CC BY
67
УДК 681.3
Т. В. Хоменко, Н. В. Лайко Астраханский государственный технический университет
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В СИСТЕМЕ ОБРАЗОВАНИЯ
Введение
В настоящее время, когда взаимосвязанные процессы информатизации охватывают все сферы жизнедеятельности человека, неизбежны радикальные преобразования в области образования.
Информатизация образования рассматривается как процесс интеллектуализации деятельности обучающего и обучаемого, как погружение человека в новую интеллектуальную среду.
Дидактические проблемы и перспективы использования современных информационных технологий в образовании рассмотрены в [1-6]. Так, В. П. Кулагин [1] исследует следующие возможности средств новых информационных технологий, реализация которых создает предпосылки для интенсификации образовательного процесса:
— компьютерная визуализация учебной информации;
— архивное хранение информации с возможностью ее передачи;
— автоматизация процессов вычислительной, информационно-поисковой деятельности;
— автоматизация процессов информационно-методического обеспечения и т. д.
А. А. Тихонов [2] ставит задачу решения комплекса таких вопросов, как:
— формирование мотивации и активизации познавательного интереса в учении;
— установление рационального, педагогически оправданного диалогового общения учащихся с компьютером на всех этапах представления и усвоения соответствующей учебной информации;
— сочетание индивидуальных и групповых форм обучения;
— организация оперативного контроля и самоконтроля результатов учебнопознавательной и творческой деятельности с последующей (в случае необходимости) коррекцией процесса обучения и т. д.
Р. Келли [3] обращает внимание на то, что:
— использование компьютера преобразует деятельность как учителя, так и учащихся, изменяя ее содержание;
— возникает возможность передачи части обучающих функций техническому устройству;
— использование компьютера оказывает значительное влияние на мотивы участников этой деятельности, в значительной мере перестраивая систему взаимоотношений между ними, и т. д.
Л. Х. Зайнутдинова, анализируя материалы научно-методических изданий, предлагает типизацию компьютерных учебных программ в зависимости от их методического назначения [7]. Мы предлагаем выделить три вида компьютерных учебных программ (табл.).
В [8] предлагается классифицировать компьютерные учебные программы по форме предоставления информации: определяется тот или иной вид восприятия пользователем этой информации, что, в свою очередь, изменяет механизм восприятия и осмысления получаемой информации. Осмысление вербализованной учебной информации - теоретическое понятийное; графической - теоретическое образное или наглядно-образное [4].
Виды компьютерных учебных программ
I. Педагогические программные средства
Сервисные программные средства Предназначены для автоматизации рутинных вычислений; оформления учебной документации и т. д.; используются при проведении лабораторных занятий, в курсовом и дипломном проектировании и т. д.
Программные средства для контроля и тестирования Позволяют автоматизировать выдачу индивидуальных контрольных заданий и проверку правильности их выполнения (при этом исключается субъективность оценки знаний); появляется возможность многократного контроля знаний (самоконтроля), что стимулирует повторение и, соответственно, закрепление учебного материала; применяются при проведении лабораторно-практических занятий, зачетов и экзаменов
Тренажеры Предназначены для отработки умений и навыков (решения задач, действий в сложных ситуациях и т. д.); обеспечивают получение краткой информации по теории, тренировку, контроль и самоконтроль.
Программные средства для математического и имитационного моделирования Позволяют расширить границы экспериментальных и теоретических исследований, дополнить физический эксперимент вычислительным экспериментом; строятся с использованием универсальных прикладных пакетов типа Ма1ЬСа<3, МаШЬаЬ, МюгоСар, ОР88 и др., предназначенных для решения широкого круга математических задач (способны воспринимать и воспроизводить почти естественную для человека форму записей условий задачи и ее решения с использованием обычных математических правил и обозначений)
II. Информационно-поисковые справочные программные системы
Информацион- но-поисковые справочные программные системы Предназначены для ввода, хранения и предъявления разнообразной информации (гипертекстовые программы; базы данных, системы управления которых дают возможность поиска и сортировки информации); используются для организации предъявления содержания учебного материала; для поиска и анализа необходимой информации; в качестве инструментов познания, если база данных создается студентами
III. Обучающие программные системы
Электронные учебники Обеспечиваюет непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения: предоставляют теоретический материал, тренировочную учебную деятельность; контроль уровня знаний, информационнопоисковую деятельность, математическое и имитационное моделирование с компьютерной визуализацией и сервисные функции при условии осуществления интерактивной обратной связи
Экспертные обучающие системы Системы нового типа, создаваемые на основе практического использования элементов искусственного интеллекта для моделирования действия экспертов по дидактике и методике преподавания дисциплин, основу которых составляют базы знаний, знания экспертов-преподавателей, методистов и специалистов по конкретным предметным областям
Интеллекту- альные обучающие системы Обеспечивают учебный диалог с пользователем на уровне индивидуальной работы опытного педагога с учащимся
Таким образом, в условиях информатизации образования возникают предпосылки для реализации таких традиционных дидактических требований, как научность, наглядность, доступность, проблемность, систематичность и последовательность обучения, активность и сознательность учащихся в процессе обучения, прочность усвоения знаний, единство образовательных, развивающих и воспитательных функций обучения на принципиально новом уровне [5, 6].
Постановка задачи
В ходе анализа работ было выявлено, что решения основных проблем информатизации образования рассматриваются на концептуальном уровне и не позволяют увидеть конкретные изменения не только средств обучения, но и целей, принципов и методов образования, которые влечет за собой информатизация обучения.
