ О принципах визуализации и наглядности в теории и методике обучения физике [Текст] / Ларионов В В , Писаренко СБ // Сборник научно-методических статей РГПУ - РГПУ, 2006 - С 37-^4

9 Ларионов В В , Писаренко С Б , Лидер А М Лабораторно-проектные работы в системе физического практикума технических университетов физике [Текст] / Ларионов В В , Писаренко С Б, Лидер AM// Материалы IX Международной учебно-методической конференции -Волгоград ИД МФО, 2006 - С 56-57

10 Ларионов ВВ, Писаренко СБ Формы и методы реализации проблемно-ориентированного обучения в техническом университете физике [Текст] / Ларионов В В, Писаренко СБ // Современное образование содержание, технологии, качество материалы XI международной конференции — С-Петербург СПбГТУ «ЛЭТИ», 2006 -С 42-43

11 Ларионов В В , Лидер А М, Писаренко С Б Современные технологии в организации физического практикума физике [Текст] / Ларионов В В, Писаренко С Б, Лидер AM // Материалы международной конференции «Информационные технологии в образовании, технике и медицине» - Волгоград ВолгГТУ, 2006 -С 82-83

12 Ларионов В В, Писаренко С Б Виртуальные дидактические средства физического практикума для организации самостоятельной работы студентов в техническом университете физике [Текст] / Ларионов В В , Писаренко СБ // Материалы V международной научной конференции «Физическое образование- проблемы и перспективы развития» - Москва МПГУ, 2006 - С 287-294

Подписано в печать 26.04. 2007. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Печать офсетная Уч. изд. л. 1.5. тираж 100 экз. Заказ № ВХ 1 Отпечатано в типографии Издательства ТПУ 634028, Томск, пр. Ленина, 30

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Писаренко, Светлана Борисовна, 2007 год

Введение.

Глава 1. Мультимедийная дидактика и программно-технические средства в методике обучения физике.

1.1 Элементы мультимедийной дидактики.

1.2 Мультимедийные средства передачи информации в системе организации обучения физике.

1.3 Виртуальные модели в методике обучения физике и их свойства.

1.4 Анализ технологии компьютерного тестирования.

1.5 Программно-технические средства для создания обучающих программ и тестов.

Глава 2. Методология построения видеообучающей интерактивной системы на основе наглядности, визуализации и ИКТ.

2.1. Общие положения. Основные структурные элементы системы.

2.2. Принципы проектирования и реализации видеообучающей интерактивной системы в физическом практикуме технического университета.

2.3. Использование принципов наглядности и визуализации при построении дидактических элементов видеообучающей системы.

2.4. Организация учебно-исследовательской работы студентов в системе

ВОИС.

Глава 3. Экспериментальная проверка эффективности применения видеообучающей интерактивной системы.

3.1. Экспертиза тестовых заданий видеообучающей интерактивной системы.

3.1.1. Формирование матрицы тестовых результатов и её анализ.

3.1.2. Оценка мер центральной тенденции результатов.

3.1.3. Вариация тестовых баллов.

3.1.4. Графическая интерпретация эмпирических данных.

3.1.5. Меры симметрии и островершинности кривых распределений.

3.1.6. Оценка трудности тестовых заданий.

3.1.7. Корреляция заданий.

3.1.8. Надежность тестовых заданий.

3.1.9. Валидность тестовых заданий ВОИС.

3.1.10. Логистическая модель Г. Раша и Бирмбаума.

3.2. Педагогический мониторинг возможностей видеообучающей интерактивной системы на основе ИКТ.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Проектирование и реализация видеообучающей и контролирующей системы в физическом практикуме технического университета на основе новых информационных технологий"

Актуальность исследования. При подготовке выпускников политехнического университета в присвоении ими глубоких и прочных знаний, формировании традиционно востребованных экспериментальных умений, большое значение имеет процесс организации практикума по общей физике. Новые требования к подготовке выпускников - формирование исследовательских умений, умений организовать работу в команде, умений самостоятельно пополнять необходимые для решения учебных проблем знания (информационные умения) не реализуются в полной мере на основе традиционной технологии проведения физического практикума. Кроме натурного эксперимента необходимо применение информационно-коммуникативных технологий (ИКТ).

Вопросам разработки и применения в курсе физики различных технологий обучения посвящены исследования, представленные во многих научных работах (С.В. Бубликов [28], А.С. Кондратьев [61], С.Е. Каменецкий [68], В.В. Лаптев [72], В.М. Монахов [101], Э.Д. Новожилов [106], Е.В. Оспенникова [109], Н.С. Пурышева [125], В.Я. Синенко [139], А.В. Усова [151], Т.Н. Шамало [159] и др.).

Важнейшей задачей на ближайшую перспективу в Концепции модернизации российской системы высшего образования является повышение качества подготовки студентов. Для реализации этой задачи необходимо формирование в вузах современных и эффективных действующих систем контроля качества знаний, умений и навыков, учитывая интеграцию российской высшей школы в мировое образовательное сообщество, особенно после вхождения России в Болонский процесс.

Интеграция в мировое образовательное пространство требует внедрения в учебный процесс современных технологий, позволяющих повысить качество знаний. Для их оценивания применяются новые формы контроля знаний. В целом система оценивания остаётся прежней и не всегда отвечает современным требованиям. Методология существующих контролирующих процедур по физике не позволяет оперативно и своевременно корректировать учебный процесс. В этих условиях особую значимость приобретает предложенная в настоящем исследовании диагностика. Диагностирование выявляет тенденции, динамику формирования профессиональных компетенций и включает в себя контроль, накопление статистических данных и их анализ. Таким образом диагностика призвана оптимизировать процесс индивидуального обучения, обеспечить достоверное определение результатов обучения, оценить способность студентов (как будущих инженеров) к обобщённым методам экспериментального исследования, оптимизировать тестовые задания по их качеству (по дифференцирующей способности и трудности в параллельных вариантах), дифференцировать студентов по степени подготовленности проводить экспериментальные исследования, оценить временные затраты и настойчивость студентов (по числу попыток), получить индивидуальные личностные характеристики, что необходимо для формирования творческих минигрупп, выполняющих проектно-лабораторные работы по темам рабочей программы, вынесенным на самостоятельную работу.

К сегодняшнему дню имеется весьма широкий спектр разноплановых исследований, посвященных проблеме педагогического тестирования. Среди них фундаментальные исследования В. С. Аванесова [4], А. Н. Майорова [93], М. Б. Челышковой [157] и др. Анализ теоретических источников по проблеме тестирования позволил выявить следующие общие тенденции:

- возрастает роль тестирования, централизованно осуществляемого в образовательном пространстве нашей страны;

- использование тестов в учебном процессе приобретает все большие масштабы и в локальном плане;

- возрастает количество публикаций, посвященных тестированию как форме контроля.

Однако теоретические основы создания диагностики качества знаний студентов в научной литературе практически отсутствуют. Исследования педагогической литературы показали, что проблема диагностики качества знаний является актуальной в образовательном процессе технического вуза.

