Компьютер применялся для проведения модельного эксперимента при выводе математической зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ (закон действующих масс). Получить все необходимые сведения только экспериментом во время учебного процесса невозможно из-за трудностей подбора необходимой реакции, имеющей несколько различных порядков по компонентам. Кроме того реальный эксперимент будет очень длительным. Для решения данной задачи методически целесообразно использовать сочетание реального и модального экспериментов. Для этого изучается скорость реакции и в условиях реального эксперимента определяется влияние концентрации сульфита натрия на скорость реакции.
5Na2SO3 + 2KJO3 + H2SO4 = J2 + 5 Na2SO4 + K2SO4 +H2O
Влияние концентрации иодата калия и серной кислоты изучается (условно) при помощи компьютера. Программа, заложенная в компьютере, позволяет строить на дисплее графические зависимости, выводить кинетические уравнения и предсказывать скорость при заданных концентрациях реагирующих веществ [3].
Для реализации нового подхода к преподаванию с применением ИТ необходимо знать возможности, предоставляемые компьютером для усовершенствования учебного процесса на каждом этапе урока.
Так, на этапе подготовки к уроку компьютер предоставляет возможности:
· создавать компьютерные модели конспекта урока, темы, курса в целом;
· максимально целесообразно располагать материал;
· обеспечивать основной материал дополнительной информацией;
· подбирать и систематизировать материал с учетом особенностей класса и отдельных учащихся.
На этапе проведения уроков компьютер позволяет:
· экономить время;
· красочно оформлять материал;
· повышать эмоциональную, эстетическую, научную убедительность преподавания;
· оптимизировать процесс усвоения знаний, воздействуя на различные анализаторы;
· индивидуализировать обучение;
· концентрировать внимание на важнейшей проблеме урока;
· в любой момент возвращаться к уже знакомому материалу;
· самостоятельно использовать учебный материал обучающимися.
На этапе методической проработки процесса обучения у учителя появляются дополнительные возможности:
· аккумулировать совместные усилия учителей;
· развивать, модернизировать, корректировать электронные материалы;
· систематически накапливать материал;
· повышать мотивацию преподавания и обучения.
Кроме того, компьютерная техника применяется и как средство контроля усвоения знаний учащимися, значительно расширяет доступ к источникам информации, дает возможность получения обратной связи. Для организации работы педагогом могут быть применены различные модели использования компьютера на уроках. Они подразделяются на методологические и организационные [8,9].
При организации усвоения учебного материала в условиях использования компьютерных систем с помощью персональных компьютеров и других компьютерных устройств могут быть успешно применены как вспомогательные, но тем не менее мощные средства обучения. Современная педагогика называет обучением двухсторонний процесс усвоения знаний и навыков профессиональной деятельности, проходящей между преподавателем и обучаемым. При этом двусторонность процесса обеспечивается обоюдной громкой речью (диалог и диспут) и коллективным взаимодействием преподавателя и обучаемых. Именно непосредственный речевой и целенаправленный контакт между всеми участниками познавательного процесса и является главной отличительной чертой обучения (а не преподавания или других способов усвоения знаний). Компьютеры без преподавателя и без коллективного взаимодействия обучаемых не могут создать необходимых предпосылок для обучения.
Компьютерные обучающие системы по типу их взаимодействия с обучаемыми и преподавателем могут быть представлены в виде трех основных типов.
1. Компьютер – один обучаемый. Это – типичный случай учебной работы с персональным компьютером или другим индивидуальным средством обучения. В этом типе обучения происходит усвоение знаний без коллективного взаимодействия (общения) обучаемых и преподавателя и без формирования навыков устной речи. Преподаватель может вмешиваться в процесс обучения наблюдением за экраном компьютера и устными замечаниями по ходу процессу и результатом усвоения материала.
2. Компьютер – несколько обучаемых. Обычно такая система допускается при недостатке компьютеров или дисплеев. Однако она имеет ряд преимуществ перед предыдущей – обучаемые находятся в коллективном взаимодействии и их межличностный контакт осуществляется через речевую деятельность. Малая группа обучаемых (2-4 человека) у одного дисплея проводит поиск решения задаваемой проблемы, общаясь внутри группы и с преподавателем при помощи устной речи. Преподаватель, как и в предыдущем случае, корректирует деятельность группы, но для него этот процесс оказывается крайне затруднительным физиологически и психически при переходе от одной группы к другой, которые могут находиться на разных стадиях усвоения материала для решения поставленной задачи. Необходимость вхождения в познавательную деятельность различных групп приводит к сильнейшим умственным перегрузкам преподавателя.
