Тема 4. Компьютерные технологии в науке и образовании

1.Понятие познания. Информационный процесс как основа познавательной деятельности. Теоретическое знание как модель предметной области.

2.Методы научного познания и их совершенствования на базе вычислительной техники.

3.Цели и задачи информатизации и компьютеризации в образовании.

4.Понятие систем и информационных образовательных технологий.

5.Организация и реализация творческой профессиональной деятельности обучающего (педагога) и обучаемого (студента) на основе информационных технологий.

6.Деятельностный подход к проектированию обучения. Предметная модель обучаемого и проектирование деятельности обучаемого.

На главную страницу

1.Понятие познания. Информационный процесс как основа познавательной деятельности. Теоретическое знание как модель предметной области

ПОЗНАНИЕ - творческая деятельность субъекта, ориентированная на получение достоверных знаний о мире. Познание является сущностной характеристикой бытия и в зависимости от своего функционального предназначения, характера знания и соответствующих средств и методов может осуществляться в следующих формах: обыденное, мифологическое, религиозное, художественное, философское и научное.

Познание начинается с чувственного (ощущения, восприятие, представление), затем логическое (понятие, суждение, умозаключение). Суждения имеют общую форму и не зависят от языка. Умозаключения ведут к получению нового знания. При индукции требуется проверка, т. к. индукция не полна. При дедукции требуется проверка исходного постулата.

Научное познание формируется на основе обыденного.

Особенности научного познания:

1. Основная задача научного познания – обнаружение объективных законов действительности – природных, социальных (общественных) законов самого познания, мышления и др. Это основной признак науки, главная ее особенность.

2. На основе знания законов функционирования и развития исследуемых объектов наука осуществляет предвидение будущего с целью дальнейшего практического освоения действительности.

3. Непосредственная цель и высшая ценность научного познания – Объективная истина, постигаемая преимущественно рациональными средствами и методами, но не без участия живого созерцания и внерациональных средств.

4. Существенным признаком познания является его системность. Без системы это не наука.

5. Для науки характерна постоянная методологическая рефлексия. Это означает, что в ней изучение объектов, выявление их специфики, свойств и связей всегда сопровождается — в той или иной мере – осознанием методов и приемов, посредством которых исследуются данные объекты.

6. Научному познанию присуща строгая доказательность, обоснованность полученных результатов, достоверность выводов. Знание для науки есть доказательное знание. Знание должно быть подтверждено фактами.

7. Научное познание есть сложный, противоречивый процесс производства и воспроизводства новых знаний, образующих целостную и развивающуюся систему понятий, теорий, гипотез, законов и других идеальных форм, – закрепленных в языке Процесс непрерывного самообновления наукой своего концептуального и методологического арсенала - важный показатель (критерий) научности.

8. Знание, претендующее на статус научного, должно допускать принципиальную возможность эмпирической проверки. Процесс установления истинности научных утверждений путем наблюдений и экспериментов называется верификаций, а процесс установления их ложности – фальсификация. Важным условием при этом является направленность научной деятельности на критику своих же собственных результатов.

9. В процессе научного познания применяются такие специфические материальные средства, такие как приборы, инструменты, другое так называемое «научное оборудование», зачастую очень сложное и дорогостоящее (синхрофазотроны, радиотелескопы, ракетно-космическая техника и т.д.).

10. Специфическими характеристиками обладает субьект научной деятельности — отдельный исследователь, научное сообщество, «коллективный субъект». Занятие наукой требует особой подготовки познающего субъекта, в ходе которой он осваивает сложившийся запас знаний, средства и методы его получения, систему ценностных ориентации и целевых установок, специфичных для научного познания, этические принципы.

Эти критерии выполняют охранительную функцию, ограждают науку от бреда. Научное познание — это конкретно-историческая система критериев. Она постоянно меняется и приведенный набор не постоянен. Также есть критерий логической непротиворечивости, принципы простоты, красоты, эвристичности, когерентности.

2.Методы научного познания и их совершенствования на базе вычислительной техники

Метод - это совокупность правил поведения и требований к деятельности, сформулированных на основе знаний о свойствах объективной реальности. Метод - это, образно говоря, фонарь, освещающий путнику дорогу в темноте.

