Методика навчання майбутніх фахівців аграрного профілю засобами комп’ютерної графіки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Національний аграрний університет

УДК 378.14:004.92

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата педагогічних наук

Методика навчання майбутніх фахівців аграрного профілю засобами комп'ютерної графіки

13.00.02 - теорія і методика навчання (технічні науки)

Глазунова Олена Григорівна

Київ - 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України

Науковий керівник - доктор педагогічних наук, професор Олійник Павло Миколайович, Київський університет туризму, економіки та права, завідувач кафедри педагогіки і психології

Офіційні опоненти: доктор педагогічних наук, професор Cидоренко Віктор Костянтинович Національний педагогічний університет, завідувач кафедри трудового навчання та креслення;

кандидат педагогічних наук, доцент Лукач Василь Степанович, Ніжинський агротехнічний інститут Національного аграрного університету, ректор інституту, завідувач кафедри сільсько-господарських машин

Провідна установа - Тернопільський державний педагогічний університет ім. В.Гнатюка, кафедра педагогічної майстерності та освітніх технологій, Міністерство освіти і науки України, м.Тернопіль

Захист відбудеться 7 травня 2003 р. о 14⁰⁰ на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.004.11 в Національному аграрному університеті за адресою: 03041, Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, Київ-41, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус 4, к.41.

Автореферат розісланий _4_ квітня 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Лузан П.Г.

комп'ютерна графіка навчання

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність дослідження. Сучасний етап соціально-економічних та політичних відносин в Україні ставить перед аграрною освітою нові завдання з її удосконалення. Необхідність формування висококваліфікованих фахівців в аграрній сфері, які вміють творчо працювати, знаходити вихід з різних складних ситуацій та передбачати наперед можливі наслідки діяльності, диктує потребу у поліпшенні методик навчання, впровадженні в навчальний процес досконаліших форм та методів навчання, нових педагогічних технологій.

Характерним фактором розвитку вищої освіти є широке застосування в навчальній роботі нових інформаційних технологій навчання, про що йдеться у Законі “Про вищу освіту” та у Концепції Національної програми інформатизації. Значний вклад у розробку та обгрунтування понять “технологія навчання”, “нова інформаційна технологія навчання” внесли: В.М.Глушков, А.П.Єршов, М.І.Шкіль (концептуальні положення щодо інформатизації освіти), П.Я.Гальперін, Б.С.Гершунський, Ю.І.Машбиць (психолого-педагогічні проблеми), В.П.Безпалько, Н.Ф.Тализіна, П.М.Олійник (дидактичні та методичні проблеми) та ін.

За останнє десятиріччя проведено багато наукових досліджень з проблеми впровадження нових інформаційних технологій в навчальний процес, серед яких слід відзначити дослідження М.І.Жалдака, Л.Л.Коношевського (нові інформаційні технології в професійній підготовці вчителя). В.І.Клочка, С.А.Ракова, Т.І.Чепрасової (при вивченні математики), О.С.Мартинюк, В.П.Муляр (фізики), М.Ю.Афанасьєва, Т.І.Сергеєвої (економіки), Г.О.Козлакової, Е.В.Лузик (технічні дисципліни), О.В.Ващук, В.К.Сидоренка (трудове навчання), Л.М.Романишиної (хімія) та багато інших. Серед зарубіжних педагогів слід відзначити вклад Б.Хантер, Р.Вільямс, К.Маклін, Л.Кларк, І.Стар, Д.Джонассен, Г.Кедрович та ін.

Активне впровадження в навчальний процес засобів інформатизації дозволяє вести мову про нові форми та методи подання навчального матеріалу. Зростання інтересу до комп'ютерних графічно-інформаційних технологій, які в наш час інтенсивно розвиваються, пояснюється їх найвищою інформативністю порівняно з іншими носіями інформації. Інформація, що міститься у графічних зображеннях, подається у найбільш концентрованій формі, є найдоступнішою для сприйняття й аналізу за обмежений проміжок часу.

Історичний розвиток засобів комп'ютерної техніки показує, що зважаючи на технічні характеристики комп'ютерів, лише на початку 60-х років з'явилася можливість вести мову про комп'ютерну графіку. Комп'ютерна графіка повільно знаходила своє відображення в навчальному процесі. Причиною цього була висока вартість графічних терміналів, а в зв'язку з цим їх повільне розповсюдження в нашій країні. Сьогодні ми вже не уявляємо жодної комп'ютерної програми без графічних ілюстрацій. Розробкою теорії і практики використання комп'ютерної графіки в процесі навчання займаються вчені як в нашій країні, так і за її межами. Практично всі дослідники в області комп'ютерної графіки описують можливості певної комп'ютерної програми, яка дозволяє створювати графічні об'єкти та маніпулювати ними, використовувати їх в навчальному процесі (О.Т.Башта, Д.Грайс, О.В.Джурик, М.І.Жалдак, В.І.Макаров та ін.). Велика кількість досліджень присвячена загальним питанням комп'ютерної графіки та її стандартам (А.В.Боресков, М.Д.Гінзбург, Д.Корріган, В.Ф.Ткаченко, І.О.Требульова, Д.Фолі та ін.). Застосування комп'ютерної графіки найбільш теоретично та методично обгрунтовано при вивченні інженерної графіки (С.М.Білан, Д.М.Коваль, В.Є.Михайленко, О.Н.Романюк та ін.). В деяких роботах висвітлюються питання можливостей комп'ютерної графіки як засобу пізнання (Ю.І.Бадаєв, А.А.Зенкин, О.В.Соловов та ін.). Але поза увагою залишаються питання застосування засобів комп'ютерної графіки у процесі вивчення дисциплін, які не пов'язані з інженерною графікою, зокрема, при підготовці фахівців аграрного профілю.

