Глава I дидактические основы применения электронных учебников в образовательном процессе

1. Понятие и структура электронных изданий, как средство обучения

Реформа современного образования может состояться лишь при условии создания таких компьютерных пакетов (электронных учебников, пособий, тренажеров, тестеров и проч.), наличие которых обеспечит одну и ту же компьютерную среду в специализированной аудитории на теоретических и практических занятиях, в компьютерном классе учебного заведения или общежитии, оборудованном для самостоятельной работы учащихся, а также дома на персональном компьютере.

Безусловно, для высшего образования решающим является человеческий фактор в лице преподавателя, учащегося, однокурсников. Каким бы совершенным ни был электронный учебник, если преподаватель не рекомендует его студентам, у такого учебника нет никаких шансов добраться до учащегося. Мимо преподавателя учащемуся попадает то, что сами учащиеся приобретают в торговой сети или находят в ИНТЕРНЕТе. Сегодня отсутствуют серьезные издания, в которых содержится обоснованная и квалифицированная критика, позволяющая покупателю ориентироваться среди существующих электронных учебников. Единственными ориентирами являются цена и коммерческая реклама, а также советы друзей и знакомых. Ничтожно малые по сравнению с количеством домашних компьютеров тиражи электронных учебников обусловлены тем, что учителя просто не знают о существовании и возможностях электронных учебников и поэтому не участвуют в формировании спроса на них.

Другим элементом образовательной среды является государство в лице государственных образовательных учреждений и органов управления образованием. К сожалению, государство почти на десять лет (с 1992 по 2000 гг.) было исключено из проблемы электронных учебников. Основная роль государства, по нашему мнению, должна состоять в подготовке педагогических кадров, владеющих методами использования электронных учебников в учебном процессе, а также в реализации пилотных проектов. В условиях пассивности государства наибольшую известность и распространение сегодня имеют электронные учебники, имеющие мощную коммерческую поддержку.

Дмитрий Медведев подписал закон «О внесении изменений в Закон РФ «Об образовании» в части применения электронного обучения, дистанционных образовательных технологий», сообщают Вести со слов пресс-служба главы государства.

Этот законодательный акт был принят Госдумой 14 февраля и одобрен Советом Федерации 22 февраля 2012 года. В соответствии с новым законом, при реализации образовательных программ, независимо от форм получения образования, могут применяться электронное обучение, дистанционные образовательные технологии в порядке, установленном федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере образования. В этом законе сказано, что при выполнении образовательных программ, невзирая на форму получения образования, может использоваться электронное обучение, а также дистанционные технологии образования. Помимо Интернета, популярной технологией является пересылка учащимся образовательных контентов (электронных и бумажных учебников, лекционных видеокурсов, видеосеминаров и др.)

Система высшего образования вступила в период фундаментальных изменений, характеризующихся новым пониманием целей и ценностей образования, осознанием необходимости перехода к непрерывному образованию, новыми концептуальными подходами к использованию новых технологий обучения. Реализация многих из тех задач, которые стоят перед системой образования на данном этапе, невозможна без использования методов и средств информатизации.

Современные информационные и коммуникационные технологии все больше проникают в учебный процесс высшей школы, становясь едва ли не главным его системным компонентом, который во многом определяет характер и вектор развития образования.

На сегодняшний день существует большое разнообразие электронных изданий, разных по своему направлению и жанру, которые прописаны в межгосударственном стандарте.

Межгосударственный стандарт – это документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процессов проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг. []

В настоящем стандарте применяется терминология изданий в соответствии с гостами: «Издания. Выходные Сведения» (ГОСТ 7.4-95), «Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу» (ГОСТ 7.9-95), «Издания. Основные виды. Термины и определения» (ГОСТ 7.60-90), а также следующие термины:

- Учебное издание - издание, основное социально-функциональное назначение которого — служить учебе, изучению и преподаванию учебных дисциплин

-Учебник - учебное издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины или ее раздела, части, соответствующее государственному стандарту и учебной программе и официально утвержденное в качестве данного вида издания

