Мультимедийные обучающие системы лекционных курсов: теоретические основы создания и применения в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам

На правах рукописи

Семенова Наталья Геннадьевна

МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ

ЛЕКЦИОННЫХ КУРСОВ:

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ

В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ

СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ВУЗОВ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ

Специальность: 13.00.02 – «Теория и методика обучения и воспитания

(технические дисциплины, уровень высшего образования)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора педагогических наук

Астрахань

2007

Работа выполнена на кафедре теоретической и общей электротехники

ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

Научный консультант: доктор педагогических наук, профессор

Зайнутдинова Лариса Хасановна

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Латышев Владимир Леонидович

доктор педагогических наук, профессор

Везиров Тимур Гаджиевич

доктор технических наук, профессор

Петрова Ирина Юрьевна

Ведущая организация: Институт информатизации образования

Российской академии образования

Защита состоится 10 ноября 2007 года на заседании диссертационного совета

ДМ 212.009.05 в Астраханском государственном университете по адресу: 414056, Астрахань, ул. Татищева, 20 А.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Астраханского государственного университета по адресу: 414056, Астрахань, ул. Татищева, 20 А.

Автореферат разослан «___» _____________2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета И.А. Крутова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Современный этап развития общества характеризуется переходом к инновационной модели развития науки, техники, технологий. Определены девять приоритетных направлений научно-технической политики страны на период до 2010 г. и на дальнейшую перспективу. При этом наивысший приоритет получило направление информационно-телекоммуникационных технологий и электроники. В этих условиях решающее значение приобретает проблема информатизации образования.

В настоящее время информатизация образования рассматривается как процесс интеллектуализации деятельности обучающего и обучаемого, как погружение человека в новую интеллектуальную среду. К перспективным направлениям информатизации образования отнесены (Концепция модернизации Российского образования до 2010 года): разработка и оптимальное использование средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), а именно электронных образовательных изданий и ресурсов (ЭОИР), и расширение масштабов их внедрения в учебный процесс.

Достижения, имеющиеся в настоящее время в области применения ЭОИР, обусловлены прежде всего высоким уровнем аппаратного и программного обеспечения современных ИКТ (мультимедиа, гипермедиа, виртуальная реальность, система Internet). Между тем, как отмечают Л.Х. Зайнутдинова, В.Л. Латышев, И.В. Роберт, в образовании методологически господствует традиционный подход со всеми вытекающими противоречиями. Во-первых, основной объем работы по созданию ЭОИР выполняют программисты, не имеющие педагогической подготовки. Во-вторых, специалисты в области дидактики и методики преподавания конкретных дисциплин, в свою очередь, зачастую далеки от информационных технологий и потому не могут в полной мере использовать их потенциальные возможности.

В связи с этим повышается необходимость в формировании новых подходов к разработке ЭОИР, создании новых технологий и методик обучения с применением ЭОИР и в обучении этим методикам профессорско-преподавательского состава.

В настоящее время в российский образовательный процесс внедряются технологии Мультимедиа, представляющие особый вид компьютерных технологий, которые объединяют в себе как традиционную статическую визуальную информацию (текст, графику), так и динамическую (речь, музыку, видеофрагменты, анимацию), обусловливая возможность одновременного воздействия на зрительные и слуховые органы чувств обучающихся, что позволяет создавать динамически развивающиеся образы в различных информационных представлениях (аудиальном, визуальном). Анализ отечественных и зарубежных научных источников показал, что характерной (отличительной) особенностью технологий Мультимедиа по сравнению с традиционными в учебном процессе является представление информации не только в виде текста, но и в виде образов (Зайнутдинова Л.Х., Касторнова В.А., Поздняков С.Н., Осин А.В., Роберт И.В., Уайт М.А., Шлыкова О.В. и др.), которые позволяют максимально сконцентрировать внимание обучающихся, способствуют лучшему пониманию, осмыслению и запоминанию информации.

Благодаря одновременному воздействию на обучающегося аудиальной (звуковой) и визуальной (статической и динамической) информации мультимедийные обучающие системы (МОС) обладают большим эмоциональным зарядом, способствуют развитию креативного потенциала обучаемых и обучающихся, созданию разнообразных и действенных форм и методов обучения.

Технологии Мультимедиа (ТМ) в системе образования – явление достаточно новое и до конца не изученное. До настоящего времени отдельные аспекты проблемы изучения и использования ТМ в учебном процессе были отражены в работах: использование технологий Мультимедиа в процессе подготовки учителя – Косенко И.И., Смолянинова О.Г., Тумалев А.В.; создание мультимедийных средств учебного назначения – Белицын И.В., Касторнова В.А., Кравцов С.С., Манторова И.В., Лобач О.В., Осин А.В.; применение технологий Мультимедиа в обучении – Анисимова Н.С., Браун Ю.С., Клемешева Н.В., Муравлев Д.П., Шампанер Г.М., Шлыкова О.В. Несмотря на бесспорную ценность проведенных в этих направлениях исследований, следует отметить, что они не в полной мере решают комплекс задач по созданию и применению мультимедийных обучающих систем. Наименее исследованными являются методические аспекты, учитывающие специфику преподавания учебных дисциплин или блоков дисциплин. На наш взгляд, именно в учете специфики их преподавания заложен существенный резерв повышения психолого-педагогического уровня МОС, служащий повышению эффективности обучения.

В настоящее время имеется ряд исследований (Великанова С.С., Зайнутдинова Л.Х., Лыскова В.Ю., Огородников Е.В., Павлова Л.В., Сташкевич И.Р., Сероусов И.Ю. и др.), подтверждающих активизацию учебно-познавательной деятельности обучающихся на практических и лабораторных занятиях программными и психолого-педагогическими возможностями электронных средств образовательного назначения.

Вместе с тем недостаточно проработаны методико-технологические вопросы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов. Необходимость применения МОС в процессе обучения электротехническим дисциплинам на лекционных занятиях обусловлена тем, что первичное формирование своего собственного представления об объекте (явлении) происходит на лекциях, поэтому именно на этих занятиях, в первую очередь, должны применяться технологии Мультимедиа.

В современных исследованиях отсутствует научное обоснование комплекса психолого-педагогических требований к МОС лекционных курсов электротехнических дисциплин.

Проведенный анализ научно-педагогических материалов по вопросам применения ТМ на лекционных занятиях показал, что в настоящее время основная дидактическая цель применения ТМ как правило сводится лишь к визуализации учебного материала и организации учебно-познавательной деятельности обучающихся на репродуктивном уровне. Практически не исследованы вопросы использования ТМ в лекционных курсах электротехнических дисциплин в сочетании с активными методами обучения. Такое сочетание могло бы активизировать учебно-познавательную деятельность обучающихся и перевести ее на продуктивный уровень.

Таким образом, обобщая вышеизложенное, можно сформулировать группу противоречий между:

– существующими потребностями процесса обучения в лекционных курсах по техническим дисциплинам в использовании МОС, ориентированных на реализацию компьютерной визуализации изучаемых абстрактных понятий и отношений с ними, электротехнических устройств и систем в динамике их функционирования, обеспечивающих одновременное предъявление аудио- и визуальной информации, и недостаточной разработанностью дидактических, методических, психологических требований к реализации МОС лекционных курсов электротехнических дисциплин;

– направленностью современной образовательной системы на активизацию учебно-познавательной деятельности обучающихся и недостаточной разработанностью методов активизации учебно-познавательной деятельности посредством психолого-педагогических и программных возможностей МОС;

– достижениями современных теоретических и экспериментальных исследований в области создания и применения электронных образовательных изданий и ресурсов для лабораторно-практических занятий и недостаточной проработанностью методического и технологического обеспечений лекционных занятий с использованием МОС;

– требованиями к повышению ИКТ компетентности преподавательских кадров и недостаточной разработанностью научно-методических подходов к подготовке и повышению квалификации в области создания и применения МОС.

Обобщая сказанное, необходимо отметить, что проблема исследования отражает противоречие между объективными потребностями образовательного процесса технического вуза в расширении использования средств ИКТ и отсутствием теоретических основ и методических подходов к созданию и применению МОС, способных обеспечить активизацию учебно-познавательной деятельности не только на лабораторно-практических, но и на лекционных занятиях.

Ведущая идея исследования заключается в разработке нового средства обучения для лекционных занятий по электротехническим дисциплинам на основе технологий Мультимедиа, способствующего активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся.

В связи с этим целью исследования является разработка теоретических основ создания и применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин, обеспечивающих активизацию учебно-познавательной деятельности.

Объектом исследования является процесс обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам в условиях применения мультимедийных обучающих систем.

Предмет исследования – теоретические и методические подходы к созданию и применению мультимедийных обучающих систем лекционных курсов в процессе обучения студентов технических вузов электротехническим дисциплинам, обеспечивающих активизацию учебно-познавательной деятельности.

Гипотеза исследования.

Активизация учебно-познавательной деятельности студентов технических вузов в процессе обучения электротехническим дисциплинам может быть усилена за счет применения на лекционных занятиях мультимедийной обучающей системы, разработка и использование которой будут осуществляться в соответствии с теоретическими основами создания и применения, включающими:

– комплекс дидактических, психологических и методических требований, учитывающих специфику обучения электротехническим дисциплинам;

– модель активизации учебно-познавательной деятельности программными и психолого-педагогическими возможностями мультимедийной обучающей системы лекционного курса;

– методы активизации учебно-познавательной деятельности студентов на лекционных занятиях, основанные на синтезе методов проблемного обучения и компьютерного моделирования;

– структуру мультимедийной обучающей системы лекционного курса как форму отражения контента учебного материала, основных функций лекции Мультимедиа и ее дидактических компонентов;

– методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов в проведении вариативных видов лекций.