Видеоинформационная технология обучения эффективна в том случае, когда видеокомпьютерные средства используются вместе с методами обработки информации (математическое моделирование, компьютерная графика, искусственный интеллект, мультимедиа, видеомикропроекция, видеомакропроекция, компьютерная обработка результатов экспериментов).

Созданная нами видеообучающая система (ВОИС) представляет видеокомпьютерную интерактивную технологию обучения и контроля. При создании ВОИС как элемента композиционного физического практикума мы учитывали необходимость формирования познавательной базы - целостной многоуровневой системы, представляющей собой единство предметных, межпредметных, интегративных знаний, умений и навыков, которые обеспечивают достижение определённого уровня образованности [73]. Данные положения составляют основу ВОИС, которая создана в формате Flash MX 2004, содержит анимации, фрагменты учебных фильмов, фотографии, цветные рисунки, схемы и графики.

Разработанная ВОИС позволяет «расширить» временные рамки аудиторных занятий за счёт активизации самостоятельной работы студентов. Решение вопроса о балансе времени находится в психолого-педагогической и дидактико-методологической плоскости. Требуются такие методы, которые позволяют объединить проблему в единое целое. Применение на практике предлагаемого нами метода обучения физике одновременно решает проблемы сохранения фундаментальности образования и его наглядности, что до сих пор является актуальным среди методических проблем в области естественных наук, в частности, физики.

Курс общей физики может обеспечить не только репродуктивное овладение научной информацией, но и при соответствующем изменении целеполагания, осуществить деятельностный характер получения знаний.

Возможности формирования в процессе изучения физики динамичных умений и навыков, обладающих свойством широкого переноса знаний с одного вида деятельности, на другой, при лабораторно-практических занятиях в технических университетах почти не используются. За время обучения в техническом университете многие студенты не приобретают умений находить нужную информацию, получать знания посредством использования методов и приёмов познавательной деятельности. Поэтому для теории и практики обучения физике большое значение имеет проведение специальных исследований по определению эффективных способов активизации познавательной деятельности на лабораторно-практических занятиях на основе информационных и коммуникационных технологий (ИКТ).

Наблюдения за процессом выполнения студентами работ физического практикума показали наличие ряда противоречий:

- потребностью общества в грамотных выпускниках технического вуза, владеющих экспериментальными и исследовательскими умениями, умениями самостоятельно приобретать недостающие знания и неполным формированием данных умений и способностей средствами традиционного способа организации физического практикума;

- необходимостью широкого использования модельных представлений в виртуальном практикуме и наглядно-образными особенностями мышления многих студентов.

Отмеченные противоречия обуславливают актуальность исследования. В связи с этим, была сформулирована тема нашего исследования «Проектирование и реализация видеообучающей и контролирующей системы в физическом практикуме технического университета на основе новых информационных технологий».

Цель спроектировать и реализовать видеообучающую и контролирующую интерактивную систему для физического практикума технического университета на основе ИКТ, позволяющую реализовать цель подготовки современного выпускника технического вуза.

Объект исследования - процесс обучения физике в техническом университете.

Предмет исследования - параллельная видеообучающая и контролирующая система проведения физпрактикума технического вуза, основанная на визуализации явлений посредством включения компьютерных тренажёров, анимаций, фотографий, рисунков.

Для достижения цели исследования мы исходим из следующей гипотезы: Если разработать и реализовать в физическом практикуме для студентов технического вуза видеообучающую интерактивную систему, объединяющую процессы обучения и контроля и активизирующую познавательную деятельность студентов посредством визуализации, это позволит улучшить степень усвоения физического материала и более эффективно формировать информационные, экспериментальные, исследовательские умения.

Для достижения поставленной цели в ходе исследования необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ психолого-педагогической литературы с целью исследования эффективности существующих приёмов и условий повышающих эффективность усвоения информации.

2. Изучить основные приёмы и требования тестологии, выявить наиболее эффективные формы тестовых заданий, а также способы оценки качества тестовых заданий.

3. Разработать методику проектирования и применения ВОИС в физическом практикуме технического университета.

4. Разработать программное обеспечение интерактивной видеообучающей тестовой системы (ВОИС).

5. Провести педагогический эксперимент и оценить его результаты.

Методологической основой исследования послужили работы отечественных и зарубежных учёных в областях:

• содержания образования и педагогического прогнозирования (Б.С. Гершунский [41], B.C. Леднев [89], М.Н. Скаткин [49] и др.);

• интенсификации учебно-воспитательного процесса (Ю.К. Бабанский [15], С.В. Бубликов [28], М.А. Данилов [49] и др.);

• создания и применения средств обучения (B.C. Леднев [88], М.Н. Скаткин [49] и др.);

• теории и практики компьютеризации и информатизации образования (X. Гулд [46], Л.Х. Зайнутдинова [58], В.В. Лаптев [72], Е.А. Машбиц [97], Е.С. Полат [122], И.В. Роберт [132], Я.Тобочник [46] и др.);

• педагогической психологии (П.Я. Гальперин [38], И.Ю. Соколова [143], Н.Ф. Талызина [148] и др.);

• визуального мышления (Р. Арнхейм [13], Н.Е. Важеевская [32], З.С. Белова [18], А.Н. Мансуров [95] и др.);

• методики проведения физического эксперимента и реализации физических практикумов (В.И. Иверонова [63], С.Е. Каменецкий [68],

В.В. Лаптев [69], В.Я. Синенко [139], A.M. Слуцкий [65], В.Г. Разумовский [127], Е.А. Румбешта [134] Т.Н. Шамало [159], И .Я. Яковлева [44] и др.); • мультимедийной дидактики (Е.В. Оспенникова [109], А.В. Смирнов [142],

В.А. Стародубцев [146] и др.). Методы исследования. В работе применялся комплекс методов исследования, адекватных поставленным задачам:

• анализ психолого-педагогической литературы по вопросу организации познавательной деятельности обучающихся, применению информационных технологий в обучении;

• моделирование педагогического процесса обучения физики на лабораторно-практических занятиях;

• моделирование и анимация физических процессов и явлений;

• изучение литературы по разработке программного обеспечения;

• проведение педагогического эксперимента;

• методы статистической обработки результатов тестирования;

• методы статистической обработки результатов педагогического эксперимента.

• анализ документов (Распоряжение Правительства РФ в области образования, приказы Минобрнауки РФ).

Научная новизна исследования заключается:

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена эффективность применения видеообучающей компьютерной системы при выполнении студентами технического ВУЗа физического эксперимента на основе визуализированных моделей для формирования глубоких и прочных информационных, экспериментальных и исследовательских умений.

2. Предложена и реализована модель видеообучающей системы для работы студентов при выполнении лабораторных работ в физическом практикуме, которая позволяет интерактивно корректировать процесс обучения на основе сопряжения предлагаемых заданий и визуализированных теоретических сведений, способствующих ликвидации пробелов в знаниях студентами теоретического материала.

3. Показано, что интеграция возможностей предлагаемых методико-технологических подходов, позволяет на основе оперативного мониторинга учебного процесса обоснованно формировать студенческие мини-коллективы для выполнения предусмотренных рабочей программой разного вида самостоятельных заданий, объединить обучение и контроль в единый, взаимосвязанный процесс.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:

1. Создана обобщенная видеообучающая система (ВОИС), в которой самостоятельная работа студентов по изучению визуализированного теоретического материала построена на проектировании индивидуальной познавательной деятельности, способствующей усвоению теоретических знаний.