-Учебное пособие - это издание, частично или полностью заменяющее или дополняющее учебник и официально утвержденное в качестве данного вида издания

- Электронный документ - документ на машиночитаемом носителе, для использования которого необходимы средства вычислительной техники

- Электронное издание - электронный документ (группа электронных документов), прошедший редакционно-издательскую обработку, предназначенный для распространения в неизменном виде, имеющий выходные сведения

-Электронное учебное пособие - это электронное издание, частично или полностью заменяющее или дополняющее учебник и официально утвержденное в качестве данного вида издания

- Учебное электронное издание - электронное издание, прошедшее редакционно-издательскую обработку и снабженное выходными сведениями, содержащее систематизированные сведения учебного характера, изложенные в форме удобной для изучения и преподавания. Содержание учебного электронного издания соответствует полному учебному курсу или отдельным его частям по различным видам учебных работ и учебных дисциплин

- Научное электронное издание - электронное издание, прошедшее редакционно-издательскую обработку и снабженное выходными сведениями, содержащее систематизированные сведения научного характера, изложенные в форме, удобной для изучения

Но одним из интересующих вопросов на стыке информационных технологий и образование является новшество - электронный учебник.

В настоящее время существует множество определений электронного учебника (ЭУ). Рассмотрим определения электронного учебника, высказанные разными авторами (учеными).

Рогановская Е.Н под электронным учебником понимает – это учебное электронное издание с систематизированным изложением дисциплины (ее раздела, части), в котором равнозначно и взаимосвязано с помощью соответствующих программных средств существует текстовая, звуковая, графическая и другая информация, обеспечивающая непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения, служит для группового, индивидуального или индивидуализированного обучения, соответствует учебной программе и предназначено для использование в учебном процессе.

Елистратова Н.Н. понимает под электронным учебником - это компьютерное, педагогическое программное средство, предназначенное, в первую очередь, для предъявления новой, дополняющей печатные издания, информации, служащее для индивидуального и индивидуализированного обучения и позволяющее тестировать обучаемого, его знания и умения.

Министерством образования РФ принято следующее определение электронного учебника — это основное учебное электронное издание, созданное на высоком научном и методическом уровне, полностью соответствующее федеральной составляющей дисциплины Государственного образовательного стандарта специальностей и направлений, определяемой дидактическими единицами стандарта и программой [1]

Также существует множество определений электронного учебника, вот некоторые из них:

- электронный учебник - это электронный учебный курс, содержащий систематическое изложение учебной дисциплины или ее раздела.

- электронный учебник - это комплекс информационных, методических и программных средств, который предназначен для изучения отдельного предмета и обычно включает вопросы и задачи для самоконтроля и проверки знаний, а также обеспечивает обратную связь.

-электронный учебник - это совокупность графической, текстовой, цифровой, речевой, музыкальной, видео-, фото- и другой информации, а также печатной документации пользователя. Электронное издание может быть исполнено на любом электронном носителе – магнитном (магнитная лента, магнитный диск и др.), оптическом (CD-ROM, DVD, CD-R, CD-1, СD+ и др.), а также опубликовано в электронной компьютерной сети.

- электронный учебник - это текст, представленный в электронной форме и снабженный разветвленной системой связей, позволяющей мгновенно переходить от одного его фрагмента к другому в соответствии с некоторой иерархией фрагментов.

Основываясь на официальных определениях необходимо расширить и конкретизировать понятие электронного учебника.

Переходя к этапу исследования, целесообразно вернуться к понятию электронного учебника, сравнить ЭУ с обычным текстовым учебником. Использование компьютера для воспроизведения на экране монитора текста и цветных иллюстраций, полностью копирующих текстовый учебник, не дает права полученному продукту называться ЭУ, это всего лишь электронная форма учебника, которую значительно тяжелее читать на экране. Обычный текстовый учебник может предстать перед нами и в письменной (рукописной) форме и не изменить своей сущности и в то же время будет более удобен для чтения по сравнению с электронной формой. Повторим, нельзя называть ЭУ любой продукт образовательного характера только из-за того, что он может быть использован исключительно с помощью компьютера. Воспроизведение или использование такого продукта с помощью средств информатики является необходимым, но не достаточным условием. Кстати, обратим внимание, что воспроизведение больших объемов текста и простых иллюстраций возможно с помощью телевидения - в телетексте, а частичное воспроизведение текстов, размещенных во Всемирной паутине ("Интернет") - с помощью мобильных телефонов.