Особливість процесу навчання у вищому аграрному навчальному закладі полягає в тому, що значна частка дисциплін (технічні, професійно-орієнтовані тощо) потребує засобів наочності. Проблемам якості викладання навчального матеріалу у вищих аграрних навчальних закладах присвячені роботи А.І.Дьоміна, П.Г.Лузана (активізація навчально-пізнавальної діяльності), Л.А.Аврамчук (проблемне навчання), П.М.Решетника (технології навчання), О.А.Дьоміна (використання засобів наочності), В.С.Лукача (методика навчання технічних дисциплін) та ін.

Однією з найбільш важливих умов забезпечення повноти та правильності сприйняття, осмислення, усвідомлення навчальної інформації є максимально повна реалізація принципу наочності. Наочні навчальні посібники не завжди відповідають вимогам виробництва через мобільність та динамічність у розвитку сучасної науки та техніки. Необхідність у швидкому реагуванні на ці зміни зумовлює потребу у постійному поновленні засобів наочності. Комп'ютерна графіка є одним із найбільш ефективних засобів наочного подання навчального матеріалу, завдяки їй можна оперативно вносити зміни у застарілі наочні посібники та демонструвати їх широкій аудиторії.

Крім проблеми якості викладання навчального матеріалу у вищих навчальних закладах аграрного профілю актуальною є також проблема розробки та впровадження нових форм та методів організації самостійної роботи студентів. Оскільки візуалізований навчальний матеріал можна використати при поясненні навчального матеріалу на лекціях, у комп'ютерних навчальних та контролюючих програмах, то існує потреба в розробці універсальної методики, яка б передбачала використання візуалізованої інформації засобами комп'ютерної графіки на всіх етапах процесу навчання.

Таким чином, актуальність дослідження зумовлена підвищенням інтересу до графічно-інформаційних технологій, які дають нові можливості організації процесу пізнання за рахунок різноманітних видів наочного представлення інформації та потребою у розробці методичних основ використання комп'ютерної графіки для візуалізації навчального матеріалу в процесі навчання студентів вищих аграрних навчальних закладів.

Враховуючи актуальність та доцільність проведення дослідження, нами було визначено тему дисертації: “Методика навчання майбутніх фахівців аграрного профілю засобами комп'ютерної графіки”.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження виконувалось у відповідності до науково-дослідної теми кафедри педагогіки Національного аграрного університету: “Розробка та впровадження у навчально-виховний процес вищих аграрних закладів освіти інноваційних педагогічних технологій” (РК № 0101U003740).

Тема затверджена вченою радою факультету педагогіки та підвищення кваліфікації Національного аграрного унівеситету (протокол № 4 від 26.12.98) та узгоджена в Раді з координації наукових досліджень в галузі педагогіки і психології в Україні (протокол №10 від 24.12.2002 р.).

Об'єкт дослідження: процес навчання у вищих аграрних навчальних закладах І-ІІ рівнів акредитації.

Предмет дослідження: методика застосування комп'ютерної графіки в процесі підготовки майбутніх фахівців-аграріїв.

Мета дослідження: розробка та експериментальна перевірка методики навчання студентів аграрного профілю за допомогою комп'ютерної графіки.

В основу дослідження покладено гіпотезу про те, що ефективність процесу навчання зросте, якщо при вивченні дисциплін, які потребують значну кількість наочного матеріалу, застосовувати комп'ютерну графіку:

при візуальному супроводженні лекційного матеріалу;

при створенні проблемних ситуацій;

у програмних засобах навчального призначення інформаційно-пошукового, тренувального та контролюючого характеру.

Завданнями дослідження є:

дослідити генезис комп'ютерної графіки;

дати характеристику комп'ютерної графіки як основної складової нових інформаційних технологій навчання;

теоретично обгрунтувати методичні аспекти застосування комп'ютерної графіки при підготовці фахівців аграрного профілю;

розробити методичні рекомендації викладачам щодо використання комп'ютерної графіки для візуалізації навчальної інформації.

Теоретичну та методологічну основу дослідження з проблеми дослідження становлять: філософська теорія пізнання, психолого-педагогічні теорії навчально-пізнавальної діяльності, психолого-педагогічні концепції про умови використання нових інформаційних технологій навчання. Під час дослідження були враховані основні положення Законів України “Про освіту”, “Про вищу освіту”, Концепція Національної програми інформатизації.

Для досягнення поставленої мети та доведення гіпотези було використано комплекс методів дослідження, зокрема: теоретичні методи дозволили отримати інформацію з досліджуваної проблеми в ретроспективному плані, обгрунтувати дидактичні можливості комп'ютерної графіки; метод педагогічного спостереження використовувався з метою вивчення та аналізу динаміки показників засвоєння навчального матеріалу; бесіди, анкетування, тестування викладачів та студентів, експертні оцінки дозволили скоординувати пошукову діяльність, виявити відношення спеціалістів до проблеми впровадження запропонованих інновацій, визначити дидактичну ефективність розроблених програмних засобів. Провідним на всіх етапах дослідження був метод педагогічного експерименту. Обробка результатів експериментів здійснювалася методами математичної статистики (одномірний статистичний аналіз, двохфакторний дисперсійний аналіз).

База дослідження: Ірпінський економічний коледж Національного аграрного університету. Загальна кількість студентів - 457, викладачів - 14.

Організація дослідження. Дослідно-експериментальна робота проводилась у три етапи, протягом 1999 - 2003 р.р.

На першому етапі (1999 - 2001 р.р.) вивчалися теоретичні та практичні аспекти застосування в навчальному процесі нових інформаційних технологій; аналізувалися можливості та сфери застосування графічно-інформаційних технологій в навчальному процесі коледжу; проводився констатуючий експеримент.

На другому етапі (2001 - 2002 р.р.) були розроблені дидактичні програмні засоби для візуалізації лекційного матеріалу з окремих розділів дисциплін “Інформатика та комп'ютерна техніка”, “Біологія”, “Основи механізації”; програми-оболонки для закріплення навчального матеріалу та контролю знань, був проведений педагогічний експеримент з метою дослідження ефективності застосування розроблених дидактичних програмних засобів.

На третьому етапі (2002 - 2003 р.р.) було проведено формуючий експеримент, систематизовано та узагальнено результати досліджень, проведено математичну та статистичну обробку результатів дослідження, були сформульовані загальні висновки і рекомендації, визначені перспективи дослідження даної проблеми.

