Теоретичні основи методики викладання математики у вищих навчальних закладах І-ІІ рівня акредитації з використанням комп"ютерних продуктів навчального призначення

Реферат на тему:

Теоретичні основи методики викладання математики у вищих навчальних закладах І-ІІ рівня акредитації з використанням комп’ютерних продуктів навчального призначення Відповідно до прийнятої в Україні концепції інформатизації суспільства, мета інформатизації освіти полягає у використанні нових інформаційних технологій, радикальному підвищенні ефективності й якості фахівців до рівня, досягнутого в розвинених країнах.

За своїм історичним значенням інформатизація порівнюється з індустріалізацією. Тихонов М. Ю. відзначає, що вплив інформатизації на долю людства ширше, ніж вплив промислової революції й індустріалізації, оскільки інформатизація охоплює не тільки продуктивні чинності, систему виробництва, але й духовне життя, культуру, науку, інженерно-проектувальну діяльність, по суті всі матеріальні, соціальні й духовні сфери суспільства [1].

Актуальність проблеми дослідження в першу чергу пов’язана з тим, що останнім часом накопичена велика кількість комп’ютерних продуктів навчального призначення різної спрямованості й утримання, однак не існує методики їхнього практичного використання в навчальному процесі.

До основних видів комп’ютерних інформаційних технологій відносять комп’ютерні навчальні продукти (електронні підручники та ін.), бази даних, електронні таблиці, текстові редактори й графічні редактори, Інтернет й електронна пошта, мультимедіа, гіпертекстові системи.

Методика використання на уроках баз даних, електронних таблиць, текстових і графічних редакторів, Інтернету й електронної пошти досить широко висвітлена в педагогічній і спеціальній літературі. Розроблено спеціальні курси інформаційних технологій, спрямованих на оволодіння основними навичками роботи з цими продуктами.

У той же час поки що не існує достатньо розробленої й загальноприйнятої методики викладання математики з використанням мультимедійних і гіпертекстових технологій, а також різного роду комп’ютерних навчальних продуктів.

Під терміном мультимедія (multimedia) розуміють інформаційну технологію на основі програмно-апаратного комплексу, що містить у собі комп’ютер з підключенням до нього аудіо — відеотехніки. В цьому програмному продукті об'єднані різні види інформації: текст, звук, відеофрагменти, анімацію, графічні зображення та ін.

А.І. Петренко виділив наступні ознаки мультимедіа:

• -.інтеграція в одному програмному продукті різноманітних видів інформації: як традиційних (текст, таблиці, ілюстрації та ін.), так і оригінальних (мова, музика, фрагменти відеофільмів, телекадри, анімація та ін.);

• -.робота в реальному часі, оскільки на відміну від тексту й графіки, статичних по своїй природі, аудіо — відеосигнали розглядаються тільки в реальному часі;

• -.новий рівень інтерактивного спілкування «людина-комп'ютер», коли в процесі діалогу користувач одержує більшу й різнобічну інформацію [2].

Подання матеріалу в гіпертекстовій формі, його читання й аналіз не можуть бути здійснені без спеціальних програмних засобів, що забезпечують «підтримку зв’язків». Тому гіпертекстом часто називають як саму форму організації текстового матеріалу, так і технологію, без якої така організація не можлива.

У педагогічній літературі виділяють кілька раціональних методів навчання з використанням комп’ютерної техніки:

1. 1.Словесні методи — при формуванні теоретичних знань, більш ефективні при викладанні матеріалу викладачем.

2. 2.Наочні - для розвитку спостережливої діяльності й підвищення уваги до досліджуваних питань, які можуть бути підготовлені самостійно викладачем.

3. 3.Репродуктивні - для формування знань і навичок, коли студенти ще не готові до проблемного вивчення певного матеріалу.

4. 4.Пошукові - для розвитку самостійного мислення, творчого підходу до завдання, коли матеріал має середній рівень складності, проблемного вивчення конкретної теми.