2. Сформулированы условия для организации учебной деятельности в системе ВОИС появления потребности в вариативном исследовании визуализированных виртуальных моделей, способствующей приобретению студентами технического университета информационных, исследовательских, экспериментальных умений.

3. Расширено применение принципа наглядности при конструировании ВОИС для использования её в обучении физике студентов технического ВУЗа на базе физического практикума.

Практическая значимость исследования заключается:

• в создании и внедрении программного обеспечения интерактивной видеообучающей тестовой системы (ВОИС);

• в разработке научно-обоснованных рекомендаций использования интерактивной визуализированной информации в физическом эксперименте;

• в создании методики дифференцирования студентов по степени готовности самостоятельно проводить экспериментальные исследования;

• в разработке способов проверки остаточных знаний, умений и навыков после проведения физического эксперимента.

Апробация результатов исследований осуществлялась путем публикаций в печати и выступлений: на научно-методических семинарах кафедры общей физики Томского политехнического университета (2004-2007гг.); на X Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные техника и технологии СТТ'2004», Томск, (2004); на X Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в высшей школе», Краснодар, (2004); на Международной конференции «Информационные технологии в образовании, технике и медицине», Волгоград, (2004); на Международной конференции «Физика в системе современного образования», Санкт-Петербург, (2005); на IX Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум», Волгоград, (2006); на XI Международной конференции «Современное образование: содержание, технологии, качество», Санкт-Петербург, (2006); на V Международной научной конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития», Москва, (2006).

Опытно-экспериментальная база:

Предлагаемая методика разрабатывалась и была внедрена в практику обучения студентов на кафедре общей физики в Томском политехническом университете. В исследовании принимали участие более 800 студентов первого и второго курса факультетов ФТФ, ЕНМФ, ИГНД, ТЭФ Томского политехнического университета.

На защиту выносятся следующие положения: 1. Использование в учебном процессе ВОИС, построенной на основе определённых принципов проектирования и представления содержания учебного материала, служит основой для реализации интерактивного характера обучения и объединения обучения и контроля учебной деятельности в единый, взаимосвязанный процесс.

2. Обучение студентов в системе ВОИС является средством формирования экспериментальных и исследовательских умений, а так же средством повышения информационной культуры студентов.

3. Методика организации обучения студентов на лабораторно-практических занятиях по курсу общей физики позволяет осуществить индивидуализацию и дифференциацию обучения, обоснованно формировать мини-коллективы для самостоятельной работы студентов.

4. Результаты педагогического эксперимента подтверждают эффективность предлагаемой методики обучения студентов физике в техническом университете.

Достоверность н обоснованность результатов исследования обеспечиваются использованием методов, адекватных целям, задачам и логике исследования, опорой на отечественный и зарубежный опыт использования тестовых заданий, проведением педагогического эксперимента в тщательно контролируемых условиях, всесторонним качественным анализом результатов эксперимента, использованием методов математической статистики для количественной оценки результатов. Этапы исследования:

1. Изучение и теоретический анализ научной литературы. Одновременно проводилась систематизация информационных технологий и их возможностей для целей создания видеообучающей системы. /2002-2005 гг./

2. Разработка теоретических основ совершенствования методики по созданию компьютеризированных тестовых заданий и средств анимации. /2003-2005 гг./

3. Разработка видеообучающей тестовой системы и программного обеспечения. /2004-2005 гг./

4. Проведение пробного обучающего эксперимента с целью проверки эффективности отдельных положений разрабатываемой методики. /2005 -2006 гг./

5. Статистическая обработка результатов тестирования и коррекция заданий в тестовой форме. /2005 -2006 гг./

6. Статистическая обработка результатов педагогического эксперимента. /2006 -2007 гг./

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях: 1. Писаренко С.Б. Новая концептуальная модель физического практикума р v, технических университетов [Текст] / Писаренко С.Б., Ларионов В.В. // Известия О4 Томского политехнического университета. - 2006. - Т. 309. - № 6.- С. 231-237.

2. Ларионов В.В., Писаренко С.Б. Видовое информационное поле в инновационной педагогике: состав, структура, свойства и применение в v

Ъ тестировании [Текст] / Ларионов В.В., Писаренко С.Б. // Инновации в образовании. -2004. -№1. - С. 55-61.

3. Писаренко С.Б., Склярова Е.А. Контроль и управление качеством <ч*} образования [Текст] / Писаренко С.Б., Склярова Е.А. // Труды X V международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и Г молодых учёных. «Современные техника и технологии СТТ' 2004». - Томск, 2004.-С. 333-334. 4. Ларионов В.В., Писаренко С.Б. «Фрактальность» как дидактический V принцип физического практикума нового поколения [Текст] / Ларионов В.В.,

О4

Писаренко С.Б. // Педагогическая информатика. - 2006. - №1. - С. 32-38.

5. Ларионов В.В., Писаренко С.Б. Визуализированное информационное поле: свойства и применение в инновационной педагогике [Текст] / Ларионов v В.В., Писаренко С.Б. // Сборник статей X всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в высшей школе». - Краснодар, 2004. -С. 93-94.

6. Ларионов В.В., Писаренко С.Б. Особенности компьютерного тестирования по физике студентов обучающихся технике и технологии [Текст]

Ларионов В.В., Писаренко С.Б. // Труды международной конференции Ч

V «Информационные технологии в образовании, технике и медицине»-^ Волгоград, 2004.-С. 208-210.

7. Писаренко СБ., Ларионов В.В. Использование среды MACROMEDIA J^FLASH MX 2004 для обучающего тестирования по физике [Текст] / Писаренко

У С.Б., Ларионов В.В. // Материалы международной конференции «Физика в и системе современного образования» - СПб: РГПУ, 2005. - С. 100-102.

8. Ларионов В.В., Писаренко С.Б. О принципах визуализации и наглядности в теории и методике обучения физике [Текст] / Ларионов В.В., vk Писаренко С.Б. // Сборник научно-методических статей РГПУ. - РГПУ, 2006. -С. 37-44.

9. Ларионов В.В., Писаренко С.Б., Лидер A.M. Лабораторно-проектные I работы в системе физического практикума технических университетов физике м

V [Текст] / Ларионов В.В., Писаренко С.Б., Лидер A.M. // Материалы IX \

Международной учебно-методической конференции. - Волгоград: ИД МФО, 2006.-С. 56-57.

10. Ларионов В.В., Писаренко С.Б. Формы и методы реализации проблемно -^ ориентированного обучения в техническом университете физике [Текст] / \ Ларионов В.В., Писаренко С.Б. // Современное образование: содержание, технологии, качество: материалы XI международной конференции - С-Петербург: СПбГТУ «ЛЭТИ», 2006. - С. 42-43. П.Ларионов В.В., Лидер A.M., Писаренко С.Б. Современные технологии в L организации физического практикума физике [Текст] / Ларионов В.В., V Писаренко С.Б., Лидер A.M. // Материалы международной конференции «Информационные технологии в образовании, технике и медицине». -Волгоград: ВолгГТУ, 2006. - С. 82- 83. 12.Ларионов В.В., Писаренко С.Б. Виртуальные дидактические средства Ч1 физического практикума для организации самостоятельной работы студентов в техническом университете физике [Текст] / Ларионов В.В., Писаренко С.Б. //

Материалы V международной научной конференции «Физическое образование: проблемы и перспективы развития» - Москва: МПГУ, 2006. - С. 287-294.