Начиная с 1998 г., появилось много работ, в которых рассматриваются проблемы разработки ЭУ, несколько меньше - использование ЭУ в учебном процессе. До сих пор основными создателями ЭУ являются программистские коллективы, для которых важно заявить о себе в качестве разработчиков мультимедийных и пр. продуктов. Они вовсе не задумываются о том, как можно использовать разработанный продукт в учебном процессе. Им кажется, что они вложили в продукт все, что могли: ЭУ богато иллюстрирован, есть гипертекст, гипермедиа, индексы, разнообразные средства навигации и т.д. Удивляет только одно: разработанный продукт почему-то не используется.

Электронный учебник не может и не должен заменять книгу. Так же как экранизация литературного произведения принадлежит к иному жанру, так и электронный учебник принадлежит к совершенно новому жанру произведений учебного назначения. И так же как просмотр фильма не заменяет чтения книги, по которой он был поставлен, так и наличие электронного учебника не только не должно заменять чтения и изучения обычного учебника (во всех случаях мы подразумеваем лучшие образцы любого жанра), а напротив, побуждать учащегося взяться за книгу. Именно поэтому для создания электронного учебника недостаточно взять хороший учебник, снабдить его навигацией (создать гипертексты) и богатым иллюстративным материалом (включая мультимедийные средства) и воплотить на экране компьютера. Электронный учебник не должен превращаться ни в текст с картинками, ни в справочник, так как его функция принципиально иная.

Электронный учебник должен максимально облегчить понимание и запоминание (причем активное, а не пассивное) наиболее существенных понятий, утверждений и примеров, вовлекая в процесс обучения иные, нежели обычный учебник, возможности человеческого мозга, в частности, слуховую и эмоциональную память, а также используя компьютерные объяснения.

Текстовая составляющая должна быть ограничена — ведь остаются обычный учебник, бумага и ручка для углубленного изучения уже освоенного на компьютере материала.

Электронный учебник является элементом образовательной среды. Она включает традиционные образовательные ресурсы, другие электронные учебники, человеческий фактор, государство, издателей и распространителей.

Электронные учебники позволяют решать такие основные педагогические задачи, такие как: начальное ознакомление с предметом; контроль и оценивание знаний и умений; развитие способностей к определенным видам деятельности; восстановление знаний и умений.

Такие учебники могут быть использованы на всех уровнях образования: в школах и колледжах, институтах и университетах, для повышения квалификации. Поэтому электронные учебники сегодня активно разрабатываются и используются в образовательном процессе.

Таким образом, под электронным учебным пособием мы понимаем – продукт образовательного характера, который может быть воспроизведен (использован) только с помощью средств информатики (в том числе и компьютера), соответствующий утвержденной программе обучения или программе, разработанной для предложенного курса, и имеющий принципиально новые черты по сравнению с обычным текстовым учебником.

К основным чертам электронного учебного пособия относят свойства мультимедийности, виртуальной реальности, высокой степени интерактивности, использование "педагогических агентов влияния", настройки на личностные характеристики обучаемого и т.д.

Электронный учебник должен, во-первых, раскрывать предмет науки, давая описание, объяснение, предвидение и прогнозирование явлений, фактов, процессов, объектов и, во вторых, раскрывать сущность предмета изучения, содержит методический аппарат для учителя и учеников.

Электронные учебники разделяют на три типа:

1) отсканированный бумажный учебник,

2) традиционный учебник с гипертекстовыми вставками,

3) специально разработанный электронный учебник.

