В последние годы актуализировалась проблема обеспечения образовательного процесса современной школы учебными изданиями нового поколения, в частности, электронными учебниками [1]. Проблеме разработки электронных учебников и методики их использования в образовательной практике посвящен ряд исследований по дидактике и методике обучения предметам.
Анализ литературы по проблеме позволил нам заключить, что электронный учебник должен обеспечивать возможность: индивидуализировать подход к обучающемуся и дифференцировать образовательный процесс; контролировать обучающегося с диагностикой ошибок и обратной связью; обеспечить самоконтроль и самокоррекцию учебно-познавательной деятельности обучающегося; демонстрировать визуальную учебную информацию; моделировать и имитировать процессы построения (графиков, геометрических тел и т.д.); проводить лабораторные работы, эксперименты и опыты в условиях виртуальной реальности; прививать умение в принятии оптимальных решений; повысить интерес к процессу обучения; передать культуру познания.
Однако, как показывает анализ проведенных исследований, практически нет исследований по разработке критериев оценки электронных учебников, а также методики организации работы с электронными учебниками в образовательном процессе. В связи с этим мы поставили следующую цель исследовательской работы: проанализировав представленные на рынке электронные учебники на примере учебников по математике, с точки зрения их функциональных возможностей, эффективности в обучении, простоты работы с ними, разработать методический подход к управлению на основе информационно-коммуникационных технологий качеством математического образования при использовании электронных учебников.
В качестве электронного учебника для экспертизы и дидактической основы для разработки методики использования были выбраны учебники системы «АЗБУКА», т.к. в Волгоградской области при поддержке Волгоградского социально-педагогического университета реализуется проект по использованию электронных учебников в образовательных организациях региона совместно с федеральной системой дистрибуции электронных учебников «АЗБУКА» и издательством «Просвещение». Проведенный анализ системы «АЗБУКА» показал, что данная система обладает штатными средствами для интеграции с наиболее популярными информационно-образовательными системами, распространенными в России: электронные дневники (выдача домашних заданий); загрузки (корректировки) данных о составе учебных групп, включая персональные данные участников образовательных отношений на уровне образовательных организаций и системой дистрибуции электронных учебников; единая (сквозная) аутентификации и авторизации между информационными системами в электронных учебников и системой дистрибуции; статистическая информация об использовании электронных учебников обучающимися (как по работе с контентом самого учебника, так и о переходах обучающихся к тем или иным внешним (открытым или закрытым, муниципальным, региональным, школьным) ресурсам, ссылки на которые в качестве «наложенного контента» размещает педагог); детализированное оглавление, включающее вошедшие в состав учебника цифровые образовательные ресурсы, например, интерактивные задания, подразделы параграфов и т. п., а также «закладки», размещенные конкретным педагогом, для реализации обратных ссылок из систем электронного обучения на материал электронного учебника; использование кодификаторов, описывающих содержание образования контента электронных учебников, ресурсов, созданных педагогами или доступных в Интернете, контрольно-измерительных материалов, а также иных инструментов педагогических измерений; обеспечение комплексного эффективного использования связанного разнородного контента как педагога, так и обучающимися в ходе домашней и самостоятельной работы. Электронные учебники, размещенные в системе «АЗБУКА», интегрируются практически с любой платформой или системой, на базе которой функционирует информационно-образовательная среда образовательной организации, в частности, на территории Волгоградской области она интегрирована с системой «Сетевой город. Образование».
Анализ функциональных возможностей электронных учебников математики, представленных в системе «АЗБУКА», показал, что данные учебники являются аналогом печатных учебников и выявил следующие функциональные возможности: разворот бумажного аналога, интерактивное оглавление, полнотекстовый поиск, закладки, открытие закладок из других программ, мультимедиа, ссылки на внешние ресурсы, интеграция с информационно-образовательной средой, интеграция с информационно-образовательной средой, цитирование (с разрешения издательств), оff-line режим, бесперебойная работа на медленном Интернете, обновление учебника.
Следует выделить недостатки представленных электронных учебников, это, прежде всего, формат учебника PDF, который не позволяет учебнику быть интерактивным. На основе опытно-экспериментальной работы нами был дополнен этот список:
1) представление электронной формы учебника в общедоступных форматах, не имеющих лицензионных ограничений для участника образовательных отношений;
2) воспроизведение электронной формы учебника на трех (или более) операционных системах, не менее двух из которых для мобильных устройств;
3) воспроизведение электронной формы учебника на не менее чем двух видах электронных устройств;
4) размещение электронной формы учебника на устройствах пользователей без подключения к сети Интернет;
5) возможность определения номера страниц печатной версии учебника, на которой расположено содержание текущей страницы с электронной формой учебника;
6) наличие педагогически целесообразного для усвоения предметного материала количества мультимедийных и интерактивных элементов (галереи изображений, аудиофрагменты, видеоролики, презентации, анимационные ролики, интерактивные карты, тренажеры, лабораторные работы, эксперименты и др.);
7) наличие в электронном учебнике средств контроля и самоконтроля.