Наукова новизна та теоретичне значення дослідження полягає у тому, що:

вперше розглянуто комп'ютерну графіку в контексті основної складової нових інформаційних технологій навчання;

уточнено класифікацію систем комп'ютерної графіки за функціональним призначенням;

дістало подальшого розвитку теоретичне обгрунтування дидактичних можливостей комп'ютерної графіки для візуалізації навчального матеріалу;

обгрунтовано методику навчання студентів аграрного профілю з використанням засобів комп'ютерної графіки.

Практична значимість дослідження полягає у розробці методики застосування комп'ютерної графіки на всіх етапах процесу навчання у вищих аграрних навчальних закладах І-ІІ рівнів акредитації, розробці програмних засобів навчального призначення за допомогою комп'ютерної графіки для використання викладачами під час лекцій, студентами під час самостійної роботи, контролю знань, методичних рекомендацій щодо їх створення та застосування в процесі навчання.

Обгрунтованість і вірогідність результатів дослідження забезпечується методологічною та теоретичною обгрунтованістю вихідних положень наукового пошуку, використанням комплексу методів дослідження, що відповідають поставленій меті і завданням, репрезентативністю експериментальної вибірки, кількісним та якісним аналізом набутих студентами знань, вмінь та навичок методами математичної статистики та комп'ютерної обробки даних.

Особистий внесок автора полягає в теоретичній розробці та обгрунтуванні основних ідей та положень досліджуваної проблеми: проаналізовано, систематизовано дані літературних джерел з проблеми дослідження, узагальнено та уточнено класифікацію систем комп'ютерної графіки та їх дидактичне призначення, теоретично обгрунтовано методичні аспекти застосування комп'ютерної графіки на всіх етапах процесу навчання; розробці методичних рекомендацій викладачам щодо використання комп'ютерної графіки для візуалізації навчальної інформації; особистому виконанні всього обсягу експериментальної частини дисертації, статистичної обробки результатів дослідження та їх інтерпретації.

Апробація та впровадження результатів дослідження здійснювалися шляхом опублікування проміжних результатів у науково-методичних виданнях, доповідей і обговорень на звітних науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу факультету педагогіки і підвищення кваліфікації НАУ (Київ, 2000, 2001, 2002), на семінарі керівників навчальних закладів І-ІІІ рівнів акредитації, що входять до структури НАУ (Ірпінь, 2001), Міжнародній науково-практичній конференції “Ідеї В.І.Вернадського та взаємообумовленість стратегічного партнерства вищого навчального закладу і школи в освітньому просторі регіону” (Кременчук, 2002), Всеукраїнському науковому семінарі з проблем інформатизації освіти (Київ, НПУ ім.Драгоманова, грудень 2002), на засіданнях кафедр педагогіки та методики навчання НАУ.

Результати дослідження знайшли впровадження в Ірпінському економічному коледжі (довідка № 103 від 13.03.2003), Ніжинському агротехнічному інституті (акт № 184 від 23.12.2002), Заліщицькому державному аграрному коледжі (акт № 73 від 18.11.2002), Боярському сільськогосподарському технікумі (довідка № 87 від 6.03.2003).

За матеріалами дослідження надруковано 5 одноосібних наукових статей (з них 4 - у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України) та 1 методичні рекомендації у співавторстві.

Структура роботи: Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаних джерел - (226 на 21 стор.), 7 додатків (на 51 стор.). Загальний обсяг дисертації становить 238 сторінок машинописного тексту (основна частина - 160 стор.). У роботі подано 17 таблиць на 17 сторінках, 23 рисунка на 20 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі розкривається актуальність теми дослідження, аналізується загальний стан розробки в теорії та методиці навчання, визначається мета, об'єкт, предмет та завдання дослідження, формулюється гіпотеза, розкриваються вихідні методологічні положення та методи дослідження, визначається наукова новизна, теоретична та практична значимість результатів дослідження, наводяться відомості про апробацію та впровадження результатів дослідження.

У першому розділі “Дидактичні можливості комп'ютерної графіки” розглянуто генезис комп'ютерної графіки та етапи її інтеграції з новими інформаційними технологіями навчання (НІТН), дано характеристику комп'ютерної графіки як складової частини графічно-інформаційних технологій навчання, наведено класифікацію сучасних графічних систем, визначено шляхи застосування комп'ютерної графіки в процесі навчання.

Під комп'ютерною графікою ми розуміємо сукупність засобів та прийомів, призначених для автоматизації кодування, обробки, декодування та зберігання графічної інформації. Комп'ютерна графіка є багатофункціональною складовою графічно-інформаційних технологій, найлегше сприймається та найшвидше обробляється (в інформаційному плані) й засвоюється людиною, а головне - повною мірою відповідає природним психологічним особливостям сприйняття людиною навколишнього середовища. Розглянувши сучасні педагогічні технології ми зробили висновок, що не існує явно виділеної технології навчання, яка грунтується на графічному поданні навчальної інформації. У зв'язку з цим було визначено графічно-інформаційну технологію навчання як таку, що використовує засоби комп'ютерної графіки для наочного подання навчальної інформації та управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів.

Впровадження графічних зображень та графічного інтерфейсу в комп'ютерні навчальні програмі здійснювалось у відповідності до генезису комп'ютерної графіки.

У 70-ті роки технічні можливості дозволили виводити графічні дані на мікрофіші, “плазмові” екрани, графічні термінали. Було розроблено незначну кількість комп'ютерних програм, наділених такими можливостями, для використання в навчальному процесі.

У 80-ті роки широко застосовуються графічні можливості комп'ютерів в автоматизованих навчальних системах в основному для дисциплін природничо-математичного циклу завдяки графічним можливостям мов програмування, в інженерній підготовці широко впроваджуються системи автоматизованого проектування.