5. 5.Індуктивні - для розвитку вміння узагальнювати, рухатись від часткового до загального, коли студенти більше підготовлені до індивідуальних міркувань, навчальний матеріал викладений індуктивно.

6. 6.Дедуктивні - для розвитку вміння аналізувати, рухатись від загального до часткового, коли студенти й викладачі підготовлені до дедуктивних міркувань.

7. 7.Самостійна робота — для розвитку навичок самостійності в навчальній діяльності, коли матеріал доступний для самостійного вивчення і є дидактичні матеріали.

Керуючись вище зазначеним, ми виділяємо наступні основні напрямки застосування комп’ютерних продуктів та інформаційних технологій у процесі навчання математики у вищих навчальних закладах І-ІІ рівня акредитації:

• -.при поясненні нового матеріалу;

• -.при проведенні лабораторних робіт і, зокрема, для самостійного евристичного пошуку доказів студентами;

• -.для здійснення контролю знань;

• -.при індивідуальній роботі (програми для творчості й самоосвіти) і самопідготовці;

• -.для допомоги викладачеві в підготовці до занять (електронні енциклопедії, офісні програми, генератори завдань і т.д.).

Розглянемо кожний із зазначених напрямків.

Коли заходить мова про пояснення нового навчального матеріалу, то в першу чергу мають на увазі лекційні заняття.

Лекції є однією з найважливіших форм навчання й становлять основу теоретичної підготовки студентів. Мета лекційних занять — дати систематизовані основи наукових знань з математики.

Для індивідуальної роботи застосовуються так звані «електронні лекції». Цей термін досить неоднозначно трактується в науково-педагогічній літературі. Одні фахівці розуміють під ним програмну підтримку традиційної лекції, що дозволяє слухачам не конспектувати її в ході заняття й проводити наприкінці лекції контроль засвоєння навчального матеріалу. Інші вважають, що електронна лекція — це набір навчальних матеріалів в електронному вигляді (текст лекцій, витримки з навчальних допоміжних матеріалів і статей) [3, с. 249].

У педагогічній літературі аналізується багато досліджень, що порушують різні питання використання комп’ютера в процесі виконання лабораторних робіт.

Але навіть поява нових методів не замінила сформованої ситуації у викладанні математики: лабораторних робіт із цього предмета у вищих навчальних закладах І-ІІ рівня акредитації практично не існує. Одним з напрямків використання комп’ютера в лабораторних роботах з математики дослідники називають обчислювальні експерименти. Пошуком механічного помічника для проведення обчислень займалися Паскаль, Лейбніц, Беббідж, Чебишев та інші видатні математики. Поява комп’ютерів дала можливість отримати істотні результати в завданнях, розв’язання яких раніше було не можливим через великі обсяги обчислень. Проведення обчислювальних експериментів на факультативних заняттях з математики за допомогою відомих математичних пакетів типу Mapple, Machcad i Mathematica дозволяє студентам одержати навички, необхідні в подальшій практичній діяльності, розвиває їх аналітичне мислення, дає можливість здійснювати інтеграцію математики з іншими предметами.

На нашу думку, використання комп’ютерних продуктів, спрямованих на проведення лабораторних робіт, дозволить: з'єднати традиційне й комп’ютерне навчаннязмінити методи й зміст традиційного навчаннязблизити процес навчання й процес наукового дослідженнярозвинути вміння й навички роботи з комп’ютером при проведенні численних експериментіввикористовувати в навчанні принцип евристики.

Одним із найбільш важливих елементів у системі навчання є контроль знань, умінь і навичок, що супроводжує всі види навчальної діяльності. Без здійснення контролюючої функції не можна здійснювати керування процесом навчання. Все ширше застосування знаходять тестуючі і контролюючі комп’ютерні програми. Експерти відзначають, що саме при проведенні контролю знань і вмінь комп’ютер використовується в навчальному процесі з найбільшою ефективністю.

Садовничий В.А. відзначає, що багато педагогічних і організаторських проблем контролю вдається дозволити (звичайно, не повністю, але в більшій їхній частині) за допомогою комп’ютерних систем перевірки знань студентів. [4].