Экспериментальная работа позволила определить основные направления деятельности обучающихся на уроке математики с использованием электронного учебника:
1) изучение предметного теоретического материала, изложенного в электронном учебнике на основе выбора пункта в содержании, рассмотрение структурной схему параграфа, определение вида каждой структурной единицы и рассмотрение связи между ними внутри параграфа;
2) практическое применение теории, изложенной в электронном учебнике посредством решения предметных задач на основе выбора задач, упражнений;
3) проверку усвоенного предметного материала на основе выполнения тестовых заданий (при затруднении в ответах на вопросы теста, необходимо вернуться к изучению соответствующих структурных единиц параграфа [4].
Практика использования электронных учебников на уроках математики, позволила нам определить следующее требования к электронному учебнику:
1) информация в электронном учебнике должна быть хорошо структурирована и представлять собою законченные темы с ограниченным числом новых понятий;
2) материал темы наряду с текстовым должен быть представлен в аудио- или видеоформатах, при этом обязательным элементом интерфейса является наличие линейки прокрутки, обеспечивающей перемещение по странице;
3) видеоинформация или анимации должны сопровождать темы, которые необходимо проиллюстрировать, в связи с трудностью понимания в текстовом изложении;
4) текстовая часть должна сопровождаться перекрестными ссылками, позволяющими сократить время поиска необходимой информации, как вариант может быть включение словаря по данной предметной области;
5) на иллюстрациях, представляющих модели, рисунки, схемы должна быть мгновенная подсказка, появляющаяся или исчезающая синхронно с движением курсора по отдельным элементам иллюстрации (схемы, чертежа и т.д.);
6) сообщения и подсказки должны быть унифицированы по форме и контенту сообщений [4].
В ходе проведения апробации учебников системы «АЗБУКА» на уроках математики нами были дополнены вышеназванные требования следующими методическими требованиями к электронному учебнику: он должен отражать основное научное содержание предмета; обеспечивать практически мгновенную обратную связь; помогать быстро найти необходимую информацию (в том числе контекстный поиск); существенно экономить время при многократных обращениях к гипертекстовым объяснениям; наряду с кратким текстом имеется возможность демонстрации, расширенной лекции, моделирования и т.д.; позволить быстро, но в темпе, наиболее подходящем для конкретного обучающегося, проверить образовательные результаты по определенной теме, разделу и т.д.
Использование электронных учебников в образовательном процессе актуализировало проблему обоснования выбора электронного технического устройства для работы с электронным учебником. Как показал анализ практики использования электронных учебников в регионе, в качестве электронного устройства в основном применяются планшеты. К сожалению, следует констатировать, что сегодня нет электронного устройства, которое могло бы по «разумной» цене удовлетворять следующим требованиям: экран с диагональю не менее 9,7 дюйма с целью исключения нечеткого или слишком мелкого показа текста, или слишком частого скроллинга страницы; разрешение не менее 1200x800 пикселей (при меньшем разрешении теряется четкость рисунков, а мелкий текст вообще может быть нечитаемым); батарея, позволяющая без подзарядки работать более 6 часов; технология цветного изображения, приближенная к бумажным учебникам, как наиболее бережливая для детских глаз.
Для эффективного функционирования обучающегося в электронной системе обучения вне зависимости от поставленной перед ним задачи особое значение приобретают методы визуализации исходных данных, промежуточных результатов обработки, обеспечивающих единую форму представления текущей и конечной информации в виде отображений, адекватных зрительному восприятию и удобных для однозначного толкования полученных результатов. Недостатком современных планшетов в качестве использования их для электронных учебников можно отнести не совсем хорошую эргономичность дисплея как средства воспроизведения информации (восприятие с экрана текстовой информации гораздо менее удобно и эффективно, чем чтение книги) и более высокую стоимость по сравнению с печатной книгой [3].