Среди многообразия различных методов научного познания наиболее значимыми в контексте рассматриваемой темы являются эмпирический и теоретический методы.

Существуют различные типы классификации методов, в совокупности образующих методологию, которая понимается и как система принципов и способов организации и построения теоретической и практической деятельности, и как учение об этой системе.

Остановимся лишь на одном, но важном, разделении всех методов на две большие группы - на методы эмпирические и теоретические. Эмпирические методы не вытекают из сущности объекта, а поэтому содержат в себе много субъективных моментов. Но они таковы только в том случае, если не входят как необходимый момент в сферу действия системы методов теоретических, которые построены на единстве предмета и метода. Поскольку теоретические методы выступают способом организации субъектом своей деятельности в соответствии с сущностью предмета, то эмпирические методы, вовлеченные в сферу действия теории, получают внутри нее направленность и объективность.

Познание начинается с наблюдения.

Наблюдение - это метод направленного отражения характеристик предмета, позволяющий составить определенное представление о наблюдаемом явлении. В блок процедур наблюдения входят описание, измерение, сравнение.

Эксперимент - это более эффективный метод, отличающийся от наблюдения тем, что исследователь с помощью эксперимента активно воздействует на предмет путем создания искусственных условий, необходимых для выявления ранее неизвестных свойств предмета.

Метод моделирования основан на создании модели, которая является заместителем реального объекта в силу определенного сходства с ним. Главная функция моделирования, если брать его в самом широком понимании, состоит в материализации, опредмечивании идеального. Построение и исследование модели равнозначно исследованию и построению моделируемого объекта, с той лишь разницей, что второе совершается материально, а первое - идеально, не затрагивая самого моделируемого объекта. Из этого вытекает вторая важная функция модели в научном познании - модель выступает программой действия по предстоящему построению, сооружению моделируемого объекта.

Анализ и синтез. Эмпирический анализ - это просто разложение целого на его составные, более простые элементарные части. Синтез - это, наоборот, - соединение компонентов сложного явления. Теоретический анализ предусматривает выделение в объекте основного и существенного, незаметного эмпирическому зрению. Аналитический метод при этом включает в себя результаты абстрагирования, упрощения, формализации. Теоретический синтез - это расширяющее знание, конструирующее нечто новое, выходящее за рамки имеющейся основы.

Индукция и дедукция. Индукция может быть определена как метод перехода от знания отдельных фактов к знанию общего. Дедукция - это метод перехода от знания общих закономерностей к частному их проявлению. Теоретическая индукция и основанная на ней дедукция отличаются от эмпирических индукции и дедукции тем, что они основаны не на поисках абстрактно-общего, одинакового в разных предметах и фактах ("Все лебеди - белы"), а на поисках конкретно-всеобщего, на поисках закона существования и развития исследуемой системы.

Основные принципы познания

Основные формы познания

Основные методы познания

Принцип единства объективного и субъективного (принцип деятельностного отражения)

Чувственная и рациональная Формальная и содержательная

Наблюдение Эксперимент Моделирование Анализ и синтез

Принцип единства исторического и логического (принцип историзма)

Эмпирическая и теоретическая (факт, идея, гипотеза, теория)

Индукция и дедукция Исторический и логический методы

Принцип единства абстрактного и конкретного (принцип конкретности истины)

Истина

Метод восхождения от абстрактного к конкретному

Совершенствование средств познания – неотъемлемая часть истории человеческой деятельности.

В последние годы возможности познания возросли за счет использования электронных средств получения и обработки информации. Информатика занимает важное место и в научном познании. Ее внедрение в практику преобразило ход материальной и духовной деятельности человека.

Компьютерные технологии не сразу нашли применение в гуманитарных науках, развиваясь, прежде всего, с учетом потребностей точных наук. Гуманитарии не рассматривали компьютер как реальный научный инструмент, способный изменить характер исследования.

Ситуация начала меняться с появлением первых программ, предназначенных для контроля знаний и обучения гуманитарным дисциплинам. Другой важный аспект "компьютерной революции" был связан с возрастанием интереса к созданию баз данных.

