CC BY
159
УДК 37.026 ББК 74.202.23 В 14
М.В. Вакуленкова
Кандидат педагогических наук, доцент кафедры естественно-математических дисциплин и методики их преподавания в системе дошкольного и начального образования филиала Адыгейского государственного университета в г. Белореченске; E-mail: kanapka_2002@rambler.ru
ДИДАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИКЕ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ
(РЕЦЕНЗИРОВАНА)
Аннотация. Совершенствование методов обучения математике происходит в русле общих подходов к совершенствованию общедидактических методов обучения. На этот процесс влияют достижения таких наук, как математика и кибернетика, особенности компьютеризации человеческой деятельности, использование информационных технологий.
Ключевые слова: обучение математике в общеобразовательной школе, информационные технологии, информационная культура, программно-методический комплекс, интерактивная геометрическая среда.
M.V. Vakulenkova
Candidate of Pedagogy, Assistant Professor of the Depatment of Natural-Mathematical Disciplines and Technique of Their Teaching in System of Preschool and Elementary Education at Branch of Adyghe State University in Belorechensk; E-mail: kanapka_2002@rambler. ru
DIDACTIC ASPECTS OF USING INFORMATION TECHNOLOGY AT TRAINING TO MATHEMATICS AT COMPREHENSIVE SCHOOL
Abstract. Perfection of methods of training to mathematics occurs in the tideway of the general approaches to perfection of general didactic training methods. Achievements of such sciences as mathematics and cybernetics, features of a computerization of human activity and use of information technology influence this process.
Keywords: training to mathematics at comprehensive school, information technology, information culture, a program-methodical complex, the interactive geometrical environment.
Реализация современной концепции образования требует новых подходов к содержанию учебных дисциплин и образовательных областей, ко всей организации образовательного процесса.
Эффективность процесса образования зависит от формы взаимодействия субъектов образовательного процесса. В традиционном образовании учитель сообщает информацию, ученик воспроизводит ее, причем оценка во многом определяется полнотой и точностью воспроизведения; при этом упускается из вида, что усвоение материала связано с его осмыслением. Проблема заключается в том, чтобы найти удобные организационные формы, сохранить и развить открытость процесса образования на разных уровнях системы, а не только на уровне учитель - ученик.
Информатизация общего образования - это комплексный, многоплановый, ресурсоемкий процесс, в котором участвуют и ученики, и учителя. Это и внедрение комплекса программ управления образованием, и использование информационных технологий в образовательных дисциплинах, и разработка интегрированных уроков, и проектная деятельность, и активное использование Интернет-образования.
Введение информационно-коммуникационных технологий предполагает решение
таких специфических управленческих задач, как внедрение электронных образовательных ресурсов в связи с достижением нового современного качества образования; построение полимодельного пространства использования информационно-коммуникационных технологий в образовательной системе.
Решение управленческой задачи, связанной с внедрением электронных образовательных ресурсов в информационное пространство системы образования, требует упорядочения способов их использования в педагогической деятельности. Действительно, руководителям и педагогам для выработки соответствующих управленческих решений нужна ориентировочная основа своих действий. Для этого выделяются типы электронных образовательных ресурсов в зависимости от содержания действий, выполняемых обучающимися и педагогами при использовании того или иного программного продукта. Типология электронных образовательных ресурсов позволяет упорядочить управленческие действия педагога. Связка «тип ресурса — действия обучающегося — управленческие действия педагога» представлена в таблице 1 [2].
В результате и педагоги, и руководители получают инструмент управления процессами освоения и использования электронных образовательных ресурсов. В последние годы стали использоваться электронные ресурсы определённого класса — цифровые образовательные ресурсы. Это позволяет расширить сферу влияния информационнокоммуникационных технологий в образовательном пространстве. Педагоги теперь могут осознанно и более обоснованно планировать использование электронных образовательных ресурсов, включая цифровые, при разработке рабочих программ учебных курсов и дисциплин.
Таблица 1.