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

Результаты исследования достоверно подтверждают правильность выдвинутой концепции и гипотезы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе в соответствии со сформулированной гипотезой и поставленными задачами:

• проведён анализ психолого-педагогической литературы с целью исследования эффективности существующих приёмов и условий повышающих эффективность усвоения информации;

• изучены основные приёмы и требования тестологии, выявлены наиболее эффективные формы тестовых заданий, а также способы оценки качества тестовых заданий;

• разработана методика проектирования и применения ВОИС в физическом практикуме технического университета;

• разработано программное обеспечение интерактивной видеообучающей тестовой системы;

• проведён педагогический эксперимент и оценка его результатов.

В ходе диссертационного исследования сделаны следующие выводы:

1. Показано, что использование ВОИС на основе информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) позволяет повысить уровень усвоения физического материала, эффективно формировать информационные, экспериментальные и исследовательские умения.

2. Сформулированы принципы проектирования и представления содержания учебного материала, контроля знаний в видеообучающей интерактивной системе (ВОИС) и основанной на использовании дидактически и методологически значимых инструментальных средств ИКТ, включая мультимедийное программное обеспечение учебного назначения, базы данных, программные средства мониторинга качества образования по темам «Электричество и магнетизм».

3. Разработана концепция ВОИС и ее дидактическая модель, состоящая из блока выходных данных, обучающего блока, блоков диагностического материала и обратной связи, что дало возможность осуществить индивидуализацию и дифференциацию обучения, обоснованно формировать мини-коллективы для самостоятельной работы, объединить обучение и контроль в единый взаимосвязанный процесс.

4. Разработано программное обеспечение интерактивной видеообучающей тестовой системы (ВОИС).

5. Проведен педагогический эксперимент, в результате которого доказана эффективность использования ВОИС в обучении физике в техническом университете, проявляющаяся в повышении уровня фундаментальной подготовки студентов и их готовности к самостоятельной творческой деятельности.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Писаренко, Светлана Борисовна, Томск

1. Аванесов В. С. Математические модели педагогического измерения Текст. / B.C. Аванесов. - М.: Исследоват. центр, 1994. - 23 с.

2. Аванесов В. С. Теоретические основы разработки заданий в тестовой форме Текст. / B.C. Аванесов. М.: Изд-во МГТА, 1995. - 95с.

3. Аванесов B.C. Композиция тестовых заданий Текст. / B.C. Аванесов. -М.: Ассоциация инженеров-педагогов, 1996. 103с.

4. Аванесов B.C. Основы научной организации педагогическогоконтроля в высшей школе Текст.: учебное пособие / B.C. Аванесов М.: МИСиС., 1987. - 540с.

5. Автоматизированная система тестирования знаний с среде Internet Текст. / А. В. Гаврилова, С. А. Зайцев, Л. Г. Макаревич, Е. Л. Романов // Открытое и дистанционное образование

6. Айзенк Г. Узнай свой собственный коэффициент интеллекта Текст. / Г. Айзенк. Н. Новгород: Изд-во «Ай кью», 1994. - 170 с.

7. Александрова М.Д. Проблемы социальной и психологической геронтологии Текст. / М.Д. Александрова. Л.: Изд-во ЛГУ, 1974. - 136 с.

8. Алексеев А. Векторы века газета Текст. / А. Алексеев // Поиск. 2000. - №5(559) С.8

9. Аленичева Е., Монастырев Н. Электронный учебник. Проблемы создания и оценка качества Текст. / Е. Аленичева, Н. Монастырев //Высшее образование в России.-2001. -№1.-С. 121-123.

10. Алешкевич В.А. Курс общей физики как основа физического образования Текст. / В.А. Алешкевич // Физическое образование в вузах. -1998.-Т.4, №3. С.21-25.

11. Амонашвили Ш.А. Обучение, оценка, отметка Текст. / Ш.А. Амонашвили. М.: Знание, 1980.-87 с.

12. Ананьев Б.Г. Избранные психологические труды Текст. / Б.Г. Ананьев.-М.: Педагогика, 1980. -552 с.

13. Арнхейм Р. Визуальное мышление: хрестоматия по общей психологии Текст. / Р.Арнхейм. М.: Изд. МГУ, 1981. - С. 97 - 107.

14. Артемьева Е.Ю. Изображение как инструмент межличностных отношений Текст. / Е.Ю.Артемьева, Т.А. Ковалев, Н.В. Семилет //Вопросы психологии .- 1988. №6.-С. 42-53.

15. Бабанский Ю.К. Оптимизация процесса обучения: Общедидактический аспект Текст.: Избранные педагогические труды / Ю.К. Бабанский. М.: Педагогика, - 1989 . - 256 с.

16. Белова З.С. Визуализация теоретического знания как познавательный метод Текст.: автореф. дис. д-ра фил. наук / З.С. Белова. М. - 2000. -36с.

17. Берестнева О.Г. Компьютерный анализ данных Текст.: учебное пособие / О.Г. Берестнева, Е.А. Муратова, A.M. Уразев. Томск: Изд-во ТПУ, 2003.-204 с.

18. Беспалько В.П. Системно методическое обеспечение учебно-воспитательного процесса подготовки специалистов Текст.: учебное пособие / В.П. Беспалько, Ю.Г. Татур. -М.: Высш.шк., 1998. - 144 с.

19. Бобков А.И. Построение стратегий классификации уровня знаний на основе графоаналитической модели Текст. / А.И. Бобков, О.А. Тюрликова // Кибернетика.- 1988. -№5.-С. 109-112.

20. Богоявленская Д.Б. Психология творческих способностей Текст.: учебное пособие для студентов / Д.Б. Богоявленская. М.: - Изд. центр «Академия», 2002. - С. 40- 41.

21. Бордовский В. А. Методы педагогических исследований инновационных процессов в школе и ВУЗе Текст. / В.А. Бордовский. Спб.: Изд-во РГПУ, 2001.- 164 с.

22. Бордовский В.А. Современные проблемы совершенствования образовательного процесса в педагогических вузах Текст. / В.А. Бордовский. СПб.: Изд-во РГПУ им А.И. Герцена, 1997. - 85 с.

23. Бордовский В.А. Инновационные технологии при обучении физике студентов педвузов Текст. / В.А. Бордовский, И.Я. Ланина, Н.В. Леонова. -СПб.: Изд-во РГПУ им А.И. Герцена, 2003. 266 с.

24. Ботвинников А.Д. Научные основы формирования графических знаний, умений и навыков школьников Текст. / А.Д. Ботвинников, Б.Ф. Ломов. М.: Педагогика, 1979. - 256 с.

