Использование пакетов символьной математика на факультативных занятиях

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАКЕТОВ СИМВОЛЬНОЙ МАТЕМАТИКИ НА ФАКУЛЬТАТИВНЫХ ЗАНЯТИЯХ

 

Содержание

 

 

Введение

Актуальность исследования. Современные тенденции социально- экономического развития России заставляют переосмыслить цели школьного образования, соответственно по-новому сформулировать и планируемые результаты образования. Одним из направлений модернизации является профилизация старшей ступени общеобразовательной школы, реализация которой, в свою очередь, вызвала необходимость введения дополнительных новаций в школьную практику. К числу дополнительных инновационных изменений относится целесообразное сочетание обучения общекультурным знаниям и деятельности, присущей математике, с применением компьютерных информационных технологий [3].

Инновационные педагогические технологии, использующие компьютерные средства, предполагают личностно-ориентированный  подход. При таком подходе учащиеся должны демонстрировать свое понимание идей, фактов, концепций, теорий, а не только их запоминание [1].

Повышение качества обучения и применение новых методик обучения могут быть реализованы путем использования информационных телекоммуникационных технологий (мультимедиа, дистанционное обучение на основе электронных средств связи, технологии «виртуальной реальности», программно-тестовое обучение) и др., которые в последнее время стали применяться в учебном процессе образовательных учреждений.

Расширение дидактических  возможностей компьютера создают предпосылки  для коренного изменения процесса обучения с использованием мультимедийных технологий. Поэтому становится актуальным пересмотр представления и определение  роли и места мультимедийных средств в процессе обучения вообще, и в школьном обучении в частности.

Стереометрия, в большей степени, чем другие разделы математики, требует наглядности, что влечет за собой использование большого количества проекционных чертежей и пояснительных рисунков. Уже в силу этого компьютер с его широкими мультимедийными и графическими возможностями может быть вовлечен в процесс обучения для решения ряда проблемных задач современной методики преподавания математики.

Инструментом создания обучающих программ является пакет символьной математики Maple, который также обладает широкими графическими возможностями [4].

Анализ существующих математических информационных систем показал, что система математики Maple может использоваться учителем как мультимедийное средство создания наглядности при обучении геометрии, и в частности стереометрии. Она позволяет учителю составить коллекцию графических файлов и видеоклипов, иллюстрирующих разрабатываемую методическую тему. Обучающие программы, использующие 3D-графику, отличаются ярким иллюстративным материалом, разнообразными формами подачи и оформления учебного материала, исключают фактор примитивного копирования учебника [2, с. 64].  Преимущество их использования состоит в том, что учитель может самостоятельно создавать на их основе систему заданий и демонстрационные материалы, соответствующие целям и задачам конкретного урока. Однако использование в процессе обучения стереометрии требует разработки методического сопровождения и подготовки к их использованию.

Объект исследования -  обучение стереометрии школьников старших классов на факультативных занятиях математики.

Предмет исследования –  процесс обучения стереометрии с  использованием системы математики Maple как средства наглядности.

Цель исследования: определение принципов и способов интеграции математической системы Maple как мультимедийного средства в обучение стереометрии и разработка на этой основе методики его реализации в учебном процессе.

Реализация поставленной цели потребовала решения следующих  задач:

1) определение роли и места мультимедийных средств в обучении стереометрии;

2) разработка и исследование принципов интеграции компьютерных технологий в процесс обучения стереометрии с учетом современных дидактических возможностей компьютера, психологических и дидактических требований к компьютерному обучению;

3) исследование методических возможностей мультимедийных средств учебного назначения по стереометрии и разработка рекомендаций по их использованию в процессе изучения школьного курса стереометрии;

4) разработка методики применения предметно-ориентированной инструментальной среды «Maple» на профильных этапах школьного обучения стереометрии;

5) практическая проверка сравнительной эффективности разработанных методик.

В ходе исследования использовались следующие методы: анализ психолого-педагогической, методической и учебной литературы по проблеме исследования, методы системного анализа, психолого-педагогический анализ учебного процесса и учебно-познавательной деятельности, педагогические наблюдения, беседы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава I. Современные пакеты символьной математики

§1. Мультимедиа-технологии в различных видах образовательной деятельности

Появление систем мультимедиа  произвело революцию во многих областях деятельности человека. Одно из самых  широких областей применения технология мультимедиа получила в сфере образования, поскольку средства информатизации, основанные на мультимедиа способны, в ряде случаев, существенно повысить эффективность обучения. Экспериментально установлено, что при устном изложении материала обучаемый за минуту воспринимает и способен переработать до одной тысячи условных единиц информации, а при «подключении» органов зрения до 100 тысяч таких единиц.