Действия учащихся и педагогов при использовании электронных ресурсов различных типов
Тип электронного ресурса Действия обучающегося по использованию программного продукта Управленческие действия педагога
Информационно- справочный Восприятие справочновспомогательной информации (текст, изображение, музыка) для решения традиционных учебных (внеучебных) задач Создание пространства выбора электронных ресурсов, организация их поиска, консультирование обучающихся по ходу восприятия информации
Инструментально- практический Практическое конструирование информационных объектов, создание и анализ моделей реальных процессов Консультирование и педагогическая поддержка обучающихся в их взаимодействии с программными продуктами
Тренингово-оценочный Выполнение действий по команде компьютера. Рефлексия и контроль совершаемых действий на основе результатов компьютерного тестирования Организация педагогически целесообразного применения цифрового электронного ресурса
Комплексный Самообучение на основе сочетания цифровых электронных ресурсов различных типов для решения учебных (внеучебных) задач Синхронизация использования электронных ресурсов с освоением учебных программ и программ дополнительного образования
При разработке новых учебных материалов выделяют три типа цифровых образовательных ресурса, отличающихся по степени их инновационности.
Первый тип учебных материалов - наборы цифровых образовательных ресурсов. Эти учебные материалы лучше всего встраиваются в существующую систему образования. Они представляют собой важную и современную цифровую составляющую УМК к большинству учебников, входящих в Федеральный перечень. Учебные материалы расширяют содержание учебников, учат пользоваться информацией и помогают создать у учителей «привычку» к использованию ИКТ, стимулируют их к применению современных образовательных технологий, ориентированных на создание условий для достижения учениками новых
образовательных результатов.
Второй тип учебных материалов — информационные источники сложной структуры
— представляет собой частные решения, основанные на использовании ИКТ и нацеленные на внесение локальных изменений в образовательный процесс. К этому типу относятся специализированные электронные энциклопедии, определители, образовательные среды, основанные на комплекте цифровых географических карт, виртуальные лаборатории и многие другие.
Наконец, третий тип учебных материалов — инновационные учебно-методические комплексы - претендует на кардинальные изменения в содержании и организации учебного процесса. Они включают полный набор средств обучения, необходимых для его организации. Эти материалы направлены на обучение учителя работать по-новому и в полной мере готовят учащихся к жизни в информационном обществе [1].
Все разрабатываемые учебные материалы нового поколения, и в особенности инновационные учебно-методические комплексы, создают в российской школе новую образовательную среду, в которой формируется самостоятельность и активность школьника, в которой он осваивает ИКТ-грамотность.
Совершенствование обучения математике в рамках информационного подхода осуществляется в первую очередь активным использованием новых информационных технологий обучения: это и обучение учащихся алгоритмам, и воспитание их
алгоритмической культуры в процессе обучения математике, и построение алгоритмов самого обучения математике, и использование для этих целей алгоритмических языков, и реализация их техническими средствами ЭВМ.
С развитием мультимедийных технологий компьютер становится средством обучения, способным наглядно представлять самую различную информацию. Как следствие, происходит развитие творческого потенциала обучаемого, способностей к коммуникативным действиям, навыков экспериментально-исследовательской работы; культуры учебной деятельности; интенсификация учебно-воспитательного процесса, повышение его эффективности и качества.
Среди перспективных направлений внедрения информационных технологий в процессе обучения математике выделим использование интерактивной геометрической среды. Идея динамической геометрии, или интерактивных геометрических систем (ИГС), насчитывает уже около 20 лет. Сегодня основанные на ней программы признаются во всем мире наиболее эффективным средством обучения математике с применением информационно-компьютерных технологий. Под ИГС понимается программное обеспечение, позволяющее выполнять геометрические построения на компьютере таким образом, что при изменении одного из геометрических объектов чертежа остальные также изменяются, сохраняя заданные между собой соотношения неизменными. Например, при перемещении прямой перпендикуляр к ней также переместится, оставаясь перпендикулярным к ней. Таким образом, чертеж, созданный в интерактивной геометрической среде, представляет собой модель, сохраняющую не только результат построения (т.е. сам чертёж), но и исходные данные (алгоритм этого построения).
В настоящее время существует несколько интерактивных геометрических сред, каждая из которых имеет как свои сильные стороны, так и недостатки.
Программа «Живая математика» (до 2006 года - «Живая геометрия») - это русская версия популярной американской ИГС "Geometer's Sketchpad", разработанной фирмой Key Curriculum Press. Это одна из старейших ИГС. Её первая версия была выпущена в 1995 году. В России её переводом и распространением занимается ИНТ - Институт новых технологий.