У першій половині 90-х років комп'ютерна графіка використовується при розробці інструментальних систем та програм-оболонок навчального призначення, починається розвиток та впровадження в систему навчання засобів мультимедіа та гіпермедіа. Друга половина 90-х років характеризується повною інтеграцією комп'ютерної графіки з новими інформаційними технологіями навчання. Найбільш інтенсивно розвиваються графічно-інформаційні технології, мультимедіа та гіпермедіа, системи візуального програмування.

Класифікація сучасних систем комп'ютерної графіки за функціональними можливостями дозволила визначити їх дидактичне призначення:

растрова графіка - для наочного подання ілюстрацій фотографічної якості, у програмних засобах навчального призначення (ПЗНП), при виготовленні слайдів та транспарантів;

векторна графіка - виготовлення схем, технічних рисунків для наочного подання навчальної інформації, використання у ПЗНП, слайдах і т.п.;

інтегрована графіка - наочне подання складних ілюстрацій (включають в себе векторні, растрові, анімаційні зображення);

презентаційна графіка - для візуального супроводження лекцій, доповідей, конференцій тощо, використання в ПЗНП;

WEB-графіка - виготовлення графічних ілюстрацій для розміщення на WEB-сторінці;

3D-графіка - демонстрація графічних об'єктів у тривимірному просторі, в т.ч. рухомих, для візуалізації просторових об'єктів;

програми візуалізації функціональних залежностей - побудова графіків функціональних залежностей при вивченні властивостей явищ, які описуються функціональними залежностями;

анімаційна графіка - створення анімаційних зображень для демонстрацій рухомих зображень або процесів (в уповільненому, прискореному темпі);

інженерна графіка - для практичної роботи над завданнями з проектування (при вивченні графічних дисциплін);

картографія - для практичної роботи з картографічними даними (при вивченні картографічних дисциплін);

ділова графіка - для візуалізації табличних даних у вигляді діаграм та графіків.

Аналіз стану використання комп'ютерної графіки в процесі навчання та дидактичні можливості комп'ютерних графічних систем дозволили визначити шляхи впровадження комп'ютерної графіки в процес навчання (рис.1).

У другому розділі дисертації “Теоретично-методичні аспекти застосування комп'ютерної графіки в процесі навчання майбутніх фахівців аграрного профілю” розкриваються дидактичні та методичні аспекти застосування комп'ютерної графіки в процесі навчання студентів вищих навчальних закладів аграрного профілю І-ІІ рівнів акредитації.

У вищих навчальних закладах аграрного профілю з причини великої кількості дисциплін, які потребують наочних посібників, велика увага приділяється їх створенню. Дидактичні можливості комп'ютерної графіки мають великий потенціал, зокрема, на етапі мотивації це - ілюстративний матеріал, засоби для створення проблемних ситуацій; при повідомленні навчальної інформації - ілюстративні, демонстраційні, імітаційні засоби, засоби для створення проблемних ситуацій, засоби моделювання; при засвоєнні навчального матеріалу - інформаційно-пошукові системи, тренувальні та навчально-ігрові програми, лабораторні практикуми, електронні підручники, які містять графічні зображення; при діагностиці - контролюючі програмні засоби.

Аналіз дидактичних можливостей засобів комп'ютерної графіки за основними структурними ланками навчального процесу, теоретичні та методичні аспекти застосування комп'ютерної графіки на лекціях, у самостійній роботі студентів дозволили визначити методику навчання студентів засобами комп'ютерної графіки (рис.2).

Для візуалізації лекційного матеріалу використовують різні програмні засоби - від прикладних програм до авторських мультимедійних засобів з уже підготовленими елементами для розробки інтерактивної мультимедійної програми. Найбільш доступним засобом для візуалізації лекційного матеріалу є авторський засіб мультимедіа, який називають карткою з мовою сценаріїв (створюється книга - сторінка за сторінкою, а вже потім - гіпертекстові навігації), який реалізується програмою пакету Microsoft Office - PowerPoint. Викладач, який оперує візуальними матеріалами, оформленими у вигляді послідовності слайдів (рис.2, а) за допомогою електронного проектора (транспарантів за допомогою графопроектора), має можливість зацікавити студентів, активізувати їх діяльність під час лекції, підвищити рівень сприйняття матеріалу, проникнути глибше у сутність явищ. Це відбувається за рахунок роботи обох півкуль головного мозку. Як відомо, ліва півкуля більше працює при освоєнні точних наук, відповідаючи за логіку, а права - відповідає за образно-емоційне сприйняття інформації і починає активно працювати саме при її візуалізації.

Серед напрямків сучасної аграрної освіти важливе місце відводиться розвитку пізнавальної діяльності та творчого потенціалу студентів. Доповнивши проблемне навчання таким засобом, як інтерактивна комп'ютерна графіка (ІКГ), можна отримати ефективну модель навчання. ІКГ - це такий розділ комп'ютерної графіки, коли користувач має змогу динамічно управляти формою, розміром, кольором та іншими характеристиками об'єкта.

Самостійне опрацювання навчального матеріалу можна організувати шляхом використання програмних засобів інформаційно-пошукового характеру у вигляді послідовності слайдів, пов'язаних гіперзв'язками (рис.2, б), за основу яких можна взяти набір слайдів, що візуалізують лекційний матеріал. Основна частина такого програмного засобу є інваріантною, слайди цієї частини демонструються послідовно і містять необхідний мінімум навчальної інформації згідно з програмою дисципліни. Окремо розроблені слайди, які деталізують навчальний матеріла, приєднуються до інваріантної частини за допомогою гіперзв'язків. Цю групу слайдів ми назвали варіативною, оскільки залежно від фахового напряму підготовки спеціаліста можна варіювати кількість навчального матеріалу, особливо якщо дисципліна є прикладною. У порівнянні з традиційною методикою викладу навчального матеріалу скорочується час пояснення матеріалу на лекції, з'являється можливість винести в лекційний матеріал найбільш суттєві поняття, сконцентрувати увагу на головному, не відволікаючись на деталі. Після того як у студента сформувались основні уявлення про предмет вивчення, йому пропонується розширений набір слайдів, який дасть можливість повторити навчальний матеріал та поглибити його вивчення, звернувшись до детального пояснення сутності понять, явищ, процесів і т.п. Оскільки студенти мають різні навчальні можливості та здібності, то інформаційно-пошукові програмні засоби дозволять їм працювати в індивідуальному темпі.

