Использование нових інформаційних технологій під час навчання хімії в ВУЗе

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦИИ.

КУБАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (КубГУ).

Використання нових інформаційних технологій під час навчання хімії в ВУЗе.

Выполнили:

Рамазанова Д.Н.

Дьомін А.В.

Руководитель:

Стороженко Т.П.

Краснодар 2003.

1 Введение…3 2 Використання НІТ в обучении…6 3 Заключение…15 4 Список використаних источников…16.

1 Введение.

Сучасний рівень розвитку суспільства, вимагає високоосвічених фахівців, людей творчих, талановитими в вільному мисленню. Це виводить перед сучасної педагогікою завдання виробити методи у розвиток такий конкурентно-способной особистості. Останніми десятиліттями це завдання успішно вирішується питання з допомогою розроблення та впровадження в освітній процес різних педагогічних технологий.

Педагогічна технологія — це науково обгрунтований вибір характеру впливу на процесі організовуваного учителем взаимообщения з обучаемыми, вироблений у цілях максимального розвитку особистості як суб'єкта навколишньої дійсності. Педагогічна технологія є певна проекція теорії та методики виховання на практику виховання, індивідуалізована з найширшого різноманіття персональних особливостей особистості викладача і студента.

Процес цілеспрямованого виховання особистості, її інформатизація і соціалізація, акти корекції у її розвитку і саморозвитку здійснюються у педагогічних системах. Але хто досі побоюються, що інформаційна технологія призведе до дегуманізації освіти. Проте ті, хто був при витоків комп’ютеризації суспільства взагалі й у частковості, бачили, який захоплення охоплює студентів, які обмінюються дружніми посланнями через океани, можуть констатувати: технологія, навпаки, здатна гуманізувати середу освіти. Змушуючи постійно вчитися, вона перетворить це процес у задоволення відразу ж дасть відчути практичні результаты.

Для системи освіти виграш від дальшого поступу інформатизації залежить від високої професійну підготовку працівників рахунок передачі елітних знань, комп’ютерної підтримки творчі здібності і інтелектуалізації праці викладачів і студентов.

Інформатизація вищої освіти — це реалізація комплексу заходів, вкладених у підвищення рівня з підготовки спеціалістів шляхом розширення сфери використання обчислювальної техніки і комп’ютерних технологій у навчальної та науково-дослідної роботі, під управлінням навчальним процессом.

Інформатизація створює додаткових можливостей для стимулювання у студентів творчого мислення, посилює значимість їх самостійної роботи, спрощуються контроль і самоконтроль самостійної роботи. Підвищується рівень індивідуальної роботи викладача, змінюється співвідношення між інтелектуальної і рутинної складовими у навчальній работе.

Нині актуальним для людства є створення відкритого суспільства, з так званого «суспільства без кордонів». Найважливішим умовою її формування визнається необхідність удосконалення системи освіти за принципами відкритості й свободи. Відкрите так і вільний освіту передбачає створення єдиного освітнього простору, надання рівних стартових можливостей всіх учасників освітнього процесу набуття доступу до інформаційним і освітнім ресурсів, дає можливість кожному обучаемому максимально розвинути свої особистісні якості. Особливо це актуально для регіонів, удалённых від провідних освітніх центров.

Найповніше відповідає ідеям відкритого освіти концепція личностно-ориентированного освіти. Але зміна парадигми освіти робить необхідним створення нової моделі освіти з урахуванням вдосконалення педагогічних технологій у педагогічних системах. У світовому і російському освіті нині проявляється тенденція до створенню інтегрованих освітніх систем з урахуванням мережевих інформаційних технологий.

Задля реалізації ідей відкритого освіти потрібні нові підходи, освітні інноваційні технології. Особливе в цій системі відводять дистанційним, «віртуальним» формам навчання, самостійною і індивідуальної роботі учащегося.

У цьому роботі розглядається використання нових інформаційних технологій (НІТ) у процесі навчання хімії у вищій школе.

2 Використання НІТ в обучении.