Программа обладает хорошими демонстрационными возможностями, позволяющими наглядно управлять поведением сложных моделей. Визуальное построение сложных математических выражений (только при помощи мышки) также является сильной стороной этой программы.
Ещё одной сильной стороной являются операции трансформации (такие, как
параллельный перенос, вращение, отражение, изменение пропорций). Подобные операции отсутствуют в большинстве ИГС.
В то же время «Живая математика» несколько сложна в управлении и обладает устаревшим интерфейсом. Наблюдается отсутствие некоторых стандартных для ИГС операций (например, построения окружности через 3 точки). Отсутствие функции автоматического сокрытия/показа геометрических объектов по условию (также довольно типичной) приводит к необходимости применения сложных ухищрений, чтобы всё-таки обеспечить такое поведение моделей.
«Живая математика» рассчитана на работу на локальном компьютере, поэтому модели, экспортированные из неё в Интернет-совместимый формат, не обладают полным функционалом для редактирования и позволяют лишь демонстрировать созданную модель. В сочетании с отсутствием возможности запретить использование некоторых инструментов эта особенность значительно ограничивает сферу применения «Живой математики» для создания интерактивных задач на построение. В настоящее время разработка программы практически прекращена (последняя версия выпущена в сентябре 2006 года) [4].
Другая ИГС - «Математический конструктор» - разрабатывается с декабря 2006 года фирмой «1С» по заказу Федерального агентства по образованию (в рамках Федеральной целевой программы развития образования на 2006-2010 годы).
Программная среда «1С: Математический конструктор» предназначена для создания интерактивных чертежей по математике, сочетающих в себе конструирование, моделирование, динамическое варьирование, эксперимент. Программная среда разработана с учетом требований, предъявляемых российской школой и российской традицией преподавания математики.
Программная среда «1С: Математический конструктор» [3]:
- может использоваться как дома, так и в школе при различных формах проведения занятий и при различной компьютерной оснащенности учебного класса;
- позволяет быстрее и эффективнее освоить школьный курс по математике, повышает запоминаемость материала;
- обеспечивает возможность изучения математики на основе деятельностного подхода за счет внедрения элементов эксперимента и исследования в учебный процесс;
- повышает степень эмоциональной вовлеченности учеников, обеспечивает возможность постановки творческих задач и организации проектной работы;
- показывает, как современные технологии эффективно применяются для моделирования и визуализации математических понятий.
Программная среда «1С: Математический конструктор»:
- поддерживает автоматическую проверку геометрических построений и символьных ответов, передачу оценки в электронный журнал современных систем управления учебным процессом;
имеет удобный, интуитивно понятный графический интерфейс, позволяет настраивать интерфейс создаваемых учебных моделей;
- обеспечивает экспорт создаваемых учебных моделей в виде Интернет-совместимых java-апплетов, независимых от программы-редактора, но позволяющих использовать все возможности конструктивной среды;
- обеспечивает возможность работы на компьютерах под управлением операционных систем Windows, Linux, MacOS;
- допускает произвольное расширение возможностей конструктивной среды и учебных моделей за счет использования макросов и встроенного скриптового языка программирования.
Практические апробации подтверждают: уже после краткого знакомства с программой учителя и ученики могут эффективно использовать «1С: Математический конструктор» на уроках и дома. Программная среда позволяет организовать различные формы учебнопрактической деятельности.
1. Конструктор может служить инструментальной средой для самостоятельной работы учащихся на уроке (или дома) «с чистого листа». При этом перед учениками ставятся задачи построения и исследования определенных объектов, в ходе решения которых и должны достигаться те или иные учебные цели.
Использование конструктора в таком качестве отвечает самым современным педагогическим концепциям. Однако это предполагает качественную перестройку учебного процесса, в том числе подготовку новых учебников и пособий, рассчитанных на проектную, поисковую деятельность учащихся, переподготовку учителей.
Для образовательных учреждений, имеющих государственную аккредитацию, по условиям лицензионного соглашения допускается установка и одновременное использование одного приобретенного комплекта «1С: Математический конструктор» на нескольких компьютерах образовательного учреждения.
