Инженерное образование в компьютеризированном обществе: преподавание без компьютеров

О.В. Зимина, А.И. Кириллов
Московский энергетический институт

Печатная публикация

О.В. Зимина, А.И. Кириллов Инженерное образование в компьютеризированном обществе: преподавание без компьютеров.
Проблемы теории и методики обучения. 2003. N 8 С. 69—73.
Версия в rtf

Введение

В настоящее время мы встречаемся с систематическим и эффективным использованием компьютеров в банках, бухгалтериях, библиотеках, железнодорожных и авиационных кассах, гостиницах и во многих других местах. Примечательно, что компьютеризация столь многочисленных и разнообразных видов человеческой деятельности прошла быстро и успешно, без формулирования каких-либо государственных концепций и программ, проведения конференций, публикации статей, написания монографий и диссертаций, т.е. без всего того, что уже длительное время сопровождает попытки компьютеризации нашего образования. Неслучайно в исследованиях психологических проблем взаимодействия пользователя с компьютером, пользователь — это бухгалтер, плановик, руководитель, оператор производственного процесса, но не учащийся и не преподаватель (см., например, [1]).

Нетрудно заметить, что компьютеризация проходит успешно там, где она выступает как автоматизация умственного труда, меняющая соотношение в нем рутинных и творческих процессов. Такая компьютеризация имеет очевидный гуманистический характер. Напротив, компьютеризация образования проходит по технократической стратегии, когда все сводится к поставкам в учебные заведения все более мощных компьютеров, подключению их к Интернету и обучению простейшим способам использования этого оборудования. Параллельно рекламируются так называемые возможности, предоставляемые новым оборудованием и компьютерными программами. При этом о преобразовании конкретных видов деятельности участников учебного процесса речи не идет. Психологи давно предупреждали о неэффективности такой компьютеризации (см., например, [2]). Чтобы приступить к подлинной компьютеризации образования, необходимо признать, что в пределах учебного расписания компьютеры можно эффективно использовать лишь при проведении контрольных и лабораторных работ. Поэтому компьютеризация образования — это, главным образом, компьютеризация самостоятельной работы учащихся, т.е. именно той деятельности, в которой нужно и можно изменить соотношение рутинных и творческих процессов. Следовательно, компьютеры нужны не в вузах, а дома у студентов, тем более, что компьютер — это атрибут персонального рабочего места, а в учебных заведениях таких мест у учащихся нет.

Компьютер — это прежде всего помощник студента, а не преподавателя. Поэтому преподавание и осуществляется как прежде — без компьютеров. Таким оно видится и в ближайшем будущем. Тем не менее, оно должно меняться сообразно изменению объекта обучения. Им теперь является член компьютеризированного общества со всеми вытекающими отсюда новыми свойствами, проявляющимися в психологических установках, привычках, мотивации, восприятии информации и т.п. [2, 3]. Из нынешних студентов уже нельзя подготовить специалистов по модели 60-80-х годов прошлого века. Многие сведения и методы не вызывают у студентов интереса, поскольку они убеждены, что эти сведения занесены в компьютерные базы данных, а методы реализованы в пакетах прикладных программ. Но столь оснащенные компьютеры вовсе не ждут студентов на их будущих рабочих местах. Они могут формироваться лишь в процессе обучения. Таким образом, в качестве объектов обучения мы имеем тандемы “студент + компьютер”, по крайней мере, потенциально. Конечной целью обучения теперь все явственней становится формирование гибридного интеллекта — интеллектуального симбиоза человека и компьютера. Следовательно преподавание должно быть обращено не только к студенту, но и к его компьютеру, а точнее — к тандему “студент + компьютер”. Согласно [4], обучение тандема означает планомерное расширение и развитие индивидуального сегмента единой образовательно-научной информационной среды (ЕОНИС), т.е. расширение экоинформационной ниши тандема, и постепенное формирование гибридного интеллекта. Такое обучение нуждается не в компьютерах, а в осмыслении влияния компьютеризации на цели, содержание и методы обучения и соответствующей модернизации учебного процесса.