Независимо от типа, в электронном учебнике должен быть применен принцип квантования, то есть учебный материал должен быть разделен на разделы, так же — на модульные кадры с текстовой составляющей и визуализацией. Каждый модуль состоит из теоретического блока, контрольных вопросов по теории, упражнений и тестов, контекстной справки и т.д. Между собой модули связаны гипертекстовыми ссылками, чтобы ученик по принципу ветвления мог оперативно переходить от одного модуля к другому. Целесообразно, чтобы электронный учебник содержал и графический и иллюстративный материал.

В зависимости от целей обучения электронные учебники могут быть следующих типов:

• предметно-ориентированные ЭУ;

• для изучения отдельных предметов общеобразовательного цикла в конкретном классе;

• предметно-ориентированные электронные учебники для изучения отдельных разделов предметов общеобразовательного цикла при сквозном изучении учебного материала;

• предметно-ориентированные электронные тренажеры с наличием справочного учебного материала;

• электронные автоматизированные системы развития способностей.

Анализ научной литературы позволил нам выявить два вида электронных учебников:

1) учебник с высокой динамикой иллюстративного материала, представляющий собой уже ставший традиционным учебник по предметной области, которой является независимым и неизменяемым. Наряду с основным материалом он содержит средства интерактивного доступа, средства анимации и мультипликации, а также видеоизображения, в динамике демонстрирующие принципы и способы реализации отдельных процессов и явлений. Он используется на персональных компьютерах или в локальных компьютерных сетях и распространяется на CD-ROM;

2) Internet-учебник, учебник, открытый и имеющий ссылки на внешние источники информации, базы данных и знаний электронный учебник, размещаемый на одном из серверов глобальной компьютерной сети.

При создании электронного учебника в первую очередь должны быть определены цели его создания, то есть, для кого будет создан учебник и кто им будет пользоваться. Затем нужно составить тщательно продуманный, последовательный и обоснованный план деятельности по его созданию. Нужно придерживаться следующей последовательности:

1. Определение целей и задач разработки.

2. Разработка структуры электронного учебника.

3. Разработка содержания по разделам и темам учебника.

4. Подготовка сценариев отдельных структур электронного учебника.

5. Реализация.

6. Корректировка содержания электронного учебника по результатам апробации.

Также при создании электронного учебника существуют недостатки:

• отсутствие механизма взаимодействия с преподавателем (однако надо понимать учебное назначение учебника);

• отсутствие единых стандартов их разработки;

• для создания учебника иногда необходимы специальные знания по использование соответствующего программного обеспечения;

• большая конкуренция с имеющимися LMS (например, Moodle). Проведенное нами исследование позволяет наметить перспективные направления дальнейших исследований в этой области: программные средства создания электронных учебников, требования к оформлению текста электронных учебников, этапы разработки электронного учебника. Кроме того, в следующих публикациях мы планируем осветить собственный опыт создания электронных пособий и их применение в учебном процессе.

Можно сделать вывод, что электронный учебник удобен для преподавателя потому, что он:

-позволяет выносить на лекции и практические занятия материл по собственному усмотрению, возможно, меньший по объему, но наиболее существенный по содержанию, оставляя для самостоятельной работы с ЭУ то, что оказалось вне рамок аудиторных занятий;

-освобождает от утомительной проверки домашних заданий, типовых расчетов и контрольных работ, передоверяя эту работу компьютеру;

-позволяет оптимизировать соотношение количества и содержания примеров и задач, рассматриваемых в аудитории и задаваемых на дом;

-позволяет индивидуализировать работу со студентами, особенно в части, касающейся домашних заданий и контрольных мероприятий

-позволяет преподавателю с помощью компьютера быстро и эффективно контролировать знания учащихся, задавать содержание и уровень сложности контрольного мероприятия

- позволяет преподавателю проводить занятие в форме самостоятельной работы за компьютерами, оставляя за собой роль руководителя и консультанта

Для студента же электронный учебник удобен потому, что он:

­ - дает возможность красиво и аккуратно оформить работу и сдать ее преподавателю в виде файла или распечатки;

- предоставляет широчайшие возможности для самопроверки на всех этапах работы

- освобождает от громоздких вычислений и преобразований, позволяя сосредоточиться на сути предмета, рассмотреть большее количество примеров и решить больше задач

- облегчает понимание изучаемого материала за счет иных, нежели в печатной учебной литературе, способов подачи материала: индуктивный подход, воздействие на слуховую и эмоциональную память и т.п.

