Моделирование процесса обучения - Модели учебного процесса

Оглавление:

В настоящее время в учебных планах различных учебных заведениях по направлениям: прикладная информатика, информатика и программирование, программная инженерия, управления в муниципальных учреждениях и т. д. включаются вопросы по основам моделирования, математического моделирования, компьютерного моделирования, функционального и имитационного и других видов моделирования.

Это связано тем, что в настоящее время все значимыми являются вопросы моделирования на ЭВМ, проведения вычислительных экспериментов. Если ранее эти задачи были прерогативой ученых и инженеров, то в настоящее время увеличиваются объемы использования ЭВМ в учебном процессе высших учебных заведениях актуальными становятся именно процессы познания окружающего мира, проектирование, прогноза или выбора оптимальных параметров на основе моделей объектов, процессов и явлений, реализованных на ЭВМ. Использование ЭВМ в различных сферах человеческой деятельности: в управлении, проектировании, диагностике, обучении, экономике и других сферах. требует предварительной проверки исследуемых или изучаемых объектов, процессов, явлений, систем на функционирование или оптимальную целесообразность их применения в рассматриваемых сферах.

По результатам моделирования на ЭВМ можно конструировать самолеты и ракеты, синтезировать химические вещества, строить промышленные и сельскохозяйственные объекты с учетом экологических требований к природным ресурсам, планировать выпуск наиболее рентабельной и прибыльной продукции, прогнозировать неисправности технических устройств и принимать меры по их устранению, сэкономив при этом огромные средства. Необходимость предварительного исследования объектов с использованием моделей на ЭВМ очевидна.

В обучении вопросы моделирования становятся одними из основополагающих в системе образования. Включение компьютера в учебный процесс обеспечит активный вид познавательной деятельности. Именно использование компьютерного моделирования в учебном процессе предусматривает изучение и исследование объектов, явлений на основе готовых моделей, построение моделей, создаваемых самими студентами, что повышает интенсивность и эффективность обучения

Модели учебного процесса

Модель учебного процесса — это образно-знаковая модель. Это модель в уме человека: образная, если есть в модели графические образы, и знаковая, если больше слов и чисел. Некоторые свойства, отношения могут иметь характер математической модели, описаны алгоритмами. Преимущество такого подхода к учебному процессу в том, что он позволяет реализовать межпредметные связи, обогатить предмет новым содержанием. У учащихся растет мотивация, интерес к предмету, в итоге повышается эффективность обучения.

Под моделью понимают систему, неотличимую от моделируемого объекта в отношении некоторых существенных свойств и отличимую по всем остальным свойствам, которые полагаются несущественными, хотя это также не менее важно. Исходный объект изучения и его модель понимаются как система. Чтобы построить модель, нужно изучить моделируемый объект, то есть учебный процесс. Основной путь изучения основан на системном подходе.

Прежде всего, нужно определить элементы, из которых состоит объект, и выяснить, как они связаны друг с другом. Конкретная модель может обладать несколькими признаками. Каждый признак дает определенные знания о свойствах модели и моделируемой реальности, поможет определить качество модели и средства для моделирования.

Модель учебного процесса должна иметь следующие отличительные признаки: непрерывность, случайность, динамичность, быть достаточно информационной.

Учебный процесс делится на две составляющие — это чему учить и как учить? Можно ли сразу создать модель учебного процесса или нужна какая-то подготовительная работа исследования? Это учет субъективного опыта учителя и теоретических знаний по предмету, ведь чтобы построить модель, надо учить моделирующий объект. Основной метод в этой работе — поисково-исследовательский. С другой стороны, учитель должен четко определить, зачем это делать, владеть педмониторинговыми исследованиями, обладать гибкостью мышления и умело выбирать адекватные средства моделирования.

В моделировании применяются два способа построения моделей: дедуктивный и индуктивный.

В дедуктивном моделировании строится модель на основе некоторой общей модели, на базе фундаментальных научных фактов, исследований. За счет привлечения специфической информации, путем уточнения параметров строится конкретная модель.

