Информационные технологии в образовании

В наше время информация имеет такую же стратегическую ценность, как и традиционные материальные и энергетические ресурсы. Современные информационные технологии, позволяющие создавать, хранить, перерабатывать информацию и обеспечивать эффективные способы ее представления потребителю, являются мощным инструментом ускорения прогресса во всех сферах общественного развития. Безусловно, это один из существенных факторов, определяющих конкурентоспособность страны, региона, отрасли и отдельной организации.

Важная роль в процессе создания и использования информационных технологий принадлежит системе образования, особенно высшей школе как основному источнику квалифицированных, высокоинтеллектуальных кадров и мощной базе фундаментальных и прикладных научных исследований. Специфика системы образования состоит в том, что она является, с одной стороны, потребителем, а с другой — активным производителем информационных технологий. При этом технологии, рожденные в системе образования, используются и далеко за ее пределами. Это позволяет говорить о возможности практической реализации концепции перехода от информатизации образования к информатизации общества.

Для понимания роли информационных технологий в образовании необходимо вникнуть в суть этого понятия.

Говоря об информационной технологии, в одних случаях подразумевают определенное научное направление, в других — конкретный способ работы с информацией. Как видим, существует двоякая трактовка понятия «информационная технология»: как способ и средства сбора, обработки и передачи информации для получения новых сведений об изучаемом объекте и как совокупность знаний о способах и средствах работы с информационными ресурсами.

В каком-то смысле все педагогические технологии (понимаемые как способы) являются информационными, так как учебно-воспитательный процесс всегда сопровождается обменом информацией между педагогом и обучаемым. Но в современном понимании информационная технология обучения (ИнТО) — это педагогическая технология, использующая специальные способы, программные и технические средства (кино, аудио- и видеосредства, компьютеры, телекоммуникационные сети) для работы с информацией. И суть информатизации образования состоит в создании как для педагогов, так и для учащихся благоприятных условий для свободного доступа к культурной, учебной и научной информации.

Понятие «компьютерная технология обучения» (КТО), с учетом широких возможностей современных вычислительных средстви компьютерных сетей, часто используется в том же смысле, что и ИнТО. В то же время применение термина «компьютерная технология» вместо термина «информационная технология» встречает возражения. Они связаны с тем, что информационные технологии могут использовать компьютер как одно из возможных средств. Кроме того, понимание роли компьютера как вычислительной машины (от англ, computer — вычислитель) стало уже анахронизмом. Поэтому сам термин «компьютерная (буквально — вычислительная) технология» воспринимается как неудачный, а вот вести речь о компьютерных средствах обучения, компьютерных программах вполне правомерно.

Общая характеристика информационных технологий обучения. Систематические исследования в области применения информационных технологий в образовании ведутся более сорока лет. Система образования всегда была очень отзывчива к внедрению в учебный процесс информационных технологий, базирующихся на программных продуктах самого широкого назначения. В учебных заведениях успешно применяются различные программные комплексы — как относительно доступные (текстовые и графические редакторы, средства для работы с таблицами и подготовки компьютерных презентаций), так и сложные, подчас узкоспециализированные (системы программирования, системы управления базами данных, пакеты символьной математики и статистической обработки данных).

В то же время эти программные средства никогда не обеспечивали всех потребностей педагогов. Начиная с 60-х годов прошлого столетия в научных центрах и учебных заведениях США, Канады, Западной Европы, Австралии, Японии, России (ранее — СССР) и ряда других стран было разработано именно для нужд образования большое количество специализированных компьютерных систем, ориентированных на различные типы вычислительной техники.

Разработка полноценных программных продуктов учебного назначения — весьма дорогостоящее дело. Ведь для этого необходима совместная работа высококвалифицированных специалистов: психологов, преподавателей-предметников, компьютерных дизайнеров, программистов. Многие крупные зарубежные фирмы и ряд отечественных производителей программной продукции финансируют проекты создания компьютерных учебных систем в учебных заведениях и ведут собственные разработки в этой области.

Создание собственно учебных компьютерных средств развивалось на основе идеи программированного обучения. И в настоящее время во многих учебных заведениях разрабатываются и используются как отдельные программные продукты учебного назначения, так и автоматизированные обучающие системы (АОС) по различным учебным дисциплинам. АОС включает в себя комплекс учебно-методических материалов (демонстрационных, тео-ретических, практических, контролирующих) и компьютерные программы, которые управляют процессом обучения.