Ефективними засобами закріплення та удосконалення знань є тренувальні програми. Розроблені тренувальна (HELPTEST) (рис.2, г) та контролююча (CONTEST) (рис.2, д) програми-оболонки мають ту особливість, що вони дозволяють конструювати запитання та варіанти відповідей тестів у графічній та текстовій формах. Крім того, раніше розроблені слайди використовуються в них, як файли допомоги (рис.2, в). Бази даних із запитаннями та відповідями можна варіювати за рівнями складності.

Розглянуті програмні засоби навчального призначення можуть використовуватися студентами при самостійній роботі також за допомогою мережі Інтернет. Доступ до засобів зв'язку спростився і полегшився такою мірою, що зараз опанування засобами телекомунікацій стає складовою загальної ерудиції та належного рівня підготовки студентів.

Таким чином, розробка програмних засобів навчального призначення для візуалізації навчальної інформації на всіх етапах процесу навчання за допомогою засобів комп'ютерної графіки включає такі етапи: 1) відбір навчальної інформації для візуалізації лекційного матеріалу; 2) створення основної послідовності слайдів засобами презентаційних графічних пакетів (Power Point) з дотриманням принципів та закономірностей побудови графічних засобів подання інформації (рис.2, а); 3) створення додаткових слайдів для інформаційно-пошукового програмного засобу та пов'язування їх з основною послідовністю за допомогою гіперзв'язків (рис.2, б); 4) створення бази даних тестів для тренувального та контролюючого програмних засобів(рис.2, г, д).

Практична цінність розробленої методики полягає в логічному зв'язку між ланками процесу навчання на рівні засобів навчання та її універсальністю по відношенню до дисциплін, які потребують великої кількості візуалізованого навчального матеріалу. Зокрема, в процесі дослідження було розроблено програмні засоби для окремих модулів дисциплін: “Основи механізації”, “Інформатика та комп'ютерна техніка”, “Біологія”.

У третьому розділі “Експериментальна перевірка методики застосування комп'ютерної графіки для візуалізації навчального матеріалу на всіх етапах процесу навчання” наводяться методи, організація та результати досліджень.

У своїх дослідженнях ми зупинились на таких кількісних показниках ефективності процесу навчання:

рівень засвоєння навчального матеріалу (за В.П.Безпалько);

коефіцієнт успішності (за І.П.Підласим);

швидкість засвоєння (за А.А.Киверялгом, В.П.Безпалько);

коефіцієнт міцності засвоєння матеріалу (за А.А.Киверялгом, В.П.Безпалько);

ступінь автоматизації (за В.П.Безпалько).

Для перевірки ефективності сприйняття навчального матеріалу за допомогою його візуалізації у вигляді послідовності слайдів, повторення навчального матеріалу засобами інформаційно-пошукової програми у вигляді послідовності слайдів, пов'язаних гіперзв'язками, закріплення шляхом використання тренувальних програм було проведено перший етап формуючого експерименту на прикладі дисципліни “Інформатика та комп'ютерна техніка”.

У таблиці 1 представлено результати експерименту за фактором сприйняття навчального матеріалу: візуалізована лекція (ВЛ), традиційна лекція (ТЛ), самостійне вивчення матеріалу (СВ) за допомогою інформаційно-пошукової програми у вигляді послідовності слайдів, пов'язаних гіперзв'язками.

Результати засвоєння за допомогою візуалізованої лекції на 30-35% вищі, ніж при традиційній лекції та самостійному вивченні. Ступінь забування значно менший в групах, в яких читалася з візуальним супроводженням та в групах, у яких матеріал вивчався самостійно за допомогою інформаційно-пошукового програмного засобу (різниця між коефіцієнтом успішності та міцності становить 4% та 2% відповідно), на відміну від традиційної (різниця - 10%). Це можна пояснити психологічними особливостями сприймання інформації зором, зором і слухом, лише слухом. Показники швидкості засвоєння свідчать про більш швидкі темпи засвоєння при візуалізованій лекції.

Таблиця 1

Результати експерименту за фактором сприйняття навчального матеріалу

Фактор сприйняття	Кіль-ть студен-тів	Середній час пояснення на 1 занятті (хв.)	Коефіцієнт успішності (%)	Коефіцієнт міцності (%)	Швидкість засвоєння (%/хв.)
	N	t	К	А	V
ВЛ (гр.20-21)	44	60	75,23	71,22	1,25
ТЛ (гр.22-23)	50	80	40,42	30,65	0,51
СВ (гр.27-28)	41	60	44,66	42,56	0,83

Для перевірки спільної дії таких двох факторів як сприйняття та повторення навчального матеріалу було проведено двохфакторний експеримент (табл. 2).

Таблиця 2

Планування двохфакторного експерименту (дисперсійний аналіз)

Фактор А Методика читання лекції	Фактор В, Методика повторення матеріалу
	Експериментальна	Традиційна
Експериментальна (ВЛ)	20Е(Е)	21Е(К)
Традиційна (ТЛ)	22К(Е)	23К(К)

Під експериментальною методикою повторення мається на увазі робота з інформаційно-пошуковою програмою, під традиційною - робота з конспектом, підручниками, посібниками. Зріз знань після повторення навчального матеріалу дав наступні результати: з достовірністю 95% можна стверджувати, що середнє значення балу (максимальний бал - 90) в гр.20 дорівнює 74,55±3,64 (лекція та повторення - експериментальні), в гр.21 дорівнює 70,7±4,46 (лекція - експериментальна, повторення - традиційне), в гр.22 дорівнює 61,45±4,98 (лекція - традиційна, повторення - експериментальне), в гр.23 дорівнює 46,55±4,75 (лекція, повторення - традиційні) (рис.3).

За отриманими результатами була виконана статистична обробка експериментальних даних як двохфакторного дисперсійного аналізу, який визначив позитивний вплив на якість навчання кожного з факторів окремо, так і їх взаємодії (див.рис.3).