25. Брановский Ю. С. Введение в педагогическую информатику: учебное пособие Текст. / Ю.С. Брановский. Ставрополь: СГПУ, 1995. - 205с.

26. Бубликов С. В. Методологические основы вариативного построения содержания обучения физике в средней школе Текст. : дис.на соиск. уч. ст. пед. наук / С.В. Бубликов. СПб. - 2000. - 407 с.

27. Вавилов А.С. Российский образовательный портал по физике ресурсы для студентов и преподавателей Текст. / А.С. Вавилов // Компьютерные инструменты в образовании. - 2004. - №4. - С. 13-22.

28. Ваграменко Я.И. Информатизация общего образования: итоги и направления дальнейшей работы Текст. / Я.И. Ваграменко // Педагогическая информатика. 1997. -№1. - С.41-51.

29. Важеевская Н.Е. Наглядность в теории познания, физике и методике преподавания физике Текст. / Н.Е. Важеевская // Физическое образование в вузах. 2006. - т.12. - №1. - С.49-55.

30. Васильев В.И. Теория и практика формирования программно-дидактических тестов Текст. / В.И. Васильев, Т.Н. Тягунова. М.: Изд-во МЭСИ, 2001.- 130 с.

31. Вербицкий А.А. Активное обучение в высшей школе: Контекстный подход Текст. / А.А. Вербицкий. М.: Высшая школа, 1991. - 204 с.

32. Вергилис Н.Ю. Формирование зрительного образа Текст. / Н.Ю. Вергилис. М.: Педагогика, 1969. - 272 с.

33. Выготский JI. С. Избранные психологические исследования Текст. / JI.C. Выготский. М.: Изд-во Акад. пед. наук РСФСР, 1956.- 105 с.

34. Выготский JI.C. Педагогическая психология Текст. / под ред. В.В. Давыдова. М.: Педагогика, 1991,- 479 с.

35. Гальперин П.Я. Программированное обучение и задачи коренного усовершенствования методов обучения Текст. / П.Я. Гальперин. М. - 1967. -С. 3 -11.

36. Гамаюнов К.К. Совершенствование преподавания технических дисциплин. Методологические аспекты анализа учебных тестов Текст. / К.К. Гамаюнов. Д.: Изд-во Ленинград, ун-та, 1983. - 206 с.

37. Гербарт И.Ф. Избранные педагогические сочинения Текст. / И.Ф. Гербарт. М.: Педагогика, 1940. - 425 с.

38. Гершунский Б.С. Философия образования для XXI века (в поисках практико-ориентированных образовательных концепций) Текст. / Б.С. Гершунский. М.: Изд-во «Совершенство», 1998. - 608с.

39. Гладун А.Д. О становлении специалиста Текст. / А.Д. Гладун // Высшее образование в России. 1994. - №4. - С. 21-23.

40. Голубовская М.П. Компетентностный подход в информационном пространстве системы непрерывного физического образования Текст. / М.П.

41. Голубовская, А.И. Ходанович // Физическое образование в вузах. 2004. - т. 10.-№3.-С. 112-121.

42. Грабовский М.А., Млодзеевский А.Б., Телеснин Р.В., Шаскольская М.П., Яковлев И.Я. Лекционные демонстрации по физике Текст. / под ред. В.И.Ивероновой. М.: Издательсво «Наука», 1972. - 640с.

43. Григорьев С.Г., Бешенков С.Н., Чехлова А.В., Рязанский М.В. Анализ полноты программного обеспечения в поддержку учебного плана средней школы Текст. / С.Г. Григорьев, С.Н. Бешенков, А.В. Чехлова, М.В. Рязанский М.В. -М.:Препринт, 1995. 12 с.

44. Гулд X. Компьютерное моделирование в физике Текст. / X. Гулд, Я. Тобочник. -М.: Мир, 1990. - Т. 1. - 96с.

45. Гулюкина Г.А. Педагогический тест: этапы и особенности конструирования и использования Текст.: учеб. пособ. / Г.А. Гулюкина, С.В. Клишина. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - 132 с.

46. Гуткин М.Л. Программное обеспечение средств учебной информатики Текст. / М.Л. Гуткин, О.Н. Егорышева, Г.Л. Кулешова // В кн.: Информатика и компьютерная грамотность. М.: Наука, 1988, С. 92 - 98.

47. Данилов М.А. Принципы обучения // Дидактика средней школы.

48. Некоторые проблемы современной дидактики Текст. / Под. ред. М.А. Данилова и М.Н. Скаткина. М.: Просвещение, - 1975. - С. 115 -145.

49. Дик Ю.И. Проблемы и основные направления школьного физического образования в РФ Текст.: Дис. д-ра пед. наук (в форме научного доклада) / Ю.И.Дик.- М. 1996.-59 с.

50. Дьяченко В.К. Сотрудничество в обучении Текст. / В.К. Дьяченко. -М.: Просвещение, 1991. 192 с.

51. Дятлова К.Д. Основные статистические характеристики качества тестовых заданий Текст. / К.Д. Дятлова, Т.Г. Михалева // Педциагностика, 2002. №1. -С.21-29.

52. Евин И.А. Искусство и синергетика Текст. / И.А. Евин. М.: Едиториал УРСС, 2004. — 164 с.

53. Ерофеева Г.В. Обучение физики в техническом университете на основе применения информационных технологий Текст.: дисс. соиск. уч. ст. д-ра пед. наук / Г.В. Ерофеева. Томск, 322 с.

54. Ерофеева Г.В. Согласование курсов естественно-научных дисциплин и математики в техническом университете Текст. / Г.В. Ерофеева, И.П. Чернов, В.В. Ларионов // Физическое образование в вузах 2001. - Т.7. - №8 - С. 129- 133.

55. Зайнутдинова Л.Х. Создание и применение электронных учебников (на примере общетехнических дисциплин) Текст. / Л.Х. Зайнутдинова. -Астрахань: Изд-во ЦНТЭП, 1999. 364 с.

56. Зайцева Ж.Н. Применение генетических алгоритмов при разработке электронных курсов обучения Текст. / Ж.Н. Зайцева, А.В. Кисляков, Д.А. Ларин // Открытое образование. 2001. - №3. - С. 42-46.

57. Зуев П.В. Теоретические основы эффективного обучения физике всредней школе Текст. / П.В. Зуев. Екатеринбург: Изд-во ЕГПУ, 2000. -154с.

58. Иванов Ю.С. Выбор моделей и методов решения дидактических задач в системе автоматизированного обучения Текст. / Ю.С. Иванов // Образовательные технологии и общество. 2002. - №3. - т.5. - С. 22 - 27.

59. Иверонова В.И. Физический практикум: механика и молекулярная физика Текст. / В.И. Иверонова. М.: Наука, 1967. - 956с.

60. Извозчиков В. А. Концепция педагогики информационного общества Текст. / В.А. Извозчиков, В.В. Лаптев, М.Н. Потёмкин // Наука и школа. -1999. -№1.

61. Извозчиков В.А., Слуцкий A.M. Решение задач по физике на компьютере Текст. / В.А. Извозчиков, A.M. Слуцкий. М.: Просвещение, 1999.-254 с.

