WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]

УЧЕБНАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА НА ОСНОВЕ ИННОВАЦИОННОГО ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Автореферат кандидатской диссертации

 

На правах рукописи

 

 

СТРИГИН Евгений Юрьевич

 

 

 

УЧЕБНАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА

НА ОСНОВЕ ИННОВАЦИОННОГО ЛАБОРАТОРНОГО

ПРАКТИКУМА  ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

 

13.00.08 – Теория и методика профессионального образования

 

 

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

 

 

 

 

 

 

 

 

Краснодар 2012

Работа выполнена на кафедре физики ФГБОУ ВПО

“Кубанский государственный технологический университет”

Научный руководитель

Шапошникова Татьяна Леонидовна

доктор педагогических наук,

кандидат физико-математических наук,

профессор

Официальные оппоненты:

Остапенко Андрей Александрович

доктор педагогических наук, профессор,

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

университет», профессор кафедры социальной работы, психологии и педагогики

высшего образования

Агибова Ирина Марковна

доктор педагогических наук, профессор,

ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный университет», профессор кафедры педагогики

и психологии высшей школы,

профессор кафедры общей физики,

декан физико-математического факультета

        

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Московский педагогический

государственный университет»

Защита состоится 26 мая 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.101.06 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет» по адресу: 350040, г. Краснодар,                        ул. Ставропольская, 149.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО         «Кубанский государственный университет».

Автореферат разослан 25 апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

О.В. Засядко

кандидат педагогических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность и постановка проблемы исследования. Нормативно-правовые  документы, регламентирующие деятельность  системы образования РФ,  нацеливают педагогические коллективы вузов на  создание новых форм организации учебного процесса, интеграцию педагогических и новых информационных технологий (проект «Информатизация системы образования РФ» (2005–2013 гг.), Федеральная целевая программа развития образования на 2011–2015 годы). Принятый в марте 2012 г. закон РФ   "О внесении изменений в закон РФ "Об образовании" в части применения электронного обучения, дистанционных образовательных технологий" чётко ставит задачу – учебные заведения должны сформировать "информационную образовательную среду, обеспечивающую учащимся освоение образовательной программы вне зависимости от их местонахождения" (http://uchcentr.ru). Решению этой задачи в сфере экспериментальной деятельности студентов ВУЗов инженерного профиля и посвящена данная  работа.

 Исторически в профессиональном образовании инженеров сложилась традиция, в соответствии с которой обучение естественнонаучным дисциплинам проводится как теоретическими методами, так и в процессе экспериментальной деятельности студентов  на основе лабораторных практикумов. Это особенно актуально для обучения физике, где трудами многих поколений выдающихся физиков-экспериментаторов сформировался целостный  комплекс практических работ, экспериментально поддерживающих изучение всех разделов физической науки (А.А. Покровский, П.А.Знаменский, В.И. Иверонова, Ю.И. Дик, Н.М. Шахмаев,        В.Г. Разумовский и др.). В XX веке  в России функционировала   инфраструктура, обеспечивающая материально-техническое и методическое сопровождение экспериментальной деятельности студентов (заводы, НИИ, отделы АПН, структуры распределения  и финансирования и др.). Поэтому большинство функционирующих в настоящее время в технических вузах физических практикумов основано на оборудовании и методическом  обеспечении, которые были созданы и разработаны ещё в середине прошлого века.

Поэтому можно констатировать, что для этого вида образовательной деятельности характерны  консерватизм и стагнация в сфере  аппаратного, а, следовательно, и методического обеспечения  физического эксперимента. При этом если элементная база эксперимента частично обновлялась, то  его педагогическая составляющая базировалась на прежних подходах.  В связи с этим в теории и практике инженерного профессионального образования сложилась ситуация, при которой традиционно используемый физический эксперимент перестал соответствовать современным аксиологическим, методическим и  технологическим тенденциям развития  профессионального образования. В чём же выражается это несоответствие?

Во-первых, теория и практика эксперимента прошлого века была ориентирована на прежнюю «знаниевую» парадигму технического образования, поскольку он рассматривался как некий «довесок» к теоретической подготовке, роль которого сводилась к практической иллюстрации законов изучаемых теорий, а также к закреплению знаний о положениях физической науки. Решалась также  задача формирования у студентов практических, главным образом, вычислительных умений. Однако при этом игнорировались социальный и  креативный потенциалы учебной экспериментальной деятельности, её роль  в интеллектуальном развитии обучаемых. Именно на эти особенности физического эксперимента и нацеливают исследователей и разработчиков современные педагогические теории. Так  концепция компетентностного подхода ориентирует на формирование социально-профессиональной компетентности студентов, единство их теоретической и практической подготовки к будущей профессиональной деятельности; теория личностно ориентированного обучения – на гуманизацию и индивидуализацию  обучения, а также создание условий для самореализации личности студента           (Е.В. Бондаревская, Б.Г. Ананьев, В.П. Жуковский, И.С. Якиманская); концепция развития  ментального опыта обучаемых –  на использование педагогических ситуаций, способствующих трансформации узко предметных знаний в метазнания, и становление мировоззренческих позиций обучаемого (М.А. Холодная).

Во-вторых, в настоящее время в связи с глобальной информатизацией всех сфер общественной жизни пересматриваются также все стороны образовательного процесса, что  детерминирует необходимость изменения традиционных методических систем, в частности, систем физического эксперимента.  Не случайно, что этой проблеме посвящено большинство исследований в сфере дидактики высшей школы, которые опираются на фундаментальные труды по общим проблемам информатизации образования (Я.А. Ваграменко, Ю.С. Брановского,      В.С. Гершунского, Ю.М. Горвица, В.В. Лаптева, М.П. Лапчика, Е.И. Машбица, В.М. Монахова, Е.С. Полат,  И.В. Роберт и др.). В совокупности в этих работах  закладываются основы педагогики информационного общества, составной частью которой должны стать и новые методические системы физического эксперимента.

В-третьих, современный этап научно-технического прогресса обеспечил общество такими видами коммуникаций, которые могут в корне изменить систему организации образовательного процесса, как это произошло в развитых странах, где стали доминировать системы   дистанционного обучения. Не случайно, что эти проблемы интенсивно исследуются и активно обсуждаются в российском педагогическом сообществе (В.Ф. Гурин М.А. Евдокимов, С.Л. Лобачев,            В.И. Солдаткин, С.А. Денников, Б.С. Гершунский, Е.Г. Захарова, А.П. Ершов         и др.). Однако как в отечественном, так и в мировом образовании остаются  нерешёнными проблемы дистанционных форм проведения физического эксперимента в профессиональном образовании.

В работах  Ю.В. Арбузова, А.М. Зимина, С.И. Маслова, А.В. Шумова развивается идея, что  модернизация экспериментальной деятельности в технических вузах возможна при   создании учебных экспериментальных конструкций, основанных на использовании коммуникационных технологий и микропроцессорной техники – автоматизированных лабораторных практикумов с удаленным доступом (АЛПУД). Это, в свою очередь, требует разработки и нового методического обеспечения экспериментальной деятельности. Следовательно, для конструирования   новой дидактической системы этой деятельности   актуально как создание аппаратной составляющей АЛПУД, так и  построение интегральной и частных моделей, отражающих  изменение педагогических задачи в этой сфере, способы представления содержания,  формы  учебного контента и диагностики результатов, особенности интерфейса, дизайна и  программного обеспечения. 

Различным аспектам компьютеризации лабораторных физических практикумов, а также проектированию виртуальных лабораторных работ посвящены диссертационные исследования В.А. Грицык, В.В. Клевицкого, В.П. Сельдяева и др.