У світі інформаційні технології стають основним засобом досягнення найпріоритетніших освітніх цілей. Нові інформаційні технології (НІТ) нині безпосередньо пов’язані з використанням комп’ютерів у процесі навчання. Комп’ютер є універсальним засобом навчання, вона дозволяє формувати у учнів не лише знання, вміння і навички, а й розвивати особистість учня, задовольняти її пізнавальні інтереси. Використання інформаційних технологій у загальноосвітньої школі, і вузі змінює роль викладача і обучаемого та його взаємовідносини. Учитель перестає виступати перед своїми учнями як джерело первинної інформації. Питання, де взяти грошей ту або ту інформацію, замінюється питанням, у вигляді й скільки даних в стані сприйняти і засвоїти учні. Застосування НІТ вносить зміни у природу взаємозв'язків між вчителем історії та учням, між учням і учням, змінюється від і навчительство у відносинах учень — учень. Кошти НІТ забезпечують необмежені змогу самостійною і спільної творчої діяльності учнів та їхні вчителі. Учитель перетворюється на співучасника продуктивної діяльності своїх учнів. Тепер його основна завдання — спрямовувати розвиток особистості учнів, підтримувати творчий пошук і освоєння організовувати їх колективну роботу. З використанням інформаційних технологій у процесі потрібно і реалізовувати общедидактические задачи:

1. виробляти навички раціональної організації навчального труда;

2. формувати інтерес до досліджуваному предмету;

3. цілеспрямовано формувати узагальнені прийоми розумової деятельности;

4. розвивати самостійність учащихся;

5. готувати учнів до творчої перетворюючої деятельности;

6. виробляти вміння користуватися отриманими знаннями й розширювати ці вміння рахунок самостійного изучения.

Застосування інформаційних технологій у навчанні визначило важливий принцип навчання — принцип індивідуалізації. Кожен обучаемый слід індивідуальному ритму навчання, зі своїми, саме необхідним рівнем допомоги, темпом роботи, із заданої глибиною досліджуваного матеріалу. Цілісність процесу у своїй не порушується. Через індивідуалізацію навчання з допомогою інформаційних технологій здійснюється перехід для її диференціації. Також при ефективному використанні інформаційних технологій відбуваються зміни в учащихся.

Доцільність використання інформаційних технологій у освітньому процесі й тим, що з допомогою найбільш ефективно реалізуються такі дидактичні принципи, як науковість, доступність, наочність, свідомість і активність учнів, індивідуального підходу до навчання. З використанням НІТ успішно поєднуються різні методи, форми і кошти обучения.

Навчання через використання нових інформаційних технологій — спосіб навчання, котрі можуть за необхідності заміщати вчителя, тобто. бути незалежним. Найбільший ефект від участі використання нових інформаційних технологій у освітньому процесі характеризується використанні інформаційних і демонстраційних програм, моделюючих програм, які забезпечують інтерактивний режим роботи обучаемого з комп’ютером, експертних систем для діагностики рівня навчання, доступу до інформаційних ресурсів мережі Интернет.

У сучасній освіті можна назвати дві форми навчання: послідовне, суворо визначений (лінійне) навчання й нелінійне (непослідовну) индивидуально-ориентированное обучение.

Найцікавіший і досить перспективним є нелінійне, особистісноорієнтоване навчання, який став доступним завдяки інформаційним і комунікаційним технологиям.

Нелинейные моделі знань, нелинейные кошти й технології навчання може дозволити значно удосконалювати навчальний процес по курсів дисциплін природничо-математичної циклу за умов глобальної інформатизації й комунікації общества.

Прийнято розрізняти декларативні знання, тобто знання про факти, явищах і закономірності і процедурні знання, які становлять вміння виконувати завдання. Процедурні знання виникають з урахуванням декларативних виключно шляхом інтенсивної практики. Володіння ними відрізняє кваліфікованих фахівців (экспертов).

Комп’ютерні системи навчання декларативним знань з’явилися досить що й досягли високого рівня досконалості завдяки сучасних технологій гіпертексту і мультимедіа. Істотно бoльшие труднощі пов’язані з передачею другого виду знань, оскільки при цьому необхідна середовище, де можна навчити рішенню завдань, виходячи з процедурних знаннях експерта. Тобто має бути модель процесу вирішення завдань аналізованої предметної області. Створення таких моделей для таких областей, як типові завдання алгебри чи геометрії, — не проблема, оскільки в разі эксперт-математик може явно сформулювати ідеальну стратегію, слідуючи якої новачок прийде до коректному рішенню. Інша справу з багатьма недостатньо певними областями знаний.