Методы и результаты исследования
При рассмотрении примера информатизации обучения студентов I курса специальности «Прикладная информатика в экономике» института информационных технологий и коммуникаций Астраханского государственного технического университета (АГТУ) были использованы обобщенные принципы построения нечеткого множества, лингвистических переменных, применение экспертных процедур к построению функций принадлежности и дальнейшее построение нечеткого бинарного отношения и нечеткого графа [9, 10]. В результате предложена методика исследования взаимосвязи изучаемых тем и разделов различных дисциплин:
1. Определить множество Е как совокупность элементов е, где ег- - дисциплина учебного плана и / =1...6.
2. Определить на множестве Е нечеткое бинарное отношение р “некоторым образом зависит (связан)”: Е X Е ® X, где X = [0, 1].
Для этого:
3. Сформировать лингвистические переменные. Исходной информацией для расчета лингвистической переменной служат элементы кортежа (е,Т, X,О,М}:
1) е1 = «математический анализ»;
2) е2 = «линейная алгебра и аналитическая геометрия»;
3) е3 = «теория вероятности и математическая статистика»;
4) е4 = «информатика и программирование»;
5) е5 = «вычислительная математика»;
6) е6 = «дискретная математика»;
Т(ег) = {« малая, средняя, высокая»};
Х = [0, 1];
О, = {перебор элементов базового терм-множества; образование новых термов с помощью модификаторов типов И, ИЛИ, ОЧЕНЬ, НЕ, БОЛЕЕ-МЕНЕЕ, образование нового понятия «не задана»};
М, = {процедура задания функции принадлежности (ФП) в соответствии с используемым модификатором.}, где г = 1, 2, ...6.
4. Используя методы построения ФП, определить ФП нечеткого бинарного отношения р “некоторым образом зависит (связан)”.
Случай 1. При изучении данных дисциплин не используются информационные технологии.
Случай 2. При изучении данных дисциплин используются информационные технологии.
Получить матрицу заданного отношения.
5. Так как нечеткое бинарное отношение представимо в виде нечеткого графа, рассмотреть нечеткое бинарное отношение и нечеткий граф как равные нечеткие множества с равными функциями принадлежности, с элементами-термами: «сильно связан»; «связан»; «слабо связан»;
«не связан», лингвистической переменной р “некоторым образом зависит (связан)” и О “некоторым образом связан”.
6. Изобразить нечеткое бинарное отношение в виде нечеткого графа.
7. На основании определений связности нечеткого графа сделать вывод о виде связности и существовании сильных компонент (если последнее имеет место).
Исследования показали, что:
— нечеткий граф, отражающий нечеткое бинарное отношение р “некоторым образом зависит (связан)”, в 1-м случае не является связным: например, разделы (темы) двух дисциплины «Математический анализ» и «Информатика» не взаимосвязны;
— нечеткий граф, отражающий нечеткое бинарное отношение р “некоторым образом зависит (связан)”, во 2-м случае является связным.
Заключение
В настоящее время учебный план дисциплины «Математический анализ» специальности «Прикладная информатика в экономике» содержит как лекционно-практический курс, так и лабораторные занятия. При изучении разделов (тем) дисциплины «Математический анализ» используются прикладные программы Ма1ЬСа<1, МаШЬаЬ. Тем самым дисциплины специальности «Прикладная информатика в экономике» АГТУ рассматриваются не как отдельно взятые предметы, а как предметы, создающие условия функционирования информационно-предметной среды, со встроенными элементами технологии обучения. Созданные условия специальным образом организуют деятельность обучаемых, результатом которой является не столько формирование знаний, умений, навыков, сколько развитие и формирование определенного вида мышления, умений и навыков осуществления экспериментально-исследовательской деятельности и информационной среды, которая, в свою очередь, меняет и цель процесса обучения, и задачи дидактики, и даже стиль преподавания.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Кулагин В. П., Механов В. В. Освоение информационных технологий: предложение и спрос // Информационные технологии. - 2005. - № 10. - С. 53-58.
2. Тихонов А. А. Без образованных людей не будет сильной России // Человек и труд. - 2005. - № 6. - С. 14-17.
3. Келли Р. ИКТ сегодня и завтра. Выступление на выставке ВЕТТ 2005 // Информатика и образование. -2005. - № 4. - С. 2-6.
4. СэвэджД. Вкатывая на вершину снежный ком ИКТ // Информатика и образование. - 2005. - № 4. - С. 6-7.
5. Бабанский Ю. К. Оптимизация процесса обучения: Общедидактический аспект // Избранные педагогические труды. - М.: Педагогика, 1999. - С. 16-191.
6. Беспалько В. П. Теория учебника. Дидактический аспект. - М.: Педагогика, 1998. - 160 с.
7. Зайнутдинова Л. Х. Психолого-педагогические требования к электронным учебникам (на примере общеобразовательных дисциплин). - Астрахань: Изд-во АГТУ, 1999. - 72 с.
8. Зайнутдинова Л. Х. Создание теоретических образов как метод повышения эффективности электронных учебников // Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре (НИТРИ-97): Материалы науч.-техн. конф. - Астрахань: АГТУ, 1997. - С. 163-167.
9. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интелекта / Под ред. Д. А. Поспелова. -М.: Наука, 1996. - 312 с.
10. Поспелов Д. А. Логико-лингвистические модели в системах управления. - М.: Энергоиздат, 1991. - 232 с.
Получено 29.09.2006
INFORMATION TECHNOLOGIES AS THE INTELLECTUALIZATION OF ACTIVITY IN EDUCATION
T. V. Homenko, N. V. Layko
The technique of investigation of interrelation of studied themes and part of different subjects was offered on the basis of the principles of fuzzy set, linguistic variables and application of expert procedures. It reveals the didactic problems and illustrates the respective of information technologies use in education.