В этой статье мы предлагаем к обсуждению наши представления о методике обучения тандемов “студент + компьютер”. Они основаны на положениях экоинформационной концепции массового высшего образования [4] и апробированы на практике преподавания математики в МЭИ. Суть методики обучения тандемов заключается, на наш взгляд, в том, что всегда, когда для этого имеется возможность, целесообразно обсуждать функции партнеров в тандеме. Предметом такого обсуждения могут быть следующие вопросы:

  1. Какие из освоенных умений надо передать компьютеру, а что оставить человеку, и почему?
  2. Как обучить компьютер новым умениям?
  3. Как пользоваться новыми умениями компьютера и как проверять его ответы?
  4. Как модифицировать учебную коллекцию?
На лекции ответы на эти вопросы обсуждаются, в основном, в постановочном плане, затем конкретизируются и детализируются на практических занятиях и реализуются в процессе обучения студентом своего компьютера. Опыт показывает, что подобные обсуждения существенно повышают активность студентов на занятиях, их интерес к учебе и улучшают качество, глубину и прочность знаний. Заметим, что для обсуждения этих четырех вопросов преподавателю вовсе не надо быть специалистом в компьютерных технологиях, хотя в некоторых случаях может оказаться полезным попросить специалиста (например, преподавателя информатики) прочитать факультативную лекцию.

Учебная коллекция

Для реализации нашей методики необходимы предметные учебные коллекции. Они описанны в [4]. Пока создана только одна учебная коллекция — "Линейная алгебра и аналитическая геометрия". Она состоит из учебного комплекса [5], электронного учебного пособия (ЭУП), книги [6] и сопровождающего ее пакета РЕШЕБНИК.ВМ. В ЭУП встроен компьютерный контролирующий комплекс, созданный на основе модуля TestAc пакета Academia XXI. Коллекция подробно представлена на сайте www.AcademiaXXI.ru.

Поскольку учебный комплекс содержит полные тексты лекций и практических занятий, преподаватель может сосредоточиться на наиболее существенном материале, опустить технические детали, оставить ряд вопросов для самостоятельной проработки, а также вести диалог со студентами, отвечая на их вопросы и задавая им свои.

Учебный комплекс, как и все книги, издавемые в последнее время, имеет электронную версию. Она может поставляться на кафедры и с согласия авторов подвергаться переработке и адаптации. Это позволяет подготоить так называемые рабочие тетради для студентов и распространять их как внутривузовское издание и/или в виде файлов RTF. Такие тетради должны содержать тексты (или указанные лектором фрагменты) именно тех лекций, которые будут прочитаны, и распечатываться на одной стороне листа. Обратная сторона предыдущей страницы предназначена для заметок, пояснений, примеров и т. п.

Рабочие тетради необходимы студентам по следующим причинам. Во-первых, учебный комплекс, взятый в библиотеке, должен быть возвращен по завершении курса, что вынуждает студентов вести на лекциях более подробные записи, чем это необходимо. Во-вторых, опыт показывает, что библиотечные учебные комплексы испещряются разнообразными пометками и становятся непригодными для следующих поколений студентов. В третьих, электронная версия учебного комплекса, которая распечатывается в качестве рабочих тетрадей, может быть переработана и адаптирована в соответствии с графиком учебного процесса и, следовательно, отличаться от печатного первоисточника. Студенты, имеющие рабочие тетради, избавлены от необходимости вести подробные записи: достаточно отметить в рабочей тетради наиболее существенное, подчеркнутое преподавателем, записать разбор прикладных задач, связанных с будущей специальностью, дополнительную информацию и ссылки на источники. Такая рабочая тетрадь несет отпечаток личности как преподавателя, так и ученика. Она очень полезна для подготовки к контрольным мероприятиям и экзамену. Кроме того, записи в рабочей тетради необходимы для переработки ЭУП в компонент персональной базы знаний и умений — личный “электронный помощник”, который остается у студента после изучения курса для дальнейшей учебной и профессиональной деятельности. Именно для этого ЭУП сделан в открытом формате.

