CC BY
26
МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
ББК 74.262.21+32.8 YAK 372.851+51.3
И.В. КУЗНЕЦОВА
I.V. KUZNETSOVA
ПОТЕНЦИАЛ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ БУДУШИХ ПЕДАГОГОВ
MEANS POTENTIAL OF INFORMATION-COMMUNICATION TECHNOLOGIES IN DEVELOPING PROFESSIONAL COMPETENCE OF FUTURE TEACHERS
В статье на основе построенной матрицы SWOT-анализа раскрывается потенциал информационно-коммуникационных технологий в формировании профессиональной компетентности будущих педагогов при изучении математических дисциплин. Рассмотрены некоторые возможности использования интегрированного математического пакета «Mathematica» на практических занятиях по алгебре при обучении будущих учителей математики как средства формирования профессиональной компетентности.
This article reveals the potential of information-communication technologies in developing the professional competence of future mathematics teachers in studying mathematical subjects based on the constructed matrix of the SWOT-analysis. Some possibilities of using an integrated «Mathematica» package in practical algebra classes in training future mathematics teachers as a means of developing their professional competence are considered.
Ключевые слова: профессиональная компетентность, информационно-коммуникационные технологии, учебный процесс, курс алгебры, универсальные математические пакеты.
Key words: professional competence, information-communication technologies, the learning process, algebra course, universal mathematical packages.
В соответствии с новым ФГОС ВПО по направлению 050100 Педагогическое образование (2009 г.) основная цель подготовки будущих учителей определяется как формирование готовности к осуществлению профессиональной деятельности, т.е. результат подготовки сводится к формированию компетенций [3]. Таким образом, в системе высшего профессионального образования первенство в образовательном процессе отдаётся компетентност-ному подходу как наиболее приоритетному при подготовке будущего педагога, который предполагает не простую трансляцию знаний, умений и навыков от преподавателя к студенту, а требует переноса акцента с узкопрофессионального подхода к подготовке специалистов на формирование компетентности обучающихся.
Особая роль в формировании профессиональной компетентности учителя математики принадлежит информационно-коммуникационным технологиям (ИКТ), которые в педагогическом вузе имеют свою специфику, так
как выступают не только в качестве объекта изучения, но и как инструмент предметной и педагогической деятельности, и как средство учебно-методического обеспечения учебного процесса в школе и в вузе.
Динамизм развития информационного общества требует изучения не конкретных программных средств, а освоения будущими учителями сущности, возможностей и перспектив развития ИКТ, обучения и психолого-дидактического обоснование их использования. Поэтому в процессе профессиональной подготовки будущего учителя необходимо формировать не только прочные предметные знания и умения по предмету, но и содействовать развитию личностных качеств выпускников, которые позволили бы им в будущем решать типичные профессиональные задачи и проблемы, возникающие в реальных ситуациях его педагогической деятельности как учителя предметника, с использованием знаний и профессионального опыта. Именно такие требования предъявляет социальный заказ к выпускникам педвузов и, в частности, к будущему учителю математики.
В качестве одной из компетентностей, характеризующей профессиональные качества учителя математики в условиях информатизации и компьютеризации системы образования, мы рассматриваем информационно-компьютерную компетентность, под которой будем понимать системное свойство личности субъекта, характеризующее его способность:
- самостоятельно получать, оценивать и создавать новую информацию;
- решать образовательные задачи, направленные на обучение, развитие и воспитание новых членов информационного общества;
- моделировать и проектировать объекты и процессы, в том числе -собственную индивидуальную деятельность;
- использовать в своей профессиональной деятельности современные ИКТ, обеспечивающие повышение эффективности учебного процесса.
Анализ педагогической практики в вузах позволяет утверждать, что на сегодняшний день формирование профессиональной компетентности будущих учителей осуществляется преимущественно на старших курсах через блок педагогических предметов и пока ориентировано в основном на формирование уровня тривиальной компьютерной грамотности и фрагментарной готовности будущего педагога к использованию ИКТ в своей профессиональной деятельности.
Между тем, как отмечает профессор С.Л. Атанасян, «систематизация средств информатизации образования и создание соответствующей информационной среды в педагогическом вузе, с одной стороны, направлены на повышение эффективности деятельности педагогического вуза и системы подготовки педагогов, а с другой - способствуют подготовке педагогов - полноценных членов информационного общества и обладателей необходимых профессиональных качеств» [1, с. 5].
Учителей, способных качественно обучать детей основным предметам школьной программы, применяя ИКТ, а также вводить детей в сложный мир этих технологий и формировать их информационно-компьютерную культуру, необходимо специально готовить в педагогическом вузе, раскрывая и демонстрируя им потенциальные возможности использования ИКТ в учебном процессе, как вуза, так и школы.
В связи с этим мы считаем целесообразным технологию подготовки будущего учителя математики строить с учётом новой роли и назначения педагога в формирующейся информационной среде на основе комплексного использования ИКТ при изучении различных математических дисциплин как инструментов познания, средств визуализации, управления учебным процессом и одновременно как средства подготовки студентов к использованию ИКТ в будущей профессиональной деятельности.
Ниже, на материале вузовского курса «Алгебра», раскроем потенциал ИКТ в формировании профессиональной компетентности будущих учителей математики в условиях информационного пространства.
Для этого воспользуемся SWOT-анализом - инструментом, который используется в менеджменте для формулирования стратегии организации. Аббревиатура SWOT обязана своим происхождением 4 англоязычным словам:
S - strength (сильные стороны): материальные и нематериальные факторы, способствующие достижению цели.
W - wikness (слабые стороны): внутренние факторы, препятствующие достижению цели.
O - oportunities (возможности): внешние условия, помогающие достижению цели.
T - threats (угрозы): внешние условия, препятствующие достижению
цели.
Такой анализ может быть проведён для построения стратегий в самых различных областях деятельности. По нашему мнению, применение SWOT-анализа полезно и в педагогических исследованиях, создавая базу в изучении стратегии, сложившейся ситуации и выявлении направления в развитии обучения той или иной дисциплины.
Построим матрицу SWOT-анализа, которая позволяет раскрыть сильные и слабые стороны алгебраической подготовки будущих учителей математики на основе использования ИКТ, т.е. всесторонне учесть «внешнюю» и «внутреннюю среды» подготовки студентов, а также возможности и угрозы (табл. 1).
Таблица 1
Анализ использования ИКТ в процессе алгебраической подготовки
Strengths / Сильные стороны 1. Одновременное использование нескольких каналов восприятия обучающего в процессе обучения, за счёт чего достигается интеграция алгебраической информации, доставляемой несколькими различными органами чувств. 2. Формирование активной среды обучения, повышение эффективности познавательной деятельности студентов. 3. Развитие умений самостоятельно использовать ИКТ в будущей профессиональной деятельности учителя. 4. Реализация принципа индивидуализации и дифференциация учебного процесса по алгебре. Weaknesses / Слабые стороны 1. Ограниченность возможности «обратной связи» с преподавателем. 2. Отрицательное влияние на организм человека электромагнитного излучения. 3. Недостаточная профессиональная и психологическая готовность педагогов к использованию ИКТ.
Opportunities / Возможности 1. Усвоение алгебраического материала идет качественнее и быстрее. 2. Применение ИКТ в качестве инструментов познания. Студент под управлением преподавателя проходит путь познания самостоятельно, что способствует более глубокому и осознанному усвоению материала по алгебре. 3. Рассмотрение вопросов использования компьютера в школьном курсе алгебры. 4. Выбор каждым обучаемым необходимого уровня сложности и темпа изучения курса алгебры, своей последовательности выполнения учебных заданий. 5. Уверенность и способность адаптироваться в новых жизненных условиях. Threats / Угрозы 1. Сведение к минимуму ограниченное в учебном процессе диалогического общения преподавателей и обучаемых, студентов между собой. 2. Обучаемый не получает достаточной практики, позволяющей формировать и формулировать свои мысли на профессиональном языке.
Методика использования этой матрицы даёт возможность увидеть процесс алгебраической подготовки «изнутри» и «снаружи» одновременно, сконцентрировавшись на особенностях, свойственных только ему.
SWOT-анализ позволяет утверждать, что в алгебраической подготовке студентов использование ИКТ в недостаточной степени выполняет свою миссию по педагогической составляющей данного процесса, а именно - «живого» общения преподавателя и студента, а также формированию профессиональной речи. Вырабатывая возможную совокупность действий, в рамках SWOT-анализа, следует помнить, что возможности и угрозы могут переходить в свою противоположность.
Так, неиспользованная возможность - применение компьютера ещё в школьном курсе алгебры, может стать угрозой в будущем, а именно - техническая и психологическая неготовность студентов к динамичному ритму применения ИКТ в рамках изучения как естественно-математических, так и других дисциплин. И, наоборот, ограниченное время общения педагога и обучаемого, позволит студенту проявить положительные качества, а именно - самостоятельность, нестандартность мышления, креативность и т.п.
Сформулируем итоговые позитивные составляющие SWOT-анализа:
- интеграция получаемой информации;
- индивидуализация учебного процесса;
- дифференциация уровней сложности;
- адаптируемость учащихся к современным темпам учебного процесса;
- самостоятельность в процессе обучения.
На основании проведённого SWOT-анализа можно резюмировать, что количественная составляющая сильных сторон и возможностей превалирует над общей суммой слабых сторон и угроз, а это, в свою очередь, позволяет сделать вывод о потенциальных возможностях использования ИКТ в процессе алгебраической подготовки в качестве средства формирования профессиональной компетентности будущих учителей.
Среди всех средств ИКТ, используемых при обучении студентов в высшей школе, остановимся на рассмотрении возможностей использования интегрированных математических пакетов на практических занятиях по алгебре, способствующих формированию профессиональной компетентности будущих учителей математики.
Сегодня на рынке программных продуктов распространены такие интегрированные математические пакеты, как» «Matlab», «MathCad», «Maple», «Mathematica», и др. Выбор конкретной системы компьютерной математики (СКМ) зависит от конечных целей использования СКМ, классов задач, научного направления работ и многого другого. Все типы СКМ универсальны, имеют единое назначение: автоматизировать процесс решения математических задач и получить конечный результат в числовой, формульной, графической формах, освободить пользователя от непродуктивных затрат времени.
Среди математических систем высокого уровня выделим интегрированный математический пакет «Mathematica» производства американской компании Wolfram Research. Она была задумана как система, максимально автоматизирующая труд научных работников и математиков-аналитиков, поэтому она заслуживает изучения даже в качестве типичного представителя элитных и высокоинтеллектуальных программных продуктов высшей степени сложности. Сейчас несколько тысяч курсов на основе этого продукта читаются во многих учебных заведениях, начиная от средней школы и заканчивая аспирантурой.
Для всей среды «Mathematica» нет единственного конкурента. С тех пор, как «Mathematica» впервые появилась, другие математические пакеты существенно расширили спектр собственных возможностей, первоначально они предназначались для решения задач, относящихся лишь к одной или двум вышеперечисленным категориям. Например, системы компьютерной алгебры научились решать задачи численно. Несмотря на это, «Mathematica» уникальна, потому что она неизменно объединяет все эти возможности.
Остановимся на некоторых возможных аспектах реализации математического пакета «МаШета^са» в учебном процессе:
1. Компьютерное сопровождение лекционного курса. Например, в процессе изучения алгебраического материала «МаШета^са» позволяет создать экранное представление функциональных зависимостей в виде матриц, таблиц, графиков; динамически представить изменение значений функции в соответствии с изменениями значений аргумента; представить геометрическую интерпретацию решения уравнений, систем уравнений, неравенств, систем неравенств.
2. На практических занятиях при решении математических задач для проверки результатов, графической интерпретации сущности математической задачи и результатов её решения.
3. В самостоятельной работе при выполнении заданий как практического, так и теоретического характера. Например, в процессе нашей экспериментальной работы был разработан электронный учебник по теме «Линейная алгебра». Помимо теоретического материала данное пособие содержит практическую часть. Щёлкнув мышкой по определённой ссылке можно просмотреть примеры и решения, сделанные с помощью математических пакетов, таких как «MathCad», «Ма^аЬ» и «МаШета^са» (рис. 1).
Рис. 1. Фрагмент странички, содержащей задание и варианты решения в различных математических пакетах
Применение систем компьютерной математики в самостоятельной работе избавит студентов от массы рутинных вычислений, освобождая при этом время для более глубокого изучения сущности решаемых задач и их решение различными методами.
Продемонстрируем возможности математического пакета «МаШета^ юа» при изучении одной из основной темы как школьного, так и вузовского курса - теории многочленов.
Одной из типовых задач курса алгебры является нахождение корней уравнения. При изучении курса алгебры в вузе студенты учатся решать уравнения третьей степени по формулам Кардано. Здесь было бы уместно обра-
тить их внимание на использование СКМ при изучении темы «Решения уравнений» школьниками в средней школе, а именно использовать графическую иллюстрацию решения.
Пример 1.
Решить уравнение х3 — 9х + 28 = 0.
Решение проверить с помощью математического пакета «МаШета^са», построив график функции на промежутке х £ [—10, 10].
Решение данного уравнения с помощью пакета «МаШета^са» на экране монитора будет следующим:
Щ15]: = Roots[xл3 — 9*х + 28 = =0,] .
Ои t [1 5 ] = х = 2 - i л/з| |х = 2 + i л/з||х == -4 РШ[хъ— 9*х + 28,{х, -10, 10}] .
Ответ: хе {-4; 2 ± /Л/3} .
Пример 2.
Является ли число (-1) корнем многочлена f = 2х6 — 3х5 — 4х4 + 2х2 — 3? Если да, то определить его порядок кратности.
Решение: Воспользуемся схемой Горнера:
2 —3 —4 0 2 0 —3
—1 2 —5 1 —1 3 —3 0 остаток, т.е. f (—1) = 0, значит (—1) - корень многочлена /
—1 2 —7 8 —9 12 —15 остаток, т.е. g (—1) = 0
Следовательно: (—1) - корень многочлена f кратности 1 (или простой корень). Приведём решение данного примера с помощью математического пакета «МаШета^са»:
1п[20]: = Roots[2*xл6 - 3*хл5 - 4*хл4 + 2*хл2 - 3 = = 0, х] 0ш[20] = х = = Roots[- 3 + 3#1 - #12 + #13 - 5#14 + 2#15&, 1] // х = = Roots[- 3 + 3#1 - #12 + #13 - 5#14 + 2#15&, 2] // х = = Roots[- 3 + 3#1 - #12 + #13 - 5#14 + 2#15&, 3] // х = = Roots[- 3 + 3#1 - #12 + #13 - 5#14 + 2#15&, 4] // х = = Roots[- 3 + 3#1 - #12 + #13 - 5#14 + 2#15&, 5] // х = = - 1
Таким образом, снова получили приведённый выше ответ.
Выделим следующие возможности интегрированного математического пакета «МаШета^са» в формировании профессиональной компетентности будущих учителей математики:
1. В процессе изучения основных понятий курса алгебры с применением пакета «МаШета^са» у будущих учителей формируется умение использовать его в качестве рабочего инструмента ученого-математика, педагога-математика, а также в качестве вспомогательного средства изучения курса алгебры в вузе и в школе. Это позволяет понять роль систем компьютерной математики в естественнонаучной и педагогической деятельности будущего педагога.
2. Поскольку студентам при решении математических задач с использованием системы «МаШета^са» приходится анализировать, сравнивать, обобщать, обрабатывать имеющуюся информацию, связывать её с изучаемыми вопросами, то происходит смещение акцента с формального воспроизведения в сторону активного обучения. В связи с этим компьютерная система «МаШета^са» способствует приобретению студентами опыта активной исследовательской деятельности (планирование, прогнозирование, рассмотрение различных подходов к решению задач, анализ частных решений), столь необходимого каждому учителю.
3. Моделирование в обучении алгебре контекста профессиональной деятельности будущего учителя математики: применение компьютерной системы «МаШета^са» для решения профессионально-ориентированных задач в вузовском курсе алгебры позволяет психологически подготовить будущих учителей математики к применению ИКТ и в своей профессиональной деятельности. В этом случае преподаватель вуза моделирует профессиональную деятельность учителя математики, наглядно демонстрируя возможности применения математического пакета «МаШета^са» в решении различных задач школьного курса алгебры и возможную деятельность учителя в этом случае;
4. Применяя математический пакет «МаШета^са» к решению задач курса алгебры, студентам приходится самостоятельно анализировать поставленные задачи, выделять этапы, необходимые для достижения цели, синтезировать теоретический материал, используемый на соответствующих этапах решения задачи, делать самостоятельные выводы и интерпретировать полученные результаты в исходных терминах поставленной задачи. Созданная таким образом ситуация обеспечивает развитие познавательной самостоятельности студентов, приобретение и закрепление умений в области применения ИКТ (систем компьютерной математики) и в последующей профессиональной педагогической деятельности.
По итогам некоторых педагогических исследований можно сделать вывод «об эффективности использования информационных технологий по сравнению с некомпьютерными методами при освоении учебного материала на уровне знакомства на 20 - 30%, а при решении типовых и нетиповых задач - на 30 - 40% [2].
Итак, информационно-коммуникационные технологии способствуют развитию профессиональных компетенций, закладывая тем самым базу для развития впоследствии компетентности будущих учителей математики в заданной области и значительно облегчая их последующую адаптацию к математическому вузовскому образованию и дальнейшей педагогической деятельности.
Литература
1. Атанасян, С.Л. Специфика подготовки педагогов в условиях информатизации высшего профессионального образования [Текст] / С.Л. Атанасян // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия Информатика и информатизация образования. - 2009. - № 17. - С. 5 - 28.
2. Загвязинский, В.И. Теория обучения: Современная интерпретация [Текст] / В.И. Загвязинский. - М. : Академия, 2004. - 192 с.
3. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки 050100 Педагогическое образование (квалификация (степень) «бакалавр») [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www.edu.ru/db-mon/mo/Data/d_09/prm788-1. pdf.
