ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ ОБРАЗОВАНИЕМ ШКОЛЬНИКОВ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

УДК 378.12.004.023:514

ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ ОБРАЗОВАНИЕМ ШКОЛЬНИКОВ

Скафа Елена Ивановна,

доктор педагогических наук, профессор e-mail: [email protected] Ганжа Александра Александровна,

студентка, e-mail: [email protected] ГОУ ВПО «Донецкий национальный университет», г. Донецк, ДНР

Skafa е1с^,

Doctor of Pedagogical Sciences, Professor,

Ganja Alexandra, Student,

Donetsk National University, Donetsk

В современных условиях развития геометрического образования решить проблему качественного обучения предмету призваны специальные средства обучения на основе информационно-коммуникационных технологий (ИКТ). В статье дается анализ современных ИКТ, которые применяются в школах Донецкой Народной Республики, и раскрываются возможности тех средств, которые в наибольшей степени могут управлять процессом обучения планиметрии.

Ключевые слова: информационно-коммуникационные технологии, средства обучения геометрии, мультимедийные тренажеры по геометрии.

Постановка проблемы. За последние двадцать лет произошли существенные изменения в информационной и, как следствие, образовательной среде. Этот процесс объективен и стимулируется общественными потребностями, которые изменились в соответствии с современным уровнем развития науки, информационных технологий и цифровой экономики. Применение современных информационно-коммуникационных технологий в образовании создает возможности доступа к свежей информации, осуществления «диалога» учителя и обучающегося в режиме онлайн, усиления мотивации обучения, и в целом повышения его эф-

фективности и качества. Сочетание цвета, мультипликации, музыки, звуковой речи, динамических моделей и др. расширяет возможности представления учебной информации по всем изучаемым дисциплинам в системе среднего общего образования, особенно по планиметрии. Вместе с тем актуальным является проблема изучения средств ИКТ с позиции их управления геометрическим образованием школьников на основе разработки специальных методик их применения.

Анализ актуальных исследований. Как свидетельствуют исследования Я.А. Ваграменко и А.А. Русакова [1], М.И. Жалдака [2], М.Ю. Кадемии [3],

®

Е.И. Машбица [4], Е.С. Полат [6], И.В. Роберт [8], Е.И. Скафы [1о], В.А. Смирнова и И.М. Смирновой [12] и др., актуальными являются методики обучения геометрии на основе ИКТ. Они способны обеспечить индивидуализацию обучения, адаптацию обучающихся к собственным способностям, возможностям и интересам, развивать самостоятельность и творчество, доступ к новым источникам информации, призваны сопровождать моделирование процессов, которые изучаются в геометрии и др.

В глоссарии аббревиатур и терминов информационных и коммуникационных технологий отмечается, что информационная технология (ИТ) - это систематизированная совокупность методов, средств и действий в работе с информационными данными [10]. Под информационными технологиями понимается совокупность методов и технических средств сбора, организации, хранения, обработки, передачи и представления данных, которые повышают уровень знаний людей, и развивают их возможности в управлении техническими и социальными процессами.

И.С. Якиманская отмечает, что чем разнообразнее является информационная образовательная среда, тем эффективнее будет процесс обучения с учетом индивидуальных возможностей каждого обучающегося, его интересов, наклонностей, субъективного опыта, который накапливается в учебе и реальной жизни [13].

Выделим две основные идеи исследователя:

- необходимость разнообразия среды обучения, чему и способствует использование средств ИКТ;

- требование индивидуализации обучения, его адаптации к познавательным потребностям и интересам обучающихся. Эту проблему достаточно эффективно можно решить при помощи ИКТ [13].

При использовании компьютерных технологий М.Ю. Кадемия [3, с. 198] указывает, что обеспечивается:

1. Визуализация. Используя программу с графическим изображением, обучающийся имеет возможность получить визуальное представление абстрактных процессов, имитировать механические процессы.

2. Диагностика. Дает возможность проследить работу учеников, качество усвоения учебного материала, уровень овладения умениями и навыками.

3. Исправление недостатков (коррекция знаний), устранение пробелов. Возможность повторного изучения учебного материала, которое было установлено во время поэтапного изучения, тестирования или опроса.

4. Поддержка памяти. Возможность широкого доступа к любой учебной информации, самостоятельный ее поиск и использование в учебной деятельности.

5. Осмысление. Возможность доступа к любой информации, заданиям, которые предварительно изучались, просмотр мультимедийных фрагментов, записей.

6. Опора. Возможность обеспечения успеха в обучении, диалог между учеником и системой, в которой он учится, между учениками.