Разработка специализированных программ обычно предполагает решение вполне определенных задач компьютеризации учебного процесса. Так, для школы особый интерес представляют комплексы программных продуктов, поддерживающих обучение информатике. Одним из результатов изучения учащимися курса информатики является возможность систематического использования информационных технологий при освоении и других учебных предметов.

Программные продукты учебного назначения могут представлять собой электронные варианты следующих учебно-методических материалов: компьютерные презентации иллюстрационного характера; электронные словари-справочники и учебники; лабораторные практикумы с возможностью моделирования реальных процессов; программы-тренажеры; тестовые системы.

АО С обычно базируется на инструментальной среде — комплексе компьютерных программ, предоставляющих пользователям, не владеющим языками программирования, следующие возможности:

педагог вводит разностороннюю информацию (теоретический и демонстрационный материал, практические задания, вопросы для тестового контроля) в базу данных и формирует сценарии для проведения занятия;

ученик в соответствии со сценарием (выбранным им самим или назначенным педагогом) работает с учебно-методическими материалами, предлагаемыми программой;

автоматизированный контроль усвоения знаний обеспечивает необходимую обратную связь, позволяя выбирать самому ученику (по результатам самоконтроля) или назначать автоматически последовательность и темп изучения учебного материала;

работа ученика протоколируется, информация (итоги тестирования, изученные темы) заносится в базу данных;

педагогу и ученику предоставляется информация о результатах работы отдельных обучаемых или определенных групп, в том числе и в динамике.

В качестве наиболее известных примеров АОС, базирующихся на принципах программированного обучения, можно назвать зарубежную систему PLATO и отечественную АОС ВУЗ. В 90-х годах в России получили распространение инструментальные среды для персональных компьютеров зарубежного (Private Tutor, LinkWay, Costoc) и отечественного производства: АДОНИС, УРОК и др., применявшиеся в школах и высших учебных заведениях. В настоящее время в системе образования накоплено несколько тысяч компьютерных программ учебного назначения, разработанных в учебных заведениях России. По оценкам зарубежных экспертов, многие из них отличаются оригинальностью, высоким научным и методическим уровнем.

Возрастание возможностей компьютеров стимулировало развитие нового направления в компьютеризации обучения — создание интеллектуальных обучающих систем (ИОС). Этот подход базируется на работах в области искусственного интеллекта, в частности теории экспертных систем — сложных программ, манипулирующих специальными, экспертными знаниями в узких, предметных областях. Как и настоящий человек-эксперт, эти системы решают задачи, используя логику и эмпирические правила, умеют пополнять свои знания. В итоге, соединяя мощные компьютеры с богатством человеческого опыта, экспертные системы повышают ценность экспертных знаний, делая их широко применяемыми.

ИОС представляет качественно новую технологию, основу которой составляют следующие особенности:

моделирование процесса обучения;

использование динамически развивающейся базы знаний ИОС, содержащей, наряду с традиционным представлением информации (аналогично АОС), экспертные знания из предметной и психолого-педагогической областей;

автоматический подбор рациональной стратегии обучения для каждого обучаемого;

автоматический учет в работе ИОС новой информации, поступающей в базу знаний, т. е. саморегулирование системы.

Работы в области создания ИОС пока носят единичный характер и на уровень массовой технологии еще не вышли.

В 80 — 90-х годах произошел своего рода скачок в информатизации, связанный с массовым производством относительно недорогих и в то же время обладающих прекрасными техническими характеристиками персональных компьютеров.

В сфере обучения, особенно с появлением операционной системы Windows, открылись новые возможности. Прежде всего это доступность диалогового общения в так называемых интерактивных программах. Кроме того, стало осуществимым широкое использование графики (рисунков, схем, диаграмм, чертежей, карт, фотографий). Применение графических иллюстраций в учебных компьютерных системах позволяет на новом уровне передавать информацию обучаемому и улучшить ее понимание. Учебные программные продукты, использующие графику, способствуют развитию таких важных качеств, как интуиция, образное мышление.

Дальнейшее развитие компьютерных технологий в последнее десятилетие предоставило очень перспективные для образовательных целей технические и программные новинки. В первую очередь, это устройства для работы с компакт-дисками — CD-ROM (от англ. Compact Disk Read Only Memory — устройство для чтения с компакт-диска) и CD-RW (от англ. Compact Disk Read/Write — устройство для чтения и записи на компакт-диск), позволяющие сосредоточить большие объемы информации (сотни мегабайт) на небольшом и недорогом носителе.