Однако анализ литературных источников и практика профессионального образования свидетельствуют о том, что, несмотря на необратимость процесса информатизации образования и неуклонный рост популярности дистанционного обучения, по-прежнему в экспериментальной деятельности студентов преимущественно используются практикумы с недостаточной функциональностью, виртуально имитирующие физические эксперименты с чёткой регламентацией исполнительских действий обучаемых. Этот вид деятельности слабо сопряжён с другими  видами учебной работы как по времени, так и по содержанию (например, с изучением теории на лекционных занятиях), поскольку отсутствует целостная дидактическая система, в которой все компоненты учебно-воспитательного процесса подчинены общим задачам. Поэтому можно констатировать наличие противоречий:

–  между значительным социально-креативным потенциалом учебной экспериментальной деятельности, определяющим социальную значимость формируемых знаний и возможности интеллектуального развития студентов, и недостаточным его использованием вследствие отсутствия   в организации этой деятельности ориентации на современные педагогические теории и концепции;

–  интенсивностью и актуальностью  процесса информатизации профессионального образования и недостаточно разработанными формами компьютерной поддержки учебной экспериментальной деятельности на основе лабораторного практикума;

–  возрастающей популярностью и богатым арсеналом педагогических возможностей дистанционного обучения и недостаточной разработанностью его программно-технологического инструментария для обеспечения учебной экспериментальной деятельности студентов;

–  необходимостью индивидуализации и дифференциации учебной экспериментальной деятельности студентов и отсутствием  технологий её  автоматизированного дистанционного управления, а также соответствующего механизма учёта индивидуальных педагогических достижений.

Выявленные противоречия определили проблему исследования: как, опираясь на  традиции  организации экспериментальной деятельности студентов посредством лабораторных практикумов, можно создать аппаратно-методическое обеспечение этого вида учебной деятельности, базируясь на  интеграции современных педагогических подходов, новых информационных технологий и дистанционных средств коммуникации участников образовательного процесса.   

Цель исследования – теоретическое обоснование и практическая реализация аппаратно-методического обеспечения  учебной экспериментальной деятельности студентов на основе  инновационного  лабораторного практикума  для дистанционного обучения и взаимодействия участников образовательного процесса.

Объект исследования – учебная экспериментальная деятельность  в профессиональной подготовке студентов вузов и ссузов.

Предмет исследования – инновационный лабораторный практикум  и   методическое обеспечение экспериментальной деятельности студентов  на его основе с использованием средств  дистанционного обучения.

Гипотеза исследования: учебная экспериментальная деятельность студентов инженерного вуза  обеспечит выполнение ожидаемых от неё социально-педагогических задач, если:

а)   приоритетной функцией учебной экспериментальной деятельности студентов будет принято формирование  профессионально значимых теоретических знаний, практических умений, развитие позитивных личностных качеств студентов и их интеллектуальных способностей при  акцентуации на  комплекс  подходов – информационного, компетентностного, личностно ориентированного, деятельностного;

б)   модель учебной экспериментальной деятельности студентов будет конструироваться с ориентацией на обеспечение педагогической, информационной, компьютерной поддержек,  отражать специфику изучаемой предметной области,  интеграцию  дистанционных и новых информационных технологий, Интернет коммуникационные способы взаимодействия субъектов образовательного процесса;

в)   педагогические достижения студентов в процессе учебной экспериментальной деятельности будут существенно улучшены при условии использования инновационного лабораторного практикума и соответствующего методического обеспечения, в котором предусмотрена замена инструктивно-исполнительских методов работы индивидуально-исследовательскими, что обеспечит изменение роли студентов как исполнителей готовых инструкций и  поставит их в положение исследователей экспериментального процесса с  возможностью его самостоятельной коррекции;

г)     инновационный лабораторный практикум  будет создаваться на основе модели  автоматизированного лабораторного комплекса с удалённым доступом (АЛПУД) и вариативностью хода экспериментального процесса вместо традиционных наборов лабораторных работ с жёсткой регламентацией  исполнения;

д)   создание аппаратной части  АЛПУД будет основано на современной элементной базе и Интернет технологиях, что придаст ему принципиально новые характеристики: возможность  учебной деятельности  на реальных экспериментальных установках в отличие от традиционных подходов с виртуальным оборудованием и  обеспечение  педагогических  условий для формирования у будущих инженеров  профессиональных компетенций при условии доминирования исследовательских методов деятельности.

Задачи исследования

1.   На основе анализа современных психолого-педагогических подходов обосновать теоретический базис исследования, детерминирующий аксиологическую направленность учебной экспериментальной деятельности студентов технического вуза.

2.   Сконструировать модель учебной экспериментальной деятельности студентов как дидактическую систему с компонентами методического и технологического обеспечения при использовании новых информационных и  коммуникационных технологий.

3.   Разработать структуру и содержание инновационного лабораторного практикума с удалённым доступом участников учебного процесса как основного средства организации учебной  экспериментальной деятельности студентов и создать его практический вариант на основе модели АЛПУД.

4.   Разработать методическое обеспечение учебной экспериментальной деятельности на основе АЛПУД с учётом специфики  будущей профессиональной деятельности студентов, современных технологий дистанционного обучения и определить педагогические условия, определяющие этот процесс.

5.   Обосновать  дидактические функции созданного АЛПУД нового поколения в экспериментальной деятельности  студентов инженерных вузов, раскрыть их содержание, разработать педагогические механизмы и ориентиры для применения практикума в дистанционном обучении студентов.

6.   Спланировать и реализовать эмпирический этап исследования, нацеленный на качественную и количественную оценку результатов внедрения в образовательный процесс нового лабораторного практикума, предусмотрев сравнительное оценивание как прироста знаний обучаемых, так и динамики формирования их интеллектуальных умений и  ментального опыта экспериментальной деятельности.

Методологическую основу исследования составили: системный подход,  рассматривающий информатизацию образования как целостный процесс           (Н.Т. Абрамова, Б.Г. Ананьев, В.И. Загвязинский, Н.Е. Кирин, Н.Д. Талызина, Ю.С. Брановский); кибернетический подход, определяющий деятельность обучающихся как управляемый процесс (В.П. Беспалько, В.В. Гузеев, Л.В. Занков,     Э.Г. Малиночка, Н.Д. Никандров, Г.К. Селевко, П.М. Эрдниев); личностно ориентированный подход, провозглашающий приоритетными развитие личности обучающегося и индивидуализацию обучения (Е.В. Бондаревская, И.С. Якиманская, М.Н. Берулава, Э.А. Колидзей); деятельностный подход к формированию теоретических знаний и практических умений (П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Л.С. Выготский, В.П. Зинченко, Д.Б. Эльконин); компетентностный подход, нацеливающий образовательный процесс на формирование профессиональной компетентности студента как единства его теоретической и практической готовности к будущей профессиональной деятельности (А.В. Хуторской,          И.А. Зимняя, К.М. Варшавский).

Научно-теоретическую основу исследования составляют: концепция открытого образования и дистанционного обучения (А.А. Андреев, М.А. Евдокимов, С.Л. Лобачев, В.И. Солдаткин, Е.С. Полат, В.А. Трайнев и др.); теория создания и применения информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения (Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, И.В. Роберт, Е.В. Понамарева и др.); методические основы применения информационных технологий в обучении (В.В. Алейников, А.И. Назаров, А.В. Смирнов, Г.В. Ерофеева, В.В. Ларионов,       Х. Гулд, Я. Тоболчник, Е.И. Бутиков, О.С. Корнилова, Б.Ф. Ломов, Н.И. Рыжова, Р. Уильямсон и др.); концепции  дидактики и педагогики высшей школы об экспериментальной деятельности А.Б. Каганов, А.О. Измайлов, М.И. Махмутов, С.И. Архангельский, В.А. Попков, А.В. Коржуев, С.Д. Смирнов и др.); теория деятельностного обучения (Л.С. Выготский, С.Л. Рубинштейн, А.Н. Леонтьев,        В.В. Давыдов, Н.Ф.Талызина, П.Я. Гальперин, С.В. Анофрикова, Л.А. Прояненкова, Н.И. Одинцова, Г.П. Стефанова, И.А. Крутова, О.Н. Попова и др.); концепция о профессиональной направленности при обучении студентов вузов (И.А. Володарская, Т.В. Антонова, И.Н. Коновалова, В.В. Ларионов, Л.В. Масленникова,        И.А. Мамаева, Г.П. Стефанова, Т.А. Твердохлебова, Л.П. Скрипко, И.В. Гавриленкова и др.).