При индуктивном методе модель строится на основе гипотез, не имеющих достаточного научного обоснования. В ходе экспериментальной работы эти гипотезы опровергаются, заменяются новыми, проходит уточнение значений параметров, алгоритмов.

Зачастую используют дедуктивный и индуктивный способы одновременно.

Наиболее простой путь моделирования учебного процесса — использование открытой модели. Основные качества такой модели — открытость постановки задачи, поведения, структуры связей между элементами, понятность алгоритмических предписаний. Знакомство с этой моделью — это первый шаг моделирования.

Учитель продумывает все ситуативные состояния, может изменить постановку задачи, которую ставил в начале моделирования, абстрагируя и проверяя свои предпосылки на данной модели. Постепенно обобщая все этапы таких исследований, учитель приступает к разработке собственной модели. Цель и успех будут достигнуты тогда, когда вся исследовательская работа будет начинаться не с алгоритмических предписаний, а с четкой постановки задачи! При этом важно знать, что модель должна быть правильной, то есть точно и полно отражать реальный учебный процесс. Желательно, чтобы она была красивой и удобной для использования. Моделирование — это размышление, поэтому оно может проходить как индивидуально, так и в группах учителей, заинтересованных этой проблемой, на семинарских занятиях в учебных заведениях.

Модели обучения в начальной школе

Современная школа, в том числе и образовательная система в ней, требуют применения новых способов управления, что предполагает переосмысление базовых условий организации школьной жизни: переформулирование целей, задач, средств, способов оценивания и коммуникации.

Перед школьным образованием сейчас стоят определенные задачи, которые нацеливают на конкретный результат. Определенных результатов должен достигать каждый школьник — выпускник.

Для того, чтобы цели были достигнуты, современному образовательному процессу пришлось изменить подходы к обучению: изменения учебных (образовательных) программ, различных современных моделей, сконструированных как последовательность решения конкретных задач.

Все модели обучения имеют общую цель – развитие личности учащегося, формирование у него желания и умения учиться. Родители будущих первоклассников, озадачены вопросом, начнут ли их дети учебный путь по традиционной программе или по развивающей? Действительно, важно правильно выбрать школу и программу обучения, так как именно учеба в начальной школе формируется желание учиться и узнавать новое, умение усваивать материал, умение находить общий язык со сверстниками, происходит дальнейшее развитие определенных способностей (технических или гуманитарных) и многое другое.

Согласно приказу Минобрнауки России от 21 октября 2004г. N 93 начальное общее образование включало в себя:

традиционную систему обучения (программы «Школа России», «Гармония», «Школа 2000…», «Школа 2100», «Начальная школа XXI века», «Классическая начальная школа», «Перспективная начальная школа», «Планета знаний»);
развивающие системы обучения (система Л.В.Занкова и система Д.Б.Эльконина-В.В.Давыдова).

Для достижения эффективного учебного процесса перед педагогом стоит вопрос выбора той ли иной модели обучения, в частности, как правильно выстроить учебный материал, нагрузку по данной теме, согласно, физиологическим нормам.

Любая модель – это система, отображающая свойства и функции реального предмета. Если изменять предмет, то появляется новая система, отличающаяся от предыдущий. Так и в современной школе, если проводить параллель среди школьников нынешнего поколения и школьников 90-х годов, то разница существенная. Поэтому теоретически моделей обучения может быть бесчисленное множество; некоторые могут отличаться друг от друга незначительно, другие – иметь принципиальные различия. Каждая модель обучения должна отражать основные особенности учебного процесса, принципы, способы и средства обучения. Основные модели обучения имеют следующие виды:

модель развивающего обучения (основана на одноимённой научной концепции);

модель проблемного обучения (основной способ – технология проблемного обучения);

игровая модель обучения (основное средство – дидактическая игра); кибернетическая модель обучения (основана на кибернетическом подходе к организации учебного процесса);

педагогическая и андрагогическая модели обучения (различия этих моделей следуют из особенностей позиции, которую занимает обучающийся);

учебно-дисциплинарная и личностно ориентированная модели.

Современные проблемы моделирования. Стандарты образования, нормативные требования по дисциплинам моделирования

Роль и место моделирования в образовании.