Остановимся подробнее на электронных учебных пособиях, так как их использование на сегодняшний день представляется наиболее возможным с учетом материально-технического оснащения школ.

Проще всего встраиваются в традиционную структуру урока демонстрационные материалы. Это плакаты-иллюстрации, интерактивные рисунки, презентации, видеоролики.

Можно предложить детям изучать материал, воспользовавшись гипертекстовыми учебными модулями, иллюстрированными схемами.

Материалы для практических занятий обеспечивают разные формы практических работ: плакаты с условиями задач, игры, конкурсы, тренажеры. Большинство заданий имеет обратную связь – ученик получает сведения о правильности или неправильности своего ответа, иногда имеет возможность посмотреть правильное решение.

Как уже было изложено выше, электронный учебник должен строиться на основе педагогического сценария – целенаправленной, личностно-ориентированной, методически выстроенной последовательности педагогических методов и технологий для достижения целей обучения. В соответствии с этим сценарием осуществляется структурирование учебного материала и компоновка его в учебные кадры.

Структура электронного учебника

Структуры современных электронных учебников в основном базируются на привычной парадигме «книги» – некотором количестве иллюстрированной текстовой информации (в лучшем случае с небольшим количество гиперссылок). Такая структура вполне подходит, если учебник служит вспомогательным материалом в процессе традиционного обучения, но явно недостаточна в случае обучения дистанционного, когда общение учителя и ученика сведено к минимуму. Учебник, в классическом понимании, это книга, в которой систематически излагается материал в определенной области знаний на современном уровне достижений науки и культуры. Поэтому печатный и электронный учебники имеют общие признаки: учебный материал излагается на научной основе из определенной области знаний и структурируется на системной подходе.

Традиционное построение электронного учебника: предъявление учебного материала, практика, тестирование.

В любом учебнике (электронном и печатном) выделяются две основные части: содержательная и процессуальная. В электронном учебнике к ним добавляются еще две части: управляющая и диагностическая. Содержательная часть учебника включает следующие компоненты: познавательный, демонстрационный; процессуальная часть включает компоненты: моделирующий, контрольный, закрепляющий. Познавательный компонент направлен на передачу знаний обучаемому. Это, как правило, тестовая информация. Демонстрационный компонент поддерживает и раскрывает содержательный; моделирующий компонент позволяет применять знания к решению практических задач, моделировать изучаемые явления, процессы, контрольно-закрепляющий компонент определяет степень усвоения учащимися изучаемого материала. Управляющая часть представляет собой программную оболочку электронного учебника, способную обеспечить взаимосвязь между его частями и компонентами. Диагностическая часть хранит статистическую информацию о работе с конкретными программами.

Основные формы электронного учебника.

Как и в создании любых сложных систем, при подготовке электронного учебника решающим для успеха является талант и мастерство авторов. Тем не менее, существуют устоявшиеся формы электронных учебников, точнее, конструктивных элементов, из которых может быть построен учебник.

Тест. Внешне, это простейшая форма электронного учебника. Основную сложность составляет подбор и формулировка вопросов, а также интерпретация ответов на вопросы. Хороший тест позволяет получить объективную картину знаний, умений и навыков, которыми владеет учащийся в определенной предметной области. Как правильно поставленный диагноз является первым шагом к выздоровлению, так и результаты объективного тестирования позволяют выбрать оптимальный путь к вершинам знаний.

Энциклопедия. Это базовая форма электронного учебника. На содержательном уровне термин энциклопедия означает, что информация, сконцентрированная в электронном учебнике, должна быть полной и даже избыточной по отношению к стандартам образования. Ведь она должна удовлетворить каждого из тех, кто к ней обратится. Естественно, что информация должна быть представлена в адекватной форме. Для электронных энциклопедий характерен соответствующий сервис: ссылки, закладки, возможность повтора анимаций и звуковых записей, поиск по ключевым словам и т.д.