Учебные коллекции экономят значительное время, обычно отводимое на стандартные учебные занятия и выполнение заданий. Они служат материальной основой для модернизации аудиторных занятий и существенного увеличения объема обязательных заданий.

Модернизация лекций

Наличие у студентов учебной коллекции и, в первую очередь, учебного комплекса позволяет лектору преодолеть недостатки традиционной лекции и удовлетворить критериям лекции современной [7]. В этом лектору могут оказаться полезными следующие рекомендации.

На вводной лекции наряду с традиционным представлением курса целесообразно познакомить студентов со структурой учебной коллекции по данной дисциплине, назначением ее модулей, их ролью и местом в учебном процессе, дать рекомендации о том, как установить электронные модули коллекции на личных компьютерах и справку о правилах доступа к компьютерам общего пользования. В заключительной части вводной лекции необходимо объяснить студентам назначение рабочих тетрадей и как ими пользоваться.

В вводной части каждой лекции разъясняется, какой учебный материал и почему предназначается для обсуждения на лекции, а какой — остается за рамками лекции и предназначается для самостоятельного изучения. Эффективность этого обсуждения максимальна при условии, что на предыдущей лекции было выдано задание с помощью учебного комплекса подготовиться к данной лекции с тем или иным уровнем подробности: ознакомиться с материалом, изучить определенные фрагменты, ответить на контрольные вопросы, приведенные в комплексе после каждой лекции, подготовить собственные вопросы к лектору по прочитанному материалу. Это позволяет использовать так называемую “обращенную схему” [8], при которой студенты приходят на лекцию подготовленными в той степени, которая регулируется лектором с помощью домашнего задания. Степень обращенности может изменяться как по объему задаваемого материала, так и по глубине его проработки. Опыт показывает, что при обращенной схеме в вводной части лекции преподаватель ведет диалог со студентами, отвечая на их вопросы и задавая им свои. Тем самым реализуется принцип интерактивности, причем студенты получают возможность влиять не только на способ представления учебного материала, но и на его содержание.

Основная часть лекции сохраняет, в основном, традиционное содержание, однако форму подачи материала при наличии учебного комплекса целесообразно изменить. Проиллюстрируем это примером изложения теоремы.

На первом этапе формулируется теорема и обсуждаются ее условия. Это обсуждение сопровождается примерами и контрпримерами и, если возможно, графической интерпретацией. Затем целесообразно поговорить об истории и авторах теоремы, о ее обобщениях и о том, зачем она нужна в данной дисциплине и в других областях знания. На третьем, заключительном, этапе обсуждается идея и план доказательства, а также зачем это доказательство нужно изучить. Если можно, то целесообразно обсудить различные способы доказательства теоремы (“чистое”, конструктивное, “от противного”), их достоинства и недостатки, обосновать выбор того способа, который предлагается изучить, и дать ссылки на другие доказательства. Само доказательство не излагается. Это не значит, что доказательства исключаются из программы. Мы предлагаем студентам самим доказывать теоремы, что после вышеописанного их обсуждения является вполне посильной задачей. Тем более, что полные тексты доказательств есть в учебном комплексе. В программе экзамена все теоремы фигурируют с доказательствами.

Нашим студентам нравятся такие лекции. Они способствуют формированию логического мышления, повышают активность студентов и их интерес к учебе, а также усиливают гуманитарную составляющую обучения.

Заключительная часть лекции в новых условиях может содержать традиционное обобщение изложенного и обоснование логического перехода к материалу следующей лекции; задание по детальной проработке материала, изложенного на лекции, и вопросов, относящихся к теме данной лекции, но оставшихся за ее рамками; задание по подготовке к следующей лекции с пояснением, какими модулями учебной коллекции следует воспользоваться для его выполнения.

Заключительную лекцию целесообразно посвятить обобщению изученного курса, анализу его связей с другими учебными дисциплинами, перспективам применения приобретенных знаний и умений в дальнейшей учебной деятельности. Традиционно на заключительной лекции студентам сообщается экзаменационная программа, обсуждаются те вопросы и задачи, которые их ожидают на экзамене. Поскольку вся эта информация содержится в учебном комплексе, ее можно не сообщать, а в сэкономленное время обсудить дальнейшую судьбу учебной коллекции. При этом уместны не только рекомендации, как использовать ее модули для подготовки к зачету и экзамену, но и как приготовить учебную коллекцию для использования в дальнейшей учебе и профессиональной деятельности и, в особенности, как превратить ЭУП в личного электронного помошника.