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ научно-методической литературы и практики профессиональной подготовки инженеров, когнитивное моделирование, тестирование, метод экспертных оценок, анкетирование, педагогическое наблюдение, педагогический эксперимент, методы математической статистики.

Организация исследования. Исследование проводилось на базе инженерного вуза – Кубанского государственного технологического университета и технического ссуза – Краснодарского колледжа управления, техники и технологий. Оно включало следующие этапы.

2003–2004 гг. Проведение анализа научной и методической литературы, рассмотрение передового педагогического опыта по использованию инновационных информационных технологий в образовательном процессе, формулирование проблемы, цели и гипотезы исследования. Формирование теоретического базиса исследования.

2004–2005 гг. Разработка модели автоматизированного лабораторного практикума нового поколения, подготовка учебных материалов и нормативной базы.

2005–2007 гг. Практическая реализация модели АЛПУД, проектирование технологии его применения в образовательном процессе.

2007–2011 гг. Проведение опытно-экспериментальной работы для оценки эффективности применения АЛПУД в образовательном процессе, анализ и интерпретация эмпирических данных, подведение итогов исследования и оформление диссертационной работы.

Научная новизна результатов исследования состоит в следующем.

1.   Теория экспериментальной деятельности в сфере профессионального образования на этапе общенаучной подготовки дополнена новым знанием – идеей о необходимости и возможности замены доминирующего в традиционных практикумах инструктивно-исполнительского метода деятельности исследовательским методом, создающем педагогические условия для усиления роли самостоятельной работы студентов, а также реализации  деятельностного, компететностного и личностно ориентированного подходов в образовании. Обоснован теоретический базис организации учебной экспериментальной деятельности студентов заочно-дистанционной формы обучения, ориентирующий создателей лабораторных комплексов на необходимость реализации актуальных педагогических задач в рамках компетентностного, личностно ориентированного и деятельностного подходов, а также на разработку средств компьютерной поддержки этого вида учебной работы на основе новых информационных и телекоммуникационных технологий.

2.     Раскрыто содержание понятия «методическое обеспечение»  учебной экспериментальной деятельности студентов, которое рассматривается как  система с многоуровневой структурой, включающей компоненты: нормативный, соответствующий требованиям стандартов образования; теоретический, нацеливающий на освоение конкретного предметного содержания  как объекта эмпирической проверки;  аксиологический, определяющий приоритетные педагогические задачи – включение студентов в роль исследователей эмпирических закономерностей, развитие их общих интеллектуальных умений и  личностных качеств; методический, определяющий последовательность учебных действий и планирование их результатов; организационный, связующий все этапы деятельности в единую систему и определяющий взаимодействие её участников; мониторинговый, обеспечивающий перманентную и итоговую фиксацию и анализ результатов деятельности; технологический, предполагающий освоение лабораторного оборудования и  оперирование с его элементами;  аналитический, реализующий программы анализа результатов всех этапов опытно-экспериментальной работы,  выполнения вычислительных действий с применением компьютерной техники; корректирующий, ориентирующий студентов на изменения экспериментального процесса в целях его совершенствования и улучшения педагогических достижений. Введено понятие «учебно-профес-сиональная задача» как педагогическая задача, ориентирующая при составлении практических заданий  на интеграцию содержания дисциплин  из циклов общеобразовательной  и профессиональной подготовки.

3.     Создана модель учебной экспериментальной деятельности студентов на основе полифункционального автоматизированного лабораторного практикума, основными  составляющими которой являются: модуль обучения, модуль тестирования и модуль управления лабораторным экспериментом. В рамках данной модели сформулированы требования к программным дидактическим средствам дистанционного обучения, обеспечивающим системное усвоение будущими инженерами теоретических знаний и практических умений в процессе экспериментальной деятельности  с использованием исследовательских методов и способов  решения учебно-профессиональных задач.

4.     Предложены структура и содержание оригинального лабораторного  практикума на современной элементной базе с компьютерной поддержкой, инновационность которого отражена как в новых конструктивных решениях, так и  новых подходах к разработке методического обеспечения как целостной дидактической системы и  подтверждена авторскими свидетельствами и патентами. Разработаны специальные компьютерные программы, обеспечивающие интерактивное взаимодействие участников учебного процесса. Обоснованы и реализованы новые свойства практикума, состоящие во включении в его структуру видеофрагментов реальных опытных установок, иллюстрирующих как конечные результаты экспериментов, так и  их реальную динамику вместо традиционно применяемых в дистанционном обучении абстрактных  изображений экспериментального оборудования. При этом создана возможность корректировать процесс экспериментов обучаемыми.

5.     Теоретически обоснована и практически реализована технология дистанционного обучения студентов на основе инновационного лабораторного практикума, в которой учтена специфика их будущей профессиональной деятельности. Предложены педагогические механизмы и ориентиры для применения  лабораторного практикума в дистанционном обучении, в их состав входят:

–    механизм выявления дидактических единиц учебной дисциплины, содержащих опорные для выполнения экспериментальных действий знания,   способы решения учебно-профессиональных задач;

–    механизмы выбора  учебно-профессиональной задачи, обобщения методов их решения, а также  самостоятельного составления задач студентами на основе  элементов лабораторного практикума;

–    ориентиры для организации учебной экспериментальной деятельности по усвоению студентами теоретических знаний, сопряженных с  содержанием практикума, а также  для реализации этапов дистанционного обучения   в целях формирования их компетенций;

–    алгоритмы  разработки обучающих web-сайтов, применение которых позволит студентам формировать теоретические знания и связанные с ними практические умения, моделировать их применение в профессионально значимых ситуациях.

6.     В процессе исследования определено, что инновационный  АЛПУД выполняет следующие дидактические функции: информативности, мультимедийности, дифференциации, интерактивности, индивидуализации, вариативности, управления, кумулятивности, наглядности.

Теоретическая значимость результатов исследования состоит:

–    в  уточнении понятия «учебная экспериментальная деятельность» посредством добавления в его  структуру  компонентов, отражающих реализацию современных педагогических теорий и подходов, а также дистанционного компонента; в обосновании понятия «учебно-профессиональная задача», которое рассматривается как результат интеграции частных предметных  задач и задач будущей профессиональной деятельности студентов;

–    создании модели учебной экспериментальной деятельности на основе  возможностей дистанционного обучения студентов посредством  лабораторных практикумов инновационного типа, в предложенной модели полифункциональных АЛПУД. Теория и методика профессионального образования дополнена  положением   о взаимосвязи информатизации лабораторных экспериментов и формированием социально-профессиональной компетентности студентов. Предложенные механизмы дистанционного обучения студентов, основанные на применении АЛПУД, могут быть положены в основу проектирования инновационных информационных образовательных технологий, направленных на реализацию личностно-ориентированного, деятельностного и компетентностного подходов.

Практическая значимость результатов исследования заключается в конструктивных решениях приборно-аппаратной части практикума, в предложенной методике дистанционного управления учебно-экспериментальной деятельностью студентов и контроля ее результатов; разработанной технологии применения АЛПУД в дистанционном обучении; разработанных и внедренных в учебный процесс практических версий АЛПУД по учебным дисциплинам “Физика”, ”Метрология, стандартизация и сертификация”, ”Технические средства информатизации”, ”Системы цифровой обработки сигналов”, ”Разработка и эксплуатация удаленных баз данных”, ”Операционные системы” для студентов ККУТТ и КубГТУ; созданной программной оболочке, обеспечивающей функционирование практикума и управление учебным процессом.