Проведення перевірки знань традиційним шляхом містить ряд недоліків, до яких Баула В. Г, Локшин Б. Я. відносять:

• -.недостатній облік індивідуально-психологічних особливостей кожного студента і їхнього впливу на результат перевірки знань;

• -.відсутність чітко сформульованих стандартів знань і конкретно обкреслених обсягів умінь, достатніх для кожної позитивної оцінки;

• -.відсутність належного інструмента, об'єктивно оцінюючого знання, для самоперевірки й самоконтролю у студента;

• -.відсутність об'єктивних критеріїв та ефективних механізмів порівняння результатів навчання з математики в різних навчальних закладах одного рівня. [5].

Комп’ютерні програми можуть використовуватися при проведенні контролю на різних етапах навчання:

1. 1.Для попереднього контролю (з метою з’ясувати знання, уміння й навички студента з предмету або розділу, що буде вивчатися).

2. 2.Для поточного контролю (цей вид контролю здійснюється в щоденній роботі з метою перевірки засвоєння попереднього матеріалу й виявлення прогалин у знаннях студентів).

3. 3.Для тематичного контролю (здійснюється в міру проходження окремої теми).

4. 4.Для підсумкового контролю (здійснюється наприкінці півріччя або року з метою узагальнення й систематизації всього пройденого матеріалу, а також на заліках та іспитах). [4, 5, 6, 7].

Часто в комп’ютерних програмах навчального призначення зустрічається контроль знань у вигляді тестів. Безумовно, використання тестових завдань у сполученні з іншими видами перевірки є досить ефективним інструментом, що стимулює підготовку студентів до кожного заняття й підвищує мотивацію до досліджуваного предмета. Але успішне й ефективне застосування методів тестування цілком залежить від двох основних чинників: якості тестових завдань і відсутності доступу до даних, що містять інформацію про відповіді.

Питання про якість тестів стоїть досить гостро, особливо це стосується тестових завдань з математики. Видам і способам тестування, правилам складання тестів з математики, їхнім перевагам і недолікам присвячено велика кількість публікацій [8, 9].

Головною помилкою укладачів комп’ютерних тестів є спроба простого перенесення звичайних тестів, складених на папері, на комп’ютер. Це призводить до результатів, які не завжди адекватно й об'єктивно відображають знання студентів. Існує кілька способів оцінки знань студентів і кодування відповіді на навчальне питання, серед яких можна виділити вибірковий, цифровий, результативний, конструйований і природний [3].

Вибірковий спосіб відповіді заснований на поданні й введенні відповіді цифрою, а результативний — на введенні числа, отриманого в результаті пошуку рішення завдання.

При результативному способі конструювання відповіді студент формує свою відповідь із запропонованих знаків, символів, елементів або за допомогою таблиць.

Природний спосіб відповідання означає, що студент може ввести відповідь, яку отримали за допомогою клавіатури, голосу, графічного способу.

Найбільш ефективним при перевірці знань з математики є тестові програми з цифровою або результативною конструйованим відповіддю, що дозволяють користувачеві ввести в комп’ютер відповідь у вигляді математичної формули. Поява систем символьної математики, що обробляють введену математичну формулу й проводять із нею різні перетворення, розкриває нові можливості при створенні подібних програм. Але, незважаючи на перспективність даного напрямку комп’ютерних програм з математики, метод символьної математики в навчальних продуктах із зазначеної навчальної дисципліни поки ще широко не використовується.

На нашу думку, використання комп’ютерних продуктів, призначених для контролю знань, дозволять усунути можливість списування й підказок, підвищити об'єктивність оцінки за рахунок відсутності суб'єктивного фактору, пов’язаного з особистістю викладача, підвищити пізнавальну активність студентів, звільнити викладача від рутинної роботи з перевірки й обробки статистичної інформації.

Використання комп’ютерних продуктів для індивідуальної роботи й самопідготовки є важливим чинником у розвитку пізнавальної діяльності студентів, удосконаленні, закріпленні й практичному застосуванні набутих знань. Існує два протилежних погляди на використання комп’ютерів у цій галузі.