В соответствии с целью и выдвинутой гипотезой были сформулированы задачи исследования:

1. Провести анализ научно-педагогической литературы по состоянию и перспективам использования мультимедийных средств учебного назначения, ориентированных на активизацию учебно-познавательной деятельности обучающихся в условиях реализации деятельностного подхода.

2. Научно обосновать комплекс взаимосвязанных психолого-педагогических требований, предъявляемых к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин.

3. Теоретически обосновать модель активизации учебно-познавательной деятельности на лекционных занятиях по электротехническим дисциплинам программными и психолого-педагогическими возможностями мультимедийных обучающих систем лекционных курсов.

4. Провести анализ компьютерного моделирования как метода научного исследования и метода активного обучения. Разработать метод активизации учебно-познавательной деятельности на лекционных занятиях по электротехническим дисциплинам, основанный на синтезе методов проблемного обучения и компьютерного моделирования.

5. Обосновать структуру мультимедийной обучающей системы лекционного курса как форму отражения контента учебного материала, основных функций лекции Мультимедиа и ее дидактических компонентов.

6. Разработать методику проектирования мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнических дисциплин, создать и внедрить в процесс обучения МОС лекционного курса по дисциплине «Теоретические основы электротехники».

7. Разработать научно-методические основы применения МОС лекционного курса электротехнических дисциплин.

8. Провести экспериментальную оценку активизации учебно-познавательной деятельности студентов на лекционных занятиях по электротехническим дисциплинам за счет применения МОС.

Методологической основой исследования явились фундаментальные работы в области педагогики и психологии (Бабанский Ю.К., Беспалько В.П., Выготский Л.С., Гальперин П.Я., Давыдов В.В., Зимняя И.А., Краевский В.В., Лернер И.Я., Немов Р.С., Скаткин М.Н., Талызина Н.Ф., Тихомиров О.К., Чебыкин А.Я. и др.), в области теории и практики информатизации образования (Апатова Н.В., Бешенков С.А., Захарова И.Г., Козлов О.А., Колин К.К., Лапчик М.П., Машбиц Е.А., Панюкова С.В., Полат Е.С., Роберт И.В. и др.), в области применения электронных средств учебного назначения в техническом образовании (Башмаков А.И., Душков А.В., Зайнутдинова Л.Х., Латышев В.Л., Маслов С.И., Норенков И.П., Шатуновский В.Л. и др.), в области использования технологий Мультимедиа в учебном процессе (Анисимова Н.С., Осипов А.В., Смолянинова О.Г., Шлыкова О.В. и др.).

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ положений психолого-педагогической науки по вопросам познания и управления процессом усвоения знаний, рефлексия собственной учебной и педагогической деятельности; теоретический анализ научной педагогической литературы по вопросам разработки и применения информационных и коммуникационных технологий в инженерном образовании; деятельностный и системный подходы при анализе и синтезе МОС; наблюдение, беседа, анкетирование, проведение лекций в специализированной мультимедийной аудитории, педагогический эксперимент, обработка и теоретический анализ результатов эксперимента.

Научная новизна исследования состоит в том, что в диссертации разработаны:

– модель активизации учебно-познавательной деятельности в лекционных курсах электротехнических дисциплин, отражающая взаимосвязь программных и психолого-педагогических возможностей мультимедийных обучающих систем лекционных курсов и их влияние на активизацию инвариантных компонент учебно-познавательной деятельности;

– метод компьютерного моделирования проблемных задач, основанный на синтезе методов проблемного обучения и компьютерного моделирования;

– новые требования, включенные в комплекс психолого-педагогических требований к МОС лекционных курсов: синкретичность предъявления учебной информации, обеспечение полной структуры учебно-познавательной деятельности, избыточность учебной информации, комплементарность традиционных и Мультимедиа технологий, а также требования динамически развивающегося теоретического образа и эмоционального регулирования учебно-познавательной деятельности обучающихся;

– интегративная структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса, отражающая не только блоки контента учебного материала, но и их соотнесение с дидактическими компонентами лекции Мультимедиа и ее основными функциями;

– научно-методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов, включающие методики: проведения вариативных видов лекций; подготовки и повышения квалификации преподавателей сообразно уровню их специальной, методической и ИКТ компетентности; экспериментальной оценки активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа.

Теоретическая значимость результатов исследования. Внесен вклад в развитие теории и методики электронных средств учебного назначения: сформулировано новое категориальное понятие «Мультимедийная обучающая система электротехнической дисциплины»; разработан комплекс психолого-педагогических требований к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов; выявлены типы и дана классификация компьютерных моделей, адекватных содержательной специфике процесса обучения электротехническим дисциплинам; разработана интегративная структура МОС лекционных курсов электротехнических дисциплин; разработаны методические основы проведения вариативных видов лекций с применением МОС лекционных курсов.

Практическая значимость исследования заключается в следующем:

– предложена методика проектирования МОС (ЛК) на основе сформулированных психолого-педагогических требований и разработанной интегративной структуры;

– разработана и внедрена в учебный процесс высшей школы мультимедийная обучающая система лекционного курса по дисциплине «Теоретические основы электротехники»;

– разработан и внедрен учебный курс «Мультимедиа технологии в образовании» для студентов специальности 030500 «Профессиональное обучение»;

– разработана и внедрена программа научно-методического семинара для преподавателей «Создание и применение мультимедийных средств учебного назначения в современной школе».

Основные этапы исследования. Исследование выполнялось в рамках подпрограммы «Мультимедийное образование в информационном пространстве Университетского округа», проводимой Южно-Уральским научно-образовательным Центром; госбюджетных работ Оренбургского государственного университета «Новые технологии при модульном изучении курса ТОЭ» (начало работы – 1990 г.), «Влияние мультимедийных технологий на психофизиологическое состояние обучающихся».

1. Изучение и анализ психолого-педагогических и учебно-методических материалов по вопросам повышения эффективности обучения средствами ИКТ (1990–2005 гг.).

2. Разработка МОС (ЛК) по дисциплине «Теоретические основы электротехники» и апробация в процессе обучения студентов инженерно-технических специальностей (1997–2006 гг.).

3. Разработка теоретических основ создания и применения МОС (ЛК) (2002–2006 гг.).

4. Оформление текста диссертации (2005–2007 гг.).

Апробация результатов исследования. Теоретические положения и результаты исследований были изложены и одобрены на следующих межвузовских, всероссийских и международных конференциях, симпозиумах и семинарах: научно-практический семинар «Опыт и проблемы внедрения компьютерной техники в учебный процесс», Челябинск, 1990 г.; Всесоюзная научно-практическая конференция «Опыт и проблемы перестройки учебного процесса в вузе», Киев, 1991 г.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Современные методы активизации творческих способностей», Оренбург, 1992 г.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Оптимизация проектирования учебного процесса», Оренбург, 1993 г.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Наука и учебный процесс», Оренбург, 1994 г.; Всероссийская научно-техническая и методическая конференция «Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование», Новомосковск, 1996, 1998 гг.; Всесоюзная научно-методическая конференция «Технологии образовательного процесса», Оренбург, 1997 г.; Международная научно-практическая конференция «Инновационные процессы в образовании», Оренбург, 1998 г.; Межвузовская научно-методическая конференция «Профессиональная педагогическая культура как основополагающий фактор технологии обучения», Оренбург, 1999 г.; Международная научно-практическая конференция «Учебная, научно-производственная и инновационная деятельность высшей школы в современных условиях», Оренбург, 2001 г.; Всероссийский симпозиум, Казань, 2001 г.; Всероссийская научно-техническая и методическая конференция «Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование», Оренбург, 2001, 2003 гг.; Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы подготовки кадров для развития Оренбуржья», Оренбург, 2002 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике», Оренбург, 2002, 2005 гг.; Всероссийская научно-практическая конференция «Качество профессионального образования»; Международная научно-практическая конференция «Формирование профессиональной культуры специалистов XXI века в техническом университете», Санкт-Петербург, 2003, 2004, 2006 гг.; Международная научно-практическая конференция «Роль университетской науки в региональном сообществе», Москва–Оренбург, 2003 г.; Международная научно-методическая конференция «Новые информационные технологии в электротехнике», Астрахань, 2003, 2006 гг.; Всероссийская научно-техническая конференция «Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения», Таганрог, 2003, 2004 гг.; Всероссийская научно-практическая конференция «Модернизация образования», Оренбург, 2004 г.; Международные научные конференции «Технологии 2004», «Технологии 2005», «Технологии 2006», Турция (г. Анталия); Всероссийская научно-практическая конференция «Новые информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике», Чебоксары, 2004 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Формирование профессиональной компетентности», Бузулук, 2005 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные и коммуникационные технологии в общем, профессиональном и дополнительном образовании», Москва, 2005, 2006, 2007 гг.; XVI Международная научная конференция «Применение новых технологий в образовании», Троицк, 2005 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Вызовы XXI века и образование», Оренбург, 2006 г.; Международная конференция «Современное электронное обучение», Болгария (г. Варна), 2006 г.; Международная научно-практическая конференция «Новые информационные технологии в образовании», Екатеринбург, 2007 г.