7. Разработка гипотетических ситуаций. Возможность создания учениками нетипичных ситуаций, моделирования различных процессов, их исследования.

8. «Путешествие во времени». Поиск в базе данных, имитация событий, концентрирования на вопросах хронологии и причинах.

9. Ритм работы. Самостоятельно строить график овладения учебным материалом, выбирать периоды времени изучения отдельных тем, выполнения программы за семестр, четверть, учебный год.

10. Автономность. Ученик имеет возможность самостоятельно контролировать учебный процесс, выбирать отдельные курсы, темы и методы их изучения.

11. Мотивация. Повышение мотивации обучения путем использования компьютерных программ, удачного и удоб-

(84)

ного интерфейса, креативных технологий.

12. Групповая работа. Работа в группах, в сотрудничестве благодаря организации синхронных или асинхронных методов работы, поддержки совместной взаимодополняющей работы учеников, общей заинтересованности в достижении цели.

13. Интеграция знаний. Каждому, кто обучается, предоставляется возможность интегрировать разные области знаний, поддерживать их в памяти.

14. Доступ. Расширение доступа учеников к разным объектам, базам данных с учетом автономного и личного ритма обучения.

В результате анализа научных работ можно отметить исследования, посвященные методике применения информационно-коммуникационных технологий в школе и профессиональной деятельности педагогов. Вопросами разработки методики преподавания математики, в том числе и геометрии в условиях широкого использования средств ИКТ и создания педагогических программных средств (1111С) для реализации этих методик занимались М.И. Жалдак [2], Е.С. Полат [6], С.А. Раков [7], А.А. Русаков [1], Е.И. Скафа [9] и др. К таким разработкам, которые используются в школах Донецкой Народной Республики, можно отнести программные продукты GRAN, динамическая геометрия, GeoGebra, эври-стико-дидактические конструкции и др.

Традиционная методика обучения геометрии ориентирована на решение образовательных задач, связанных с развитием логических компонентов мышления обучающихся в ущерб образным компонентам мышления и творчеству. Организация обучения геометрии посредством использования средств ИКТ призвана преодолеть эти недостатки. Основным средством организации компьютерной поддержки процесса обучения являются интерактивные геометрические среды, которые представляют собой педагогические программные средства

(ППС), позволяющие выполнять геометрические построения на компьютере таким образом, что при изменении одного из геометрических объектов модели или чертежа остальные объекты также изменяются, сохраняя заданные отношения неизменными [12].

Однако использование компьютера в процессе обучения геометрии не должно стать самоцелью, оно должно быть педагогически целесообразным и оправданным. Тем более, внедрение элементов ИКТ, как отмечают многие исследователи, в обучение может иметь качественные преимущества и определенные недостатки.

Цель статьи — описать различные стороны применения ИКТ в геометрическом образовании и раскрыть возможности тех средств, которые в наибольшей степени могут управлять процессом обучения планиметрии.

Изложение основного материала. Среди современных средств ИКТ, применяемых в геометрическом образовании, существуют несколько десятков специализированных интерактивных геометрических сред. Однако, большинство из них не обладает высокой функциональностью, имеет ряд недостатков. Основные из них, чаще всего связаны с недостатками программного обеспечения учебного назначения построенного без учета дидактических принципов, неполной реализации потенциальных возможностей компьютера, а также недостатками компьютера как технической системы [6].

Недостатки информационно-коммуникационных технологий обучения:

1. Чрезмерная или недостаточная помощь. Если вспомогательные указания даются достаточно подробно, при возникновении малейшей ошибки, то это сужает самостоятельность в решении задачи и уменьшает значение личности ученика. Если же помощь имеет достаточно общие рекомендации, которые сложно приспособить к конкретной ситуации, то у обучаемых пропадает интерес к работе с такими средствами.

2. Недостаточная мотивированность помощи. Вместо указания направления, приемов, основных принципов решения задачи, с помощью компьютера ученику предлагается выполнить определенный шаг в решении (например, выбрать пункт меню), что не дает ему стратегического представления о путях решения задачи.

3. Чрезмерная категоричность - возникает в случаях, когда компьютером не воспринимается оригинальное, творческое решение задачи, не предусмотренное в программе.

4. Неустойчивость к неправильным действиям. Неправильно введенные данные или несоответствие условиям задачи введенных учеником данных могут вызвать вывод неправильного ответа или сбои в работе программы.

5. Неадекватность оценочных суждений - возникает в случаях, когда в программе оцениваются ответы ученика без учета генезиса обучения.