Ця обставина призвело до необхідність створення програмних систем, заснованих як у традиційних методах алгоритмічної обробки даних, і на методах створення і його використання баз знань — сукупності одиниць знань, які представляють формалізоване з допомогою деякого методу уявлення знань відбиток об'єктів проблемної області й їх взаємозв'язків, дій над об'єктами і, можливо, невизначеностей, із якими такі дії осуществляются.

Протягом останніх 10−15 років у рамках досліджень з штучному інтелекту сформувалося самостійне напрям — експертні системи (ЕС). Призначення експертних систем залежить від рішенні досить важких завдань з урахуванням накапливаемой бази знань, що відбиває досвід роботи у аналізованої проблемної області. Гідність застосування експертних систем залежить від можливість прийняття рішень на унікальних ситуаціях, котрим алгоритм заздалегідь ніхто не знає і формується по вихідним даним в вигляді ланцюжка міркувань (правил прийняття рішень) з убозівської бази знань. Причому вирішення завдань передбачається здійснювати за умов неповноти, недостовірності, багатозначності вихідної інформації та якісних оцінок процессов.

Впродовж кількох останніх двадцяти років фахівці з галузі інтелектуальних систем ведуть активні дослідження у сфері створення і перспективи використання експертних систем, виділені на сфери освіти. З’явився новий колектив експертних систем — експертні навчальні системы.

Експертна навчальна система (ЕОС) — це програма, реалізує чи іншу іншу педагогічну мета з урахуванням знань експерта у певній предметної області, здійснюючи діагностику навчання дітей і управління вченням, і навіть демонструючи поведінка експертів (специалистов-предметников, методистів, психологів). Экспертность ЕОС залежить від про наявність у ній знань по методиці навчання, внаслідок чого вона допомагає викладачам навчати, а учням — учиться.

Проте оскільки більшість розроблених на сьогодні систем використовують досить обмежені методи у створенні діалог із студентів, і навіть нерозвинені системи пояснення ходу своєї роботи. Крім того, слід констатувати, що нової генерації програмних коштів навчального призначення — експертних навчальних систем — вимагає переосмислення напрацьованих положень у сфері використання програмних педагогічних засобів у процесі, систем в процесі, не одержали належного обгрунтування. Архітектура експертної навчальною системи включає у собі дві основні компонента:

1. базу знань (сховище одиниць знаний);

2. програмний інструмент доступу і методи обробки знань, що з механізмів виведення висновків (рішення), придбання знань, пояснення отриманих результатів і інтелектуального интерфейса.

Обмін даними між студентів і ЕОС виконує програма інтелектуального інтерфейсу, яка найчастіше сприймає повідомлення обучаемого і перетворює в форму уявлення бази знань і, навпаки, переводить внутрішнє уявлення результату обробки формат обучаемого видає повідомлення на необхідний носій. Найважливішим вимогою до організації діалогу обучаемого з ЕОС є природність, яка означає буквально формулювання потреб обучаемого пропозиціями природної мови. Важливо, щоб послідовність виконання завдання була гнучкою, відповідала уявленням обучаемого проводилося в професійних терминах.

Наявність розвиненою системи пояснень (ЗІ) надзвичайно важливо задля ЕОС, що працюють у галузі навчання. У процесі навчання така ЕОС буде виконувати як активну роль «вчителя», а й роль довідника, який допомагає обучаемому вивчати внутрішні процеси, які у системі, з допомогою моделювання прикладної області. Розвинена ЗІ і двох компонент: активної, що включає у собі набір з повідомлень, видавали обучаемому своєю практикою, залежать від конкретного шляху виконання завдання, повністю визначених системою; пасивної (основний компоненти ЗІ), яка орієнтована инициализирующие дії обучаемого.