62. Кавтрев А. Ф. Компьютерные модели в школьном курсе физики Текст. / А.Ф. Кавтрев //Компьютерные инструменты в образовании. -1998. -№ 2. -С. 41-47.

63. Каменецкий С.Е. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы Текст.: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / Под ред. С.Е. Каменецкого, Н.С. Пурышевой. М.: Издательский центр «Академия», 2000. - 368 с.

64. Кандратьев А.С. Вопросы теории и практики обучения физике на основе новых информационных технологий Текст.: учебное пособие / А.С. Кандратьев, В.В. Лаптев, А.И. Ходанович. СПб.: Изд-во РГПУ им А.И. Герцена, 2001.-95 с.

65. Кан-Калик В.А. Учителю о педагогическом общении Текст. / В.А.

66. Канн-Калик. М.: Просвещение, -1987.-324 с.

67. Карась С.И. Когнитологические подходы к созданию компьютерного методического обеспечения в медицине Текст. / С.И. Карась, Я.С. Пеккер, О.В. Воробейчикова // Вестник СГМУ. 2000. - №1. - С. 40- 46.

68. Кондратьев А.С. Физика и компьютер Текст. / А.С. Кондратьев А.С., Лаптев В.В. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. - 325 с.

69. Кондратьев А.С. Вопросы теории и практики обучения физике на основе новых информационных технологий Текст. / А.С. Кондратьев, В.В. Лаптев, А.И. Ходанович. -СПб.: Изд-во РГПУ им А.И. Герцена, 2001. 95 с.

70. Кузнецов А. А. Основные направления совершенствования методической подготовки учителя информатики в педагогических вузах Текст. / А.А. Кузнецов, С.В. Караев // ИНФО. 1997. - №6. - С. 13-21.

71. Кулагин В. П. Информационные технологии в сфере образования: справочное издание для общеобразовательных учебных заведений Текст. /

72. B.П. Кулагин, В.В. Найханов, Б.Б. Овезов, И.В. Роберт, Г.В. Кольцова, В.Г. Юрасов // Министерство образования и науки РФ, Государственный научно -исследовательский институт информационных образовательных технологий. -М.: Янус-К,-2004.-248 с.

73. Ларионов В.В. Основные закономерности проектно-ориентированного обучения физике в техническом университете Текст. /В.В. Ларионов // Известия Томского политехнического университета. 2004. - №1. - Т. 307.1. C. 185-188.

74. Ларионов В.В. Особенности методического обеспечения преподавания физики в системе открытого образования в области техники и технологии Текст. / В.В. Ларионов // Открытое образование. 2004. - №4. - С. 23- 31.

75. Ларионов В.В. Проектирование и реализация технологии проблемно-ориентированного обучения физике: монография / Текст. / В.В. Ларионов. -Томск: Изд-во Том. ун-та, 2006. 282 с.

76. Ларионов В.В. Видовое информационное поле в инновационной педагогике: состав, структура, свойства и применение в тестировании Текст.

77. В.В. Ларионов, С.Б. Писаренко // Инновации в образовании. 2005. - №1. -С. 55 - 62 .

78. Ларионов В.В. «Фрактальность» как дидактический принцип физического практикума нового поколения Текст. /В.В. Ларионов, С.Б. Писаренко // Педагогическая информатика. 2006. - №1. - С. 32-38.

79. Ларионов В.В. О принципах визуализации и наглядности в теории и методике обучения физике Текст. / В.В. Ларионов, С.Б. Писаренко // Сборник научно-методических статей РГПУ. РГПУ, 2006. - С. 37-44.

80. Леднев B.C. Содержание образования: сущность, структура, перспективы Текст. / B.C. Леднёв. М.: Высшая школа, 1991. - 224 с.

81. Леднев B.C. Научное образование: Развитие способностей к научному творчеству Текст. / B.C. Леднёв // 2-е изд. исп. М.: МГАУ. - 2002. - 119с.

82. Лернер И.Я. Дидактические основы методов обучения Текст. / И.Я. Лернер. М.: Педагогика, 1981. - 186 с.

83. Ломов Б.Ф. Вопросы общей, педагогической и инженерной психологии Текст. / Б.Ф. Ломов. М.: Наука. 1991. - 297 с.

84. Ляудис В.Я. Инновационное обучение и наука Текст. / В.Я. Ляудис. -М., 1992.-51 с.

85. Майоров А. И. Тесты школьных достижений: конструирование, проведение, использование Текст. / А.И. Майоров. СПб.: Образование и культура, 1997.-304 с.

86. Мальцев А.А. О принципах разработки программно-методических комплексов Текст. / А.А. Мальцев, Н.В. Петухова // Проблемы специализированного образования. -1998. Вып.1. - С.208-218.

87. Мансуров А.Н. Видеокомпьютерная технология обучения: задачи, возможности, техническая реализация Текст. / А.н. Мансуров, Н.А. Мансуров // Физика в школе, 1998. N 5. - С. 35- 38.

88. Матюшкин A.M. Проблемные ситуации в мышлении и обучении Текст. / A.M. Матюшкин. М.: Педагогика, 1972. - С. 12-47.

89. Машбиц Е.А. Психолого-педагогические проблемы компьютеризацииобучения Текст. / Е.А. Машбиц. М.: Педагогика, - 1998. - 192 с.

90. Минин М.Г. Диагностика качества знаний и компьютерные технологии обучения Текст. / М.Г. Минин. Томск: Изд-во ТГПУ, 2000. - 216 с.

91. Минский M.JI. Фреймы для представления знаний Текст. / M.JI. Минский. М.: Энергия, 1979. - 151 с.

92. Молотков Н.Я. Педагогические основы создания демонстрационного эксперимента при изучении колебательных и волновых процессов Текст.: автореф. дисс. д-ра пед. наук/Н.Я. Молотков. -М., 1992. 36 с.

93. Монахов В.М. Аксиоматический подход к проектированию педагогической технологии Текст. / В.М. Монахов. М.: Педагогика, - 1997. -№6.-С. 26-31.

94. Муравьев С.В., Токарев С.В. Новый стиль в измерительном программировании Текст. / С.В. Муравьев, С.В. Токарев // Приборы и системы управления. 1997. - № 10. - С. 40 - 47.

95. Назаров А.И. Физическое образование в вузах в условиях информатизации: целевые установки Текст. / А.И. Назаров, С.Д. Ханин-СПб: Изд-во РГПУ им А.И. Герцена, 2005 С. 39 - 50.

96. Нейман Ю.М. «Введение в теорию моделирования и параметризации педагогических тестов» Текст. / Ю.М. Нейман, В.А. Хлебников В.А.- М.: Прометей, 2000.-169 с.

97. Никитин А.А. Мысленный и реальный эксперимент их соотношение, место и роль в учебном процессе по физике Текст. / А.А. Никитин // Проблемы учебного физического эксперимента. - Глазов: ГГПИ, 1999. -Вып.8. - С. 18-21.

98. Новожилов Э.Д. Научное исследование (логика, методология, эксперимент) Текст.: монография / Э.Д. Новожилов М.: Изд - во «Физико-математической литературы», 2005. - 363 с.

99. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования Текст. / Под ред. Е.С. Полат. М.: Изд.-во Академия. - 2000. -272 с.