З погляду одних педагогів, розвиток інформаційних технологій приніс більше шкоди, чим користі: якщо в паперову еру найпоширенішим гріхом було списування домашнього завдання у сусіда або обмін рефератами в рамках одного навчального закладу, то зараз списування й обмін рефератами поставлений на потік: в Інтернеті можна знайти всілякі зразки навчальної продукції.

На думку інших педагогів, використання комп’ютерів у домашніх умовах дає безліч позитивних можливостей.

Більшою підмогою стала поява різного роду електронних енциклопедій і довідників. Незважаючи на втрату актуальності у зв’язку з виходом нових видань, старі енциклопедії не втрачають свого історичного й культурного значення. Деякі електронні енциклопедії доступні через мережу Інтернет. Подібні продукти можна використовувати для роботи в гуртках, при проведенні олімпіад, конференцій.

Однією з головних цілей впровадження комп’ютерної техніки в навчальний процес є допомога викладачу в складанні варіантів самостійних і контрольних робіт з урахуванням індивідуальних особливостей студентів, перевірці цих робіт, аналізі результатів перевірки, підготовці занять з урахуванням останніх методичних розробок і т.п.

Загальні вимоги до втримування математичного утворення й побудови учбово-методичного комплексу, що реалізує профільну диференціацію навчання математиці:

• -.вивчення математики є обов’язковим для профільних навчальних закладів будь-якого напрямку;

• -.навчання математиці повинне мати загальне ядро, що розширює й доповнює базову математичну підготовку;

• -.у програму з математики повинні включатися додаткові розділи;

В наш час розробляються комп’ютерні навчальні продукти з математики, які виконують одночасно кілька різних функцій: демонстраційні фрагменти в таких програмах дозволяють пояснювати новий матеріал або повторювати вивчене, тестові й контрольні роботи — перевіряти рівень знань з предмету, довідники — шукати необхідну інформацію, графобудівники — створювати потрібні зображення. Крім того, часто є сервісний блок викладача, що включає можливість створення власних курсів із запропонованих тем тощо.

Слід зазначити, що за більш ніж 20-літню практику використання комп’ютерної техніки в процесі навчання математики з’явилася велика кількість комп’ютерних навчальних програм, але не вироблені загальні методичні рекомендації викладачам про доцільність застосування тієї або іншої комп’ютерної програми.

Література:

1. 1.Тихонов М. Ю. Информационное общество: философские проблемы управления наукой и образованием. — М.: Издательство ИКАР, 1998.

2. 2.Мультимедиа. / Под ред. А. И. Петренко — Киев: Торгово-изд. бюро BHV, 1994.

3. 3.Основы открытого образования / Андреев А. А., Каплан С. Л., Краснова Г. А., и др.- Отв. ред. В. И. Солдаткин. — Т. 1. — Российский государственный институт открытого образования. — М.: НИИЦ РАО, 2002. — 676 с.

4. 4.Садовничий В. А. Компьютерная система проверки знаний студентов // Высшее образование в России. — 1994. — № 3. — С. 20−26.

5. 5.Баула В. Г., Локшин Б. Я., Розов Н. Х., Сушко В. Г. Контроль знаний студентов с использованием компьютера // Компьютерные аспекты в научных исследованиях и учебном процессе. — М.: Издательство МГУ, 1996. — С. 62−66.

6. 6.Злыгостаева Т. Е. Информационные технологии в контроле и оценке результатов обучения // XI конференция-выставка «Информационные технологии в образовании»: Сборник трудов участников конференции. Часть V. — М.: МИФИ, 2001. — С. 31−32.

7. 7.Павлович Л., Павлович В. Применение ЭВМ при контроле усвоения знаний // Информатика и образование. — 1987. — № 5. — С. 13−16.

8. 8.Горбунова Е. И., Самойлов В. А., Шевченко К. К. Методические рекомендации по созданию тестовых заданий итогового контроля знаний. — М.: МЭСИ, 2000.