Какие же возможности, предоставляемые информатикой, позволяют совершенствовать способы научного познания. С одной стороны информатика позволяет по новому организовать технологию научно-исследовательского процесса, обмен научно-технической информацией, документалистику, библиотечное дело. С другой стороны информатика предоставляет возможность проводить исследования различных процессов на компьютерных моделях и получать новые знания по результатам моделирования.

Информационные технологии все глубже внедряются в сферу исследований: формируются информационные системы для различных научных направлений, компьютерная техника и медиа-технологии становятся важными средствами повышения эффективности исследований. Компьютерные технологии используются в юриспруденции ,археологии, этнографии, графологии, истории, экономике, социологии, педагогике, литературоведении, журналистике.

3.Цели и задачи информатизации и компьютеризации в образовании

В настоящее время все более возрастает роль информационных технологий в образовании, которые обеспечивают всеобщую компьютеризацию учащихся и преподавателей на уровне, позволяющем решать, как минимум, три основные задачи:

– обеспечение выхода в сеть Интернет каждого участника учебного процесса, причем, желательно, в любое время и из различных мест пребывания;

– развитие единого информационного пространства образовательных индустрий и присутствие в нем в различное время и независимо друг от друга всех участников образовательного и творческого процесса;

– создание, развитие и эффективное использование управляемых информационных образовательных ресурсов, в том числе личных пользовательских баз и банков данных и знаний учащихся и педагогов с возможностью повсеместного доступа для работы с ними.

Образовательную среду, в которой осуществляются образовательные информационные технологии, определяют работающие с ней компоненты:

– техническая (вид используемых компьютерной техники и средств связи);

– программно-техническая (программные средства поддержки реализуемой технологии обучения);

– организационно-методическая (инструкции учащимся и преподавателям, организация учебного процесса).

4.Понятие систем и информационных образовательных технологий

Под образовательными технологиями в высшей школе понимается система научных знаний, а также методов и средств, которые используются для создания, сбора, передачи, хранения и обработки информации в предметной области высшей школы. Формируется прямая зависимость между эффективностью выполнения учебных программ и степенью интеграции в них соответствующих информационно-коммуникационных технологий.

Одно из определений информационной образовательной среды формулирует ее понимание как информационную систему, объединяющую посредством сетевых технологий, программные и технические средства, организационное, методическое и математическое обеспечение, предназначенное для повышения эффективности и доступности образовательного процесса подготовки специалистов

Одной из характерных черт образовательной среды является возможность студентов и преподавателей обращаться к структурированным учебно-методическим материалам, обучающим мультимедийным комплексам всего университета в любое время и в любой точке пространства. Помимо доступности учебного материала, необходимо обеспечить обучаемому возможность связи с преподавателем, получение консультации в он-лайн или офф-лайн режимах, а также возможность получения индивидуальной «навигации» в освоении того или иного предмета. “Студенты будут стремиться к гибкому режиму обучения, модульным программам с многочисленными поступлениями и отчислениями, которые позволят накапливать зачетные единицы, свободно переводиться из одного вуза в другой с учетом предыдущего опыта, знаний и навыков. По-прежнему важной для студентов останется возможность личного развития и профессионального роста; программы получения степени и короткие курсы, возможно, будут пользоваться одинаковым спросом; резко возрастет потребность в программах профессионального обучения и аспирантских программах”.

Сверхзадача понимания и реализации проблемы информатизации высшего образования состоит в том, что в результате должна быть достигнута глобальная рационализация интеллектуальной деятельности в обществе за счет использования новых ИТ с целью повышения эффективности и качества подготовки специалистов. Должна быть обеспечена подготовка кадров с новым типом мышления, соответствующим требованиям постиндустриального общества.