6. Сбои компьютера. Программой могут выдаваться сообщения, не имеющие непосредственного отношения к решаемой задаче вследствие несовершенства самой программы, ошибок, допущенных разработчиками этой программы, сбоев в операционной системе и т.д. [10, с. 21].

В настоящее время активно используются в обучении математике, в том числе и геометрии различные мультимедийные программные средства учебно-развивающего назначения. Остановимся на них подробнее.

Понятие мультимедиа, вообще, и средств мультимедиа, в частности, отмечает О.Г. Молянинова, с одной стороны тесно связано с компьютерной обработкой и представлением разнотипной информации и, с другой - лежит в основе функционирования средств ИКТ, существенно влияющих на эффективность образовательного процесса [5].

Мультимедиа - это: - технология, описывающая порядок разработки, функционирования и применения средств обработки информации

разных типов;

- информационный ресурс, созданный на основе технологий обработки и представления информации разных типов;

- компьютерное программное обеспечение, функционирование которого связано с обработкой и представлением информации разных типов;

- компьютерное аппаратное обеспечение, с помощью которого становится возможной работа с информацией разных типов;

- особый обобщающий вид информации, которая объединяет в себе как традиционную статическую визуальную (текст, графику), так и динамическую информацию разных типов (речь, музыку, видео фрагменты, анимацию и т. п.) [5].

Таким образом, в широком смысле термин «мультимедиа» означает спектр информационных технологий, использующих различные программные и технические средства с целью наиболее эффективного воздействия на пользователя (ставшего одновременно и читателем, и слушателем, и зрителем). Разработка хороших мультимедиа учебно-методических пособий - сложная профессиональная задача, требующая знания предмета, навыков учебного проектирования и близкого знакомства со специальным программным обеспечением.

Мультимедиа учебные пособия могут быть представлены на CD-ROM - для использования на автономном персональном компьютере или быть доступны через Интернет.

Этапы разработки мультимедийных образовательных ресурсов:

1. Педагогическое проектирование:

- разработка структуры ресурса;

- отбор и структурирование учебного материала;

- отбор иллюстративного и демонстрационного материала;

- разработка системы лабораторных и самостоятельных работ;

- разработка контрольных тестов.

2. Техническая подготовка текстов, изображений, аудио- и видео-информации.

(86)

3. Объединение подготовленной информации в единый проект, создание системы меню, средств навигации и т.п.

4. Тестирование и экспертная оценка.

Средства, используемые при создании мультимедийных продуктов:

- системы обработки статической графической информации;

- системы создания анимированной графики;

- системы записи и редактирования звука;

- системы видеомонтажа;

- системы интеграции текстовой и аудиовизуальной информации в единый проект.

Особое внимание заслуживают такие мультимедиа средства как демонстрационные программы, в частности, мультимедийные презентации.

Мультимедийная презентация - это компьютерная программа, которая может содержать текстовые материалы, фотографии, рисунки, слайд-шоу, звуковое оформление и дикторское сопровождение, видеофрагменты и анимацию, трехмерную графику. Основным отличием мультимедийных презентаций от остальных способов представления информации является их особая насыщенность содержанием и интерактивность, то есть способность определенным образом изменяться и реагировать на действия пользователя [5].

Широко известны такие универсальные программные продукты по созданию презентаций как Microsoft PowerPoint, LibreOffice Impress, Kingsoft Presentation и другие. С их помощью текстовая и числовая информация легко преобразуется в слайды и сценарий урока, представляя собой мультимедийный конспект, содержащий краткий текст, основные формулы, графики, чертежи, рисунки, необходимые видеофрагменты, анимации, мультипликации и т.п. Также к программам по созданию мультимедийных презентаций следует отнести и программы, ориентированные на работу с интерактивными дисками, например, SMART Notebook

(компании SMART Technologies). Программа SMART Notebook представляет собой набор инструментов для создания интерактивных презентаций и позволяет рисовать или писать на страницах, получать доступ к множеству объектов обучения в галерее (рисунки, анимации, видеоматериалы, интерактивные шаблоны и т.д.), работать не только с плоскими, но и объемными объектами, созданными в 3D-редакторе, имеет расширенный пакет математического инструментария, пакет интерактивных шаблонов LAT (Lesson Activity Toolkit).

Остановимся на характеристике средств компьютерного назначения, входящих в систему эвристико-дидактичес-ких конструкций (ЭДК), которые разрабатываются в Донецком национальном университете. В основу программ из системы ЭДК входят:

- акцентированные (на первом шаге, где допущена ошибка, сразу же отсекается неправильный ход мысли и обучающийся попадает на четкий алгоритм решения задачи);

- разветвленные (обучающемуся предоставляется возможность идти по собственному выбранному алгоритму решения задачи, в процессе его прохождения дается эвристическая подсказка (размытое наведение на поиск решения), либо алгоритмическая, в конце сверка своего хода решения с правильным);

- сцепленные программы (для задач, имеющих несколько способов решения, предлагается прохождение по каждому из них, с целью знакомства с теми способами, которые не были изучены).

