История развития вычислительной технологии

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

    Ключевые слова: физическая культура, физическое воспитание, теоретическая и методическая подготовка, информационные технологии обучения, мультимедиа, Интернет, дистанционное обучение.

     С развитием цивилизации роль физической культуры в жизни общества существенно возрастает. Это связано, прежде всего, с увеличением значимости показателей физического состояния человека в стандартах качества жизни, с влиянием негативных последствий современной цивилизации - гиподинамии, ухудшения экологии, курения, алкоголя, наркотиков и т.п. К тому же все более возрастающий ритм жизни требует от людей хороших психофизических кондиций.

К сожалению, значительная часть населения, даже имея высокий образовательный уровень, не в состоянии правильно распорядиться своим психофизическим потенциалом, чтобы с помощью физических упражнений поддерживать оптимальную работоспособность и здоровье. Одна из основных причин - недостаток соответствующих знаний и методических умений. Поэтому не случайно рекомендуемые программы учебной дисциплины "Физическая культура", наряду с учебно-тренировочными занятиями, предусматривают теоретический раздел, формирующий мировоззренческую систему научно-практических знаний и отношение к физической культуре, и методико-практический раздел, обеспечивающий овладение методами и способами физкультурно-спортивной деятельности для достижения учебных, профессиональных и жизненных целей личности.

    Однако в реальной практике учебного заведения полноценно реализовать цели теоретического и методического разделов дисциплины "Физическая культура" крайне затруднительно. С одной стороны, чтобы учащиеся овладели знаниями, методами и средствами этих разделов хотя бы на уровне применения в типовых ситуациях, необходимо потратить на обучение и контроль его результатов немало времени. С другой стороны, расходовать время учебных занятий не на физические упражнения в современных условиях явно не рационально. Реальная ситуация в России ныне такова, что физические упражнения на учебных занятиях для значительной части учащейся молодежи являются единственной возможностью получить хотя бы минимально необходимую двигательную нагрузку. Таким образом, необходимость повышения теоретического и методического уровня учащихся и необходимость обучения двигательным действиям и развития физических качеств вступают в противоречие.

     Разрешить это противоречие можно с помощью информационных технологий обучения, применяемых для самостоятельного освоения учащимися теоретического и методического разделов учебных дисциплин по физической культуре. Под информационными технологиями обучения (ИТО) здесь понимается совокупность электронных средств и способов их функционирования, используемых для реализации обучающей деятельности. В состав электронных средств входят аппаратные, программные и информационные компоненты, способы, применения которых указываются в методическом обеспечении ИТО.

    В данной статье рассматривается опыт применения ИТО в учебно-методической работе кафедры физического воспитания Самарского государственного аэрокосмического университета (СГАУ), накопленный на протяжении ряда лет совместно с центром новых информационных технологий - ЦНИТ СГАУ. В основу работы положены теория и технология системы КАДИС (системы Комплексов Автоматизированных дидактических Средств), разработанной и развиваемой в ЦНИТ СГАУ и успешно применяемой в ряде учебных заведений России для поддержки обучения по различным отраслям знаний

    Психолого-педагогическая основа. Концептуальная модель системы КАДИС предполагает комплексный подход к поддержке учебного процесса на всех этапах освоения Знаний-Умений-Навыков (ЗУН) - от первого знакомства с учебным материалом до решения нетиповых задач (рис. 1). При этом уяснение (восприятие, осмысление, фиксация) артикулируемой части ЗУН, представленной в виде информации, осуществляется с помощью автоматизированных дидактических средств декларативного типа, реализующих, преимущественно, репродуктивные методы обучения. Овладение неартикулируемой частью ЗУН (формирование и развитие различных форм личностного опыта) производится при поддержке компьютерных систем процедурного типа, использующих математические модели изучаемых объектов или процессов и реализующих продуктивно-поисковые методы познавательной деятельности, основанные на решении профессионально-ориентированных задач.

Рис. 1. Концептуальная модель системы КАДИС

В состав типового комплекса методических и программно-информационных средств системы КАДИС по учебной дисциплине могут входить: учебные пособия (в печатном или компьютерном виде), аудио- и видеокассеты для первоначального знакомства с учебным материалом; электронные мультимедийные учебники для осмысления, закрепления и контроля знаний; тренажеры и автоматизированные лабораторные практикумы для развития практических умений; пакеты прикладных программ для диагностики, учебных и научных исследований изучаемых объектов или процессов.