5.Организация и реализация творческой профессиональной деятельности обучающего (педагога) и обучаемого на основе информационных технологий

Информационные технологии приносят возможность и необходимость изменения самой модели учебного процесса: переход от репродуктивного обучения — «перелива» знаний из одной головы в другую, от преподавателя к студентам — к креативной модели (когда в учебной аудитории с помощью нового технологического и технического обеспечения моделируется жизненная ситуация или процесс, студенты под руководством преподавателя должны применить свои знания, проявить творческие способности для анализа моделируемой ситуации и выработать решения на поставленные задачи). Специалисты считают, что развитие традиционных и новых технологий должно идти по принципу дополнительности и взаимокоррелирования, что, в свою очередь, позволяет говорить о принципиально новом измерении образовательной среды — глобальном, измерении, существующем в реальном времени и ассоциирующем в себе всю совокупность образовательных технологий.

Интернет — гипертехнология, включающая в себя все остальные, и ее успех объясняется тем, что она может “дать всем все”… Тем не менее, всегда найдется область для применения технологий низшего уровня, таких как компьютерные конференции или электронная почта.

6.Деятельностный подход к проектированию обучения. Предметная модель обучаемого и проектирование деятельности обучаемого

Концепцию “учения через деятельность” предложил американский ученый Д.Дьюи. Основные принципы его системы:

учет интересов учащихся;

учение через обучение мысли и действию;

познание и знание - следствие преодоления трудностей;

свободная творческая работа и сотрудничество.

Чтобы обеспечить всестороннее развитие обучаемых, необходимо организовать их участие в разнообразных видах деятельности и постепенно расширяющихся отношений.

Деятельностный аспект содержания обучения в деятельностной модели обучения выражается в том, что содержание обучения есть деятельность в связи с решением проблемы и деятельность коммуникации как овладение социальной нормой, вербальная деятельность и виды невербального самовыражения, т.е. учебный процесс представляет собой:

взаимодействие,

решение коммуникативных (проблемных) задач.

Взаимодействие при этом есть способ бытия - общение и способ действования - решение задач. Среда учения - деятельность, разнообразная по содержанию, мотивированная для обучаемого, проблемная по способу освоения деятельности, необходимое условие для этого - отношения в образовательной среде, которые строятся на основе доверия, сотрудничества, равнопартнёрства, общения.]. Во взаимодействии “преподаватель - студент”, “студент - студент” главная роль отводится принятию другого человека, группы, себя, другого мнения, отношения, фактов бытия. Понимание и принятие нацеливает на деятельность, а не на выяснение отношений, фокусирует внимание обучающегося на проблеме, на решении коммуникативных задач. Коммуникативная задача - проблема, требующая разрешения противоречия: ты знаешь - я не знаю, ты умеешь - я не умею, а мне надо знать и уметь (у меня есть потребность). Решение коммуникативной задачи требует сначала сформировать потребность (например, в виде вопросов), потом - как эту потребность реализовать. Субъект может реализовать ее сам, может обратиться к другому. И в этом и в другом случае он вступает в общение: с самим собой или с другим. Ответы на вопросы решают задачу или выводят на новую задачу. Для организации учебной деятельности наибольший интерес представляют задачи интеллектуально-познавательного плана, которые осознаются самим учащимся как жажда знаний, необходимость в усвоении этих знаний, как стремление к расширению кругозора, углублению, систематизации знаний. Это такая деятельность, которая, соотносясь со специфически человеческой познавательной, интеллектуальной потребностью, характеризуется положительным эмоциональным фоном, способствующим мотивации учащегося настойчиво и увлеченно работать над учебной задачей, противостоя другим побудителям и отвлекающим факторам. Понятие учебной задачи является при этом одним из центральных, в учебной деятельности такая задача выступает как единица процесса обучения. Согласно Д. Б. Эльконину, “основное отличие учебной задачи от всяких других задач заключается в том, что ее цель и результат состоят в изменении самого действующего субъекта, а не в изменении предметов, с которыми действует субъект”[12]. Высшая степень проблемности присуща такой учебной задаче, в которой обучаемый:

сам формулирует проблему,

сам находит ее решение,

решает,

самоконтролирует правильность этого решения.

Таким образом, постоянное решение таких учебных задач выливается в систематическую самостоятельную поисковую деятельность, а само обучение превращается в проблемно-развивающее , в котором деятельностное начало соотносится с направленностью этой деятельности на личность, которая и должна каким-то образом развиться в результате осуществления ею этой деятельности