На етапі закріплення доцільно використовувати різного роду програми-тренажери. Основною метою використання таких програмних засобів є запам'ятовування матеріалу. Тренувальна програма HELPTEST була використана нами в групах 23 та 24, які мали коефіцієнт успішності відповідно 51,72 та 48,92. Для порівняння ми вибрали групи 25 та 26, в яких коефіцієнти успішності були відповідно 51,65 та 54,8. У групах 25 та 26 закріплення теоретичного матеріалу здійснювалось у вигляді бесіди між викладачем та студентами за контрольними запитаннями, які висвітлювали основні одиниці навчального матеріалу. У таблиці 3 наведено коефіцієнти успішності до і після спеціально організованого закріплення.

Таблиця 3

Результати експерименту на етапі закріплення знань

Групи	Кіль-ть студентів	Середній час пояснення на 1 занятті (хв.)	Коефіцієнт успішності (до закріплення) (%)	Коефіцієнт успішності (після закріплення) (%)
	N	T	К1	К2
23-24Е	58	45	50,32	78,22
25-26Т	50	45	53,23	58,92

Приріст коефіцієнта успішності в експериментальних групах на 27,9% пояснюється кількома чинниками: допоміжні файли дозволяють отримати точну інформацію для відповіді на запитання у концентрованій формі з ілюстраціями та демонстраціями; тестові завдання складені таким чином, щоб одне поняття було розглянуто з кількох сторін. Те, що бесіда виявляється не таким ефективним засобом закріплення теоретичного матеріалу (коефіцієнт успішності підвищується всього на 5,69%), можна пояснити лише тим, що спілкування не підкріплюється візуальним матеріалом.

Контролююча програма CONTEST була використана для перевірки теоретичних знань. Слід відзначити такі переваги використання даного засобу діагностики: зменшується час на виконання тестів, немає потреби перевіряти виконання завдань, існує можливість використання тестів різних рівнів складності, подавати запитання та варіанти відповідей в графічній формі.

При виконанні лабораторної роботи студенти, які закріплювали знання засобами тренувальних програм, показали середній час виконання завдань 22 хв., а в контрольних групах був зафіксований середній час виконання 45 хв. Таким чином, ступінь автоматизації дій студентів в групах, які використовували тренувальну програму, значно відрізняється від контрольних груп. Це пояснюється тим, що час орієнтовної дії, метою якої є: осмислення завдання, згадування матеріалу, вибір способів розв'язування; зменшується в групах, які добре володіють теоретичним матеріалом, і ще більше зменшується, якщо до знань теоретичного матеріалу додається орієнтація у візуальному матеріалі. В експериментальних групах зменшується кількість неправильно виконаних завдань з першого разу (на 36%), в результаті чого не потрібно повертатися на початок завдання і виконувати його повторно.

З метою доведення ефективності експериментальної методики навчання (див. рис.2) було здійснено другий етап формуючого експерименту. В Ірпінському економічному коледжі дві групи (n=54) навчалися за експериментальною методикою ще дві групи (n=52) були контрольними. Підсумкова контрольна робота за темою містила 3 теоретичних та 2 практичних завдання і оцінювалася за стандартними критеріями за 4-бальною шкалою оцінок з метою порівняння їх з даними констатуючих експериментів, проведених у 1999/2000 та 2000/2001 н. р. Результати контрольної роботи та їх графічна інтерпретація наводяться в табл. 4 та на рис.4.

Таблиця 4

Результати другого етапу формуючого експерименту

Рік	1999 р.	2000 р.	2002 р.
Групи	К	К	К	Е
Кількість оцінок	58	%	55	%	52	%	54	%
"5"	6	10,34	9	16,36	4	7,69	14	25,93
"4"	18	31,03	14	25,45	20	38,46	29	53,70
"3"	29	50,00	29	52,73	25	48,08	11	20,37
"2"	5	8,62	3	5,45	3	5,77	0	0,00
Серед.бал	3,43		3,53		3,48		4,06
Успішність,%	91,38		94,55		94,23		100,00
Якість, %	41,38		41,82		46,15		79,63

Показники успішності та якості навчання визначалися: успішність = кількість позитивних оцінок / загальна кількість оцінок *100%; якість = кількість оцінок “5” та “4” / загальна кількість оцінок *100%. Одержані дані показують, що якість і успішність навчання в контрольних групах за три роки мало змінюється і залишається на дуже низькому рівні. Це свідчить про нагальну потребу впроваджувати нові технології під час навчання дисциплінам, які потребують наочних посібників. Порівнюючи дані контрольних груп з даними, отриманими в експериментальних групах, бачимо різкий стрибок якості навчання за рахунок збільшення кількості оцінок “4” та “5” (на 34-39%).

ВИСНОВКИ

В умовах реформування аграрної освіти питання її удосконалення постало особливо актуально. Сучасний рівень розвитку нових інформаційних технологій свідчить про зростання інтересу до графічно-інформаційних технологій. На сьогоднішній день найбільш обгрунтованим є використання комп'ютерної графіки в процесі підготовки фахівців інженерного профілю. Проблема використання комп'ютерної графіки на всіх етапах навчального процесу при підготовці фахівців неінженерних спеціальностей не отримала достатньо повного висвітлення в науковій літературі. Розроблена методика навчання студентів вищих аграрних навчальних закладів з використанням засобів комп'ютерної графіки є одним з кроків у розв'язанні даної проблеми.

Дослідження генезису комп'ютерної графіки дозволяє констатувати, що впровадження комп'ютерної графіки в нові інформаційні технології навчання здійснювалось у відповідності до удосконалення технічних характеристик комп'ютерної техніки. У підсумку було визначено чотири етапи впровадження: І етап - графічні дані виводились на мікрофіші, “плазмові” екрани, графічні термінали; ІІ етап - поява кольорових дисплеїв, розвиток систем автоматизованого проектування, ІІІ етап - розробка програмних засобів навчального призначення на основі графічного інтерфейсу, ІУ етап - виведення графічних зображень на проекційні екрани, плазмові панелі, електронні дошки; розвиток програмних засобів комп'ютерної графіки, мультимедіа, гіпермедіа.