2. Конструктор может использоваться автором (например, учителем) для создания конкретных моделей-заданий, содержащих объяснение материала, заготовки геометрических объектов, тексты с условиями и чертежи с данными, пошаговые планы построений и т.п. информацию. После чего ученики работают не с конструктором как таковым, а с этими готовыми моделями.
При разработке интерфейсной модели конструктора предусмотрена возможность создания с его помощью полнофункциональных и работающих автономно от программы-конструктора готовых моделей. Такие «отторгаемые» модели-апплеты могут порождаться и в других программах динамической геометрии. Важнейшее отличие моделей «Математического конструктора» состоит в том, что в них могут быть заложены любые инструменты и команды полной версии программы, включая инструменты построений, а не только возможность передвижения элементов чертежа.
В отличие от предыдущих, у ИГС «GEONExT» нет ограничений на использование -продукт свободно распространяемый. Он разрабатывается с 1999 года на кафедре математики и дидактики в Университете Байройта (Германия).
«GEONExT» работает в любой операционной системе (т.к. написан на Java), обладает удобным, внешне привлекательным интерфейсом и содержит набор инструментов, характерных для большинства ИГС.
Некоторым недостатком является обозначение точек крестиком, принятое в программе по умолчанию. Это отличается от традиционного обозначения, принятого в геометрии. Также в программе отсутствует инструмент для вычисления площади фигур, имеющийся в других ИГС.
В настоящее время «GEONExT» развивается медленно: перерыв между последними версиями (содержащими лишь незначительные отличия) составил около двух лет.
Основными характеристиками программы «GEONExT» являются следующие:
- внешняя привлекательность и эстетичность;
- простота и лёгкость освоения и использования, что важно как для учеников, так и для учителя;
- свободно распространяемое программное обеспечение;
- работает в любой операционной системе;
- интерфейс на русском языке;
- применяется в образовательной практике других стран (Болгарии, Германии, Украины, Чехии);
- имеет встроенные средства построения графиков функций и вычисления тригонометрических функций. Соответственно может быть использована при изучении некоторых разделов алгебры.
Моделирование и наблюдение за процессом изменения изучаемых геометрических объектов с помощью интерактивной геометрической среды позволяют выделить их характерные признаки, установить закономерности, сделать обобщения и даже самостоятельно выдвинуть гипотезы.
В связи с выше сказанным можно отметить, что использование интерактивных сред в процессе обучения математике помогает провести вычислительный или графический эксперимент с математической моделью, способствует стимулированию мотивации, интереса и любознательности школьников, визуализации абстракций и динамизации математических объектов, воспитанию базовых способностей и умений, систематизации математической теории, расширению математической практики, пробуждению первичного интереса.
Таким образом, новые информационные технологии играют важную роль в процессе информатизации образования. Внедрение ИКТ в подготовку школьников и студентов представляет собой инновационный процесс, который организует личностноориентированное обучение, дифференциальный переход к оптимизации процесса обучения и воспитания.
Роль учителя в общеобразовательной школе в условиях информационного общества переходит из источника первичной информации в посредника, который облегчает ее получение.
В информатизированном обществе без овладения начальной компьютерной грамотностью и умения использовать компьютерные средства для решения определенных задач немыслима реализация творческого потенциала человека в современной науке, культуре, производстве, деловых и иных сферах жизни.
Примечания:
1. Авдеева С. Учебные материалы нового поколения в проекте ИСО // Народное образование. 2007.№ 9. С. 187-194.
2. Кузибецкий А., Смыковская Т. Информационно-коммуникационные технологии в управлении образованием // Народное образование. 2008. № 8. С. 105-112.
3. Белайчук О.А., Лебедева Н.А. Математический конструктор - интерактивная творческая среда для создания учебных моделей по математике // Вопросы информатизации образования. 2007. № 9. 3 окт. URL: http: // npstoik.ru / vio / inside.php?ind = articles & article_key = 212
4. Боровкова О.А. «Живая геометрия» в действии: компьютер на уроке // Математика в школе. 2007. № 4. С. 37.
5. Боровкова О.А. «Живая геометрия» в действии: компьютер на уроке // Математика в школе. 2007. № 5. С. 44.