Данная идеология закладывается в обучающие тренажеры, построенные в виде презентаций (Microsoft PowerPoint), а также при разработке мультимедийных эвристических тренажеров по геометрии в программе Auto Play Media Studio. Покажем их преимущества.

• Повышение мотивации обучения -новизна работы с компьютером и регулирование сложности поставленных задач способствует повышению интереса к

(87)

изучению геометрии (например, рис. 1).

РАБОТАЕМ С ФОРМУЛИРОВКОЙ ТЕОРЕМЫ

Это специальное упражнение на выделение условия и заключения в теореме, проверку существенности каждого условия, умение правильно формулировать обратные и противоположные утверждения.

НЕОБХОДИМО:

1) в предлагаемой теореме выделить условие и заключение

2) построить новые конструкции - обратное противоположное. противоположное обратному утверждения

3) проверить правильность своего построения сопоставив свои предложения с программой

ЕСЛИ ВЫ ОШИБЕТЕСЬ, ВОСПОЛЬЗУЙТЕСЬ ПОДСКАЗКОЙ.

Рисунок 1 - Фрагмент мультимедийного тренажера по работе с формулировкой теоремы

Построенные программы разрабатываются как для обучения геометрическим задачам, так и служат мотивацией на изучение теоремы.

• Расширение возможностей представления учебного материала - использование различных цветов, графики, звука, музыки, мультипликации, языка, средств видеотехники, которые дают существенные демонстрационные и имитационные эффекты.

• Активное привлечение обучающихся к процессу обучения - каждый ученик имеет возможность самостоятельно регулировать форму и глубину помощи, способ представления учебного материала; происходит «диалогизация» учебного процесса, побуждение учащихся к внутреннему диалогу (например, рис. 2).

V

гг! Ь

Рисунок 2 - Условие программы по обучению доказательству теоремы

• Расширение набора учебных задач при повторении теоретического материала - включает не только увеличение количества задач, но и введение новых типов задач и регулирование процесса их решения. Например, обучающемуся предлагается повторить теоретический материал темы, задания с решением появляются при необходимости увидеть связать теории с практикой (рис. 3).

• Формирование у обучающихся рефлексии своей деятельности - ученики могут наглядно представить результаты своей деятельности (рис.4).

• Изменение качества контроля учебной деятельности. С помощью компьютера можно проследить обратную связь с учеником, проверить правильность выполнения действий или отследить результат решения задачи, а также определить характер ошибки и найти пути ее устранения (например, рис.5).

• Привлечение к исследовательской работе - с помощью компьютера учащиеся могут осуществить учебный эксперимент, исследуя изменения результата в зависимости от условий задачи, проверить правильность выдвинутой гипотезы. Особенно актуально использовать программы из системы ЭДК при обучении решению исследовательской задачи, поиску доказательства теоремы (см. рис. 6).

• Индивидуализация обучения - учет особенностей памяти, мышления, восприятия ученика, предоставления ему соответствующих индивидуальных задач, обеспечение возможности выбирать тот путь обучения, который кажется ученику лучшим, и предоставление той помощи, которая ему нужна при работе с компьютером. Разрабатывая обучающие тестовые задания, ученику часто предлагаются следующие виды помощи: «размытое наведение» на поиск решения задачи; алгоритмическая подсказка, полное решение.

• Освобождение от рутинной работы - на компьютер возлагаются все технические операции по вычислению

(88>

значений выражений, построения графиков, диаграмм и т.п., благодаря чему освобождается время для творческой работы учащихся.

Описанные преимущества работы обучающихся с такими программами используется при разработке комплексных мультимедийных эвристических трена-

жеров. Для организации самостоятельной работы школьников, особенно в период дистанционного формата обучения, эвристические тренажеры служат для обобщения и систематизации знаний (рис.7), обучения планиметрическим теоремам, о чем было описано в работе [11].

Рисунок 3 - Фрагмент тренажера по теме «Прямоугольный треугольник»

Рисунок 4 - Фрагмент проверки пошагового решения задачи

(89)

Рисунок 5 - Фрагмент тестового задания с коррекцией > /мощис1« пара.\.\ела:рлм.ма

Занимательный материал

Опорный конспект

Тест -актуализация

Работа с формулировкой

Задача-метод

Задача-софизм

Упражнение, которое проверит Вашу внимательность и сосредоточенность в процессе доказательства теоремы.