В результаті дослідження структури графічно-інформаційних технологій навчання було виявлено, що це технології навчання, які використовують засоби комп'ютерної графіки для графічного подання навчальної інформації та управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів. Таким чином, комп'ютерна графіка є основною складовою цих технологій, забезпечує повноту та правильність сприйняття, осмислення, усвідомлення навчальної інформації.

Аналіз дидактичних можливостей комп'ютерної графіки, здійснений у відповідності до класифікації сучасних графічних систем, дав можливість встановити шляхи використання комп'ютерної графіки в процесі навчання: при пояснювально-ілюстративному навчанні - візуалізація навчального матеріалу; при комп'ютерному та дистанційному навчанні - створення та розміщення графічних зображень в програмних засобах навчального призначення та дистанційних навчальних системах; при проблемному навчанні - засоби імітації та моделювання; при ігровому навчанні - демонстрація явищ та процесів в навчально-ігрових програмних засобах; в практичному навчанні - картографічні пакети, пакети інженерної графіки, графічні редактори.

Результати досліджень свідчать, що комп'ютерна графіка є ефективним джерелом візуалізації матеріалу при повідомленні навчальної інформації. Візуалізація лекційного навчального матеріалу у вигляді послідовності слайдів з використанням електронного проектора дозволяє: економити час (близько 25%); привернути увагу до повідомлюваної інформації; підвищити рівень сприйняття та засвоєння матеріалу (на 35%); зменшити ступінь забування (до 5%); повторно нагадувати про навчальну інформацію з метою закріплення; демонструвати матеріал у вигляді окремих кадрів за принципом “стоп-кадру”, активізувати діяльність студентів під час лекції.

Застосування в процесі навчання методики викладу лекційного матеріалу з візуальним супроводженням у вигляді послідовності слайдів та повторення матеріалу засобами інформаційно-пошукових програм у вигляді розширеної послідовності слайдів, дає можливість винести в лекційний матеріал основні уявлення про предмет вивчення, а в інформаційно-пошуковому програмному засобі розмістити навчальний матеріал у повному обсязі. В результаті скорочується час пояснення матеріалу на лекції; підвищується успішність студентів (середній бал зростає на 31%), забезпечується індивідуалізація навчання, розвиваються навички самостійної роботи та пошукові здібності студентів.

Експериментальне дослідження ефективності використання тренувальних програм у вигляді тестів з файлами допомоги на етапі закріплення знань засвідчило зростання рівня засвоєння знань (коефіцієнт успішності в експериментальних групах зріс на 28%, у той час як в контрольних - лише на 5,65%), забезпечення якісної підготовки до лабораторної (практичної) роботи, підвищення ступеня автоматизації дій студентів при виконанні практичних завдань.

В результаті застосування контролюючих програмних засобів, які мають можливість графічного подання запитань і варіантів відповідей, забезпечується можливість систематичної оцінки результатів навчально-пізнавальної діяльності одночасно у всієї групи студентів.

Розроблена методика навчання майбутніх фахівців аграрного профілю за допомогою засобів комп'ютерної графіки являє собою поєднання традиційних та нових інформаційних технологій навчання. Дослідженням встановлено, що в процесі навчання у вищих аграрних навчальних закладах вивчаються дисципліни, які потребують велику кількість засобів наочності. Використання програмних засобів навчального призначення у вигляді послідовності слайдів при візуальному супроводженні лекцій, інформаційно-пошукових та тренувальних програм - у самостійній роботі студентів при закріпленні навчального матеріалу, контролюючих - при контролі знань підвищує якість навчання (за результатами експерименту - на 33%).

Методичні рекомендації з розробки та використання програмних засобів навчального призначення для візуалізації навчальної інформації на всіх етапах процесу навчання за допомогою засобів комп'ютерної графіки носять практичний характер і можуть бути використані викладачами для наочного подання навчального матеріалу, у відповідності до розробленої методики або ж частково на певних етапах процесу навчання.

Проведене дослідження містить загальний підхід до розв'язання проблеми методики навчання студентів вищих навчальних аграрних закладів І-ІІ рівнів акредитації за допомогою засобів комп'ютерної графіки і не є вичерпним. Особливості застосування розробленої методики в процесі вивчення конкретних дисциплін потребують додаткового дослідження. Крім того, більш повних та грунтовних досліджень потребують питання структури графічно-інформаційної технології навчання, обгрунтування психологічних аспектів застосування комп'ютерної графіки в процесі навчання, питання створення банків даних візуальної інформації та вибір способів їх зберігання та використання, які не входили до завдань даного дослідження.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Глазунова О.Г. Створення проблемних ситуацій на уроках математики засобами комп'ютерної графіки // Наукові записки: Збірник наукових статей Національного педагогічного університету імені М.П.Драгоманова,К.: НПУ, Ч.3, 2000.- с.47-53.

Глазунова О.Г. Застосування комп'ютерної графіки при організації навчальної діяльності у вищій школі // Постметодика, № 2-3 (40-41), 2002. - с.46-50.

Глазунова О.Г. Дидактичні можливості комп'ютерної графіки // Теоретичні питання культури, освіти та виховання: Зб. наук. праць. Випуск 19, Київ: Видавничий центр КНЛУ, НМАУ, 2002. - с.113-116.

Глазунова О.Г. Створення програмних засобів навчального призначення за допомогою візуального програмування // Наукові записки:Збірник наукових статей Національного педагогічного університету імені М.П.Драгоманова, К.: НПУ, № 50, 2002. - с.58-64.

Глазунова О.Г., Турик Л.О. Методичні рекомендації по виконанню самостійної роботи з предмета “Інформатика та комп'ютерна техніка” /Тема: Текстовий редактор MS Word/. - К.: НМЦ, 2002. - 57 с., у т.ч. авторських - 38 с. (Графічні можливості текстового редактора MS Word).