Активна компонента ЗІ є розгорнутим коментарем, супроводжує дії і вивести результати, отримані системою. Пасивна компонента ЗІ — це якісно нового вигляду інформаційної підтримки, властивою лише системам, заснованим на знаннях. Ця компонента, крім розвиненою системи допомоги, спричиненої студентів, має системи пояснень ходу рішення задачи.

Важливою особливістю розвиненою ЗІ є використання у ній природної мови спілкування з студентів. Широке застосування систем «меню» дозволяє як диференціювати інформацію, а й у розвинених ЕОС судити про рівень підготовленості обучаемого, формуючи його психологічний портрет.

Проте обучаемого який завжди може цікавити цілковите виведення рішення, у якому безліч непотрібних деталей. І тут система повинна вміти вибирати з ланцюжка лише ключові моменти з урахуванням їхньої важливості й рівня знань обучаемого. І тому у базі знань необхідно підтримувати модель знань і намірів обучаемого. Якщо ж обучаемый продовжує не розуміти отриманий відповідь, то система повинна у діалозі з урахуванням підтримуваної моделі проблемних знань навчати його тим чи іншим фрагментами знань, тобто. розкривати докладніше окремі поняття і залежності, якщо навіть ці деталі у виведення не использовались.

Основним принципом розробки та застосування експертних навчальних систем взятий принцип конструктивного навчання з допомогою самообучаемой і самообразовывающейся. Він реалізує діяльнісний підхід до навчання суб'єкта, навчання відбувається з урахуванням самоосвіти і саморозвитку експертної навчальною системи та взаємного перехресного впливу. Основними відмітними моментами запропонованої схеми являются:

1. опора спроможності обучаемого;

2. широке використання експертних методів і методів розпізнавання під час створення бази знань і що над перебігом обучения;

3. використання деятельностного підходу в різних етапах навчання дітей і контролю за навчанням — обучаемый сам виступає у ролі педагога, запропоновані завдання носять конструктивний характер, під час навчання впроваджені пошукові елементи, потребують прийняття рішень на умовах неповної інформації та часткової невизначеності, процес навчання рекурсивним, можливо поглиблення процесу навчання з тієї ж схеме.

Для якісного виконання завдання побудови експертних навчальних систем необхідно придбання і комбінування у єдине ціле знань як мінімум трьох типів: про досліджуваної предметної області (аналогічно традиційної БЗ), про педагогічних прийомах і стратегіях навчання (область педагогіки), про психологічні особливості особистості, характеристиках мисленнєвої, пізнавальної діяльності (область психологии).

Запропоновано використовуватиме організації процесу придбання знань методику репертуарних решіток, що дає змоги виявити єдину природу складно структурованих знань, які у ЕОС: предметні, методикопедагогічні, психологічні, враховують індивідуальність обучаемого. Попереднє ранжування грати викладачем дозволяє організувати навчання у відповідності зі ступенем важливості черговий порції інформації, що з поточним елементом. Можливість використання як заданих, так і виявлених елементів і конструктів дозволяє управляти мотивацією пізнавальної деятельности.

Використання цього дозволяє передавати студентові досвід професійної діяльності викладача. Цей особистий досвід проявляється й у яка б пояснила інформації, яка легко структурується і деталізується щодо конструктів викладача; вона автоматично виявляється з допомогою добре розроблених прийомів. Індивідуалізація навчання кожному за студента також створення вже закладена й у суті методу і у тому, кожен студент може досліджувати предметну область відповідно до тієї стратегією, що він вважає за доцільне застосувати. Система не накидає своєї стратегії й дуже долається одна з «вузьких місць» сучасних адаптивних ППС.

Головна мета реалізації ЕОС є навчання й оцінка поточного рівня знань студента порівняно з знань викладача. Порівняння двох решіток (еталонною, що відбиває уявлення викладача, і грати, заповненою студентів під час діалогу) дозволяє оцінити розбіжності у уявленнях викладача і обучаемого.

Дедалі більше поширення освітньому процесі отримують комп’ютерні хімічні програми засновані на технології ЕОС. У цей час намічається новий рівень при застосуванні НІТ. У основі запропонованої концепції лежать такі положения:

— КОП що неспроможні розглядатися як ексклюзивна форма навчання дітей і повинно поєднуватися з традиційними видами процесу — лекціями, консультаціями, лабораторними роботами. Отримана ними хімічна інформація ретранслюється на практичних заняттях з использованием.