Достоверность и обоснованностьполученных результатов обеспечивается опорой на фундаментальные положения педагогической науки о тенденциях  развития образования, достаточной научной базой; выводами ведущих исследователей в области проблем учебной экспериментальной деятельности; совокупностью методов, адекватных задачам исследования; научно-педагогичес-ким опытом автора, всесторонним анализом проблемы,  репрезентативностью экспериментальных данных и корректностью их статистической обработки, обсуждением результатов в  научной среде.

Личный вклад авторасостоит в теоретическом обосновании нового подхода к созданию практического инструментария учебной экспериментальной деятельности студентов, в  создании модели  инновационного АЛПУД и ее реализации в виде специального оборудования, разработке методического обеспечения практикума  и  универсальной программной оболочки, в создании  практических версий  АЛПУД по учебным дисциплинам для студентов КубГТУ, в статистической обработке и интерпретации результатов педагогических экспериментов.

На защиту выносятся следующие положения.

1.     Учебная экспериментальная деятельность как доминирующий в инженерном образовании метод обучения планируется и организуется в соответствии с современными педагогическими подходами (компетентностным, личностно ориентированным, деятельностным). На этих подходах базируется модель этой деятельности, реализация которой обеспечивает педагогическую, информационную и компьютерную поддержку экспериментального учебного процесса.  Методическое обеспечение этой деятельности  нацелено на изменение методов самостоятельной работы студентов с исполнительских на исследовательские и  характеризуется многоуровневой структурой, включающей:  нормативный компонент; требования к эмпирическому освоению предметного содержания; способы  исследовательской деятельности с ориентацией как на предметно-практические действия, так и на развитие общих интеллектуальных умений и  личностных качеств студентов; планирование, компьютерное моделирование и прогнозирование результатов деятельности; интеграцию способов  деятельности и взаимодействия её участников в единую систему,  средства перманентной, итоговой фиксации и анализа её результатов, а также индивидуальной коррекции экспериментального процесса; программную поддержку вычислительных действий и выполнения экспериментов при условии удалённого доступа студентов к реальным установкам.

2.     Методическим обеспечением учебной экспериментальной деятельности студентов и  практическим средством реализации её модели  является  автоматизированный лабораторный практикум с удалённым доступом (АЛПУД), интегрирующий аппаратную, дидактическую и программную составляющие  и включающий модули обучения, тестирования и  управления лабораторным экспериментом, требования к программным дидактическим средствам дистанционного обучения, обеспечивающим системное усвоение будущими инженерами теоретических знаний и практических умений в процессе исследовательской экспериментальной деятельности  с использованием способов решения учебно-профессиональных задач.

3.     Автоматизированный лабораторный практикум представляет собой полифункциональную аппаратно-дидактическую конструкцию, выполняющую педагогические, методические и технологические функции с применением компьютерных программ, обеспечивающих:

–    интеграцию теоретической и практической подготовки студентов, её профессиональную направленность; индивидуализацию  и дифференциацию обучения; интерактивное взаимодействие участников учебного процесса в режиме реального времени, on-line защиту лабораторных работ; оперативность и динамичность управления дистанционным обучением;

–    исследовательский характер деятельности посредством использования видеофрагментов реальных опытных установок,  иллюстрации динамики и  результатов экспериментов; возможности дистанционной корректировки студентами экспериментального процесса.

4.     Технология дистанционного обучения студентов на основе разработанного  инновационного практикума опирается на  нормативные требования  к подготовке специалистов конкретного профиля, включает педагогические механизмы и ориентиры этой подготовки, благодаря чему обеспечивает реализацию комплекса подходов:

–    компетентностного, посредством планирования структуры и содержания практикума с ориентацией на ключевые профессиональные компетенции будущего инженера, а также интеграцию теоретического обучения и лабораторно-экспериментальной деятельности;

–    деятельностного, поскольку вся экспериментальная работа организуется посредством самостоятельной деятельности студентов с применением инфокоммуникационных технологий освоения, самоконтроля и коррекции знаний и умений;

–    личностно ориентированного, благодаря компьютерной поддержке, обеспечивающей педагогические условия для индивидуализации, дифференциации обучения, развития интеллектуальных и личностных способностей студентов, обогащения их ментального опыта.

5. Модернизация  учебной экспериментальной деятельности по общеобразовательным и профессиональным учебным дисциплинам в современных условиях обеспечивается применением  АЛПУД инновационного типа, выполняющего следующие дидактические функции: информативности, мультимедийности, дифференциации, интерактивности, индивидуализации, вариативности, управления, кумулятивности, наглядности

Апробация и внедрениерезультатов исследования осуществлялись в процессе выступлений и обсуждений на  международных, всероссийских, региональных, внутривузовских конференциях и семинарах: XI Международная конференция «Современные технологии обучения: международный опыт и российские традиции» (Санкт-Петербург, 2005), IX Международная учебно-методическая конференция «Современный физический практикум» (Москва, 2006), ХIII Всероссийская научно-практическая конференция «Инновационные процессы в высшей школе» (Краснодар, 2007), VIII Международная конференция «Современные наукоемкие технологии» (Москва 2009), VI Международная педагогическая конференция (Новосибирск, 2009), Всероссийская конференция «Проблемы современного физического образования: школа и вуз» (Армавир, 2011 г.), посредством публикации пособий, статей, научно-методических материалов, описания лабораторных практикумов, приобретения патентов на технические модели и свидетельств на регистрацию программ для ЭВМ; в процессе преподавания  физики в Кубанском государственном технологическом университете. Работа автора удостоена гранта Ученого Совета Кубанского государственного технологического университета за 2009 год. Разработанное учебное пособие «Методическая система обучения на основе микропроцессорных технологий» было удостоено грифа Федерального института развития образования (2010 год).

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем диссертации – 210 страниц, основной текст диссертации составляет 180 страниц. Список литературы содержит 175 наименований, из них 15 – на иностранных языках. По теме диссертации опубликовано 53 научные и учебно-методические работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены объект и предмет исследования, цель и задачи, выдвинута гипотеза,  выявлена его теоретико-методологическая основа, раскрыты научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации и внедрении результатов.

Первая глава “Теоретические основы учебного лабораторного эксперимента в профессиональной подготовке инженеров” посвящена анализу и обобщению литературных источников, раскрывающих проблемы повышения качества лабораторного эксперимента как  важнейшего компонента образовательного процесса в высшей школе.

В соответствии с принятой классификацией лабораторный практикум технического ВУЗа включает лабораторные работы традиционные, виртуальные и с удаленным доступом. Традиционные лабораторные работы – это практические занятия, проводимые в реальных условиях с функционирующими лабораторными установками. Они описаны в трудах А.А. Покровского, В.Г. Разумовского,       Ю.И. Дика и других авторов. Виртуальные лабораторные работы, иначе тренажеры представляют собой имитационные компьютерные модели  реальной лабораторной установки, заменяющие натурные эксперименты (В.А. Грицык, В.В. Давыдков.). Лабораторные работы с удаленным компьютерным доступом к реальным объектам  используют такой режим функционирования системы автоматизированного лабораторного практикума, при котором работа с объектом осуществляется с помощью компьютера, удаленного на сколь угодно большое расстояние от места размещения самого объекта (М.Б. Игнатьев, В.В. Королев, А.А. Кроль). Авторы отмечают, что внедрение таких новых средств и технологий обучения в учебный процесс технических вузов позволяет совершенствовать профессиональную подготовку инженерных кадров. В частности, в рамках системы дистанционного обучения обеспечивается удаленный доступ к дорогостоящему оборудованию для студентов региональных вузов и филиалов.