Глазунова О.Г. З досвіду застосування графічно-інформаційних технологій для організації навчально-пізнавальної діяльності студентів//Інформаційний вісник Навчально-методичного центру по підготовці молодших спеціалістів Міністерства аграрної політики України.- К.:НМЦ, № 35, 2002. - с. 33-37.

АНОТАЦІЯ

Глазунова О.Г. Методика навчання майбутніх фахівців аграрного профілю засобами комп'ютерної графіки. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук за спеціальністю 13.00.02 - теорія і методика навчання (технічні науки). Національний аграрний університет, Київ, 2003.

У дисертації проведено грунтовний ретроспективний аналіз розвитку комп'ютерної графіки та її впровадження в систему навчання. Автор розглядає комп'ютерну графіку як елемент нових інформаційних технологій навчання, висвітлює теоретичні та методичні аспекти її застосування на всіх етапах процесу навчання та пропонує методику навчання студентів аграрних освітніх закладів засобами комп'ютерної графіки. Увага акцентується на тому, що при підготовці майбутніх фахівців аграрного профілю велика кількість навчальних дисциплін потребує наочних посібників (природничі, технічні, тощо), які необхідно поновлювати у відповідності до вимог сучасного розвитку науки і техніки. Розроблена методика дозволяє візуальний матеріал, виготовлений у вигляді послідовності комп'ютерних слайдів, демонструвати за допомогою проекційної техніки під час лекції, використовувати для повторення та самостійного опрацювання теми в інформаційно-пошукових програмних засобах, в тренувальних та контролюючих програмах. Наводяться методичні рекомендації щодо використання комп'ютерної графіки при розробці програмних засобів для наочного подання навчальної інформації на всіх етапах процесу навчання.

Ключові слова: комп'ютерна графіка, методика навчання, графічно-інформаційна технологія навчання, візуалізація навчального матеріалу, програмний засіб навчального призначення.

Глазунова Е.Г. Методика обучения будущих специалистов аграрного профиля средствами компьютерной графики. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук по специальности 13.00.02 - теория и методика обучения (технические науки). Национальный аграрный университет, Киев, 2003.

В диссертации дан обоснованный ретроспективный анализ развития компьютерной графики и внедрения ее в систему обучения. Выделено четыре этапа интеграции компьютерной графики с новыми информационными технологиями обучения. Автор рассматривает компьютерную графику не только как инструмент для решения задач инженерной графики, а как элемент графическо-информационной технологии обучения, классифицирует компьютерные графические системы по дидактическому назначению и показывает направления их внедрения в учебный процесс. Разработанная классификация систем компьютерной графики за функциональными возможностями позволила определить дидактическое предназначение графических систем, а в результате, и направления использования графическо-информационных технологий в процессе обучения: при объяснительно-иллюстративном обучении - визуализация учебного материала; при компьютерном и дистанционном обучении - создание и размещение графических изображений в программных средствах учебного назначения и дистанционных учебных системах; при проблемном обучении - программные средства имитации и моделирования; при игровом обучении - демонстрация явлений и процессов в игровых программах; для самостоятельной работы - профессионально-ориентированные пакеты (картографические пакеты, пакеты инженерной графики), тренировочные и контролирующие программы.

Особое значение в роботе уделено освещению теоретических и методических аспектов применения компьютерной графики для подачи учебного материала на лекции и дальнейшей самостоятельной работы по закреплению и усовершенствованию знаний. Автор предлагает методику обучения студентов аграрных учебных заведений с помощью компьютерной графики. Внимание акцентируется на том, что при подготовке специалистов аграрного профиля большое количество дисциплин требует наглядных пособий (в основном естественные и технические науки), которые необходимо соотносить с уровнем развития современной науки и техники. Разработанная методика позволяет визуальный материал, созданный в виде последовательности компьютерных слайдов, демонстрировать с помощью проекционной техники во время лекции, использовать для повторения и самостоятельной проработки темы, в тренировочных и контролирующих программных средствах. Для иллюстрации лекционного материала используют различные программные средства: от прикладных программ до авторских мультимедийных средств с уже подготовленными элементами для разработки интерактивной мультимедийной программы. Наиболее доступным средством для визуализации лекционного материала являются авторские средства мультимедиа, которые называются карточками со сценариями (создается книга страница за страницей, а уже потом гипертекстовые навигации), которые реализуются программой пакета Microsoft Office - PowerPoint. Визуализация учебного материала в виде последовательности слайдов позволяет: - привлечь внимание к сообщаемой информации; - сообщить учебный материал целостно; - повысить уровень восприятия и скорость усвоения; - повторно напоминать об учебной информации; демонстрировать материал в виде отдельных кадров по принципу “стоп-кадра”.

Методика изложения лекционного материала с визуальным сопровождением и повторение материала посредством той же программы, но в расширенном виде имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами обучения: сокращается время объяснения материала на лекции, существует возможность вынести в лекционный материал наиболее существенные понятия, сконцентрировать внимание на основном, не обращаясь к деталям, развивать навыки самостоятельной работы.

Методика обучения студентов средствами компьютерной графики, которую можно описать схемой: визуализированная лекция объяснительно-иллюстративного или проблемного изложения - закрепление знаний путем повторения (средствами расширенных визуальных материалов лекции) и запоминания (тренировочные программы с вспомогательными файлами в виде слайдов) - применение знаний на практике - контроль (контролирующие программные средства с графическим представлением вопросов и вариантов ответов), доказала свою эффективность при экспериментальном исследовании (качество обучения возрастает на 33%).

В диссертации приводятся методические рекомендации относительно использования компьютерной графики при создании программных средств для наглядного представления учебной информации на всех этапах процесса обучения.

Ключевые слова: компьютерная графика, методика обучения, графическо-информационная технология обучения, визуализация учебного материала, программное средство учебного назначения

Glazunova L. A technique of training of the future specialists of an agrarian profile by means of the computer-generated image. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of pedagogical sciences on a speciality 13.00.02 - Theory and methods of training (technical science). National agrarian university, Kiev, 2003.

...