   Методика дидактического проектирования учебных комплексов системы КАДИС включает следующие основные этапы: построение модели содержания учебного материала, определяющей его структуру и целевые показатели процесса обучения; формирование модели освоения учебного материала, определяющей навигацию по нему; формирование состава комплекса; подготовку текстов и эскизов иллюстраций учебного пособия; подготовку текстов, эскизов графических иллюстраций, контрольных вопросов, сценариев анимаций и видеоклипов для электронного учебника; построение сценариев (алгоритмов) дидактических интерфейсов тренажеров, автоматизированных лабораторных практикумов и учебных пакетов прикладных программ .

   Технологические средства. Компьютерная подготовка различных компонентов учебных комплексов системы КАДИС (учебных текстов, контрольных вопросов, графических иллюстраций, анимаций, аудио- и видеклипов и других видов учебных материалов) ведется с помощью типовых программных средств общего назначения, входящих в состав операционных систем MS DOS или Windows 9x. Объединение этих компонентов в мультимедийные учебные комплексы осуществляется с помощью специальной педагогической инструментальной программной среды (оболочки) системы КАДИС, имеющей версии для MS DOS, Windows 9x и Интернет/интранет. Отличительными особенностями этой оболочки является ее четкая дидактическая основа, простота и доступность в использовании, возможность создавать системы поддержки обучения различного уровня - от простейших компьютерных тестов для контроля знаний до многокомпонентных мультимедийных комплексов, обеспечивающих поддержку обучения от первого знакомства с учебным материалом до решения учебных задач исследовательского характера.

Разработанные учебные комплексы. На основе технологии КАДИС созданы и внедрены в учебный процесс кафедры физического воспитания СГАУ следующие учебные комплексы: "Основы физического воспитания", "Контроль и самоконтроль физического развития", "Оздоровительный бег" и "Атлетическая гимнастика".

   Все учебные комплексы состоят из учебного пособия для первоначального знакомства с учебным материалом и электронного учебника (ЭУ) для осмысления, закрепления и контроля знаний. Электронные учебники имеют версии для MS DOS, Windows 9x и Интернет/интранет.

Каждый ЭУ содержит теоретический и методический материал и набор контрольных вопросов для освоения и закрепления теории. Теоретический и методический материал ЭУ декомпозирован на информационные блоки, в состав которых входят текстовые, графические, анимационные, аудио- и видеофрагменты. Разработанные ЭУ имеют большой объём различных иллюстраций. Так, ЭУ "Основы физического воспитания" содержит более 80 видеоклипов с упражнениями для коррекции массы тела (система "калланетик"), выработки правильной осанки, развития гибкости, стимуляции роста, увеличения жизненной емкости легких и т.д. Видеоклипы сопровождаются "голосом за кадром", комментирующим показ-демонстрацию упражнений. Контрольные вопросы имеют варианты ответов (обычно 5-7), один из которых является правильным, комментарии (от простейших "верно, неверно" до разъяснения типовых ошибок), гиперссылки на соответствующие разделы теоретического материала.

   Версии ЭУ для MS DOS имеют четыре основных режима работы: просмотр теории, тренаж по теории, контроль, работа со словарем. Режим просмотра теории заключается в "перелистывании" информационных кадров, содержащих краткое изложение материала по теме. В ходе тренажа по теории студенты выполняют задания, предназначенные для осмысления и запоминания теоретического материала. Это основной режим работы с ЭУ. После выполнения каждого задания студент получает сообщение о результатах его выполнения и ему предоставляется возможность посмотреть правильный ответ, комментарий и теоретический материал по данному вопросу. Режим контроля предназначен для текущего или итогового контроля уровня усвоения теоретического материала по теме. Словарь терминов и понятий позволяет проводить выборочно (по термину) просмотр теории, тренаж или контроль.