Внедрение результатов исследования.

Разработанные теоретические основы создания и применения МОС включены в программу научно-методического семинара «Создание и применение мультимедийных педагогических средств в современной школе», которая внедрена для подготовки и повышения квалификации преподавателей в Ассоциации «Оренбургский университетский (учебный) округ».

Разработана мультимедийная обучающая система лекционного курса по дисциплине «Теоретические основы электротехники», которая внедрена в учебный процесс Оренбургского государственного университета и ряда других вузов: Московского государственного горного университета, Московского института радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), Екатеринбургского государственного технического университета (УПИ), Казанского государственного энергетического университета.

Разработан новый учебный курс «Мультимедиа технологии в образовании», который внедрен в учебный процесс ОГУ для студентов специальности 030500 «Профессиональное обучение».

На защиту выносятся:

1. Модель активизации учебно-познавательной деятельности на основе мультимедийной обучающей системы лекционного курса, отражающая взаимосвязь программных (визуализация, анимация, цвет, гипертекст, многооконность, манипулирование, моделирование, контаминация, аудиосопровождение, интерактивность) и психолого-педагогических (наглядность, доступность, прочность, эмоциональное регулирование, проблемность, избыточность, синкретичность, обратная связь) возможностей мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины и их влияние на активизацию инвариантных компонентов учебно-познавательной деятельности (целевого, потребностно-мотивационного, содержательного, операционально-деятельностного, эмоционально-волевого, контрольно-регулировочного, оценочно-результативного).

2. Интегративная структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины, включающая блоки контента учебного материала (установочно-целевой, справочно-энциклопедический, электронного конспекта, объяснительно-иллюстративный, проблемных задач, тестовых заданий) и отражающая возможности их использования для реализации дидактических компонентов (целевого, потребностно-мотивационного, содержательного, операционально-деятельностного, оценочно-результативного) лекции Мультимедиа и основных ее функций (познавательной, развивающей, организующей, воспитательной).

3. Метод компьютерного моделирования проблемных задач, реализуемый мультимедийной обучающей системой лекционных курсов электротехнических дисциплин, как способ активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекционных занятиях, обеспечивающий усиление инвариантных компонент учебно-познавательной деятельности и осуществляющий перевод обучающихся с репродуктивного уровня деятельности на продуктивный за счет компьютерного моделирования проблемных задач с априорно неизвестным решением и возможными гипотетическими вариантами их решения с использованием графических, геометрических и имитационных моделей и таких программных возможностей мультимедиа, как многооконное представление информации на одном слайде, «манипулирование», контаминация, дискретная подача информации.

4. Комплекс психолого-педагогических требований к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин, учитывающий особенности процесса обучения электротехническим дисциплинам (предъявление учебного материала на лекционных занятиях должно строиться с опорой на взаимосвязь вербально-логического, сенсорно-перцептивного и представленческого (образного) уровней когнитивного процесса) и включающий следующие новые требования: синкретичности предъявления учебной информации, обеспечения полной структуры учебно-познавательной деятельности, избыточности учебной информации, комплементарности, динамически развивающегося теоретического образа, эмоционального регулирования учебно-познавательной деятельности.

5. Научно-методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов, включающие:

а) методики проведения вариативных видов лекций:

– в лекциях, ориентированных на организацию репродуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (информационных, обзорных, установочных, консультативных), в качестве ключевого следует использовать объяснительно-иллюстративный блок контента МОС (ЛК);

– в лекциях, ориентированных на организацию продуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (проблемных, лекциях-диалогах, лекциях с запланированными ошибками), в качестве ключевого должен быть применен блок проблемных задач;

б) методики подготовки и повышения квалификации преподавателей сообразно уровню их специальной, методической и ИКТ компетентности;

в) методику экспериментальной оценки активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа, включающую определение уровня усвоения основных понятий лекционного материала и оценку функционального состояния студентов с применением физиологических, психометрических и субъективных методов.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены применением комплекса методов, адекватных объекту, целям, задачам и логике исследования, длительным характером опытно-поисковой работы, репрезентативностью объема выборок и статистической значимостью экспериментальных данных.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснованы актуальность, проблема исследования, сформулированы объект, предмет, цель, гипотеза, задачи и методы исследования, его научная новизна, теоретическая и практическая значимость, положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ становления и развития мультимедийных обучающих систем электротехнических дисциплин» выявлены закономерности и тенденции развития мультимедийных средств учебного назначения, что позволило историю становления мультимедийных средств учебного назначения разделить на три этапа. Первый этап – становление (1981–1995 гг.) – связан с совершенствованием процессоров и операционных систем персональных компьютеров. Для мультимедийных средств учебного назначения данного периода характерно применение языков программирования и представление учебной информации с использованием двухмерной графики. Второй этап – развитие (с 1995 г. по настоящее время) – связан с появлением операционной системы Windows 95, включающей в себя средства мультимедиа, и созданного конкретно под нее процессора Pentium Pro. Мультимедийные средства учебного назначения (МСУН) данного периода создаются с использованием как языков программирования, так и инструментальных сред; учебная информация представлена с применением двух- и трехмерной графики. Третий этап – совершенствование – связан с дальнейшим совершенствованием и разработкой интеллектуальных обучающих систем и технологий «Виртуальная реальность».

Выявлено, что программные возможности мультимедийных средств учебного назначения предопределяют их психолого-педагогические возможности в учебном процессе: гипертекст упрощает процесс навигации и предоставляет возможность выбора индивидуальных траектории и темпа изучения материала; аудиосопровождение учебной информации повышает эффективность восприятия материала; визуальное представление информации способствует лучшему запоминанию и усвоению учебного материала; анимация является одним из сильных средств привлечения внимания и эмоционального восприятия информации; представление визуальной информации в цвете, являясь мощным средством психофизиологического и эмоционального воздействия на человека, служит эффективным средством приема и переработки зрительной информации; компьютерное моделирование используется с целью обеспечения наглядности, доступности восприятия учебной информации, которую невозможно представить обычными средствами наглядности (репродуктивный уровень), и развития интеллектуального и творческого потенциала (продуктивный уровень); интерактивность обеспечивает обратную связь и способствует организации совместной деятельности в триединстве «преподаватель – ПК – обучающийся»; манипулирование информацией способствует организации повторения учебной информации; многооконность дает возможность одновременного (параллельного) рассмотрения различных гипотез при проблемном обучении.

Установлены преимущества применения мультимедийных средств учебного назначения, которые заключаются в том, что обучающемуся предоставляется возможность слышать и видеть учебный материал, одновременно активно участвуя в управлении его подачей, возвращаясь к непонятым или особо интересным разделам. При этом обучающийся может пользоваться не только звуком и изображением, но и терпением учителя-компьютера, способного воспроизводить объяснение столько раз, сколько это необходимо для понимания и запоминания учебного материала.

Впервые введено новое категориальное понятие «Мультимедийная обучающая система электротехнической дисциплины». По нашему мнению, МОС должна обеспечивать полную структуру учебно-познавательной деятельности, реализация которой позволит более эффективно ее организовать с целью овладения обучающимися научными знаниями, умениями, навыками.

В связи с этим под смыслосодержательным существительным «система» в введенном нами категориальном понятии мы понимаем совокупность компьютерных учебных программ, обеспечивающих полную структуру учебно-познавательной деятельности. Первое прилагательное «мультимедийная» в категориальном понятии характеризует форму представления информации в МОС, второе – дидактическую цель ее применения (в нашем случае основная цель – обучение). На основании вышеизложенного в настоящей работе сформулировано следующее определение: «Мультимедийная обучающая система электротехнической дисциплины – это совокупность взаимосвязанных компьютерных учебных программ (информационной, тренировочной, моделирующей, справочно-энциклопедической, контролирующей), обеспечивающих полную структуру учебно-познавательной деятельности: цель, мотив, собственно деятельность, результат – при условии интерактивной обратной связи, выполненных на основе технологий Мультимедиа».

Предложена следующая классификация МОС электротехнической дисциплины: МОС (ЛК) – мультимедийная обучающая система для организации лекционных занятий, в которой превалирует информационная компонента; МОС (ПЗ) – мультимедийная обучающая система для организации практических занятий (упражнений), в которой превалирует тренировочная компонента; МОС (ЛЗ) – мультимедийная обучающая система для организации лабораторных занятий, в которой превалирует моделирующая компонента.

Установлены типы МОС, рекомендуемые для организации репродуктивной и продуктивной учебно-познавательной деятельности. Использована классификация методов обучения, предложенная И.Я. Лернером и М.К. Скаткиным (пять методов обучения, в каждом из последующих методов степень активности и самостоятельности в деятельности обучаемых возрастает) (табл. 1).

Таблица 1

Мультимедийные обучающие системы электротехнических дисциплин

для организации репродуктивной и продуктивной

учебно-познавательной деятельности

Методы обучения (по И.Я. Лернеру)	Вид деятельности обучаемого (по И.Я. Лернеру)	Уровни усвоения деятельности (по В.П. Беспалько)	Рекомендуемые к применению МОС и другие программные средства
1. Объяснительно-иллюстративные	Репродуктивный (с помощью преподавателя)	Знание–знакомство	МОС (ЛК)
2. Репродуктивные	Репродуктивный (без помощи преподавателя)	Знание–копия	МОС (ПЗ) МОС (ЛЗ) ПМС
3. Проблемного изложения	Продуктивный (с помощью преподавателя)	Знание–эвристики	МОС (ЛК) МОС (ПЗ) МОС (ЛЗ) ПМС
4. Эвристические	Продуктивный (под руководством преподавателя)	Знание–трансформация	МОС (ЛЗ) МС и БД ПМС
5. Исследовательские	Продуктивный (консультирование преподавателя)	Знание–трансформация	МОС (ЛЗ) ПМС ИОС

В таблице введены следующие аббревиатуры: ПМС – программно-математические средства; МС и БД – мультимедийные справочники и базы данных; ИОС – интеллектуальные обучающие системы.

На основании выявленных особенностей процесса обучения электротехническим дисциплинам установлено, что для них наиболее перспективна разработка мультимедийных средств учебного назначения, обеспечивающих наличие компьютерных учебных программ по всем видам учебных занятий по электротехнической дисциплине: лекционных, практических, лабораторных, включая самостоятельную работу студентов, предусматривающую выполнение расчетно-графических заданий, курсовых и дипломных проектов.

Анализ публикаций по применению средств ИКТ в процессе обучения электротехническим дисциплинам высшей школы показал, что основное количество публикаций (2007 г.) посвящено организации практических занятий – 25,5 %, лабораторных занятий – 27,8 %, курсовому и дипломному проектированию – 18,2 %, самостоятельной работе студентов – 22,5 %. Вопросам внедрения средств ИКТ на лекционных занятиях уделено внимание лишь в 6 % работ. В то же время из работ В.П. Беспалько и других исследователей известно, что именно на лекционных занятиях наблюдается самая низкая активность учебно-познавательной деятельности.

Таким образом, вопросы создания и внедрения МОС, обеспечивающих активизацию учебно-познавательной деятельности в лекционных курсах электротехнических дисциплин, еще не получили достаточной разработки.

Во второй главе «Психолого-педагогические требования к мультимедийным обучающим системам лекционных курсов электротехнических дисциплин» сформулирован комплекс психолого-педагогических требований к МОС (ЛК). Педагогические требования представлены как совокупность дидактических требований, касающихся наиболее общих аспектов обучения, и методических, связанных со спецификой преподавания электротехнических дисциплин.

На основании проведенного анализа научно-методический литературы выявлено, что применение средств ИКТ на лекционных занятиях потенциально обеспечивает, по сравнению с лекциями, проводимыми по традиционной технологии, более высокий уровень реализации таких традиционных дидактических требований, как научность, наглядность, доступность, прочность, сознательность и активность обучающихся, единство образовательных, развивающих и воспитательных функций обучения.

Обоснована целесообразность введения новых дидактических требований к МОС лекционных курсов:

– требование синкретичности предъявления учебной информации, под которым мы предлагаем понимать комбинированное предъявление учебной информации, включающее в себя дидактически обоснованное соотношение ее различных форм: текст, звук, графика, видео, анимация. Данное дидактическое требование является основным отличительным требованием МОС (ЛК) по сравнению с ранее создаваемыми электронными средствами учебного назначения, т. к. отражает существенную отличительную особенность мультимедийных средств учебного назначения, объединяющих традиционную статическую визуальную информацию (текст, графику) и динамическую (речь, музыку, видеофрагменты, анимацию);

– требование обеспечения полной структуры учебно-познавательной деятельности (цель, мотив, собственно деятельность, конечный результат). Данное дидактическое требование впервые предлагается для проведения лекционных занятий. Выполнение этого требования на лекции обеспечивает обратную связь, а соответственно, замкнутый вид управления учебно-познавательной деятельностью и ее активизацию.

На основании проведенного исследования специфики преподавания электротехнических дисциплин сформулированы следующие методические требования к МОС лекционных курсов: с целью организации доступности, прочности обучения и формирования у обучающегося собственного корректного наглядно-образного представления изучаемого объекта на лекции Мультимедиа предъявление учебной информации должно удовлетворять требованию избыточности учебной информации (тривиальная, синкретичная избыточность и избыточность кодированием); с целью формирования у обучающегося системы ценностей, мировоззрения, мотивации, целеполагания предъявление учебной информации на лекциях с применением МОС лекционных курсов должно осуществляться на основе требования комплементарности мультимедиа и традиционных технологий; с целью облегчения изучения абстрактных понятий и отношений с ними, процессов, протекающих в технических устройствах как во времени, так и в пространстве, предъявление учебной информации в МОС (ЛК) должно удовлетворять требованию динамически развивающегося теоретического образа, реализуемого либо с помощью дискретной подачи визуализированной информации, либо с помощью программ имитационного моделирования.

Анализ психолого-педагогический литературы (В.М. Бехтерев, И.А. Васильев, Е.А. Громова, Е.П. Ильин, Р.Ю. Ильюченок, С.Л. Рубинштейн, О.К. Тихомиров, Е.Д. Хомская. А.Я. Чебыкин и др.) по вопросам организации учебного процесса с применением традиционных технологий обучения позволил сделать вывод об обязательном участии эмоций в учебно-познавательной деятельности. Установлено, что в условиях информатизации образования вопросы эмоционального регулирования не только не снимаются, но, напротив, требуют повышенного внимания и поиска новых приемов, невозможных при традиционных технологиях обучения.

В настоящем исследовании выявлено, что высокий уровень учебно-познавательной деятельности определяется интервалом оптимального эмоционального возбуждения, который в свою очередь зависит от многих факторов: от сложности темы лекции, применяемых методов обучения, психофизиологических особенностей аудитории, а также от приемов эмоционального регулирования.

В связи с этим в работе введено новое психологическое требование к МОС (ЛК) – требование эмоциональной регуляции учебно-познавательной деятельности, которое реализуется в МОС (ЛК) посредством следующих приемов: цветового воздействия, композиционного моделирования, анимации, аудиосопровождения, пространственной визуализации графической информации – с целью активизации таких ведущих познавательных эмоций, как удивление, любопытство, любознательность, уверенность, увлеченность.

МОС (ЛК) должна удовлетворять эргономическим требованиям, обеспечивающим организацию нормальной визуальной среды на лекции Мультимедиа. К эргономическим требованиям отнесены: требования к шрифтам, символам, формулам, к созданию цветовой гармонии, к организации информации внутри одного окна, к работе с несколькими окнами, к организации аудиоинформации, к анимированным изображениям.

Показано, что МОС (ЛК) способны обеспечить проведение всех видов лекций: информационных, консультативных, обзорных, установочных, проблемных, лекций-диалогов, лекций с запланированными ошибками и т. д. В дальнейшем лекцию, организованную с применением МОС (ЛК), будем называть лекцией Мультимедиа.

В третьей главе «Активизация учебно-познавательной деятельности посредством мультимедийной обучающей системы лекционного курса» разработана модель активизации учебно-познавательной деятельности, отражающая взаимосвязь программных (визуализация, анимация, цвет, гипертекст, многооконность, манипулирование, моделирование, контаминация, аудиовизуализация, интерактивность) и психолого-педагогических (наглядность, доступность, прочность, эмоциональное регулирование, проблемность, избыточность, синкретичность, обратная связь) возможностей МОС (ЛК) и их влияние на активизацию инвариантных компонентов учебно-познавательной деятельности (целевого, потребностно-мотивационного, содержательного, операционально-деятельностного, эмоционально-волевого, контрольно-регулировочного, оценочно-результативного).

Предложено рассматривать компьютерное моделирование как метод активного обучения, включающий в себя взаимосвязанные активное воздействие (со стороны преподавателя) и научное познание (со стороны обучающихся) абстрактных понятий и отношений с ними, сложных электротехнических устройств или динамических процессов (явлений), с использованием компьютерных моделей, выполненных с помощью специализированных (предметно-ориентированных) прикладных программ, позволяющий синтезировать сенсорно-перцептивный и представленческий уровни когнитивного процесса.

Проведен анализ научно-методической литературы по применению компьютерных моделей в различных областях знаний. Выявлены типы и предложена классификация компьютерных моделей, адекватных содержательной специфике процесса обучения электротехническим дисциплинам (ЭТД) (рис. 1).

Рис. 1. Классификация компьютерных моделей, адекватных содержательной специфике процесса обучения электротехническим дисциплинам

Предложено:

– изучение абстрактных понятий и отношений с ними проводить с помощью графической модели. Под графической моделью нами предложено понимать условный образ абстрактных понятий, которые невозможно представить обычными средствами предметной наглядности, выполненный с помощью графических редакторов в виде диаграмм, графиков, характеристик, таблиц и т. д.;

– изучение реальных электротехнических устройств (систем) проводить с помощью геометрической модели. Под геометрической моделью нами предлагается понимать визуализированное подобие реального электротехнического устройства, выполненное инструментальными средствами ПК (средствами машинной графики) и отображающее конструктивную форму, основные структурные элементы устройства (системы) и существующие между ними связи;

– изучение процессов, протекающих в реальных электротехнических устройствах (системах), проводить с помощью имитационной модели. Как известно, имитационная модель представляет собой отдельную программу или комплекс программ, позволяющий с помощью последовательности вычислений и графического отображения их результатов воспроизводить (имитировать) процессы функционирования объекта при условии воздействия на него различных, в том числе случайных, факторов.

Проведен анализ возможностей применения метода проблемного обучения для области электротехнических дисциплин. Сформулировано определение дидактического понятия «проблемная задача»: Проблемная задача – дидактическое средство обучения, которое ориентирует обучающихся на приобретение новых знаний или/и способов деятельности в их приобретении, сопровождается активной целенаправленной учебно-познавательной деятельностью, специально организованной преподавателем. Показано, что уровень сложности проблемной задачи определяется степенью неопределенности, которая может рассматриваться как рассогласование между имеющимся у обучающихся уровнем знаний и требованиями задачи, между пониманием необходимости решить задачу и возможностью найти правильное решение.

На основании синтеза методов проблемного обучения и компьютерного моделирования в исследовании предложен метод компьютерного моделирования проблемных задач, являющийся новым методом активного обучения на лекционных занятиях, основанным на информационном взаимодействии между лектором, студенческой аудиторией и интерактивным партнером – МОС (ЛК).

Предложена структура деятельности педагога по реализации проблемного обучения на лекционных занятиях с применением МОС (ЛК), в которой выделены следующие виды деятельности: целеполагающий, проектирующий, программная реализация, исполнительский, диагностический и рефлексивный. Предложено в проектирующем виде деятельности выделить следующие этапы: 1-й этап, который включает в себя анализ проблемного материала и соответствия его уровню подготовленности обучающихся; 2-й этап, который заключается в формировании условий проблемной задачи в соответствии с поставленными целями, с учетом оптимального значения неопределенности (рассогласование между имеющимся у обучающихся уровнем знаний и требованиями задачи); 3-й этап, состоящий в прогнозировании преподавателем предполагаемых гипотез, которые могут быть выдвинуты студентами в процессе решения проблемной задачи; 4-й этап, связанный с разработкой преподавателем методики применения проблемной задачи на лекции.

Предложен новый вид в структуре деятельности преподавателя по организации проблемного обучения – программная реализация, – который связан с визуализацией условий, содержания проблемной задачи и моделированием ее гипотетических решений на ПК.

Выявлены достоинства метода компьютерного моделирования проблемных задач по сравнению с традиционным методом организации проблемного обучения, основными из которых считаем следующие: сокращение времени на решение проблемной задачи; расширение типа проблемных задач; проблемные задачи, созданные с помощью компьютерного моделирования, являются «вечным учебным продуктом», который можно постоянно изменять, дополнять, корректировать; улучшение восприятия и осмысления проблемной задачи за счет синкретичного предъявления учебной информации; повышение мотивационно-эмоционального фактора за счет эстетического оформления слайдов в цвете, анимации; более конкретное и обоснованное обсуждение гипотез и проведение сравнительного анализа за счет многооконного представления информации на одном слайде; при компьютерном моделировании проблемных задач с помощью имитационных моделей проверка решения осуществляется с помощью виртуального эксперимента здесь и сейчас.

Сформулированы рекомендации по моделированию проблемных задач с помощью МОС (ЛК):

1. Проблемная задача должна обладать неопределенностью исходных данных, что обусловливает рассогласование между имеющимся у обучающихся уровнем знаний и требованиями задачи.

2. Проблемная задача должна обладать априорно неизвестным решением, приводящим к многовариантности ее решения, способствовать формированию у обучающихся таких логических операций мышления, как анализ, синтез, сравнение, дедукция, абстракция.

3. Компьютерное моделирование исходных данных проблемной задачи и каждой прогнозируемой гипотезы должно осуществляться в виде графической, геометрической или имитационной модели. Компьютерное моделирование обеспечивает синтез вербально-логического, сенсорно-перцептивного и представленческого уровней когнитивного процесса.

4. Компьютерное моделирование гипотетических решений проблемной задачи должно сопровождаться анимацией каждой «порции» информации с целью активизации таких психических процессов, как внимание, восприятие информации, и активизации мыслительной деятельности обучающихся.

5. Каждая «порция» информация гипотетических решений должна соответствовать определенному умственному действию, которое совершает обучающийся в процессе научного познания. В этом случае решение проблемной задачи преобразуется в своего рода открытие и последовательное исследование объекта.

6. Использование многооконного представления информации на одном слайде позволяет представлять в каждом окне по одной выдвигаемой гипотезе, что исключает неточности восприятия в процессе обсуждения и проведения сравнительного анализа гипотез.

7. Компьютерное моделирование проблемной задачи (ее исходных данных и гипотетических решений) должно создаваться с учетом требований эргономики, эстетики, особенностей психологии зрительного восприятия с целью повышения мотивационно-эмоциональной компоненты учебно-познавательной деятельности обучающихся.

В четвертой главе «Структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса электротехнической дисциплины» рассмотрены вопросы структуры МОС лекционного курса как целостной системы. Показано, что МОС лекционного курса представляет собой комплекс не только аппаратного и программного обеспечения, но и педагогического, причем все компоненты этой системы взаимосвязаны.

Предложена интегративная структура МОС (ЛК), включающая блоки контента учебного материала и отражающая возможности их использования для реализации дидактических компонентов лекции Мультимедиа и основных ее функций (рис. 2).

На основании структуры учебно-познавательной деятельности предложено выделить в лекции Мультимедиа следующие дидактические компоненты: целевой, потребностно-мотивационный, содержательный, операционально-деятельностный, эмоционально-волевой, контрольно-регулировочный и оценочно-результативный.

Рис. 2. Интегративная структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса

Целевой компонент включает в себя: определение темы, постановку цели и задач, рассматриваемых на лекции, установление связи данной темы с предшествующими и последующими, а также связи этой темы с другими дисциплинами, изучаемыми студентами на старших курсах. Потребностно-мотивационный компонент лекции Мультимедиа может быть усилен программными и психолого-педагогическими возможностями МОС (ЛК), а именно за счет включения документальных материалов по теме лекции, визуализированных интеллектуальных мини-задач, создающих положительные эмоции и стимулирующих познавательный интерес обучающихся. Содержательный компонент лекции Мультимедиа может быть реализован на более высоком уровне за счет создания электронного конспекта лекций, обладающего возможностью регулярного изменения контента новыми научными достижениями в предметной области знаний. Операционально-деятельностный компонент, являясь основным компонентом лекции, может быть усилен применением метода компьютерного моделирования проблемных задач с помощью МОС (ЛК) и возможностью включения в структуру лекции программ имитационного моделирования. Эмоционально-волевой компонент лекции Мультимедиа усиливается применением приемов эмоциональной регуляции учебно-познавательной деятельности возможностями МОС (ЛК). Контрольно-регулировочный компонент лекции Мультимедиа может быть усилен систематическим и регулярным проведением контроля усвоения теоретических знаний, осуществляемым программными возможностями МОС (ЛК). Оценочно-результативный компонент лекции Мультимедиа характеризуется введением обратной связи между МОС (ЛК) и студентами, обеспечивает замкнутый вид управления учебно-познавательной деятельностью обучающихся. Введение обратной связи – принципиальное отличие лекции с применением МОС (ЛК) от традиционной. Организация обратной связи на лекционном занятии предполагает проведение:

– оценки усвоения лекционного материала обучающимися;

– коррекции методики проведения лекции самим преподавателем.

Анализ структуры МОС (ЛК) в плане реализации основных функций показал, что лекция Мультимедиа с применением МОС (ЛК) по сравнению с традиционной лекцией обладает потенциальными возможностями усиления познавательной, развивающей, воспитательной, организующей функций.

Предложена структура МОС (ЛК) в плане реализации контента учебного материала, включающая: 1) блок установочно-целевой, обеспечивающий постановку цели и задач для каждой лекции Мультимедиа по электротехнической дисциплине. Основная функция блока – организующая; 2) блок справочно-энциклопедических данных, реализующий в МОС (ЛК) потребностно-мотивационную компоненту за счет включения биографических данных и данных об основных научных достижениях известных ученых в изучаемой предметной области; информации, отражающей результаты новых научных исследований и перспективы развития данной области; основные понятия и определения по электротехнической дисциплине в соответствии с требованиями ГОСТ. Основными функциями данного блока являются: воспитательная, организующая; 3) блок электронного конспекта лекций, отражающий содержательный компонент лекции Мультимедиа, представляет собой текстовый конспект лекций по электротехнической дисциплине, структурированный по учебным темам. Основными функциями данного блока являются: познавательная, организующая, воспитательная; 4) блок объяснительно-иллюстративный, организующий репродуктивный уровень учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа, представлен в виде совокупности структурированных тем лекций (модулей) по электротехнической дисциплине. Основными функциями данного блока являются: познавательная, организующая, воспитательная; 5) блок проблемных задач, организующий продуктивный уровень учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа, представлен в виде совокупности проблемных задач, структурированных по учебным темам лекций. Основными функциями данного блока являются: познавательная, развивающая, организующая, воспитательная; 6) блок тестовых заданий, организующий экспресс-тестирование, представлен в виде совокупности тестовых заданий, структурированных по учебным темам лекций, обеспечивает организующую и воспитательную функции лекций Мультимедиа.

В пятой главе «Проектирование и программная реализация мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин» рассмотрены вопросы практической разработки МОС (ЛК) на базе теоретических основ создания МОС (ЛК) электротехнических дисциплин, изложенных в главах 2–4.

Выделены следующие этапы разработки МОС (ЛК): 1) организационный; 2) подготовительный; 2.1) обоснование дидактической целесообразности; 2.2) разработка педагогического сценария; 3) программная реализация; 4) апробация; 5) корректирующий.

Определен состав творческого коллектива: ведущий педагог –специалист по дидактике, преподаватель-предметник (методист), психолог, специализирующийся в области психологии познавательных процессов и возрастной психологии; программист; Web-дизайнер; звукооператор; оператор.

Разработка педагогического сценария лекции Мультимедиа предполагает: составление развернутого плана лекции Мультимедиа; тщательный подбор и структуризацию учебного материала, включающего авторский конспект лекции, рисунки, иллюстрации, анимационные, аудио- и видеофрагменты и т. д.

Дана классификация технических средств: мультимедиа компьютеров, мультимедийных проекторов, экранов, рекомендуемых к применению на лекциях Мультимедиа; приведены критерии выбора технических средств для учебных аудиторий.

Дана сравнительная характеристика программных средств, применяемых для создания МОС (ЛК), по следующим критериям: интуитивность интерфейса; функциональные возможности; возможности мультимедиа; сетевые возможности; аппаратно-программная независимость. Отмечены достоинства программного приложения MS Offise  – PowerPoint – в создании МОС (ЛК): PowerPoint доступен, не требует установки на компьютер, т. к. является офисной программой; прост в обращении, не требует знания программирования, что позволяет преподавателю-предметнику самостоятельно создавать МОС (ЛК).

Предложена классификация видеоряда, применяемого на лекциях Мультимедиа. Основанием классификации является способ создания видеоряда, который может быть либо создан непосредственно на ПК с помощью 2D- и 3D-графических редакторов, инструментальных средств создания анимации, сред имитационного моделирования, либо импортирован на ПК с помощью сканера, фото- или видеокамеры, а также носителей – CD-, DVD-дисков.

В шестой главе «Научно-методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов» рассмотрены методические подходы к проведению вариативных видов лекций с применением МОС (ЛК); методические рекомендации к применению МОС (ЛК) в профессиональной подготовке начинающего лектора и повышении квалификации преподавателей со стажем педагогической работы; методика экспериментальной оценки активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа. Рассмотрены перспективные направления разработки мультимедийных обучающих систем.

Показано, что блочно-модульная архитектура МОС (ЛК) позволяет преподавателю в зависимости от вида лекции и с учетом формы обучения моделировать как содержание, так и методику проведения лекционного занятия. Учебный материал в каждом блоке представлен в виде совокупности структурированных лекций по темам электротехнической дисциплины, каждая тема представлена в виде модуля. В лекциях, ориентированных на организацию репродуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (информационной, обзорной, установочной, консультативной), в качестве ключевого блока преподавателю следует использовать объяснительно-иллюстративный блок контента МОС (ЛК), а в лекциях, ориентированных на организацию продуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (проблемной, лекции-диалоге, лекции с запланированными ошибками), – блок проблемных задач.

Показано, что система повышения квалификации преподавателей по созданию и применению МОС (ЛК) должна быть основана на компетентностном подходе, в контексте которого преподавателей высшей школы можно условно разделить на три группы.

Для преподавателей первой группы, обладающих высоким уровнем специальной (в предметной области), методической и ИКТ компетентности, основным направлением повышения квалификации является изучение теоретических основ создания и применения МОС; для преподавателей второй группы, имеющих достаточный уровень специальной и методической компетентности, но не владеющих компьютерными технологиями, основным направлением повышения квалификации является формирование ИКТ компетентности; для преподавателей третьей группы, молодых, начинающих преподавателей, как правило, обладающих хорошей подготовкой в области ИКТ, но не имеющих достаточного уровня специальной и методической компетентности, основным направлением является подготовка в профессиональной и психолого-педагогической областях. В рамках данного диссертационного исследования автором разработана и успешно внедрена для преподавателей программа научно-методического семинара «Создание и применение мультимедийных средств учебного назначения в современной школе».

Предложено подготовку и переподготовку профессорско-преподавательского состава осуществлять по нескольким формам: в своем вузе; в других вузах, имеющих в своей структуре Центры или Лаборатории, специализирующиеся на создании МСУН; кратковременные курсы с приглашением в вуз ведущих специалистов в области ИКТ; дистанционное повышение квалификации в ведущих организациях.

В исследовании предложена следующая методика комплексной экспериментальной оценки активизации учебно-познавательной деятельности на лекционных занятиях, включающая определение уровня усвоения основных понятий лекционного материала и оценку функционального состояния студентов на лекции Мультимедиа.

Педагогический эксперимент проведен на базе Государственного образовательного учреждения «Оренбургский государственный университет». Для определения уровня усвоения основных понятий лекционного материала были разработаны задания для экспресс-тестирования в начале и в конце лекции. В экспериментальных группах лекции читались с применением МОС (ЛК) по курсу «Теоретические основы электротехники», в контрольных – по традиционной технологии. В 2005/06 учебном году эксперимент был проведен по пяти темам, а в 2006/07 учебном году – по десяти темам. Оценка достоверности результатов проведенного эксперимента осуществлялась с помощью критерия Фишера.

Оценка функционального состояния студентов на лекции Мультимедиа проведена с использованием физиологических, психометрических и субъективных методов. Физиологическая и психометрическая оценка проводилась для двух групп: экспериментальной и контрольной, до и после лекции. Для чистоты эксперимента лекции читались по одной и той же теме в один и тот же день, чтобы исключить влияние внешних факторов – изменения погодных условий и геотермальной обстановки.

Физиологическая оценка проведена совместно с Центром здоровья ОГУ с помощью автоматизированной диагностической системы «АМСАТ», позволяющей измерять электрические параметры биологически активных зон кожи человека, несущих информацию о состоянии взаимосвязанных с ними органов и тканевых систем. Итоговая информация представлялась на экране дисплея, где с использованием компьютерной графики на «фантоме» студента органы и ткани отображались по степени их отклонения от нормы.

Психометрическая оценка включала в себя исследование влияния МОС (ЛК) на изменение объема таких познавательных функций, как оперативная память и произвольное внимание, на основе методик «Оперативная память» и «Расстановка чисел».

Для субъективной оценки своего функционального состояния на лекциях, проводимых по традиционной технологии и с применением МОС (ЛК), обучающимся предлагалась анкета на основе теста дифференцированной самооценки (САН – самочувствие, активность, настроение).

Результаты проведенного педагогического эксперимента на лекционных занятиях с применением МОС (ЛК) по дисциплине «Теоретические основы электротехники» показали: повышение уровня усвоения основных понятий лекционного материала; формирование у обучающихся состояния функционального комфорта; достижение оптимального уровня активизации психологических процессов (оперативная память, внимание); обеспечение позитивного отношения к применению МОС (ЛК); отсутствие негативного физиологического влияния МОС (ЛК) на здоровье обучающихся. Полученные результаты свидетельствуют об активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа.

В шестой главе также сформулированы перспективные направления развития МОС.

Заключение

Проведенное исследование показало насущную потребность образовательного процесса в разработке теоретических основ создания и применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов электротехнических дисциплин. В ходе теоретического и экспериментального исследований и практической работы были получены следующие результаты и выводы.

1. Предложено историю становления мультимедийных средств учебного назначения условно разделить на три этапа (основу деления составляют инструментальные средства представления информации и ее форма): 1-й этап – становление (1981–1995 гг.); 2-й этап – развитие (с 1995 г. по настоящее время); 3-й этап – совершенствование. Выявлены особенности обучения электротехническим дисциплинам. Показано, что программные возможности систем мультимедиа предопределяют их психолого-педагогические возможности в учебном процессе.

Сформулировано определение: мультимедийная обучающая система (МОС) электротехнической дисциплины – это совокупность взаимосвязанных учебных программ (справочно-энциклопедической, информационной, тренировочной, моделирующей, контролирующей), обеспечивающих полную структуру учебно-познавательной деятельности: цель, мотив, собственно деятельность, результат, – при условии интерактивной обратной связи, выполненных на основе технологий Мультимедиа. Выделены следующие виды МОС электротехнической дисциплины: МОС (ЛК) – мультимедийная обучающая система для организации лекционных занятий, в которой превалирует информационная компонента; МОС (ПЗ) – мультимедийная обучающая система для организации практических занятий (упражнений), в которой превалирует тренировочная компонента; МОС (ЛЗ) – мультимедийная обучающая система для организации лабораторных занятий, в которой превалирует моделирующая компонента.

Установлены типы МОС, рекомендуемые для организации репродуктивной и продуктивной учебно-познавательной деятельности. Использована классификация методов обучения, предложенная И.Я. Лернером и М.К. Скаткиным (пять методов обучения, в каждом из последующих методов степень активности и самостоятельности в деятельности обучаемых возрастает).

2. Сформулирован комплекс психолого-педагогических требований. На основании проведенного анализа научно-методический литературы выявлено, что применение МОС в лекционных курсах потенциально обеспечивает, по сравнению с лекциями, проводимыми по традиционной технологии, более высокий уровень реализации таких традиционных дидактических требований, как научность, наглядность, доступность, прочность, сознательность и активность обучающихся, единство образовательных, развивающих и воспитательных функций обучения.

Обоснована целесообразность введения новых дидактических требований к МОС (ЛК): требования синкретичности предъявления информации, под которым понимается комбинированное предъявление информации при дидактически обоснованном соотношении различных ее форм: текст, звук, графика, видео, анимация – и требования обеспечения полной структуры учебно-познавательной деятельности (цель, мотив, собственно деятельность, конечный результат).

На основании проведенного анализа специфики преподавания электротехнических дисциплин в техническом вузе сформулированы следующие методические требования: требование избыточности учебной информации, включающей в себя тривиальную, синкретичную избыточность и избыточность кодированием; требование комплементарности мультимедиа и традиционных технологий; требование динамически развивающегося теоретического образа, реализуемого либо с помощью дискретной подачи компьютерно-визуализированной информации, либо с помощью программ имитационного моделирования.

Показана целесообразность формулировки нового психологического требования к МОС (ЛК) – требования эмоционального регулирования учебно-познавательной деятельности. Обобщены эргономические требования к МОС (ЛК).

3. Выявлена взаимосвязь программных и психолого-педагогических возможностей МОС (ЛК), ориентированных на активизацию учебно-познавательной деятельности обучающихся, в условиях реализации деятельностного подхода. Разработана модель активизации учебно-познавательной деятельности на основе выявленной взаимосвязи.

4. Рассмотрено компьютерное моделирование как метод активного обучения, включающий в себя взаимосвязанные активную обучающую деятельность со стороны преподавателя и активную учебно-познавательную деятельность со стороны обучающегося.

Выявлены типы и предложена классификация компьютерных моделей, адекватных содержательной специфике процесса обучения электротехническим дисциплинам. Предложено: изучение абстрактных понятий и отношений с ними проводить с помощью графической модели; изучение реальных электротехнических устройств (систем) проводить с помощью геометрической модели; изучение процессов, протекающих в реальных электротехнических устройствах (системах), проводить с помощью имитационной модели.

5. На основании синтеза методов проблемного обучения и компьютерного моделирования в исследовании предложен метод компьютерного моделирования проблемных задач, являющийся новым методом активного обучения на лекционных занятиях, основанный на информационном взаимодействии между лектором, студенческой аудиторией и интерактивным партнером – МОС (ЛК).

Выявлены достоинства метода компьютерного моделирования проблемных задач по сравнению с традиционным методом организации проблемного обучения, к основным из них следует отнести: сокращение времени на решение проблемной задачи; расширение типа проблемных задач; проблемные задачи, созданные с помощью компьютерного моделирования, являются «вечным учебным продуктом», который можно постоянно изменять, дополнять, корректировать; улучшение восприятия и осмысления проблемной задачи за счет синкретичного предъявления учебной информации; повышение мотивационно-эмоционального фактора за счет эстетического оформления слайдов в цвете, анимации; более конкретное и обоснованное обсуждение гипотез и проведение сравнительного анализа за счет многооконного представления информации на одном слайде; при компьютерном моделировании проблемных задач с помощью имитационных моделей проверка решения осуществляется с помощью виртуального эксперимента здесь и сейчас.

Выделены следующие этапы педагогической деятельности по организации проблемного обучения на лекционных занятиях с применением МОС (ЛК): целеполагающий, моделирующий, программной реализации, исполнительский, диагностический и рефлексивный.

6. На основании требования обеспечения полной структуры учебно-познавательной деятельности выделены следующие дидактические компоненты лекции Мультимедиа: целевой, потребностно-мотивационный, содержательный, операционально-деятельностный, эмоционально-волевой, контрольно-регулировочный, оценочно-результативный.

Разработана интегративная структура мультимедийной обучающей системы лекционного курса, отражающая не только блоки контента учебного материала (установочно-целевой, справочно-энциклопедический, электронного конспекта, объяснительно-иллюстративный, проблемных задач, тестовых заданий), но и их соотнесение с дидактическими компонентами лекции Мультимедиа и ее основными функциями (познавательной, развивающей, организующей, воспитательной).

7. Выделены следующие этапы разработки МОС (ЛК): организационный; подготовительный; обоснование дидактической целесообразности; разработка педагогического сценария; программная реализация; апробация; корректирующий.

Дана классификация технических средств: мультимедиа компьютеров, мультимедийных проекторов, экранов, рекомендуемых к применению на лекциях Мультимедиа, приведены критерии выбора технических средств для учебных аудиторий.

Внедрена в учебный процесс мультимедийная обучающая система лекционного курса по дисциплине «Теоретические основы электротехники».

8. Разработаны научно-методические основы применения мультимедийных обучающих систем лекционных курсов, включающие:

– методики проведения вариативных видов лекций: в лекциях, ориентированных на организацию репродуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (информационных, обзорных, установочных, консультативных), в качестве ключевого следует использовать объяснительно-иллюстративный блок контента МОС (ЛК); в лекциях, ориентированных на организацию продуктивного уровня учебно-познавательной деятельности (проблемных, лекциях-диалогах, лекциях с запланированными ошибками), в качестве ключевого блока должен быть применен блок проблемных задач;

– методики подготовки и повышения квалификации преподавателей трех групп сообразно уровню их специальной, методической и ИКТ компетентности в области создания и применения МОС (ЛК): для преподавателей первой группы, обладающих высоким уровнем специальной, методической и ИКТ компетентности, основным направлением повышения квалификации является изучение теоретических основ создания и применения МОС; для преподавателей второй группы, имеющих достаточный уровень специальной и методической компетентности, но не владеющих компьютерными технологиями, основным направлением повышения квалификации является формирование ИКТ компетентности; для преподавателей третьей группы, молодых, начинающих преподавателей, как правило, обладающих хорошей подготовкой в области ИКТ, но не имеющих достаточного уровня специальной и методической компетентности, основным направлением является подготовка в специальной (предметной) и психолого-педагогической областях.

9. Проведена комплексная экспериментальная оценка активизации учебно-познавательной деятельности на лекционных занятиях, включающая в себя определение уровня усвоения основных понятий лекционного материала и оценку функционального состояния студентов на лекции Мультимедиа с использованием физиологических, психометрических и субъективных методов.

Полученные результаты свидетельствуют об активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся на лекции Мультимедиа.

10. Внедрение результатов диссертационного исследования:

– разработанные теоретические основы создания и применения МОС включены в программу научно-методического семинара «Создание и применение мультимедийных педагогических средств в современной школе», которая внедрена для подготовки и повышения квалификации преподавателей в Ассоциации «Оренбургский университетский (учебный) округ»;

– разработана мультимедийная обучающая система лекционного курса по дисциплине «Теоретические основы электротехники», которая внедрена в учебный процесс Оренбургского государственного университета и ряда других вузов: Московского государственного горного университета, Московского института радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), Екатеринбургского государственного технического университета (УПИ), Казанского государственного энергетического университета;

– разработан новый учебный курс «Мультимедиа технологии в образовании», который внедрен в учебный процесс ОГУ для студентов специальности 030500 «Профессиональное обучение»;

– под руководством автора в лаборатории мультимедийного образования Центра развития образования Оренбургского государственного университета разработано 7 мультимедийных курсов лекций в соответствии с разработанными психолого-педагогическими требованиями по различным электротехническим дисциплинам (более 250 лекций Мультимедиа) для студентов электроэнергетического факультета ОГУ.

Полученные результаты дают основание заключить, что задачи исследования решены, поставленная цель достигнута, гипотеза исследования подтверждена.

По теме диссертации опубликовано свыше восьмидесяти работ.

Основные публикации по теме исследования:

Монографии:

1. Семенова Н.Г. Психолого-педагогические основы создания мультимедийных обучающих систем лекционных курсов технических дисциплин. – Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2006. – 144 с.

2. Семенова Н.Г. Теоретические основы создания и применения мультимедийных обучающих систем по электротехническим дисциплинам. – Оренбург: ИПФ «Вестник», 2007. – 317 с. (рекомендовано к изданию Академией электротехнических наук Российской Федерации).

Учебные пособия и научно-методические рекомендации:

3. Каргапольцева Н.А., Семенова Н.Г. Мультимедиа в образовании: Научно-методические рекомендации. – Челябинск: Изд-во Южно-Уральского отделения РАО, 2003. – 110 с.

4. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. Применение мультимедиа в учебном процессе: Учеб. пособие. – Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2004. – 98 с.

5. Семенова Н.Г. Создание и практическая реализация мультимедийных курсов лекций: Учеб. пособие. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2004. – 128 с.

6. Семенова Н.Г., Зайцев А.В., Зиннатулин А.В. Мультимедийный курс лекций по теоретическим основам электротехники // Компьютерные учебные программы по электротехническим дисциплинам: Каталог программ, рекомендованных Научно-методическим советом по электротехнике и электронике Министерства образования и науки РФ. – М., 2007. – С. 23–24.

7. Семенова Н.Г., Семиколенов А.О. Мультимедийное учебное пособие по курсу ТОЭ, раздел «Методы расчета линейных электрических цепей постоянного тока» // Компьютерные учебные программы по электротехническим дисциплинам: Каталог программ, рекомендованных Научно-методическим советом по электротехнике и электронике Министерства образования и науки РФ. – М., 2007. – С. 25.

Научные статьи в периодических научных изданиях, рекомендуемых
для публикации основных научных результатов диссертации
на соискание ученой степени доктора наук:

8. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. О некотором опыте применения мультимедиа технологий в учебном процессе // Высшее образование в России. – М., 2004. – № 2. – С. 101–105.

9. Семенова Н.Г. Создание и применение мультимедийного программно-методического комплекса в образовательном процессе // Вестник ОГУ. – Оренбург. – 2004. – № 1. – С. 25–33.

10. Семенова Н.Г. Мультимедийные педагогические средства в системе общедидактических методов обучения // Вестник ОГУ. – Оренбург. – 2005. –№ 2. – С. 95–104.

11. Семенова Н.Г., Болдырева Т.А., Игнатова Т.Н. Влияние мультимедиа-технологий на познавательную деятельность и психофизиологическое состояние обучающихся // Вестник ОГУ. – Оренбург. – 2005. – № 4. – С. 72–80.

12. Семенова Н.Г. Реализация мультимедиа технологий в лекционных курсах // Педагогическая информатика. – 2006. – № 2. – С. 57–63.

13. Семенова Н.Г. Мультимедийный курс лекций в инженерно-техническом образовании // Информатика и образование. – М. – 2007. – № 7. – С. 115–117.

14. Семенова Н.Г. Мультимедийные обучающие системы в лекционных курсах // Омский научный вестник. – Омск. – 2007. – № 3.

Статьи и доклады в других научных
и научно-практических изданиях:

15. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М., Кузина И.В. Информационные технологии в подготовке специалистов инженерно-технического профиля // Сб. трудов Региональной НПК. – Оренбург, ИПК ОГУ, 2002. – С. 256–263.

16. Семенова Н.Г. Влияние ценностно-мотивационных факторов на качество образовательного процесса // Сб. трудов «Ученые записки Оренбургского государственного университета. Выпуск 1». – Оренбург: ОГУ, 2002. – С. 297–310.

17. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. Мультимедийные технологии в образовании ХХ1 века // Роль университетской науки в региональном сообществе: Материалы международной НПК. Москва – Оренбург; РИК ГОУ ОГУ, 2003. – С. 178–185.

18. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. Мультимедийный программно-методический комплекс как новая информационная технология в процессе обучения ТОЭ // Новые информационные технологии в электротехническом образовании: Материалы VI международной НМК – Астрахань: АГТУ, 2003. – С. 311–315

19. Семенова Н.Г. Некоторые аспекты использования информационных технологий в подготовке студентов инженерно-технических специальностей // Проблемы профессиональной подготовки специалистов: Сб. научных трудов. – Оренбург: ГОУ ВПО ОГУ, 2003. – С. 112–121.

20. Семенова Н.Г. Возможности мультимедиа в учебном процессе // Университетский округ. – Оренбург, № 8. – 2004. – С. 51–56.

21. Семенова Н.Г. Использование мультимедиа технологий в лекционном курсе // Современные наукоемкие технологии. – № 2. – 2004. – С. 95–97.

22. Семенова Н.Г. Проблемы и перспективы информатизации образования // Университетский округ. - Оренбург. - № 9. - 2005. – С.34-37.

23. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. Мультимедийный курс лекций по дисциплине «Теоретические основы электротехники» // Компьютерные учебные программы и инновации. - №1. - 2005. – С. 25-26.

24. Реализация мультимедиа технологий в профессиональном образовании // Ученые записки. Выпуск 17. – М.: ИИО РАО, 2005. – С.231-234.

25. Образовательные возможности мультимедийных Интернет-пособий // Успехи современного естествознания. – № 8. – 2005. – С. 62-65.

26. Семенова Н.Г., Михайлов С. Мультимедиа технологии в образовании // Перспектива № 6. - Оренбург, 2005, С.25-28

27. Болдырева Т.А., Семенова Н.Г. О влиянии МТ на отношение студентов к учебной деятельности // Перспектива №5. - Оренбург, 2005, С.19-24

28. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. Информационные и коммуникационные технологии в профессиональном образовании // Современные проблемы науки и образования. – М. – № 6, 2006.- С.97-99.

29. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. Психолого-педагогические возможности мультимедийных курсов лекций // Современное электронное обучение, Материалы Международной конференции. - Варна (Болгария), 2006. – С.121-127.

30. Семенова Н.Г. Реализация технологий мультимедиа на лекционных занятиях // www.rusnauka.com/PNR_2006/Pedagogica/5_+semenova.doc.htm

31. Семенова Н.Г. Возможности применения технологий мультимедиа на лекционных занятиях // Традиции и педагогические новации в электротехническом образовании Материалы VII-й Международной научно-методической конференции. - Астрахань. – 2006. - С.348-351.

32. Семенова Н.Г., Чернев С.В. Мультимедийное учебное пособие «Методы расчета линейных электрических цепей» // Компьютерные учебные программы и инновации. – М.– № 10. – 2006. - С. 55.

33. Семенова Н.Г., Цикановская М.И. Мультимедийный курс лекций «Электрические и электронные аппараты» // Компьютерные учебные программы и инновации. – М. – № 10. – 2006. - С. 60.

34. Семенова Н.Г. Реализация мультимедийных обучающих систем в инженерном образовании // Ученые записки. Выпуск 19. – М.: ИИО РАО, 2006. – С.50-55.

35. Семенова Н.Г. Классификация видеоряда, используемого на лекциях Мультимедиа // Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности. «АСТИНТЕХ-2007». Материалы Всероссийской научной конференции. - Астрахань, 2007. - С.153-157.

36. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. Некоторые особенности обучения на электроэнергетическом факультете // Сб. трудов Всероссийского симпозиума. - Казань, 2001. – С. 103 – 107.

37. Семенова Н.Г. Применение мультимедийных технологий в образовательном процессе // Сб. трудов Всероссийской НТ и МК «Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование». - Оренбург, 2003, С.28-30.

38. Семенова Н.Г. Некоторые дидактические возможности мультимедийных технологий // Сб. трудов VI Всероссийской НТК «Новые информационные технологии». - Таганрог, 2003, С.390-395.

39. Семенова Н.Г. Применение мультимедийных технологий в образовательном процессе // Сб. трудов Всероссийской НПК «Модернизация образования» - Оренбург, 2004, С.310-312.

40. Семенова Н.Г. Использование информационных технологий при изучении общеинженерных дисциплин // Сб. трудов Всероссийской НПК «Модернизация образования» - Оренбург, 2004, С. 288-290.

41. Семенова Н.Г., Кузина И.В. Принципы и закономерности формирования профессиональной мобильности // Сб. трудов Международной НПК «Формирование профессиональной культуры специалистов 21 века в техническом университете». - С-Петербург, 2004, С.120-124.

42. Семенова Н.Г., Кулеева Л.И., Зайцев А.В. Мультимедиа технологии в электротехническом образовании // Сб. трудов Всероссийской НПК «Новые информационные технологии». - Чебоксары, 2004, С.294-296.

43. Семенова Н.Г., Семенова Л.А. Практическая реализация мультимедийных педагогических средств в учебном процессе // Сб. трудов Всероссийской научной конференции с международным участием «Новые информационные технологии». - Таганрог, 2004, С.298-302.

44. Семенова Н.Г. Реализация МТ в профессиональном образовании // Сб. трудов Всероссийской НПК «Формирование профессиональной компетентности». - Бузулук, 2005, С.102-105.

45. Быковская Л.В., Семенова Н.Г., Воробьева С.А. Использование информационных технологий при изучении ТОЭ // Сб. трудов XVI Международной НК «Применение новых технологий в образовании». - Троицк, 2005

46. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. Реализация технологий мультимедиа на лекционных занятиях // Сб. трудов Международной НПК «Передовые научные разработки - 2006», Т.10. - Днепропетровск, 2006, C.89-91.

47. Семенова Н.Г., Макаев А.Р. Эргономические требования, предъявляемые к мультимедийным курсам лекций // Сб. трудов Всероссийской НПК «Развитие университетского комплекса как фактор повышения инновационного и образовательного потенциала региона». - Оренбург, 2007.

48. Семенова Н.Г. Организация проблемной лекции с применением технологий мультимедиа // Сб. трудов IV-й Международной НМК «Новые образовательные технологии в вузе». - Екатеринбург, 2007, С.275-278.

49. Семенова Н.Г. Дидактические возможности мультимедийных обучающих пособий // Сб. трудов Международной НПК «Новые информационные технологии в образовании». – Екатеринбург, 2007. – С. 134-136.

Программы для ЭВМ

50. Семенова Н.Г., Чернев С.В. Методы расчета линейных электрических цепей. – Мультимедийное учебное пособие. – М.: ОФАП № 3481 от 21.05.2004

51. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. Теоретически6е основы электротехники. Часть 1. Мультимедийный курс лекций. – М.: ОФАП № 2937, от 30.10.2003.

52. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М. Теоретически6е основы электротехники. Часть 2. Мультимедийный курс лекций. – М.: ОФАП № 3483, от 21.05.2004.

53. Семенова Н.Г., Цикановская М.И. Мультимедийный курс лекций «Электрические и электронные аппараты». – М.: ОФАП. 36774 от 22.08 2006.

54. Семенова Н.Г., Семиколенов А.В. Мультимедийное учебное пособие «Линейные электрические цепи постоянного тока». – М.: ОФАП № 6575 от 10.07.2006.

55. Семенова Н.Г., Зайцев А.В. Мультимедийная обучающая система по дисциплине ТОЭ. – М.: ОФАП № 8148 от 16.04.2007.

56. Семенова Н.Г., Завьялова Е.В.Тестирующая программа по ТОЭ, раздел «Электрические цепи синусоидального тока». – М.: ОФАП № 8563 от 28.06.2007.

Отчеты по научно-исследовательской работе

57. Семенова Н.Г., Вакулюк В.М., Воробьева С.А. Новые технологии при модульном изучении курса ТОЭ: Отчет по г/б 0194000413 инв. № 02200502103. – Оренбург: ОГУ, 2005. – 20 с.