Предлагается два способа доказательства теоремы о площади параллелограмма. В каждом из них заложена

Найдите ошибки и познакомьтесь с разными вариантами

^ Начать ^

Рисунок 6 - Тренажер по работе с теоремой

Рисунок 7 - Мультимедийный эвристический тренажер по планиметрии

®

Выводы. Таким образом, компьютеры с качественным программным обеспечением могут быть с успехом использованы в учебном процессе по геометрии. Они способствуют активизации учебной деятельности учащихся, позволяют добиться более высокого уровня наглядности предлагаемого материала, а также способствуют глубокому усвоению учебного материала за счет самопогружения учащегося в деятельность по отысканию разнообразных методов и способов решения геометрических задач, изучения и повторения теоретического материала.

1. Ваграменко Я.А. Педагогические аспекты влияния ИКТ на характер современного образования / Я.А. Ваграменко, А.А. Русаков // Образовательные технологии и общество. - 2017. - № 1/7. - С. 384-390.

2. Жалдак М.1. Математика з комп 'юте-ром : поабник для вчител1в / М.1. Жалдак, Ю.В. Горошко, С.Ф. Втниченко. - Кшв: РННЦ «Д1Н1Т», 2004. - 254 с.

3. Кадем1я М.Ю. 1нформацтно-комут-кацтт технологи навчання : навч.-метод. поабник / М.Ю. Кадем1я, В.О. Ума-нець, С. С. Юз1м. - Втниця : ФОП Тарнашин-ський О.В., 2017. - 303 с.

4. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения / Е.И. Машбиц. - Москва : Педагогика, 2009. -192 с.

5. Молянинова О.Г. Мультимедиа в образовании (теоретические основы и методика использования) : монография / О.Г. Молянинова. - Красноярск : КрасГУ, 2002. - 300 с.

6. Полат Е.С. Современные педагогические и информационные технологи в системе

образования /Е.С. Полат, М.Ю. Кухаркина. -Москва : Академия, 2007. - 365 с.

7. Раков С.А. Пакети динам1чног геоме-трИ у кура геометрИ' (основт властивост1 найпростших геометричних ф!гур) / С.А. Раков // Математика у школ1. - Кигв : Педагог1чна преса, 2005. - №7. - С. 2-9.

8. Роберт И.В. Интеллектуализация интерактивного взаимодействия обучающегося и обучающего со средствами информатизации в информационно-образовательном пространстве / И.В. Роберт // Информационная среда образования и науки. - 2018. -№ 18. - С. 63-83.

9. Скафа Е.И. Методические подходы к управлению эвристической деятельностью обучаемых в условиях развития информатизации образования / Е.И. Скафа // Информатизация образования - 2018 : Труды Между-нар. науч.-практич. конф. (Москва 11-12 сентября 2018 г). В 2-х ч. Ч.1. - Москва : Изд-во СГУ, 2018. - С. 137-145.

10. Скафа Е.И. Технологии эвристического обучения математике: учебное пособие / Е.И. Скафа, И.В. Гончарова, Ю.В. Абраменко-ва. - 2-е изд. - Донецк : ДонНУ, 2019. - 220 с.

11. Скафа Е.И. Способы управления эвристической деятельностью учащихся по геометрии / Е.И. Скафа, В.Н. Очерцова, В.В. Коротких // Дидактика математики: проблемы и исследования : Междунар. сборн. науч. работ. - 2018. - Вып.48. - С. 76-83.

12. Смирнов В. А. Геометрия с GeoGebra. Планиметрия : учебное пособие / В.А. Смирнов, И.М. Смирнова. - Москва : Прометей, 2019. - 205 с.

13. Якиманская И.С. Изучение личности ученика в образовательном процессе / И.С. Якиманская, Е.П. Рябоштан, М.А. Ушакова. - Москва, 2010. -159 с.

Abstract. Skafa E, Ganja A. INFORMATION-COMMUNICATIVE TECHNOLOGIES as MEANS of MANAGING PUPILS' GEOMETRICAL EDUCATION. In modern conditions of the development of geometrical education special means of training on the base of information-communicative technologies (ICT) are to solve the problem of quality teaching the subject. The analysis of modern ICT used in the schools of the Donetsk People's Republic is given in the article. The possibilities of those means of education which can manage the process of teaching pupils plane Geometry are dealt with in the article.

Keywords: information-communicative technologies, means of teaching Geometry, multi-media trainer.

Статья поступила в редакцию 22.03.2020 г.

©