Возросшая производительность персональных компьютеров сделала возможным достаточно широкое применение технологий мультимедиа, систем виртуальной реальности.

Современное обучение уже трудно представить без технологии мультимедиа (от англ, multimedia — многокомпонентная среда), которая позволяет использовать текст, графику, видео и мультипликацию в интерактивном режиме и тем самым расширяет области применения компьютера в учебном процессе. Но необходимо учесть, что уровень и качество работы с соответствующими программными продуктами зависят от выполнения весьма высоких требований к быстродействию и объему памяти компьютера, звуковым характеристикам и наличию дополнительного оборудования, в частности CD-ROM. Мультимедиа программы — это наукоемкий и весьма дорогостоящий продукт, так как для их разработки необходимо соединить усилия не только специалистов в предметной области, педагогов, психологов и программистов, но и художников, звукооператоров, сценаристов, монтажеров и других профессионалов.

Виртуальная реальность (от англ. virtual reality — возможная реальность) — это новая технология неконтактного информационного взаимодействия, реализующая с помощью мультимедиа среды иллюзию непосредственного присутствия в реальном времени в стереоскопически представленном «экранном мире». В таких системах непрерывно создается иллюзия местонахождения пользователя среди объектов виртуального мира. Вместо обычного дисплея используются очки-телемониторы, в которых показываются непрерывно изменяющиеся картины событий виртуального мира. Управление осуществляется с помощью реализованного в виде «информационной перчатки» специального устройства, определяющего направление перемещения пользователя относительно объектов виртуального мира. Кроме этого, имеется устройство создания и передачи звуковых сигналов. В учебных целях технология виртуальной реальности была впервые применена еще в 60-х годах прошлого столетия, когда с помощью специальных тренажеров пилоты осваивали способы управления самолетом. С 80-х годов в США стали создаваться принципиально новые системы диалогового управления машинно-генерируемыми образами, прежде всего для решения задач подготовки военного персонала. В настоящее время эта технология применяется также в психологии, индустрии развлечений и др.

Новые возможности информатизации образования открыла в 90-е годы гипертекстовая технология. Гипертекст (от англ, hyper-text — сверхтекст), или гипертекстовая система, — это совокупность разнообразной информации, которая может располагаться не только в разных файлах, но и на разных компьютерах. Основная черта гипертекста — это возможность переходов по так называемым гиперссылкам, которые представлены либо в виде специально оформленного текста, либо определенного графического изображения. Одновременно на экране компьютера может быть несколько гиперссылок, и каждая из них определяет свой маршрут «путешествия».

В гипертекстовой системе со стандартными возможностями пользователь выбирает с помощью манипулятора «мышь» одну из видимых гиперссылок и перемещается по сети узлов, содержимое которых отображается на экране компьютера. Наряду с графикой и текстом узлы могут содержать мультимедиа информацию, включая звук, видео, анимацию. В этом случае для таких систем используется термин «гипермедиа».

Современную гипертекстовую обучающую систему отличает удобная среда обучения, в которой легко находить нужную информацию, возвращаться к уже пройденному материалу и т. п. При проектировании гипертекстовой системы можно заложить гиперссылки, опираясь на способности человеческого мышления к связыванию информации и соответствующему ассоциативному доступу к ней.

В этом плане актуальным становится внедрение в учебный процесс гипертекстовых курсов, подготовленных как в рамках традиционной технологии HTML, так и с использованием специальных программных средств, дополняющих возможности стандартного гипертекста.

Технология HTML основана на создании гипертекста с помощью специального языка HTML (от англ. HyperText Markup Language — гипертекстовый язык разметки). Для просмотра гипертекста и поиска информации в начале 90-х годов были разработаны специальные программы, называемые браузерами (от англ. browser — средство для просмотра). Браузеры позволяют просматривать гипертекст почти на любом компьютере, независимо от используемой операционной системы (DOS, Windows, UNIX и др.).