Анализ практики использования электронных учебников расставляет особые акценты между психологической и эргономической поддержкой дидактических целей. Психологическая естественность в соответствии с возрастными возможностями обучающегося теснейшим образом связана с обеспечением таких, эргономических требований, как воспринимаемость информации, выделение особых зон для особенной информации о которой мы говорили выше. Как показывает анализ специально проведенных опросов, в образовательной практике вопросы проектирования деятельности обучающегося обычно решаются стихийно, в лучшем случае на основе опыта авторов системно-технического обеспечения, а чаще всего исходя из случайных соображений авторов-разработчиков электронного учебника [2]. И как следствие: отсутствуют психологически и эргономически обоснованные решения по таким важным вопросам, как определение класса решаемых обучающимся в качестве пользователя задач, выбор вида диалога, разработка дисплейных форматов. Следует учитывать индивидуальные различия обучающихся, в частности, предусматривать возможность получения информации различной степени подробности. При выборе форм представления информации на экране необходимо исходить не только из содержания учебной деятельности, но и из тех возможностей, которые предоставляет электронное устройство для реализации эффективных стратегий решения и достижения таких целей, которые при «ручной» технологии оказываются недостижимыми. Эмпирическим путем были выделены эргономические требования к организации информации электронного учебника: информация, предъявляемая в электронном учебнике, должна быть понятной, логически связной, распределенной на группы по содержанию и функциональному назначению; при организации информации электронного учебника следует избегать избыточного кодирования, плохо идентифицируемых сокращений; не следует для представления информации использовать краевые зоны электронного учебника; при организации работы с предметной информацией электронного учебника должна находиться только та информация, которая обрабатывается в данный момент.
Исходя из анализа описанного выше, мы определили способы организации обучения на уроке математики с использованием электронного учебника на основе обучения: без проверки; с проверкой, при котором в конце каждой главы (параграфа) обучающемуся предлагается ответить на несколько вопросов, позволяющих определить степень освоения предметного материала; с проверкой в виде тестового контроля, предназначенного для итогового контроля знаний с бальным оцениванием, с последующим выставлением отметки в электронный журнал.
Электронные учебники по математике, используемые в образовательных организациях Волгоградской области, не включают в себя средства контроля. Образовательные организации по-разному решают этот вопрос. В частности, для фронтального контроля на уроке используют систему Votum, для письменного (как на уроке, так и при организации домашней самостоятельной работы) – встроенную в автоматизированную систему управления «Сетевой город» систему интерактивного тестирования СИНТЕЗ [5]. Обе системы без особых технических трудностей интегрируются в информационно-образовательную среду школы: полученные после выполнения заданий результаты в виде отметок могут быть выставлены в электронный журнал, либо безотметочно служить основой для получения информации участниками образовательных отношений о результатах освоения темы и т.п., в виде графиков, диаграмм, среднего балла обучающегося по классу и др.
По результатам опытно-экспериментальной работы следует сделать следующие обобщения: при организации работы на уроке математики с использованием электронного учебника следует соотносить тему урока и материал темы в электронном учебнике; определять вопросы и их трудоемкость освоения при работе с электронным учебником; выявлять цели урока, решение которых эффективно за счет работы с электронным учебником; сочетать логику изложения предметного материала с представленностью материала в электронном учебнике; делать выбор используемых учебных материалов в рамках урока (текстовая информация), упражнений и тестов для самопроверки и контроля.
С методической точки зрения, необходимо соблюдение следующих этапов в построении уроков математики с использованием электронного учебника. Первым этапом необходимо определить тему и цели урока, учебную проблему. Второй этап заключается в отборе теоретического материала, изложенного в электронном учебнике. Это можно сделать, выбрав пункт в содержании, рассмотреть структурную схему параграфа, определить вид каждой структурной единицы и рассмотреть связи между ними внутри параграфа. Если для изучения структурной единицы требуются знания материала из предыдущих параграфов, необходимо их повторить, после чего можно перейти к изучению содержания. После освоения содержания каждой структурной единицы предметного материала целесообразно вновь вернуться к структурной схеме параграфа для повторения взаимосвязей и систематизации изученного теоретического материала. Далее обучаемый может проверить степень усвоенного предметного материала и выявить пробелы в знаниях с помощью предложенных для самопроверки тестов, размещенных в том числе в информационно-образовательной среде. Следующий этап – решение задач. Совместный выбор задач (упражнений) для коллективной и / или индивидуальной работы. Завершающий этап – контрольное тестирование, ответы которого оцениваются системой тестирования, например, системой СИНТЕЗ в «Сетевой город. Образование». Такая организация работы позволяет проектировать индивидуальные образовательные траектории, задавать зону ближайшего развития каждого учащегося.