100. Околелов О. Электронный учебный курс Текст. / О. Околелов // Высшее образование в России. 1999. - №4. - С. 126-129.

101. Открытая физика. Полный интерактивный курс физики на компакт-диске Электронный ресурс. / Под ред. С.М. Козелла. М.: ООО «Физикон», 2002. - Ч. 1, Ч. 2. - (На компакт-диске).

102. Оценка эффективности компьютерных учебных программ и квалиметрия обучения Текст. / В. А. Новиков, Е. В. Косянина, В. П. Зверева, О. В. Кузнецова // Компьютерные учебные программы. 2001. - №1 (24). - С. 41-47.

103. Пак Н. И. Методика составления тестовых заданий Текст. / Н.И. Пак, A.J1. Симонова // Информатика и образование. 1998. - №5. - С. 27-32.

104. Панюкова С.В. Информационные и коммуникационные технологии в личностно ориентированном обучении Текст. / С.В. Панюкова. М.: Изд-во ИОСОРАН, 1998.-225 с.

105. Педагогические программные средства Текст. / В 3-х частях / под редакцией Лапчика М.П. Омск, Республиканский центр НИТО, 1991. - 202 с.

106. Пигарев А.Ю. Компьютерные анимации в курсе лекций по физике Текст. / А.Ю. Пигарев // Проблемы качества образования. Сборник тезисов докладов XLVI научно-методической конференции СибГУТИ. — Новосибирск, 2005. — С. 25.

107. Пидкасистый П.И. Сравнительная эффективность и сочетание воспроизводящих и творческих работ учащихся в обучении Текст. / П.И. Пидкасистый. М., 1972. - 86 с.

108. Пинский А.А. Традиционная инновация (на примере становлениявальдофской педагогики в России) Текст. / А.А. Пинский // Инновационное движение в российском школьном образовании. М., 1997. - С. 252-279.

109. Писаренко С.Б. Новая концептуальная модель физического практикума технических университетов Текст. / Писаренко С.Б., Ларионов В.В. // Известия Томского политехнического университета. 2006. - Т. 309. -№6- С. 231-237.

110. Писаренко С.Б. Использование среды MACROMEDIA FLASH MX 2004 для обучающего тестирования по физике Текст. / Писаренко С.Б., Ларионов В.В. // Материалы международной конференции «Физика в системе современного образования» СПб: РГПУ, 2005. - С. 100-102.

111. Поддубная Л. М. Задания в тестовой форме для автоматизированного контроля знаний студентов Текст.: учеб. пособие / Л.М. Поддубная, А.О. Татур, М.Б. Челышкова. -М.: Просвящение, 1995. 80 с.

112. Полат Е. С. Дистанционное обучение на базе компьютерных телекоммуникаций Текст. / Е.С. Полат // Дистанционное обучение М.: МЭСИ, 1998.-76 с.

113. Похолков Ю.П. Инновационное инженерное образование: содержание и технологии Текст. / Ю.П. Похолков, А.И. Чучалин, Б.Л. Агранович,

114. М.А. Соловьев // Инновационный университет и инновационное образование: модели, опыт, перспективы: Труды Междунар. симп. Томск, 2003.-С. 9-10.

115. Проект Федерального закона "О государственном образовательном стандарте основного общего образования" Текст. / М.: Педагогика, 1997- 45 с.

116. Пурышева Н.С. Дифференцированное обучение физике в средней школе Текст. / Н.С. Пурышева. М.: Прометей, 1993. - 224 с.

117. Радионов Б. У. Стандарты и тесты в образовании Текст. / Б.У. Радионов, А.О. Татур. М.: Изд-во МИФИ, 1995. - 48 с.

118. Разумовский В.Г. Проблемы общего образования школьников и качество обучения физике Текст. / В.Г. Разумовский // Педагогика. 2000. -№8-С. 12-18.

119. Разумовский В.Г., Бугаев А.И., Дик Ю.И. Методика преподавания физики в средней школе Текст. / Под ред. Перышкина А.В. М.: Просвещение, 1984. - 398 с.

120. Ретинская И.В. Отечественные системы для создания компьютерных учебных курсов Текст. / И.В. Ретинская, М.В. Шугрина. М.: Мир ПК, 1993.- 144 с.

121. Решетова З.А. Психологические основы профессионального обучения Текст. / З.А. Решетова. М.: 1985. - 144 с.

122. Роберт И.В. Виртуальная реальность Текст. / И.В. Роберт // Информатика и образование. -1997. № 5. - С. 53-56.

123. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы, перспективы использования Текст. / И.В. Роберт. М.: Школа-пресс, 1994. - 205 с.

124. Рубинштейн С. JI. Основы общей психологии: В 2т Текст. / СЛ. Рубинштейн. М.: Педагогика, 1998. - Т. 2. - С. 163.

125. Румбешта Е.А. Разработка технологии проблемно деятельностного подхода к обучению физике Текст. / Е.А. Румбешта, О.В. Булаева // Вестник Томского государственного педагогического университета. № 2. 2002. - С. 57-63.

126. Сватов Н. В. Электронные учебники и электронные библиотеки в открытом образовании Текст. / Н. В. Сватов, С. Е. Фирсов, Г. JI. Цехановский-Сергеев // Тез. докл. 2-й Всеросс. конф. М.: МЭСИ, 2001. - С.105.108.

127. Сдобрин С.В. Визуализация в топологии: сборка проективной плоскости Текст. / С.В. Сдобрин, И.Н.Никитин, В.Ф. Уразметов // Программирование, 1998. Т. 24. - С. 62-76.

128. Селевко Г. К. Современные образовательные технологии Текст.: учебное пособие / Г.К. Селевко. М.: Народное образование, 1998. - 256 с.

129. Сеногноева Н.А. Технология тестов учебной деятельности как средства оценивания результатов обучения Текст.: автореф. дис. д-ра пед. наук / Н.А. Сеногноева. Киров, 2006. - 39 с.

130. Синенко В.Я. Методика и техника школьного физического эксперимента Текст.: учебное пособие по спецкурсу / В.Я. Синенко -Новосибирск: НГПИ, 1990. 100 с.

131. Скибицкий Э.Г. Дидактическое обеспечение процесса ДО Текст. / Дистанционное образование. 1999. -№1. - С. 21-24.

132. Скибицкий Э.Г. Комплексный подход к проектированию и внедрению целостных компьютеризированных курсов в учебном процессе Текст. / Э.Г. Скибицкий // Проблемы специализированного образования. 1998. - Вып.1. -С. 177-196.

133. Смирнов А.А. Проблемы психологии памяти Текст. / А.А. Смирнов. -М.: Просвещение, 1966-422 с.

134. Соколова И.Ю. Качество подготовки специалистов в техническом вузе и технология обучения Текст.: учеб. пособие / И.Ю. Соколова, Г.П. Кабанов. Красноярск: Изд-во КГТА, - 1996. - 188 с.

135. Станкевич Л.П. Проблемы целостности личности. Гносеологический аспект Текст. / Л.П. Станкевич. М.: Высшая школа, 1987. - 134 с.