В последние годы были разработаны и получили определенную популярность различные программные комплексы, которые расширяют возможности, предоставляемые технологией HTML, и позволяют привлечь педагогов непосредственно к созданию гипертекстовых учебных средств. Помимо программ из весьма популярного пакета Microsoft Office, с помощью которых легко трансформировать разнообразные документы в гипертекстовые, имеются средства, специально предназначенные для учебных Целей. Это система HyperCard, позволяющая создавать учебные Приложения с использованием средств мультимедиа и легко сохранять в базе данных карты с разнородной (текстовой, графической, звуковой) информацией. В системе SuperBook реализован набор изощренных возможностей для структурирования, просмотра и поиска текста, в которых, в отличие от традиционного поиска по ключу или синониму, делается попытка использовать полную структуру текста. В России система SuperBook (под названием СуперКниг) свободно распространяется для нужд системы образования.

АОС, построенная на основе гипертекстовой технологии, может обеспечить лучшую обучаемость не только благодаря наглядности представляемой информации. Использование динамического, т. е. изменяющегося, гипертекста позволяет провести диагностику обучаемого, а затем автоматически выбрать один из возможных уровней изучения одной и той же темы. Гипертекстовые обучающие системы представляют информацию так, что и сам обучаемый, следуя графическим или текстовым ссылкам, может использовать различные схемы работы с материалом. Все это создает условия для реализации в таких курсах дифференцированного подхода к обучению.

Распространение гипертекстовой технологии в определенной мере послужило своеобразным толчком к созданию и широкому тиражированию на компакт-дисках разнообразных электронных изданий: учебников, справочников, словарей, энциклопедий (школьная серия «1C: Репетитор», энциклопедические и учебные издания фирмы «Кирилл и Мефодий» и др.).

Использование в электронных изданиях различных информационных технологий (ИОС, мультимедиа, гипертекст) дает весомые дидактические преимущества электронной книге по сравнению с традиционной:

• в технологии мультимедиа создается обучающая среда с ярким и наглядным представлением информации, что особенно привлекательно для школьников;

• осуществляется интеграция значительных объемов информации на едином носителе;

• гипертекстовая технология благодаря применению гиперссылок упрощает навигацию и предоставляет возможность выбора индивидуальной схемы изучения материала;

• технология ИОС на основе моделирования процесса обучения позволяет дополнить учебник тестами, отслеживать и направлять траекторию изучения материала, осуществляя, таким образом, обратную связь.

Новый импульс информатизации образования дает развитие информационных телекоммуникационных сетей. Глобальная сеть Internet обеспечивает доступ к гигантским объемам информации, хранящимся в различных уголках нашей планеты. Многие эксперты рассматривают технологии Internet как революционный прорыв, превосходящий по своей значимости появление персонального компьютера.

К числу базовых обычно относят следующие технологии Internet: WWW (от англ. World Wide Web — Всемирная Паутина) — технология работы в сети с гипертекстами; FTP (от англ. File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) — технология передачи по сети файлов произвольного формата; IRC (от англ. Internet Relay Chat — поочередный разговор в сети) — технология ведения переговоров в реальном масштабе времени, дающая возможность разговаривать с другими людьми по сети в режиме прямого диалога; E-mail, электронная почта — целая серия услуг: 1) отправка и прием электронных писем, которые доставляются абонентам электронной почты в любую точку земного шара в течение нескольких часов; 2) информационное обслуживание по пересылке абонентам сети обзоров, сводок и иных справочных материалов от различных фирм и организаций; телеконференции — технология получения и отсылки материалов дискуссий, в которых могут принимать участие люди, разделенные большими расстояниями.

Специфика технологий Internet заключается в том, что они предоставляют громадные возможности выбора источников информации: базовая информация на серверах сети; оперативная информация, пересылаемая по электронной почте; разнообразные базы данных ведущих библиотек, научных и учебных центров, музеев; информация о гибких дисках, компакт-дисках, видео- и аудиокассетах, книгах и журналах, распространяемых через Internet-магазины.

Средства телекоммуникации, включающие электронную почту, глобальную, региональные и локальные сети связи и обмена данными, могут предоставить в целях обучения широчайшие возможности:

• оперативную передачу на разные расстояния информации любого объема и вида;

• интерактивность и оперативную обратную связь;

• доступ к различным источникам информации;

«организацию совместных телекоммуникационных проектов;

. запрос информации по любому интересующему вопросу через систему электронных конференций.

В последние годы в разных странах обратили внимание на возможности использования компьютерных телекоммуникационных технологий для организации обучения. Компьютерные телекоммуникации обеспечивают эффективную обратную связь, которая Предусматривает как организацию учебного материала, так и общение (через электронную почту, телеконференцию) с преподавателем, ведущим определенный курс. Такое обучение на рас-стоянии получило название дистанционного обучения (от англ. distance education — обучение на расстоянии).