Современный этап развития человечества это век информатики, информатизации общества и образования. В связи с этим происходит интенсивное внедрение новых информационных технологий во все виды человеческой деятельности. Изменяется и структура знаний в обществе. На базе знаний формируются новые информационные ресурсы общества. Для получения новых знаний используется модельный подход, т.е. используются различные виды формальных моделей.

В связи с такими изменениями в образовании в качестве профилирующих базовых дисциплин становятся «Моделирование систем», « Компьютерное моделирование», « Математическое моделирование» как в структуре подготовке бакалавров, так и магистрантов.

Среди направлений следует выделить 654600 Информатика и вычислительная техника, 654700 Информационные технологии, 090304 Программная инженерия, 090301 Информатика и вычислительная техника ( для бакалавров), 090401 Информатика и вычислительная техника ( для магистрантов, 2014 г), 090303 Прикладная информатика ( 2015 г), 010402 Прикладная математика и информатика, 380305 Бизнес информатика ( 2016 г), Фундаментальная информатика и информационные технологии ( 2016 г), 440305 Педагогическое образование информатика физика), 030100 Педагогическое образование информатика математика и много других информационных направлений. В школьном курсе информатики вводится раздел Моделирование и формализация.

Моделирование в широком смысле слова является основным методом исследования во всех областях знания и научно обоснованным методом оценок сложных систем, используемым для принятия решения в различных сферах

В настоящее время все модели ( моделирование) могут использоваться для следующих целей:

Чтобы понять, как устроен конкретный объект, какова его структура, основные свойства и взаимодействие его с окружающим миром.
Чтобы научиться управлять объектом, системой или процессом с целью определения наилучших способов управления с учетом требуемых критериев качества.
Чтобы прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации данных способов и форм воздействия на объект, процесс или явление.
Чтобы выбрать оптимальный план из множества вариантов предложений или действий.

Научная мудрость гласит: «Если построенная Вами модель никуда не годится — не огорчайтесь, это все равно самый дешевый способ строительств».

Наиболее простое определение модели. Модель – это упрощенный объект, система, процесс. А моделирование – это замещение сложного объекта простым для получения информации о важнейших свойствах объекта – оригинала с помощью модели. При разработки программ в начале строится модель с целью получения результата без учета тех параметров объекта, которые в большей степени не влияют результат моделирования.

Если результаты моделирования подтверждают и могут служить основой для прогнозирования процессов, протекающих в исследуемых объектах, то модель адекватна объекту. При этом адекватность модели зависит от цели моделирования и принятых критериев.

В системе образования модели используются для: изучения объектов, систем и процессов; для исследования и прогнозирования самой системы образования; для научно-исследовательской деятельности преподавательского состава и учителей в различных областей знаний.

Но беда в том, что при наличии дисциплин по моделированию, проведения практических работ, выполнения курсовых, дипломных и магистерских работ целевая функция моделирования практически сводится к формальному включению вопроса по моделированию

Все студенты: бакалавры, магистранты, ученики старших классов прекрасно знают, что такое модель и ее назначение. Но в течение многих лет преподавания я очень мало припоминаю, что модель строится при написании курсовых и дипломных работ, магистерских и аспирантских диссертаций для проведения эксперимента (исследования) объектов, систем или процессов. И только после проведения экспериментов разрабатывается программа реального объекта с учетом результата моделирования модели. Модель строится в зависимости от цели работы и изображается в математической или графической форме. Но никакого исследования не проводится и не делается никаких выводов от эксперимента.

Любой эксперимент может иметь существенное значение в конкретной области науки только при специальной обработке и обобщении.

В настоящее время основные достижения в различных областях науки и техники связаны с процессом совершенствования ЭВМ. Ресурсы современной информационно- вычислительной техники дают возможность ставить и решать математические задачи такой сложности, которые в недавнем прошлом назывались нереализуемыми. Исторически вначале исследовались аналитические модели, а ЭВМ использовались в качестве вычислителя по аналитическим зависимостям.

Поэтому в настоящее время наряду с построением аналитических моделей большое внимание уделяется задачам оценки систем на основе имитационных моделей, реализованных на современных ЭВМ с высоким быстродействием и большим объемом оперативной памяти.