Задачник. По моему мнению, это важнейшая форма электронного учебника. Задачник в электронном учебнике наиболее естественно осуществляет функцию обучения. Термин задачник не должен вводить в заблуждение. Задачник может быть и по гуманитарным дисциплинам. Главное в электронном задачнике - дозированная помощь. Учащийся получает именно ту и только ту учебную информацию, которая необходима для решения конкретной задачи. Главная проблема - подбор задач, перекрывающих весь теоретический материал. При подборе задач приходится решать противоречивую оптимизационную проблему. С одной стороны, каждая задача должна раскрывать или гарантировать через дозированную помощь усвоение определенного теоретического материала и быть по силам каждому из тех учащихся, на которых рассчитан электронный учебник. С другой стороны, количество задач не должно пугать школьника и не лишать его столь важной уверенности в своих силах. Формирование хорошего электронного задачника по силам только методистам самой высокой квалификации.

Креативная среда. Современные электронные учебники должны обеспечивать творческую работу учащегося с объектами изучения и с моделями систем взаимодействующих объектов. Именно творческая работа, лучше в рамках проекта, сформулированного преподавателем, способствует формированию и закреплению комплекса навыков и умений у учащегося. С точки зрения программиста, креативная среда является одной из наиболее трудоемких составных частей электронного учебника. Очень сложно решить проблему интерфейса креативной среды. Здесь нужны и талант, и знания, и мастерство. Ведь изучение интерфейса креативной среды не должно быть дополнительным барьером, неожиданно возникающим перед учителем и учеником. Креативная среда позволяет организовать коллективную работу учащихся над проектом.

Авторская среда. Электронный учебник должен быть адаптируем к учебному процессу. То есть позволять учитывать особенности конкретной школы, конкретного класса, конкретного ученика. Пассивно это обеспечивается избыточностью учебных материалов, которая позволяет учителю проложить необходимую траекторию, определяемую выбранной стратегией обучения. Однако опыт показывает, что творчески активные учителя хотят сами формировать учебные материалы электронного учебника. Для этого необходима соответствующая авторская среда. Такая среда, например, обеспечивает включение дополнительных материалов в электронную энциклопедию, позволяет пополнять задачник, готовить раздаточные материалы и методические пособия по предмету. Фактически, это подобие инструмента, с помощью которого создается сам электронный учебник. Но такой инструмент должен, в принципе, быть доступен методисту и учителю предметнику (не только учителю информатики).

Невербальная среда. Традиционно электронные учебники вербальны по своей природе. Они излагают теорию в текстовой или графической форме. Это является наследием полиграфических изданий, вербальных по своей природе. По моему мнению, вербальные методы изложения информации после определенного порога приводят к перегрузке ученика. Ведь он должен сначала усвоить систему словесной кодировки знаний, запомнить информацию, описывающую знание в закодированной форме, раскодировать знание и научиться применять его для решения проблем, сначала учебных, а затем и реальных. При этом очень много сил и времени тратится на усвоение словесных описаний знаний и навыков. Современные компьютерные технологии позволяют существенно упростить эту работу для учащегося. Так в электронном учебнике возможно реализовать методический прием "делай как я". При этом многословные инструкции заменяются конкретными действиями над объектом изучения. Хочется подчеркнуть, что речь идет не об иллюстрациях в форме видео или кино фрагментов, а именно о совместной деятельности учителя и ученика. Подобного рода невербальные среды только появляются, но за ними большое будущее. Такая среда наделяет электронный учебник чертами живого учителя.

Перечисленные архитектурные формы могут быть реализованы в виде отдельных электронных учебников либо сгруппированы в рамках единого архитектурного ансамбля. Все зависит от замысла "архитектора" электронного учебника. Архитектор должен владеть знаниями об истории и возможностях электронных учебников. Успех электронного учебника будет зависеть от того, как он "впишется" в окружающий его ландшафт.