Дистанционное обучение, как правило, связывается с некоторой учебной инфраструктурой. Это могут быть методические центры, разрабатывающие и распространяющие соответствующие материалы, студия учебного телевидения, специализированные узлы компьютерной сети.

Дистанционное образование позволяет решать задачи обучения и повышения квалификации людей, находящихся вдали от учебных, научных и технических центров, и получает все более широкое распространение, поскольку способствует удовлетворению образовательных потребностей общества.

Основные цели и направления применения информационных технологий обучения. Конкретные программные и технические средства, относящиеся к перечисленным выше информационным технологиям, активно разрабатываются (зачастую параллельно) и используются в различных учебных заведениях.

Фактором, определяющим успешное применение современных информационных технологий, является работа самого педагога над научно-методическим обеспечением использования. Это требует решения вполне конкретных вопросов:

отбор содержания обучения в соответствии с дидактическими свойствами и возможностями средств ИнТО;

прогноз возможного воздействия средств ИнТО на характер мышления и поведение участников образовательного процесса;

выбор способов сочетания и интеграции средств ИнТО с традиционными средствами обучения;

создание соответствующих дидактических условий обучения — формирование учебных групп, организация индивидуальных занятий и самостоятельной работы.

Но при этом не следует фетишизировать возможности компьютеров. Нельзя забывать о том, что передача информации сама по себе еще не обеспечивает передачи знаний, культуры, и поэтому информационные технологии предоставляют педагогам очень эффективные, но вспомогательные средства.

Итак, сформулируем педагогические цели использования ИнТО.

Развитие личности обучаемого, подготовка к самостоятельной продуктивной деятельности в условиях информационного общества, включающая (помимо передачи информации и заложенных в ней знаний):

развитие конструктивного, алгоритмического мышления благодаря особенностям общения с компьютером;

развитие творческого мышления за счет уменьшения доли репродуктивной деятельности;

развитие коммуникативных способностей на основе выполнения совместных проектов;

формирование умений принятия оптимальных решений в сложной ситуации (в ходе компьютерных деловых игр и работы с программами-тренажерами);

развитие навыков исследовательской деятельности (при работе с моделирующими программами и ИОС);

формирование информационной культуры, умений осуществлять обработку информации (при использовании текстовых, графических и табличных редакторов, локальных и сетевых баз данных).

Реализация социального заказа, обусловленного информатизацией современного общества:

подготовка специалистов в области информационных технологий;

подготовка обучаемых средствами педагогических и информационных технологий к самостоятельной познавательной деятельности.

Интенсификация всех уровней учебно-воспитательного процесса:

повышение эффективности и качества процесса обучения.за счет реализации возможностей ИнТО;

выявление и использование стимулов активизации познавательной деятельности (возможно использование большинства вышеперечисленных технологий — в зависимости от типа личности обучаемого);

углубление межпредметных связей за счет использования современных средств обработки информации при решении задач различных предметных областей (компьютерное моделирование, локальные и сетевые базы данных).

Сформулированные выше педагогические цели позволяют определить основные направления внедрения ИнТО:

технология, совершенствующая процесс обучения, повышающая его эффективность и качество благодаря дополнительным возможностям познания окружающей действительности и самопознания, развития личности обучаемого;

технология управления учебно-воспитательным процессом, учебными заведениями, системой учебных заведений;

технология управляемого мониторинга (контроля, коррекции результатов учебной деятельности, компьютерного педагогического тестирования и психодиагностики);

коммуникационная технология, обеспечивающая распространение научно-методического опыта;

технология организации интеллектуального досуга, развивающих игр.

Сущность компьютера — в его универсальности, в способности к имитации. Его многоликость и многофункциональность — залог того, что он может удовлетворить множество потребностей. Но при всех своих возможностях компьютер остается средством повышения эффективности человеческой деятельности. Как ин-формационное средство он предназначен для информационного обслуживания потребностей человека. В том, как сделать это обслуживание наиболее продуктивным именно для учебно-педагогического процесса, и состоит главный вопрос всей многоплановой проблемы совершенствования образования на базе информационных технологий. Успешное его решение будет способствовать повышению качества и степени доступности образования всех уровней — от школы до систем подготовки и переквалификации специалистов, интеграции национальной системы образования в научную, производственную, социально-общественную и культурную информационную инфраструктуру мирового сообщества.