В соответствии с отраслевым стандартом ОСТ 9.2-98 от 14.10.98 АЛПУД – это комплекс технических, программных и методических средств, обеспечивающих автоматизированное проведение лабораторных работ и экспериментальных исследований непосредственно на физических объектах и (или) математических моделях. Под удаленным компьютерным доступом к реальным объектам понимается такой режим функционирования системы автоматизированного лабораторного практикума, при котором работа с объектом осуществляется с помощью  компьютера, удаленного на сколь угодно большое расстояние от места размещения самого объекта. Таким образом, создание АЛПУД требует применения специальных технических средств как для автоматизации экспериментального стенда, так и для связи управляющего компьютера с удаленным пользователем, разработки специализированного программного обеспечения, методической поддержки лабораторного практикума.

Неразрывная связь АЛПУД с коммуникационными технологиями обусловливает возможность и целесообразность его применения в системах дистанционного обучения. В.А. Извозчиков и В.П. Мартыненко указывают, что дистанционное педагогическое управление лабораторными экспериментами предполагает перманентный (непрерывный) контроль учебной экспериментальной деятельности обучающегося, обмен информацией с ним в режиме on-line (реального времени), оперативную своевременную коррекцию действий.

При этом в условиях модернизации профессионального образования, как обосновано во многих трудах,  обучение, в том числе дистанционное, должно быть ориентировано на компетентностный, деятельностный и личностно-ориентированный подходы (В.А. Демин, И.И. Гурьева, Е.М Губина). С другой стороны, многие исследователи отмечают, что решить сложные задачи, поставленные обществом и государством перед образованием, и реализовать важнейшие подходы возможно только на основе его информатизации, которая, заключается не в простом применении информационных систем в обучении, а интеграции педагогических и информационных технологий, реализации дидактических структур, которая была бы невозможной без использования современных информационных (особенно коммуникационных и микропроцессорных) технологий (Я.А.Ваграменко, Ю.С. Брановский, Т.Л. Шапошникова. Е.С. Полат, И.В. Роберт).

Перечень учебных дисциплин, изучение которых сопровождается выполнением лабораторных практикумов с применением учебного и научного оборудования, регламентируют ГОС ВПО. При этом активизация новых форм организации учебного процесса связывается с реализацией лабораторных практикумов нового поколения, созданных на основе средств микропроцессорных и коммуникационных технологий – АЛПУД (Ю.В. Арбузов, А.М. Зимин,         С.И. Маслов, В.А. Обрадович, А.В. Шумов).

Не вызывает сомнений, что автоматизированный практикум, в отличие от традиционного, содействует формированию не только теоретических знаний и практических умений, связанных с изучаемой учебной дисциплиной (а значит, и соответствующих компетенций), но и информационной культуры личности (информационной компетентности), а, следовательно, и ее компонентов – когнитивного, мотивационного и поведенческого. Когнитивный компонент формируется за счет приобщения обучающегося к работе с информационными системами и компьютерными программами; мотивационный – за счет того, что обучающийся осознает преимущества информационных технологий учебно-профессиональной деятельности; поведенческий – благодаря тому, что обучающийся ищет рациональные и оптимальные способы использования информационно-технологического инструментария.

Но так как компетенции студентов имеют межпредметный  характер, то  применение АЛПУД содействует развитию не только компетенций в области  профессиональной деятельности, но также общекультурных: принятие образования как главной жизненной цели и ценности, способность нести ответственность за результаты своей профессиональной деятельности; владение культурой мышления, способность к восприятию информации с различными формами кодирования, её обобщению, анализу; умения применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования;   способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях. На эти  свойства  лабораторных практикумов с компьютерной поддержкой указывают многие авторы: С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, В.И Овсянников,       В.В. Вязанкова, Е.М. Губина, И.В Дмитриев. В этом проявляется социально-креативный потенциал инновационного лабораторного практикума.

Однако применение таких эффективных средств дистанционного образования, как АЛПУД, сдерживается рядом факторов. Это связано с тем, что существующие автоматизированные лабораторные практикумы удаленного доступа не в полной мере обеспечивают ликвидацию разрыва между формированием теоретических знаний и практических умений студентов, а также  перманентное взаимодействие педагога и обучающихся, что не позволяют  индивидуализировать и дифференцировать процесс обучения. Причина этого в неразработанности технологического инструментария АЛПУД и методик его применения в обучении (в том числе и дистанционном), а также в  необеспеченности  взаимодействия субъектов образовательного процесса. Отсюда  следует вывод о  необходимости создания лабораторных практикумов инновационного типа, применение которых позволит преодолеть разрыв между формированием теоретических знаний и практических умений обучающихся, создать условия для комплексного развития их профессиональных компетенций, реализации целевых установок дистанционного обучения.

Автоматизированные лабораторные практикумы удаленного доступа должны быть адекватны технологиям дистанционного обучения, содействовать их оптимальной реализации в условиях модернизации и информатизации профессионального образования. Пути решения этих проблем изложены в следующей главе диссертации.

Вторая глава “Организационно-педагогическая модель дистанционного обучения студентов на основе  автоматизированного лабораторного практикума с удалённым доступом” посвящена описанию разработанной системы дистанционного обучения студентов, основанной на применении авторского полифункционального АЛПУД.

АЛПУД инновационного типа – полифункциональное информационное  средство организации учебной экспериментальной деятельности студентов, реализующее функции управления лабораторным экспериментом, обучения и контроля знаний (тестирования). При создании его методического обеспечения была поставлена и решена задача – создать педагогические условия для:

–    для ознакомления удаленного пользователя с теоретическими основами, методикой лабораторного эксперимента и оборудованием практикума, связанным с компьютером специальным устройством сопряжения;

–    проведения тестирования обучаемых в целях выявления качества усвоения знаний, изложенных в методических материалах,  перед допуском к активным экспериментам; формирования в интерактивном режиме программы активного лабораторного эксперимента;

–    проверки  выполнимости заданных условий эксперимента и осуществления студентами активных опытов в соответствии со сформированной им  программой лабораторного эксперимента;

–    предоставления дополнительного сервиса удаленному преподавателю для коррекции и  контроля  правильности обработки студентами результатов выполненного лабораторного эксперимента.

Особенность авторского варианта АЛПУД, отличающая его от уже созданных в других ВУЗах,  в том, что  удаленный пользователь может не только получать данные лабораторного эксперимента, но и активно изменять условия его проведения, варьировать и индивидуализировать его режимы. Предусмотрено также тестирование студентов перед допуском к удаленному пульту управления стендом и возможность контроля правильности обработки данных со стороны преподавателя, находящегося на удаленном рабочем месте. Данная экспериментальная система включает наглядные и простые в усвоении методические пособия, необходимые для подготовки к выполнению лабораторной работы. Таким образом, полифункциональный АЛПУД имеет модульную структуру (рис. 1, табл. 1).

При использовании в учебном процессе АЛПУД нового типа  очень важной является возможность активного участия студентов в формировании условий  проведения эксперимента. В программах связи предусматривается проверка возможности осуществления тех индивидуальных режимов, которые задаются в опыте. При этом студенты имеют возможность заранее в режиме эмуляции отработать приемы управления стендом, чтобы затем уменьшить затраты  время на реальные лабораторные эксперименты.

В работе показано отличие разработанного под руководством автора полифункционального АЛПУД от аналогичных информационных систем, применяемых в учреждениях профессионального образования (табл. 2). Основными преимуществами авторского АЛПУД перед аналогичными  устройствами являются: интеграция функций обучения, контроля и управления лабораторным экспериментом, возможность защиты лабораторных работ в режиме реального времени, реализация принципа индивидуализации обучения.