Модернизация практических занятий

Современная стратегия практического занятия предполагает сочетание проблемно-ориентированного подхода и развития оперативной деятельности учащихся [9]. Такая стратегия нацелена на овладение учащимися новыми знаниями в процессе постановки проблем и содержит выбор методов и разработку алгоритмов их решения, изучение примера реализации данного алгоритма с анализом и интерпретацией результатов и выработку умений в процессе самостоятельного решения задач по этому алгоритму.

В начале изучения курса целесообразно провести вводное занятие, на котором познакомить студентов со структурой, целями и организационными формами (индивидуальной, групповой, коллективной) практических занятий по данной учебной дисциплине и графиком контрольных мероприятий. На этом занятии полезно, не повторяя материал вводной лекции, представить студентам учебную коллекцию по дисциплине и дать рекомендации по использованию ее модулей на практических занятиях и в самостоятельной работе. Необходимо объяснить студентам назначение рабочих тетрадей для практических занятий и как ими пользоваться в аудиториях и дома. Необходимо также ознакомить студентов с требованиями к выполнению и оформлению домашних заданий и контрольных работ.

Практические занятия, следующие после вводного, традиционно состоят из трех частей — вводной, основной и заключительной. Наличие у студентов учебной коллекции позволяет кардинально изменить удельный вес и содержание каждой части.

Вводная часть занятия содержит формулировку его цели, ответы на вопросы студентов по домашнему заданию, контроль его выполнения и обсуждение понятий, утверждений и методов, знание которых необходимо для продуктивной работы на занятии. Продолжительность вводной части может достигать 20 минут.

Основная часть занятия длится 40-50 минут и включает в себя обсуждение типовых задач по теме занятия, методов и алгоритмов их решения, возможности и целесообразности использования компьютерной поддержки, разбор конкретных примеров реализации этих алгоритмов, а также самостоятельное решение задач под руководством и при необходимой помощи преподавателя в ходе чего студенты доводят уже приобретенные знания и умения до необходимого уровня: например, от простого восприятия — к осмысленному, от репродуктивного действия — к продуктивному. В основную часть занятия входит также обучение студентов умению проверять, анализировать и интерпретировать полученные результаты.

Заключительная часть занятия содержит анализ тех знаний и умений, которые осваивались на занятии и должны быть закреплены при выполнении домашнего задания. Полезно также обсудить, при изучении каких разделов данного курса и других дисциплин эти знания и умения будут необходимы. Поскольку в новой стратегии обучения делается акцент на самостоятельной работе студентов, на выдачу домашнего задания и подробные рекомендации по его выполнению необходимо отвести не менее 15 минут.

Модернизация самостоятельной работы студентов. Книги серии РЕШЕБНИК и сопровождающие их компьютерные пакеты позволяют без дополнительной нагрузки на студентов и преподавателей увеличить задания для самостоятельной работы. Учебный комплекс (рабочие тетради) и электронное учебное пособие, дают студентам возможность готовиться к занятию как в его теоретической, так и в практической части, а также разобраться в тех вопросах, которые остались за рамками предыдущего занятия. Домашнее задание включает подготовку вопросов к обсуждению учебного материала и внесение результатов предыдущих обсуждений в ЭУП с помощью его меню “Заметки”. По приобретении определенных навыков студенты могут модифицировать ЭУП и непосредственно, добавляя к нему свои материалы в виде раскрывающихся фрагментов и всплывающих подсказок.

Выполнение домашних заданий кроме чтения литературы, происходит за компьютером и состоит из изучения и модификации ЭУП Б а также из решения задач с помощью шаблонов и при компьютерной поддержке пакета РЕШЕБНИК.ВМ. Поэтому результатом работы является документ Word, который можно сдать преподавателю в виде файла формата RTF. Этот файл допускает автоматизированную поэтапную проверку решений задач с помощью контролирующего комплекса на основе модуля TestAc пакета Academia XXI.