КОП, основним призначенням яких — закріплення знань, підвищення його виживання. Слід також сказати визнати корисним залучення КОП при самостійної позааудиторного роботі студентов;

— у зв’язку з цим очевидна типова структура КОП: чергування інформації, чітко відповідає програмі курсу, з індивідуальними завданнями, покликаними проконтролювати її усвоение;

— в КОП має здійснюватися знайомство обучаемого з різними речовинами, їх властивостями і перетвореннями. Такий «ефект присутності «незамінний щодо хімічних процесів, безпосереднє стеження що їх нереально.

Викладене, визначає особливості методики створення КОП, природно, залежать від профілю конкретної хімічної дисциплины:

1. інформація в КОП повинна пропонуватися в нестандартній, наскільки можна захоплюючій, а головне, компактній форме.

Використання як зорового образу текстів, докладних і численних рівнянь необхідно мінімізувати. На зміну їм повинні прийти формули, стислі схеми і - комп’ютерне моделювання хімічних процесів, що дозволяє імітувати на екрані дисплея виділення газів, випадання опадів, зміна забарвлення реагентів. Останньому треба приділити особливу увагу, оскільки колір в хімії надзвичайно информативен;

2. бажано як імітувати на екрані хімічні реакції, а й організовувати отримання студентом відповідної кількісної інформації - наприклад, визначення виходу «синтезованого «речовини, його найважливіших констант і характеристик;

3. запропоновані обучаемому завдання мають бути поливариантными.

Слід забезпечити можливість звертатися до попередньої інформації, і навіть запропонувати при помилковому відповіді підказку, а при наступної невдачі - пошук правильної відповіді. Бажано у процесі досвідченої перевірки КОП провести статистичний аналіз результатів роботи студентів над завданнями із подальшою оптимізацією їхніх об'єму і рівня сложности.

3 Заключение.

Підбиваючи риску, під всім вище викладеним хочеться помітити, що комп’ютерні навчальні програми з урахуванням ЕОС можуть успішно застосовуватися щодо курсу химии.

Оперуючи знаннями й системою нелінійної логіки, разом із інтелектуальним інтерфейсом, такі КОП можуть успішно застосовуватися у областях потребують абстрактних умовиводів, наприклад, у курсах квантової хімії та будівлі речовини. З використанням КОП інформація подається в зручною і компактній формі, що дозволяє використовувати їх знає спільної програми та неорганічної хімії: при ілюстрації енергетичних діаграм; для візуального моделювання освіти МО; для моделювання і прогнозування технологічних процесів; для моделювання ходу каталітичних і некаталитических процесів тощо. У курсі органічної хімії і хімії ВМС, такі КОП можна використовувати до пояснень студентів механізмів перебігу реакций.

З іншого боку, ЕОС дозволяють проводити поточний і підсумковий контроль знань студентів. Великим гідністю експертних систем і те, що вони, як інструмент у роботі користувачів вдосконалюють свої можливості вирішувати важкі, неординарні завдання у ході практичної работы.

Недоліком експертних систем є значні трудовитрати, необхідних поповнення бази знань. Одержання знань від експертів і внесення в базу знань є складного процесу, що вимагає значними витратами часу та коштів. Проектування експертних систем також має певні труднощі й обмеження, які впливають з їхньої разработку.

Отже, застосування інформаційних технологій дає можливість зробити процеси навчання дітей і управління процесами навчання більш ефективними і интенсивными.

4 Список використаних источников.

1. М.Є. Громов, Г. М. Курдюмов, Т. С. Царевитинова. Комп’ютерні хімічні програми — концепції, й методика 2. С. Добрыдин. Деякі аспекти використання нових інформаційних технологій у навчанні // Матеріали всеросійській конференції «Наука й освіту». Москва, 2002 3. П. В. Самолысов, Т. Ю. Ромащенко. Нелинейные процедурні знання — основа побудови систем дистанційного навчання // Освіта і общество.

Москва, 2001, № 5.