Рисунок 1 – Структура автоматизированного лабораторного практикума

с удаленным доступом (АЛПУД)

Таблица 1 – Составляющие полифункционального АЛПУД

Название модуля

Назначение

Обучающий модуль

Содержит полную информацию об экспериментальном стенде (оборудование, измерительные приборы и т. п.), краткие теоретические положения, методику измерения и т.д. в объеме, достаточном для подготовки к проведению лабораторной работы и написания отчета

Модуль

телекоммуникаций

Обеспечивает связь удаленного пользователя с Web-сервером и Web-сервера с управляющим компьютером. Эта связь может осуществляться по различным протоколам в зависимости от оборудования и системного программного обеспечения

Модуль тестирования

Предназначен для контроля усвоения знаний о стенде, физических принципах и методике эксперимента, без которого студент не допускается к активному проведению опытов

Справочный модуль

Содержит текстовые, табличные и графические данные, необходимые для обработки результатов эксперимента

Модуль

идентификации

пользователя

Проверяет, имеет ли пользователь право на управление установкой в настоящий момент, и обеспечивает проведение эксперимента в данное время только одним пользователем

Модуль имитации

эксперимента

Позволяет до проведения активных экспериментов знакомиться с пультом управления стендом и имитировать элементарные операции настройки условий эксперимента, чтобы снизить затраты времени на реальный эксперимент

Модуль визуализации данных эксперимента

Позволяет наглядно представить результаты лабораторного эксперимента в форме, удобной для их дальнейшей обработки

Модуль управления

Позволяет перенастраивать лабораторный стенд и осуществлять его функционирование в заданном пользователем режиме работы

Модуль измерения

Осуществляет измерение заданных параметров

 

Таблица 2  –  Сравнение АЛПУД (обозначения: А – авторская система,

С – существующие, “+” – наличие возможности, ”-” – отсутствие)

Возможности и функции

АЛПУД

А

С

1

Функции адаптивной обучающей системы, возможность индивидуализации траектории обучения

+

-

2

Настраиваемый интерфейс

+

+

3

Адаптивное on-line тестирование знаний с оценкой важнейших параметров обученности

+

-

4

Возможность варьировать условия проведения лабораторного эксперимента

+

+

5

Возможность выбора лабораторных работ (в т.ч. по степени трудности)

+

+

6

Возможность защиты лабораторной работы в режиме on-line

+

-

7

Универсальность и инвариантность по отношению к предметной области (учебной дисциплине, дидактической единице, учебному модулю)

+

-

8

Целесообразность использования в дистанционном обучении и самостоятельной работе

+

+

9

Перманентность контроля учебно-экспериментальной деятельности обучающихся

+

-

10

Рейтинговый контроль учебной деятельности студентов в системе дистанционного обучения

+

-

11

Возможность выбора между виртуальной и реальной (с удаленным доступом) лабораторной работой

+

-

12

Удаленный доступ к реальному лабораторному оборудованию и управление им

+

+

13

Гибкая модульность программного комплекса

+

+

14

Ведение базы данных об обучающихся, учет и мониторинг их учебных достижений

+

+

15

Получение полной информации об учебной деятельности студентов, необходимой для перманентного многопараметрического контроля и адаптивного педагогического управления

+

-

16

Возможность в режиме on-line опроса и анкетирования обучающихся для получения отзывов о работе системы, предложений о совершенствовании работы системы

+

-

 В работе приводится модель учебной  экспериментальной деятельности студентов  на основе   лабораторного практикума, результатом которого явилась предложенная технология применения полифункционального АЛПУД в системе дистанционного обучения (рис. 2). В процессе моделирования были  реализованы этапы:

–    выявление элементов теоретического курса, связанных содержательно с  работами практикума;

–    процедуры защиты лабораторных работ в режиме «on-line» при индивидуализации и дифференциации обучения посредством варьирования набора предъявляемых обучающемуся лабораторных работ практикума;

–    процедуры варьирования  условий эксперимента и степени трудности заданий, а также перманентного контроля учебной экспериментальной  еятель-

Рисунок 2 – Модель экспериментальной учебной деятельности

ности студентов при соблюдении синхронности между действиями обучающихся и их коррекцией. Результат применения дидактической  технологии, основанной на данной модели,  состоит в  комплексном и  синхронном формировании теоретических знаний и практических умений студентов, направленности на развитие когнитивного, мотивационного и поведенческого компонентов информационной культуры личности студентов.

Разработанная технология позволяет осуществлять рейтинговый контроль учебной деятельности студентов с использованием модели: , где первое и второе слагаемые – соответственно рейтинг по результатам теоретического обучения и тестирования, рейтинг по результатам выполнения и защит лабораторных работ. Использование рейтинговой системы в дистанционном обучении стимулирует обучающихся к систематическому учебному труду, пополнению теоретических знаний и практических умений.

Третья глава “Опытно-экспериментальная работа по исследованию эффективности обучения студентов с использованием АЛПУД” посвящена описанию экспериментальной проверки эффективности применения разработанного полифункционального АЛПУД в системе учебной экспериментальной деятельности с применением технологий дистанционного  обучения студентов. Педагогические эксперименты проводились по классической доказательной схеме ROXO, где        R – рандомизация (формирование) контрольных и экспериментальных групп,        O – контроль в процессе эксперимента (на всех стадиях), X – экспериментальный стимул (в нашем случае – применение полифункционального АЛПУД, позволяющее синхронизировать формирование теоретических знаний и практических умений, интегрировать теоретическую и практическую подготовку студента).

Педагогические эксперименты, проведенные на базе КубГТУ, показали высокую эффективность использования АЛПУД в обучении физике. Она проявилась в сопряженном (комплексном) формировании базовых физических знаний студентов и умений реализовывать их на практике, в частности лабораторном физическом эксперименте. В педагогическом эксперименте № 1 контрольная группа включала 263 студента, экспериментальная – 289, в эксперименте № 2 – соответственно 232 и 217. Уровень физических знаний определялся как по стобалльной системе на основе рубежного компьютерного тестирования, так и по результатам итогового контроля (зачеты и экзамены проходят в письменной форме по единой методике, каждый студент может набрать от 0 до 20 условных баллов, граница положительной оценки – 10 баллов). На начальном этапе экспериментов студенты первого курса контрольной и экспериментальной групп достоверно не отличались по уровню знаний физики и математики (для этого были проанализированы данные о сдаче ЕГЭ недавними абитуриентами). На завершающем этапе экспериментов по всем показателям студенты экспериментальных групп достоверно (p < 5 %) превосходили студентов контрольных групп (табл. 3).

Таблица 3  – Результаты обучения студентов (КГ и ЭГ – контрольная

и экспериментальная группы)

Показатель, Х±?

Эксперимент № 1

Эксперимент № 2

КГ

ЭГ

КГ

ЭГ

1

Уровень знаний

(стобалльная система), ед.

53 ± 6,1

72 ± 5,4

56 ± 6

78 ± 6,5

2

Уровень знаний

(двадцатибалльная система), ед.

11,3 ± 0,94

15,9 ± 0,83

11,9 ± 0,88

16,6 ± 0,97

Во всех педагогических экспериментах более высокие результаты обучения студентов экспериментальных групп (p < 0,05) по сравнению с контрольными достигнуты в результате практической реализации модели учебной экспериментальной деятельности, нацеливающей на  комплексное формирование теоретических знаний и практических умений. Статистическая обработка результатов экспериментов подтвердила гипотезу исследования (выявление достоверности различия между выборками производилось на основе вычисления Т-критерия).

Кроме того, анализ результатов анкетирования показал, что после завершения эксперимента № 1 в контрольной группе положительное отношение к учебному процессу (по физике) наблюдалось у 53 % студентов, в экспериментальной – у 85 %. В эксперименте № 2 эти показатели соответственно 48 % и    78 %. (Проверялась удовлетворенность учебным процессом, оценивалась доля студентов, ответивших на вопрос “Удовлетворены ли Вы учебным процессом?” “Да” либо “Скорее да, чем нет”). Необходимо также отметить, что в экспериментальных группах выше доля студентов, своевременно защитивших лабораторные работы: в эксперименте № 1 – соответственно 90 % и 68 %, в эксперименте № 2 – соответственно 94 % и 60 %. Сравнивались также данные о количестве студентов, вовремя сдавших зачет или экзамен: в эксперименте № 1 – соответственно 86 % и 63 %, в эксперименте № 2 – соответственно 89 % и 55 %. Это свидетельствует о высокой эффективности информационных образовательных технологий, основанных на применении АЛПУД, их несомненной роли в формировании естественнонаучных знаний будущих инженеров, формировании их мотивации к добросовестной учебе и становлению компонентов социально-профессиональной компетентности. Выполненные эксперименты также показали, что применение полифункционального АЛПУД позволяет в большей мере реализовать педагогические возможности дистанционного обучения, чем при применении традиционных систем (табл. 4).