Модели и моделирование в дидактических целях

1.Для ознакомления учащихся с модельным характером наукисле
дует всякий раз, приступая к изучению какого-то явления или процес
са, рассказывать, ак с помощью построения моделей этого явления
или процесса, были изучены их свойства и особенности, какие из
этих моделей являются наиболее дачными и почему. При этом уже средних классах можно дать учащимся первое упрощенное определение модели, рассказать о модельном характере научного изучения еальных явлений. В последующем пределение модели следует уточнить и каждый раз, изучая то или ное понятие, подчеркивать его модельный характер.

2. Однако всего этого недостаточно для того, чтобы учащиеся
овладели методом моделирования.

Нужно, чтобы они сами строили модели, использовали моделирование для разных целей и чтобы при этом они явно знали, осознавали, что они строят модели и используют моделирование. Так, например, строя по условиям задачи ее краткую схематическую запись, они должны знать, что это модель задачи, а не просто ее запись, а уравнение, полученное по условию задачи, есть другая модель той же задачи. Первая модель — это модель-заместитель задачи, а вторая — модель-интерпретация задачи.

3.Модели и моделирование могут использоваться в качестве эффективных средств наглядности.Ведь любая модель в той или иной степени обладает свойством наглядности для того, кто разработал эту модель, и, для тех, кто понимает, что она является моделью определенного объекта. Любая модель наглядна потому, что она есть чувственно воспринимаемое воплощение психического образа моделируемого объекта. Ведь разработчик модели предварительно создал у себя наглядный психический образ оригинала и воплотил этот образ в виде материальной или идеальной модели (иконической, знаковой, словесного описания мысленного образа). Поэтому для него эта модель, в любом ее виде, вполне наглядна. Но эта модель наглядна и для любого другого человека, который понял сущность данной модели и тем самым как бы стал ее создателем.

Однако следует иметь в виду, что наглядность модели отличается отнаглядности обычных объектов (реальных или воображаемых). Когда мы чувственно воспринимаем какой-то материальный предмет, скажем, стол, или реальное явление, скажем, дождь, снег, или воображаем этот стол или дождь, то у нас возникает образ именно этого стола, картина данного дождя в их конкретности со всеми их особенностями.

Когда же мы воспринимаем модель, созданную нами или не нами, но нами понятую, усвоенную, то унас возникает наглядный обобщенный образ существенных свойств моделируемого объекта, отраженных в модели. Все остальные свойства, несущественные в данном случае, в модели отсутствуют, они были отброшены при моделировании.

Следовательно, модели дают возможность создания у учащихся таких наглядных образов изучаемых объектов, которые выражают самые существенные свойства этих объектов, их внутреннюю структуру, их сущность. Чем менее материальна модель, тем более значимые свойства оригинала она отражает. Конечно, такой наглядный образ создается лишь у тех учащихся, которые поняли данную модель.

4. Модели и моделирование могут использоваться как средство запоминания учебного материала. Для этого следует строить схемы изученного учебного материала, при этом целесообразно, чтобы эти схемы строили сами учащиеся ин-

дивидуально, а еще лучше бригадами. Затем построение модели-схемы -обсуждаются на заключительном уроке соответствующей темы.

5. Модели-схемы содержания учебной темы могут использоваться и для введения учащихся в эту тему, как это делал В. Ф. Шаталов в виде «листа опорных сигналов». Однако эти схемы не должны быть слишком сложными, не должны быть похожи на ребусы, а должны быть ясными и понятными учащимся.

Всегда, когда нужно познакомить учащихся с каким-либо абстрактным понятием или с отношением между реальными объектами, целесообразно использовать модель, конкретизирующую это понятие или отношение, тем самым материализовать в виде предметной или знаковой модели это понятие или отношение. Ведь иначе учащиеся не смогут оперировать этими понятиями и отношениями.

На странице курсовые работы по педагогике вы найдете много готовых тем для курсовых по предмету «Педагогика».

Здесь темы рефератов по педагогике

Читайте дополнительные лекции: