Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 166 стра­ницах, состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, включающего 197 источников, 3 приложений.

ГЛАВА 1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОБИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ
1.1. Анализ технологических и организационных оснований школьного курса информатики
Развитие науки и общества за последние десятилетия полностью изме­нили наш образ жизни благодаря активному внедрению информационно - коммуникационных технологий в различные аспекты человеческой деятель­ности. В настоящее время осуществляется процесс информатизации, который обеспечивает переход общества от постиндустриальной фазы развития к ин­формационной [40, 92, 102]. Об информации все чаще говорится как о стра­тегическом ресурсе общества и государства. Информационные технологии, позволяющие создавать, редактировать, хранить, обрабатывать данные и представлять информацию, стали важным фактором конкурентоспособности и средством повышения эффективности управления всеми сферами обще­ственной жизнедеятельности.
В 1980-е годы компанией IBM был представлен первый персональный компьютер (ПК). Распространение персональных компьютеров, имеющих сходные операционные системы, позволило их пользователям обмениваться данными и приложениями. В начале 1990-х годов развитие настольной вы­числительной техники и технический прогресс, а также снижение цен на комплектующие, способствовало появлению и развитию всемирной паутины, которая по сей день оказывает значительное влияние на современное инфор­мационное общество. Веб-сайты, блоги, голосовая связь, Интернет-радио и телевидение, социальные сети внесли большой вклад в становление сети Ин­тернет, как основного способа общения для многих людей. Информатика и информационные технологии ассоциировались со стационарным персональ­ным компьютером, установленным на нем локальным программным обеспе­чением и наличием сети, позволяющей обмениваться данными между узлами этой сети.
Развитие вычислительной техники и сети Интернет сделало возмож­ным использование облачных вычислений, что подразумевает переход вы­числительных ресурсов от дискретных устройств к общим централизован­ным кластерам, связанным с Интернетом или внутренней сетью. Облачные технологии открывают доступ к приложениям, как правило, с помощью веб- технологий вместо установки и запуска приложения на отдельном стацио­нарном ПК. Таким образом, облачные технологии дают большие преимуще­ства для пользователей, поскольку доступ к своему набору приложений и данных оказывается возможен из любой точки земного шара и с любого устройства.
Развитие информационных технологий проявляется и в тенденции ми­ниатюризации средств вычислительной техники. Так, современные смартфо­ны не уступают, а иногда и превосходят по вычислительным характеристи­кам персональные компьютеры, выпущенные несколько лет назад. К досто­инствам мобильных устройств можно отнести следующие факторы:

• 
  мобильные устройства, как правило, имеют аккумуляторные батареи, которые позволяют работать автономно довольно продолжительное время, что особенно актуально в условиях недоступности электриче­ства или при передвижении человека;
  
• 
  мобильные устройства являются легко переносимыми гаджетами, что позволяет использовать их в любом месте и в любое время;
  
• 
  мобильные устройства являются относительно дешевыми и наблюда­ется тенденция их распространения среди населения;
  
• 
  мобильные устройства имеют в базовой комплектации возможность выхода в сеть Интернет через мобильного оператора.
  

Таким образом, стремительное развитие технологий за последние деся­тилетия привело к тому, что компьютерная техника стала доступна каждому и в настоящее время является неотъемлемой частью быта для большей части членов современного общества. При этом явно прослеживается тенденция перехода от стационарных персональных компьютеров к более мобильным, переносным устройствам - ноутбукам, нетбукам, планшетам, смартфонам.
Эти технические достижения привели к изменению восприятия исполь­зования информационных технологий: совершен переход от неразрывной связи со стационарным компьютером и проведенной сетью Интернет к ис­пользованию более мобильных устройств в любом месте и в любое время. Современные тренды развития информационно-коммуникационных техноло­гий в основном связаны со стремительным развитием и повышением доступ­ности для населения глобальной сети, ростом популярности облачных и мо­бильных технологий:

• 
  рост потребляемого Интернет-трафика;
  
• 
  повышение значения информационной безопасности;
  
• 
  развитие технологий искусственного интеллекта;
  
• 
  использование инструментов виртуальной реальности (VR).
  

Таким образом, тенденции развития информационного общества тре­буют от человека высокой гибкости в освоении различных технических нов­шеств, появляющихся подчас быстрее, чем меняется содержание курса дис­циплины «Информатика и ИКТ» в школе. Использование информационно- коммуникационных технологий в образовательном процессе позволяет не только разнообразить представление информации, но и по-новому организо­вать работу обучающихся, активизировать их творческий потенциал, повы­сить мотивацию.
По мнению Б. Е. Стариченко, «... для комфортного существования в современном обществе, человек должен обладать следующими качествами:

• 
  критичность и самостоятельность мышления;
  
• 
  высокая квалификация, кругозор в своей сфере деятельности;
  
• 
  свободное владение технологиями поиска, обработки и использова­ния нужной информации;
  
• 
  дисциплинированность, точность и аккуратность в работе;
  
• 
  готовность нести ответственность за результат своей деятельности;
  
• 
  способность к самообразованию и наличие внутренней мотивации к этому» [188, ^5].
  

Широкое распространение носимых электронных гаджетов с возмож­ностью доступа к сети Интернет в любое время и в любом месте приводит к тому, что в обществе меняется приоритет от «важно знать» к «важно иметь доступ к информации». Следует согласиться с мнением Е. С. Тужиковой: «...реализация идей современного образования требует разработки специ­альных методов и организационных форм обучения, обеспечивающих пере­ход от иллюстративно-объяснительных методов и механического усвоения фактологических знаний к овладению умением самостоятельно приобретать новое знание, пользуясь современными способами представления и извлече­ния учебного материала и технологиями информационного взаимодей­ствия» [121, с. 297]. Однако в школе до сих пор принято «учить запоминать», а не работать с информацией. Таким образом, в условиях информатизации общества и предъявления высоких требований к навыкам компьютерной грамотности и информационной культуре человека в системе отечественного образования очень важной становится проблема качественного обучения ин­форматике с учетом современных тенденций развития информационно- коммуникационных технологий.
Современный специалист любого профиля, находящийся в условиях динамично развивающегося информационного пространства, должен обла­дать умениями, связанными с получением, обработкой, анализом и использо­ванием информации с помощью средств связи и компьютерной техники. С одной стороны, продолжающееся развитие глобальной сети, которая уже сейчас позволяет получать мгновенный доступ к огромному количеству ин­формации, облегчает получение необходимых сведений об окружающем ми­ре. Однако с другой стороны - возрастает сложность в поиске действительно важных, достоверных, актуальных и необходимых данных. Для свободной ориентации в информационном потоке человек должен обладать информаци­онной культурой, которой необходимо начать овладевать с детства [65].
Предмет «Информатика и информационно-коммуникационные техно­логии (ИКТ)», нацеленный на обучение школьников компьютерной грамот­ности и алгоритмическому мышлению, согласно Федеральному базисному учебному плану для образовательных учреждений Российской Федерации, изучается в Ш-^ классах в рамках модуля, а с VIII класса - как самостоя­тельный учебный предмет [125]. Особенностью организации уроков «Ин­форматики и ИКТ», наряду с «Иностранным языком», «Технологией» и «Фи­зической культурой», является то, что при проведении занятий осуществля­ется деление классов на две группы: в городских школах при наполняемости от 25 и более человек, в сельских - от 20 и более. Таким образом, формиру­ются группы обучающихся от 10 до 19 (24) человек. Количество выделяемых недельных часов на предмет «Информатика и ИКТ» в непрофильных классах на параллелях VIII, X и XI классов - 1 час, IX классов - 2 часа.
В условиях информатизации общества и предъявления высоких требо­ваний к компонентам компьютерной грамотности и информационной куль­туре человека, в системе отечественного образования очень важным стано­вится вопрос качественного обучения информатике на уровне общего обра­зования. При этом с одной стороны, возрастает роль предмета информатики для человека, а с другой - наблюдается недостаточное количество учебных часов, отводимое учебными планами на изучение дисциплины.
Подобная организация учебного плана и существенные ограничения недельных часов приводят к ряду организационных и методических проблем:

• 
  низкая частота взаимодействия с обучающимися в течение недели, что ведет к ослаблению контроля за ходом обучения и неравномерно­сти усвоения материала;
  
• 
  нерегулярность повторения изученного материала школьниками;
  
• 
  при выполнении школьниками практических работ за компьютером, время учителя распределяется между обучающимися неравномерно, что приводит к появлению неуспевающих;
  
• 
  отсутствует доступ учащихся к электронным учебным материалам, размещаемых, как правило, в школьных компьютерных классах;
  
• 
  отсутствует доступ учащихся к инструментальным средствам, кото­рые осваивались на уроке и как следствие - невозможность организа­ции самостоятельной работы, связанной с разработкой документа или программы;
  

Вместе с тем, развитие общества, его информатизация, повышение тре­бований к выпускникам школ требуют качественных изменений в организа­ции образовательной деятельности. Федеральный государственный образова­тельный стандарт (ФГОС), призванный создать базис для развития системы образования в РФ, определяет единые требования к структуре, условиям и результатам освоения основной образовательной программы [86, 87]. Крае­угольным камнем в новом стандарте является формирование целого ряда личностных характеристик выпускника. В основе ФГОС лежит систем- но-деятельностный подход, который обеспечивает:

• 
  формирование готовности к саморазвитию и непрерывному образо­ванию;
  
• 
  проектирование и конструирование социальной среды развития обу­чающихся в системе образования;
  
• 
  активную учебно-познавательную деятельность обучающихся;
  
• 
  построение образовательной деятельности с учетом индивидуальных возрастных, психологических и физиологических особенностей обу­чающихся.
  

Согласно ФГОС среднего общего образования устанавливаются требо­вания к результатам освоения обучающимися образовательной программы на трех уровнях, а именно:

• 
  личностном, включающем готовность и способность обучающихся к саморазвитию и личностному самоопределению, сформированность их мотивации к обучению и целенаправленной познавательной дея­тельности, системы значимых социальных и межличностных отно­шений, ценностно-смысловых установок, отражающих личностные и гражданские позиции в деятельности, правосознание, экологическую культуру, способность ставить цели и строить жизненные планы, способность к осознанию российской гражданской идентичности в поликультурном социуме;
  
• 
  метапредметном, включающем освоенные обучающимися межпред­метные понятия и универсальные учебные действия (регулятивные, познавательные, коммуникативные), способность их использования в познавательной и социальной практике, самостоятельность в плани­ровании и осуществлении учебной деятельности и организации учеб­ного сотрудничества с педагогами и сверстниками, способность к по­строению индивидуальной образовательной траектории, владение навыками учебно-исследовательской, проектной и социальной дея­тельности;
  
• 
  предметном, включающем освоенные обучающимися в ходе изуче­ния учебного предмета умения, специфические для данной предмет­ной области, виды деятельности по получению нового знания в рам­ках учебного предмета, его преобразованию и применению в учеб­ных, учебно-проектных и социально-проектных ситуациях, формиро­вание научного типа мышления, владение научной терминологией, ключевыми понятиями, методами и приемами.
  

Дисциплина «Информатика и ИКТ» согласно ФГОС входит в предмет­ную область «Математика и информатика», изучение которой в рамках сред­него общего образования должно обеспечить:

• 
  сформированность представлений о социальных, культурных и исто­рических факторах становления математики и информатики;
  
• 
  сформированность основ логического, алгоритмического и матема­тического мышления;
  
• 
  сформированность умений применять полученные знания при реше­нии различных задач;
  
• 
  сформированность представлений о математике как части общечело­веческой культуры, универсальном языке науки, позволяющем опи­сывать и изучать реальные процессы и явления;
  
• 
  сформированность представлений о роли информатики и ИКТ в со­временном обществе, понимание основ правовых аспектов использо­вания компьютерных программ и работы в Интернете;
  
• 
  сформированность представлений о влиянии информационных тех­нологий на жизнь человека в обществе; понимание социального, эко­номического, политического, культурного, юридического, природно­го, эргономического, медицинского и физиологического контекстов информационных технологий;
  
• 
  принятие этических аспектов информационных технологий; осозна­ние ответственности людей, вовлеченных в создание и использование информационных систем, распространение информации.
  

К предметным результатам изучения учебного предмета «Информатика и ИКТ (базовый уровень)» в ФГОС среднего общего образования относятся:

• 
  сформированность представлений о роли информации и связанных с ней процессов в окружающем мире;
  
• 
  владение навыками алгоритмического мышления и понимание необ­ходимости формального описания алгоритмов;
  
• 
  владение умением понимать программы, написанные на выбранном для изучения универсальном алгоритмическом языке высокого уров­ня; знанием основных конструкций программирования; умением ана­лизировать алгоритмы с использованием таблиц;
  
• 
  владение стандартными приемами написания на алгоритмическом языке программы для решения стандартной задачи с использованием основных конструкций программирования и отладки таких про­грамм; использование готовых прикладных компьютерных программ по выбранной специализации;
  
• 
  сформированность представлений о компьютерно-математических моделях и необходимости анализа соответствия модели и моделиру­емого объекта (процесса); о способах хранения и простейшей обра­ботке данных; понятия о базах данных и средствах доступа к ним, умений работать с ними;
  
• 
  владение компьютерными средствами представления и анализа данных;
  
• 
  сформированность базовых навыков и умений по соблюдению требований техники безопасности, гигиены и ресурсосбережения при работе со средствами информатизации; понимания основ правовых аспектов использования компьютерных программ и работы в Интернете.
  

Анализируя требования к результатам обучения ФГОС СОО, нетрудно отметить главенствующую роль развития алгоритмического мышления обу­чающихся. При этом требования ФГОС никак не ограничивают педагогов в выборе тех или иных программных продуктов для обучения.
С другой стороны, политика государства в области распространения и использования программных продуктов в сфере образования, начиная с 2007 года, определялась нормативными документами Министерства образования и науки, Министерства информации и связи, которыми был регламентирован переход на свободное программное обеспечение учреждений системы обра­зования и его завершение планировалось к 2015 году.
Разработка и апробация внедрения пакетов свободного программного обеспечения (ПСПО) для общеобразовательных учреждений РФ в 2007-2008 годах выявила ряд факторов, существенно сдерживающих массовый переход на СПО. По мнению А.А. Якушина, к ним относится [139]:

• 
  крайне низкая материально-техническая база ОУ и общая изношен­ность оборудования;
  
• 
  небольшое количество отечественных образовательных программ­ных продуктов для использования с ПСПО;
  
• 
  отсутствие достаточного количества образовательной литературы;
  
• 
  отсутствие тематического сообщества;
  
• 
  решение вопросов информационного пространства образовательного учреждения;
  
• 
  вопросы поставок средств вычислительной техники в ОУ;
  
• 
  необходимость привлечения учреждений высшей школы;
  
• 
  необходимость создания специализированных дистрибутивов;
  
• 
  необходимость концептуального подхода.
  

По состоянию на 2016 год отмечается ряд проблем, который затрудняет завершение перехода на использование свободного программного обеспече­ния [38, 93]:

• 
  отсутствие стратегии по организации планового внедрения свобод­ного программного обеспечения в системе образования со стороны вышестоящих органов;
  
• 
  недостаточное количество квалифицированного инженерного соста­ва для поддержания в рабочем состоянии компьютерной техники;
  
• 
  недостаточное количество и качество курсов повышения квалифика­ции преподавателей в области использования свободного программ­ного обеспечения в профессиональной деятельности;
  
• 
  отсутствие разнообразного методического материала и учебных по­собий по свободным программам;
  
• 
  в некоторых случаях - отсутствие свободного ПО высокого качества;
  
• 
  проблема преодоления зависимости административных функций школ от лицензионного программного обеспечения;
  
• 
  проблема совместимости форматов данных между свободными и коммерческими продуктами.
  

Таким образом, перед каждой школой стоит выбор: столкнуться с про­блемами при переходе на ПСПО, либо искать альтернативные пути и, в ко­нечном счете, продолжать использовать привычные коммерческие про­граммные продукты. Необходимо заметить, что, формально школы соверши­ли переход на ПСПО, но многие общеобразовательные учреждения продол­жают использовать лицензионное ПО, оплачивая его из внебюджетных средств. Ряд исследований посвящены вопросам готовности учителей и обу­чающихся к использованию свободного программного обеспече­ния [51, 114, 138].
Использование ПСПО в сфере образования могло бы позволить обуча­ющимся работать с изучаемыми программными продуктами не только в ком­пьютерном классе образовательного учреждения, но и дома. Однако вышепе­речисленные проблемы перехода на ПСПО, а также развитие бесплатных и широко доступных облачных сервисов ставят под сомнение целесообраз­ность изучения определенного набора локального программного обеспечения.
Помимо попыток осуществить переход на свободное программное обеспечение, с 2010 года в школах России [135, 137] проводилась апробация электронного образовательного комплекса (ЭОК) в состав которого входит:

• 
  планшетный ПК «enTourage Edge», сочетающий между собой два экрана - жидкокристаллический и основанный на технологии элек­тронных чернил (E-Ink);
  
• 
  электронные формы учебников.
  

- екі экранды біріктіретін "enTourage Edge" планшетті ДК-сұйық кристалды және электронды сия технологиясына негізделген (E-Ink);
- оқулықтардың электронды түрлері.
По поручению президента Российской Федерации в 2011-2012 г. в об­щеобразовательных учреждениях РФ проходила апробация электронных учебников на базе следующих мобильных устройств: Pocket Book Pro 902, Plastic Logic ProReader, Ectaco jetBook Color, Intel ClassMate PC, Entourage eDGe. В эксперимент были вовлечены 38 школ из 9 регионов Российской Федерации: г. Москва, Московская область, г. Санкт-Петербург, Калинин­градская область, Кемеровская область, Самарская область, Республика Та­тарстан, Республика Коми, г. Тамбов.
Согласно анализу результатов использования электронных учебников в реальном учебном процессе, учителя отмечают «повышение у школьников мотивации и интереса к работе с учебным предметом с помощью техниче­ского устройства, удовольствие при использовании электронных учебников на уроках и дома, активность изучения и использования всех его функ­ций» [115, c. 126]. Вместе с тем анализ успеваемости обучающихся показал, что «для контрольных и экспериментальных классов характерна тенденция снижения доли учащихся, имеющих только отметки «5», и увеличения доли учащихся с отметками только «4» и «5» и учащихся с отметками «3» (ничего непонятно)» [там же, c. 126]. Одновременно с этим, «доля учащихся, имею­щих отметки только «4» и «5», выше в экспериментальных классах, чем в контрольных, а доля учащихся с отметками «3» ниже в экспериментальных классах, чем в контрольных» [там же, c. 127].
Педагоги, участвующие в эксперименте, в зависимости от используе­мого мобильного устройства, описывали положительные и отрицательные стороны применения электронных учебников и гаджетов. Так, согласно опы­ту использования мультимедийных электронных учебников на уроках рус­ского языка в лицее № 239 города Санкт-Петербурга, Полякова Т.Н. отмеча­ет, что «замена классических бумажных учебников электронными учебника­ми на базе устройства PocketBook pro 912 имеет ряд преимуществ и недо­статков:
1. Преимущества:

• 
  сравнительно малый вес (непосредственно сам ридер);
  
• 
  сочетание компактности и удобного размера (А4 гораздо лучше, чем А5 или меньше);
  
• 
  простое подключение к компьютеру (порт micro USB);
  
• 
  возможность установки дополнительного объема памяти (micro sd);
  
• 
  возможность выхода в интернет (wi-fi);
  
• 
  наличие Bluetooth;
  
• 
  возможность воспроизведения звука;
  
• 
  возможность использования графического редактора;
  
• 
  возможность работы с устройством как стилусом, так и кнопками управления;
  
• 
  наличие всех учебников, предусмотренных школьной программой (здесь и сейчас);
  
• 
  большой объем литературы (литературные произведения: стихи, рас­сказы, поэмы);
  
• 
  наличие большого спектра словарей;
  
• 
  возможность наличия учебников за несколько лет школьной про­граммы;
  
• 
  поддержка документов формата doc (word) и, как следствие, возмож­ность закачивания текстовых документов;
  
• 
  возможность делать закладки, заметки;
  
• 
  возможность увеличения шрифта текста.
  

2. Недостатки:

• 
  достаточно тяжелая обложка (по сравнению с самим ридером);
  
• 
  отсутствие цветности;
  
• 
  некорректная работа функции «озвучивание текста»;
  
• 
  замедленная работа и частое отключение или зависание;
  
• 
  невозможность загрузки и работы некоторых учебников;
  
• 
  отсутствие поддержки контрольно-тестовых материалов;
  
• 
  отсутствие поддержки гиперссылок, гипертекста;
  
• 
  длительный переход (переключения между учебниками, книгами);
  
• 
  отсутствие возможности делать закладки и заметки в учебниках и книгах определенных форматов (т.е. не во всех);
  
• 
  отсутствие возможности открытия нескольких страниц или учебни­ков (книг), например, использование таблиц или формул из другого параграфа или другого учебника;
  
• 
  широкий диапазон реагирования стилуса часто вызывает некоррект­ную работу (загрузка другого документа)» [83, c. 96-97].
  

Мнение родителей обучающихся по сравнению с началом апробации к концу учебного года изменилось в пользу бумажного учебника [116]:

• 
  47% родителей считают, что бумажный учебник лучше электронного;
  
• 
  40% родителей считают, что бумажный учебник также хорош, как и электронный;
  
• 
  12% родителей считают, что бумажный учебник хуже электронного.
  

При этом выявлено, что «больше всего родители удовлетворены тем,
насколько удобно носить электронные учебники домой и в школу. Меньше всего они удовлетворены ценой учебника и ценой дополнительной литерату­ры» [116, с. 76].
В процессе апробации проводилось анкетирование обучающихся с це­лью выявления их отношения к использованию в учебном процессе элек­тронных устройств с учебниками. Согласно результатам исследования, «больше всего ученики удовлетворены тем, насколько им удобно носить электронные учебники домой и в школу. Меньше всего они удовлетворены надежностью и привлекательностью внешнего вида устрой­ства» [там же, с. 76].
В 2017-2018 учебном году аппаратная платформа enTourage была вы­брана для реализации школьного проекта электронного образовательного комплекса в Свердловской области [2, 11], которым занимается дочерняя компания Ростеха Национальный центр электронного образования (НЦЭО) [69]. На основании договора на апробацию [27], школам были пере­даны двухэкранные панельные устройства enTourage Edge, по характеристи­кам соответствующие тем же устройствам, что использовались в 2012 году. Устройство имеет процессор с частотой 800 МГц, оперативную память 512МБ, монохромный экран для чтения текстовых файлов и цветной сенсор­ный экран размером диагонали в 10,1 дюймов; работа осуществляется под управлением Android 2.2. Вес устройства 1,260 кг. Общественность и родите­ли обучающихся указали на устаревшие технические характеристики устройств и их низкую производительность, выразив сомнения в целесооб­разности их использования в образовательном процессе [59, 94]. В частности, отмечено, что планшеты долго загружают операционную систему (около 3-х минут), требуют организованной подзарядки, медленно работают с контен­том. Таким образом, производительность используемых в апробации план­шетов пятилетней давности в большинстве случаев оказывается существенно ниже, чем у смартфонов обучающихся.
Очевидно, что в настоящий момент политика внедрения в образова­тельный процесс различных программных и технических средств носит экс­периментальный характер и является предметом обсуждения, а требования ФГОС к предметным результатам обучения никак не ограничивают обучение изучением определенного набора программных продуктов с использованием стационарных компьютеров. Более того, детализация предметных результа­тов обучения производится на уровне содержания учебников по информати­ке, которое должно быть построено с учетом современных тенденций разви­тия информационных технологий и связанных с ними изменений в обществе.
В связи с тем, что мобильные технологии получили широкое распро­странение и стали неотъемлемой частью быта большинства современных людей, в содержании школьного курса предмета «Информатика и ИКТ» должны присутствовать темы, направленные на их изучение. При этом ис­пользование мобильных технологий в школьном курсе информатики подра­зумевает два аспекта:

1.