Подводя итог изложенному выше, следует отметить, что применение созданного полифункционального АЛПУД в структуре учебной экспериментальной деятельности эффективно как в обучении студентов вузов, так и ссузов. Лабораторный практикум становится автоматизированным, вариативным и адаптивным (к возможностям и потребностям обучающегося), контроль и коррекция учебной экспериментальной деятельности студентов – перманентными и оперативными, формирование знаний и умений – комплексным (сопряженным), а дистанционное обучение – динамичным и эффективным.

Таблица 4 – Реализация основных характеристик   дистанционного обучения

(Х – реализация очень слабая, ХХ – слабая, ХХХ – достаточная,

ХХХХ – сильная)

Характеристики дистанционного обучения

Эксперимент 1

Эксперимент 2

КГ

ЭГ

КГ

ЭГ

1

Управление вниманием

ХХ

ХХХХ

ХХ

ХХХХ

2

Информирование о задачах занятия

ХХ

ХХХХ

ХХ

ХХХХ

3

Активизация припоминания изученного ранее

ХХ

ХХХХ

ХХ

ХХХХ

4

Предварительное знакомство с материалом

ХХ

ХХХХ

ХХ

ХХХХ

5

Обеспечение учебными руководствами

ХХ

ХХХХ

ХХ

ХХХХ

6

Проверка выполнения или применения

ХХ

ХХХХ

ХХ

ХХХХ

7

Обеспечение обратной связи

ХХ

ХХХХ

ХХ

ХХХХ

8

Оценка выполнения

ХХ

ХХХХ

ХХ

ХХХХ

9

Повышение качества усвоения

ХХ

ХХХХ

ХХ

ХХХХ

В заключении представлены выводы.

1.   Актуальность конструирования новой модели учебной экспериментальной деятельности и разработки  инновационного лабораторного практикума  обусловлена отсутствием в рамках учебных заведений дистанционной образовательной среды для этой деятельности студентов вследствие неразработанности как  соответствующего технологического инструментария, так и её методического обеспечения. Теоретическим базисом  создания образовательной среды экспериментальной деятельности являются нормативно определённые цели дистанционного образования,  концепции компетентностного, личностно ориентированного и деятельностного подходов, а также методический арсенал частных методик преподавания научных дисциплин.

2.   Концептуальная модель учебной экспериментальной деятельности  опирается на пять базисов: педагогический, определяющий аксиологические ориентиры этого вида учебной работы, а также фундаментальные  педагогические концепции и адекватные современному этапу развития образования подходы; онтологический, раскрывающий специфику теоретической подготовки  в рамках изучаемых научных теорий; методический, регламентирующий применение теоретических и экспериментальных методов обучения, процедуры и учебные алгоритмы, трансформацию содержания в конкретные учебные материалы; технологический, устанавливающий  правила  отбора и создания аппаратно-приборного обеспечения деятельности; компьютерно-коммуникативный, определяющий задачи и специфику компьютерной поддержки экспериментальной деятельности на всех  этапах её исполнения  и фиксации результатов. На основе этих базисов построены  все компоненты модели экспериментальной учебной деятельности: обучающий, диагностирующий и управленческий.

3.   АЛПУД нового поколения представляет собой полифункциональную аппаратно-информационную систему, реализующую завершённый дидактический цикл экспериментальной деятельности. Его структура  включает модули: экспериментальный – непосредственно для проведения моделирующего эксперимента с возможностью широкого варьирования экспериментальных параметров; визуализации полученных  данных и их всесторонней обработки; справочный – контекстно-зависимая справочная система, содержащая информацию как о работе с системой, так и о целях, задачах лабораторной работы, необходимый дополнительный методический материал; контрольно-диагностический, включающий компьютерный инструментарий фиксации и диагностики индивидуальных результатов обучения.  Содержание практикума представлено тремя  формами – теоретической, экспериментальной, практической.  Экспериментальная деятельность на основе АЛПУД состоит из этапов: изучение теории эксперимента, индивидуальная диагностика подготовленности студентов к выполнению лабораторного эксперимента, рассмотрение видеоматериалов, демонстрирующих процессы и явления на реальных установках, компьютерное моделирование, управление ходом эксперимента студентами в условиях удаленного доступа, математическая обработка результатов лабораторного эксперимента, дистанционный контроль  его результатов.

4.   АЛПУД нового поколения для студентов инженерных вузов входит в состав методического обеспечения экспериментальной деятельности и  выполняет дидактические функции: информативности  – представление информации в различных современных формах и видах; мультимедийности – одновременное использование различных форм представления информации и её обработки в едином объекте; дифференциации – коррекция траектории обучения студентов с учетом уровня их подготовленности; интерактивности – активное взаимодействие и оперативное получение результатов  исследования студентами путем изменения параметров или условий изучаемого объекта или явления; индивидуализации – организация самоподготовки и самостоятельной работы студентов с ориентацией на их познавательные и профессиональные интересы; вариативности – возможность модификации практикума для различных инженерных специальностей; управления – получение устойчивой обратной связи в процессе проведения лабораторной работы и коррекция действий обучающегося; кумулятивности – хранение, документирование и систематизация учебной и учебно-методической информации; наглядности – использование различных способов  влияния на органы чувств обучающегося.

5.   Создание  и применение АЛПУД – это одно из основных направлений развития дистанционной образовательной среды  для организации учебной экспериментальной деятельности в ВУЗах. Их использование способствует трансформации традиционных учебных задач в учебно-профессиональные, что стимулирует развитие профессионально-значимых качеств студентов, интеграции теоретического обучения и формирования практических умений, что  создает педагогические условия для перманентного (синхронного, комплексного) развития компетенций будущих инженеров. Внедрение указанных технологий приводит к повышению академической успеваемости студентов, совершенствованию форм и методов самостоятельной работы обучаемых, их творческому саморазвитию. Автоматизация лабораторного практикума обеспечивает  условия для подготовки кадров, профессионально использующих информационные технологии, т.е. обладающих когнитивным, мотивационным и поведенческим компонентами информационной культурой личности.

6.   Проведенные педагогические эксперименты на базе технического колледжа и инженерного вуза показали высокую эффективность реализации  модели учебной экспериментальной деятельности студентов на основе технологий дистанционного обучения и АЛПУД инновационного типа. Статистическая обработка результатов опытно-экспериментальной работы показала достоверность различий между результатами обучения студентов экспериментальных и контрольных групп (p < 0,05).

Результаты исследования подтверждают вывод о том,  что для экспериментальной деятельности  на основе АЛПУД характерен высокий социально-креативный потенциал, проявившийся в формировании социально значимых личностных качеств студентов, в частности, изменение у них отношения к обучению и, как следствие, принятие образования как основной жизненной доминанты. А использование исследовательских методов эксперимента продемонстрировало позитивную динамику в развитии их творческих способностей. Поэтому можно утверждать, что результаты исследования подтвердили положение гипотезы о том, что экспериментальная деятельность студентов на основе инновационного лабораторного практикума обеспечивает выполнение ею ожидаемых социально-педагогических задач.