Несколько раз в семестр студенты получают задание усовершенствовать программное обеспечение их копьютеров. Все, что для этого необходимо, предоставляется студентам на сайте института. После каждого усовершенствования студенты должны решить спомощью компьютера ряд новых задач.

Поскольку учебная коллекция включена в ЕОНИС, при подготовке к лекции или практическому занятию студент с помощью своего компьютера и Интернета может выйти в такие сферы, при ознакомлении с которыми у него возникнут вопросы, более сложные, чем текущий учебный материал. Преподаватель либо отвечает на эти вопросы сразу, например, объясняя в общих чертах существо дела и сообщая, когда и по какой дисциплине это будет изучаться подробнее, либо дает ссылку на источник, где можно найти ответ, либо обещает ответить позже. В некоторых случаях целесообразно пригласить специалиста по этому вопросу (желательно, во внеурочное время). Задача преподавателя поддерживать разумный баланс между авторитарной и личностно-ориентированной педагогикой.

Заключение

Мы обрисовали основные черты образовательного процесса, в котором обучение происходит без компьютеров, а учение — напротив, с интенсивным использованием компьютеров. Занятия проводятся по обращенной схеме. Все технические детали исключаются из лекций и практических занятий, кроме ответов на вопросы студентов. В триаде “что-зачем-как” акцент переносится с части “как” на “что” и “зачем”.

Подчеркнем, что переход к новым схемам и методикам обучения должен совершаться постепенно, при заинтересованности преподавателей и студентов в модернизации учебного процесса, причем наличие предметной учебной коллекции с методическими рекомендациями по ее использованию является необходимым условием как возникновения этой заинтересованности, так и эффективности модернизации. Методика создания и применения учебных коллекций изложена в монографии [10] и представлена на сайте www.AcademiaXXI.ru.

Литература

  1. Человек и ЭВМ (психологические проблемы автоматизации управления) / Под ред. проф. О.К. Тихомирова. М.: Изд-во “Экономика”, 1973
  2. .
  3. Т.В. Корнилова, О.К. Тихомиров. Принятие интеллектуальных решений в диалоге с компьютером. М.: Изд-во МГУ, 1990.
  4. А.Е. Войскунский. Интернет — новая область исследований в психологической науке // Ученые записки каф. общей психологии МГУ. Вып. 1 / Под общ. ред. Б.С. Братуся, Д.А. Леонтьева. М.: Смысл, 2002.
  5. О.В. Зимина, А.И. Кириллов. Инженерное образование в компьютеризированном обществе: Новые ориентиры // Проблемы теории и методики обучения, N 7, 2003, с.68.
  6. О.В. Зимина. Линейная алгебра и аналитическая геометрия. Учебный комплекс. М.: Изд-во МЭИ, 2000.
  7. О.В. Зимина, А.И. Кириллов, Т.А. Сальникова. Высшая математика (Решебник). М.: ФИЗМАТЛИТ, 2000.
  8. В.А. Попков, А.В. Коржуев. Дидактика высшей школы. М.: Изд. центр “Академия”, 2001.
  9. В.П. Беспалько. Теория учебника: Дидактический аспект. М.: Педагогика, 1988.
  10. В. Оконь. Введение в общую дидактику. М.: Высшая школа. 1990.
  11. О.В. Зимина. Печатные и электронные учебные издания в современном высшем образовании: Теория, методика, практика. М.: Изд-во МЭИ, 2003.

Abstract

Engineering education in the computerized society: Teaching without computers
O.V. Zimina (Candidate of physical and mathematical sciences, Docent of the Moscow Power Engineering Institute)
A.I. Kirillov (Doctor of physical and mathematical sciences, Professor of the Moscow Power Engineering Institute)

We suggest a modernization of lectures and seminars where computers do not complete or replace a teacher but are student partners and aids. The aim of teaching such tandems “student+computer” is an extension of their individual segments of the unified educational and scientific information environment (UESE) and formation of hybrid intellects.