3. Несколько компьютеров с группами обучаемыми связаны между собой и с компьютером преподавателя информационной сетью и внутригрупповым и межгрупповым учебным общением. Данный случай в наибольшей степени приближается к обучению: малые группы связаны между собой общими целями решения поставленной задачи и коллективной познавательной деятельностью, и в тоже время они связаны через компьютеры, что позволяет всем участникам оценивать достижения других групп. Преподаватель при помощи собственного компьютера может следить за ходом обучения, контролировать его и одновременно осуществлять общение, как с отдельными группами, так и со всеми группами сразу, превращая их в коллектив.
При использовании учебного материала в процессе усвоения в соответствии с рассмотренными положениями к нему предъявляется ряд требований. Приведем основные из них.
1) Материал, предъявляемый компьютером обучаемому, должен содержать профессионально значимую проблему для обсуждения путей ее решения членами группы и между группами с участием преподавателя. Этот материал дробится на определенные логически связанные порции, позволяющие шагами дойти к решению проблемы и непрерывно объединять различного рода сведения и синтезировать новое для обучаемого знание.
2) Решение проблемы или задачи должно обладать способностью быть представленным несколькими решениями, причем для каждого возможного решения необходим новый теоретический материал и сведения, позволяющие принимать или отвергать то или иное решение. На этой основе и возникает коллективное обсуждение проблемы. Желательно, чтобы новые пути решения также могли быть подразделены на другие возможные направления поиска.
3) Любой вырабатываемый учебным коллективом путь решения проблемы сопровождается выдачей компьютером избыточного материала для его анализа и отбора необходимого.
4) Тупиковые решения не должны заводить обучаемого более чем на 1-2 шага для экономии времени и исключения непроизвольного запоминания ошибочной информации.
Перечисленные содержательно-организационные требования к учебному материалу при компьютерном обучении могут быть сведены к нескольким более общим положениям [3, 10].
Предлагаемый при компьютерном обучении предметный материал должен быть представлен в виде системы, то есть состоять из нескольких блоков содержания (подсистем, элементов системы), которые в свою очередь, могут быть представлены в виде систем со своими подсистемами и т.д. Требование системной структурированности учебного материала являются необходимым при отборе содержания компьютерного обучения, так как в современных учебниках большая часть материала не систематизирована и не структурирована.
Связи между блоками содержания, их взаимное расположение и распределение во всем объеме обучения должны быть четко выражены и понятны обучаемому в момент нахождения правильного ответа или решения проблемы. В компьютерном обучении, как и в программированном, наиболее удобна связь подчинения одного элемента другому (иерархия). Таким типом связи часто удается показать логику учебного предмета и логику научного рассмотрения изучаемого объекта. При этом компьютер следит за последовательностью запрашиваемой информации и последовательностью шагов разрешения проблемы или решения задачи.
Другим возможным типом связи между структурными элементами системы содержания могут служить связи одинаковой значимости. Подобные связи создаются элементами системы содержания, имеющими одинаковое значение для рассмотрения изучаемого объекта. Учебный материал может содержать понятия и представления, отвечающие сразу обоим типам связи.
Таким образом, можно сформулировать принципы отбора содержания при компьютерном обучении. В содержании обучения отбирается материал, обладающий наибольшим свойством связывать все элементы системы знаний, и удаляется материал, не обладающий подобным свойством. Этот принцип можно проследить при изучении фундаментальной науки естественного цикла, например, химии. В химической науке выделено 4 основных учения: о направлении химического процесса, о строении вещества и о периодичности в изменении свойств элементов. В соответствии с этим изучаемые в химии объекты – реакции и вещества – могут рассматриваться с четырех одинаково значимых в химической науке сторон, соответствующих этим учениям. Обучаемому компьютерное устройство предлагает составить содержание сведений о заданном объекте. Отзыв обучаемого на предложенное ему задание состоит в запросе у компьютера сведений о направлении процесса или термодинамической устойчивости вещества, о скорости процесса или кинетической устойчивости вещества, о строении изучаемого вещества и т.д.