К перспективам исследования следует отнести создание на базе предложенного лабораторного практикума  унифицированной междисциплинарной конструкции с компьютерной поддержкой, которая будет исполнять роль основного средства организации учебной экспериментальной деятельности в освоении содержания любых дисциплин естественнонаучного цикла. Это возможно, поскольку  педагогические задачи, структура и технологические и методические  компоненты  предложенного практикума  инвариантны по отношению к конкретному содержанию обучения и могут быть экстраполированы на другие области знаний.

Содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1.   Стригин Е.Ю. Лабораторный практикум с удаленным доступом как средство нового уровня сетевых компьютерных технологий обучения физике. – Ставрополь: Вестник СГУ, 2009.  –  С. 181–186.

2.   Стригин Е.Ю., Ёлочкин М.Е. Особенности использования лабораторного практикума с удаленным доступом при обучении студентов технического вуза // Среднее профессиональное образование. – М. : ИПР СПО, 2009. – № 6. – С. 18–20.

3.   Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л. Лабораторный физический практикум по изучению фазовых переходов первого рода // Среднее профессиональное образование. – М. : ИПР СПО,  2010. – № 8. – С. 25–26.

4.   Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л. Особенности проектирования лабораторного физического практикума в телекоммуникационной системе // Среднее профессиональное образование. – М. : ИПР СПО, 2010. – № 9. – С. 57–59.

5.   Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л. Лабораторный физический практикум с удаленным доступом в системе профессионального образования. – М. : Профессиональное образование (Столица), 2010. – С. 42–43.

6.   Стригин Е.Ю. Дидактический потенциал учебного лабораторного эксперимента на основе автоматизированного лабораторного практикума удаленного доступа // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 2.

Охранные документы на объекты интеллектуальной собственности:

7.   Свидетельство 2006610221 Программа для сбора и обработки данных к автоматизированному рабочему месту удаленного доступа «Дифракция лазерного излучения» / Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л, Миненко В.Г., Москаленко Ф.В., Мальцев Р.Г. (РФ).

8.   Свидетельство 2006610243 Сервер удаленного доступа для связи с лабораторными установками на базе микроконтроллера ATMEGA16 (Свидетельство) / Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л, Миненко В.Г., Москаленко Ф.В., Мальцев Р.Г. (РФ).

9.   Патент на полезную модель. 56012 РФ, F02M35/10 Лабораторная установка для исследования магнитных полей различных объектов / Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л, Миненко В.Г., Москаленко Ф.В., Мальцев Р.Г (РФ).

10. Патент на полезную модель 56013 РФ, F02M35/10 Лабораторная установка для изучения дифракции лазерного излучения и определения длины волны лазерного излучения / Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л, Миненко В.Г., Москаленко Ф.В., Мальцев Р.Г. (РФ).

11. Патент на полезную модель 57027 РФ, F02M35/10 Лабораторная установка для изучения законов фотоэффекта и определения постоянной Планка / Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л, Миненко В.Г., Москаленко Ф.В., Маль-     цев Р.Г. (РФ).

  1. Учебные и учебно-методические пособия

12. Элементарная физика / Е.Ю. Стригин, А.И. Архипова, А.И. Гаврилов, А.В. Лаврентьев и др. : учеб. пособие. Часть 1. – Краснодар, 2006. – 231 с.

13. Элементарная физика / Е.Ю. Стригин, А.И. Архипова, А.И. Гаврилов, А.В. Лаврентьев и др. : учеб. пособие. Часть 2. – Краснодар, 2006. – 291 с.

14. Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л. Методическая система обучения физике на основе компьютерных и микропроцессорных технологий физического эксперимента : учеб. пособие. – Краснодар : Изд. «Издательский дом-Юг», 2010. – 146 с.

15. Сборник задач по общему курсу физики. Раздел 1. Физические основы механики. Раздел 2. Электричество и магнетизм (учебно-методические разработки) / Е.Ю. Стригин, М.Л. Блинникова, А.И. Гаврилов, И.А. Гаврилов,         Е.С. Киселева, А.В. Лаврентьев. – Краснодар : Изд. КубГТУ, 2004.

16. Сборник задач по общему курсу физики. Раздел 3. Колебания и волны. Раздел 4. Квантовая физика / Е.Ю. Стригин, М.Л. Блинникова, А.И. Гаврилов, И.А. Гаврилов, Е.С. Киселева, А.В. Лаврентьев / Кубан. гос. технол. ун-т. Кафедра физики. – Краснодар : Изд. КубГТУ, 2006. – 69 с.

17. Сборник задач по общему курсу физики. Раздел 5. Статистическая физика и термодинамика. Раздел 6. Элементы физики твердого тела и физической электроники / Е.Ю. Стригин, М.Л. Блинникова, А.И. Гаврилов, И.А. Гаврилов, Е.С. Киселева, А.В. Лаврентьев / Кубан. гос. технол. ун-т. Кафедра физики. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2006. – 58 с.

Статьи в журналах и научно-методических сборниках, тезисы докладов:

18. Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л., Миненко В.Г. Установка для дистанционного изучения дифракции Фраунгофера лазерного пучка на дифракционной решетке // Наука Кубани серия «Проблемы физико-математического моделирования». Вып. 1. – Краснодар : Изд. КубГТУ, 2005 – С. 125–128.

19. Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л., Миненко В.Г. Разработка автоматизированной лаборатории удаленного доступа в рамках концепции дистанционного образования Современные технологии обучения: международный опыт и российские традиции / Материалы XI Международной конференции. – Санкт-Петербург, 2005. – С. 54–58.

20. Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л., Миненко В.Г. Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом «Изучение дифракции лазерного излучения». Современный физический практикум: Сборник трудов     IX Международной учебно-методической конференции под редакцией Н.В Калачёва и М.Б. Шапочкина. – М. : Издательский дом Московского физического общества, 2006. – С. 25–28.

21. Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л., Миненко В.Г. Физическая реализация имитационной модели лабораторной установки «Изучение законов внешнего фотоэффекта. Определение постоянной Планка». Современный физический практикум: Сборник трудов IX Международной учебно-методической конференции под редакцией Н.В. Калачёва и М.Б. Шапочкина. – М. : Издательский дом Московского физического общества, 2006. – С. 12–14.

22. Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л., Двадненко И.В. Имитационное моделирование лабораторного практикума по физике. Инновационные процессы в высшей школе / Материалы XIII Всероссийской научно-практической конференции. – Краснодар : Изд. ГОУВПО КубГТУ, 2007 – С. 222.

23. Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л., Двадненко И.В. Инновационные технологии учебного физического эксперимента. Инновационные процессы в высшей школе / Материалы XIII Всероссийской научно-практической конференции. – Краснодар : Изд. ГОУВПО КубГТУ, 2007. – С. 222.

24. Наблюдение процесса кристаллизации серебра с помощью пирометра высокого разрешения / Е.В. Рыкова, Е.Ю. Стригин, В.Т. Рыков, М.В. Руденко, В.С. Бурлак // Материалы VIII конференции «Современные наукоемкие технологии», март 2009 г. – С. 53.

25. Разработка лабораторного практикума по физике на базе пирометра высокого разрешения / Е.В. Рыкова, Е.Ю. Стригин, В.Т. Рыков, М.А. Руденко, В.С. Бурлак // Материалы VI Международной педагогической конференции, Новосибирск 19 февраля 2009 г. – С. 45–46.

26. Логашенко О.И., Стригин Е.Ю. Инновационный лабораторный физический практикум для студентов технического вуза / Проблемы современного физического образования: школа и вуз. – Армавир, 2011.

 


СТРИГИН Евгений Юрьевич

 

УЧЕБНАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА

НА ОСНОВЕ ИННОВАЦИОННОГО ЛАБОРАТОРНОГО

ПРАКТИКУМА  ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

 


Подписано в печать 21.04.2012. Печать трафаретная.

Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 648.

Отпечатано в ООО «Издательский Дом-ЮГ»

350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «В», оф. В-120,

тел. 8-918-41-50-571

 

 

 

 
Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.