136. Старов М.И. Психолого-педагогические проблемы общения при дистанционном обучении Текст. / М.И. Старов, М.С. Иванова, М.В. Вислобокова // Дистанционное образование. 1999. - №2. - С. 26-31.

137. Стародубцев В. А. Компьютерные и мультимедийные технологии в естественнонаучном образовании Текст. / В.А. Стародубцев. Томск:1. Дельтаплан, 2002. 224 с.

138. Степанова М.А. Деятельностный подход в психологии: путь, пройденный и предстоящий Текст. / М.А. Степанова // Вопросы психологии. -2001. -№ 1.-С. 17-24.

139. Талызина Н.Ф. Педагогическая психология Текст.: 2-ое изд.стереотип / Н.Ф. Талызина. М.: Издательский центр «Академия», 1998. -288 с.

140. Титарев Л.Г. Фазовая теория сетевого обучения: таксономия целей при управлении сетевыми курсами Текст. / Л.Г. Титарев // Открытое образование. -2001.-№6.-С. 31-34.

141. Толстик А. М. Проблемы и перспективы физического образования Текст. / A.M. Толстик // Открытое образование. 2002. - №5. - С. 42 - 47.

142. Усова А.В. Формирование исследовательских умений студентов на занятиях по методике физики Текст. / А.В. Усова // Наука и школа. 2002. -№1.-С. 18-20.

143. Физика в картинках: учебный компьютерный курс Электронный ресурс. М.: НЦ «Физикон», 1995. - (На компакт-диске).

144. Филатов O.K. Основные направления информатизации современных технологий обучения Текст. / О.К.Филатов // Информатика и образование.1999.-№2.-С. 2-6.

145. Хакен Г. Принципы работы головного мозга Текст. / Г. Ханкен. -М.:ПЕР СЭ, 2001.-351 с.

146. Христочевский С.А. Электронные мультимедийные учебники и энциклопедии Текст. / С.А. Христочевский // Информатика и образование.2000. №2. - С. 70-77.

147. Челышкова М. Б. Разработка педагогических тестов на основе современных математических моделей Текст. / М.Б. Челышкова. М.: МИСИС, 1995.-125 с.

148. Челышкова М. Б. Основные подходы к оценке качества подготовки обучаемых Текст. / М.Б. Челышкова, В.А. Хлебников. Сб. науч. ст. М.: ИЦ, 1999.-С. 45-49.

149. Шамало Т.Н. Теоретические основы использования физического эксперимента в развивающем обучении Текст.: учебное пособие к спецкурсу / Т.Н. Шамало. Свердловск. - 1990. - 97 с.

150. Шаронова Н.В. Методика формирования научного мировоззрения учащихся при обучении физике Текст. / Н.В. Шаронова. М.: МП., "Мир", 1994.-262 с.

151. Шестаков Ю.Г. Автоматизированная система тестового контроля знаний студентов Текст. / Ю.Г. Шестаков, А.А. Алехин // Проблемы подготовки специалистов в системе непрерывного образования. 1998. -Вып.4. - С. 65-76.

152. Шмелев В.Е. Заметки по использованию системы FEMLAB Электронный ресурс. / В.Е. Шмелёв // http:// matlab.exponenta.ru/ femlab/book2/ default.php

153. Ядов В.А. Социологические исследования: Методология. Программы. Методы Текст. / В.А. Ядов. М.: Наука, 1987. - 248 с.

154. Яцюк О. Основы графического дизайна на базе компьютерных технологий Текст. / О.Яцнюк. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 240 с.166. 1С Электронный ресурс., http://www.lc.ru/

155. Altman Н. Show bis physics Text. / H. Altman // Естественнонаучное образование фундамент устойчивого развития общества: Тез. докл. международной научно-методич. конф. - Томск: Изд-во ТПУ, 2000. - С. 117118.

156. Animations physics (Анимация физических процессов) // http://physics.nad.ru/physics.htm.

157. Bleymehl J. A virtual laboratory course as an interactive Internet-basejlearning program Text. / J/ Bleymehl // 2na Global Congress on Engineering Education. Melburn, 2000. - PP. 85-88.

158. Bork A. Computer and information technology as a leaning aid Edication Developments in learning Psychology: An Interview with Robert M.Gaque Text. / A. Bork // Educational Technology. 1982. - Vol. 22, №6. - PP. 11-15.

159. Browse the Gizmo Collection Electronic resource. // http:// www.explorelearning.com/index.cfm?method=cResource.dspChildren ForCourse&CourseID=296

160. College physics (Анимация физических процессов) / Electronic resource. // http://college.ru/modules.php?name=modeltree.

161. Cruble V. Electronic resource. / V. Cruble // http: //www.zoneflash.net/ accueil.php

162. Ellis A.K. Research on educational innovations Text. / A.K. Ellis, J.T. Fouts // Princeton Junction, 1993. 67 p.

163. Gronlund A. How to Make Achievement Tests and Assessments Text. / A. Gronlund, E. Norman // Allyn and Bacon, 1993. 180 p.

164. Johnson D.W. Cooperation and competition: Theory and research Text. / D.V. Johnson, R. A. Johnson // Edina, MN: Interaction Book Company. 1989. -335 p.

165. Johnson R. T. Cooperative learning: An active learning strategy for the college classroom Text. / R.T. Johnson, D.V. Johnson, K.A. Smith // Baylor Educator. 1990.-267 p.

166. Lobarotory Work / Electronic resource. // http: //teachmen.csu.ru/methods/study

167. Mayer R. J. Choosing Strategies for Cnange Text. / RJ. Mayer, C.P. Menzel, M.K. Painter // Проблемы Теории и Практики Управления. 1999. - N 5.-С. 27-32.

168. Naisbitt J. Mega-trends Text. / J. Naisbitt, P. Aburdene // N.Y., 2000. -400 p.

169. New Media Generation (Видеозадачник по физике для средней школы) / Electronic resource. // http://shop.freesoft.ru/catalog/program.php? ID=3582

170. Papert S. Mindstorms: Children, computers, and powerful ideas Text. / S. Papert // N.Y.: Basic Books. 1980. - 230 p.

171. Papert S. New cultures from new technologies Text. / S. Papert // Byte. Sept. 1980. - V. 5. - № 9. - P. 230-240.

172. Physics 2000 (A University of Colorado at Boulder Website) / Electronic resource. // http://www.colorado.edu/physics/2000/index.pl

173. Taxonomy of educational objectives Electronic resource. / Ed. By B.S. Bloom et al. 1967. - Vols. 1-2.

174. Tests for physics (Система удалённого тестирования знаний) / Electronic resource. // http://phys.runnet.ru

175. Tulloue G. Flash-technologie Electronic resource. / G. Tulloue // http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/

176. Tzoneva R.G. Application of Lab VIEW technology in control engineering education Text. / R.G. Tzoneva // 2nd Global Congress on Engineering Education. Melburn, 2000. - P. 475-479.

177. Wallach M.A. Tests tell us little about talent Text. / M.A. Wallach // Amerikan scientist. 1976. - Vol.64. - No 1. - P. 57-63.

178. Wellington J. J. Children, computers and the curriculum Text. / J.Wellington. London, 1985. - 259 p.