   Версии ЭУ для Windows 9x интегрируют эти режимы учебной работы в форме многооконного интерфейса. При работе с ЭУ экран компьютера делится на два основных окна (рис. 2). В левом (более узком по вертикали) окне размещается оглавление ЭУ, в правом - тексты его разделов. Навигация по ЭУ осуществляется перемещением курсора "мыши" по оглавлению. При активизации пункта оглавления щелчком "мыши" в правое окно загружается текст соответствующего раздела. В тексте могут быть определены гиперссылки (обычно выделяют цветом и подчеркивают) на различные объекты (поясняющие тексты, графические иллюстрации, анимации, аудио- и видеоклипы, подключаемые программы и т.п.). При активизации ссылки соответствующий объект загружается в дополнительное окно. Число таких окон практически не ограничено. Окна можно перемещать по экрану, уменьшать-увеличивать, сворачивать-разворачивать, запускать-останавливать (например, проигрывание видеоклипов) и выполнять ряд других манипуляций, типовых для Windows 9х и его приложений. Для закрепления изученного материала используют разделы ЭУ с контрольными вопросами. При неправильном ответе можно ознакомиться с правильным ответом, теоретическим материалом по данному вопросу и кратким комментарием.

   Информация о результатах тренажа и контроля (Ф.И.О., номера групп обучаемых и полученные ими оценки) автоматически записываются в журнальный файл. Программы управления журналом позволяют осуществлять сортировку информации по различным признакам, проводить статистический анализ для выявления "трудного" и "легкого" учебного материала . Он-лайновые версии ЭУ для Интернет схожи по интерфейсу с ЭУ для Windows 9x. Но в состав этих версий ЭУ не включены видеоклипы, поскольку скорости каналов большинства потенциальных пользователей не позволяют просматривать их в реальном масштабе времени.

   В 2001 году подготовлен к изданию и тиражированию учебный комплекс "Сотвори себя сам", интегрирующий учебный материал всех четырех указанных выше учебных комплексов и состоящий из учебного пособия [4] и CD ROM с электронными учебниками.

   Методика применения учебных комплексов. Как уже указывалось выше, учебные комплексы предназначены для самостоятельного освоения студентами теоретического и методико-практического разделов учебной программы по физической культуре. Причем работа с электронными учебниками ориентирована, прежде всего, на применение домашних компьютеров. По данным нашего анкетного опроса более 50% студентов 1-3 курсов СГАУ имеют дома компьютеры. Тиражирование версий ЭУ для MS DOS среди студентов сначала осуществлялось на дискетах, а в последние два года - через Интернет/интранет. Версии ЭУ под управлением Windows 9x с большим количеством видеоклипов тиражируются на CD ROM, а он-лайновые версии ЭУ размещены для свободного доступа в Интернет. Студенты могут также работать в общеуниверситетских компьютерных классах и на компьютерах методического кабинета кафедры физического воспитания с консультативной поддержкой дежурного преподавателя и лаборанта. Часть студентов, доля которой с течением времени становится все меньше, использует только печатные материалы комплекса, которые можно получить либо в библиотеке университета, либо в виде электронной копии в Интернет/интранет.

   В своей работе кафедра физического воспитания СГАУ организует самостоятельную подготовку студентов по теоретическому и методико-практическому разделам учебной дисциплины "Физическая культура" по трем основным направлениям. Первое (и главное) направление - это подготовка по комплексу "Основы физического воспитания". Все студенты дневного отделения СГАУ в конце 6-го семестра проходят итоговую аттестацию. Одним из ее компонентов, наряду со сдачей контрольных нормативов по общефизической и специальной подготовке, является оценка знаний теоретического и методического разделов учебной программы. Эта оценка осуществляется с помощью тестовой компьютерной системы комплекса в методическом кабинете кафедры. Сначала проводится предварительный тренинг по схеме "выборочный тренаж" с фиксацией предварительной оценки, что помогает студентам, не использовавшим в своей подготовке электронный учебник, освоиться с тестирующей программой и "отсеять" слабо или совсем не подготовившихся к зачету студентов. Студенты, получившие положительную предварительную оценку, допускаются к итоговому тестированию в режиме "контроль по билетам". В дальнейшем, после сдачи контрольных нормативов по общефизической и специальной подготовке, оценка, полученная за теорию, учитывается при выставлении оценки итоговой аттестации.