Первое общепризнанное определение «media education» было выработано на совместном совещании сектора информации ЮНЕСКО и Международного совета по кино и телевидению в 1973 г.:

«Под медиаобразованием  следует понимать обучение теории и  практическим умениям для овладения современными средствами массовой коммуникации, рассматриваемыми как часть специфической и автономной области знаний в педагогической теории и практике; его следует отличать от использования СМК как вспомогательных средств в преподавании других областей знаний, таких, как например, математика, физика или география»[5, с. 8]

Безусловно, применение компьютерных технологий обучения позволяет видоизменять весь процесс преподавания, реализовывать модель личностно-ориентированного обучения, интенсифицировать занятия, а главное - совершенствовать самоподготовку обучающихся. Безусловно, современный компьютер и интерактивное программно-методическое обеспечение требуют изменения формы общения преподавателя и обучающегося, превращая обучение в деловое сотрудничество, а это усиливает мотивацию обучения, приводит к необходимости поиска новых моделей занятий, проведения итогового контроля (доклады, отчеты, публичные защиты групповых проектных работ), повышает индивидуальность и интенсивность обучения. Но, применение мультимедиа технологий открывает перспективное направление развития современных компьютерных технологий обучения [6].

Средства и технологии мультимедиа обеспечивают возможность интенсификации школьного обучения и повышение мотивации школьников к учению за счет применения современных способов обработки аудиовизуальной информации, таких, как:

• «манипулирование» (наложение, перемещение) визуальной информацией;
• контаминация (смешение) различной аудиовизуальной информации;
• реализация анимационных эффектов;
• деформирование визуальной информации (увеличение или уменьшение определенного линейного параметра, растягивание или сжатие изображения);
• дискретная подача аудиовизуальной информации;
• тонирование изображения;
• фиксирование выбранной части визуальной информации для ее последующего перемещения или рассмотрения «под лупой»;
• многооконное представление аудиовизуальной информации на одном экране с возможностью активизировать любую часть экрана (например, в одном «окне» - видеофильм, в другом - текст);
• демонстрация реально протекающих процессов, событий в реальном времени (видеофильм).

Мультимедиа является эффективной образовательной технологией благодаря присущим ей качествам интерактивности, гибкости и интеграции различных типов учебной информации, а также благодаря возможности учитывать индивидуальные особенности учащихся и способствовать повышению их мотивации.

Технологии мультимедиа  позволяют осмысленно и гармонично интегрировать многие виды информации. Это позволяет с помощью компьютера представлять информацию в различных  формах, часто используемых в школьном обучении, таких как:

• изображения, включая отсканированные фотографии, чертежи, карты и слайды;
• звукозаписи голоса, звуковые эффекты и музыка;
• видео, сложные видеоэффекты;
• анимации и анимационное имитирование.

За счет этого, большинство  педагогов могут использовать мультимедиа  как основу своей деятельности по информатизации образования.

Информатизация образования  представляет собой область научно-практической деятельности человека, направленной на применение технологий и средств  сбора, хранения, обработки и распространения  информации, обеспечивающее систематизацию имеющихся и формирование новых знаний в сфере образования для достижения психолого-педагогических целей обучения и воспитания.

В настоящее время  практически невозможно найти область  знаний, в которой не существовало бы электронных информационных мультимедийных энциклопедий, справочников и учебных пособий. Подавляющее большинство из них является гипермедиа-системой, сочетающей текст, статичные изображения (рисунки, фотографии), аудио и видеофрагменты.

Образовательная деятельность так же тесно связана с использованием всевозможных мультимедийных ресурсов [6, с. 13].

В то же время любой  опытный школьный учитель подтвердит, что на фоне достаточно частого положительного эффекта от внедрения информационных технологий, во многих случаях использование мультимедиа-средств никак не сказывается на повышении эффективности обучения, а в некоторых случаях такое использование имеет негативный эффект. Очевидно, что решение проблем уместной и оправданной информатизации обучения должно осуществляться комплексно и повсеместно.

Педагоги должны учитывать  два возможных направления внедрения  средств мультимедиа в учебный  процесс. Первое из них связано с  тем, что такие средства включаются в учебный процесс в качестве «поддерживающих» средств в рамках традиционных методов исторически сложившейся системы школьного образования. В этом случае мультимедиа-ресурсы выступают как средство интенсификации учебного процесса, индивидуализации обучения и частичной автоматизации рутинной работы учителей, связанной с учетом, измерением и оценкой знаний школьников.

Внедрение мультимедиа-ресурсов в рамках второго направления  приводит к изменению содержания образования, пересмотру методов и  форм организации учебного процесса в школе, построению целостных курсов, основанных на использовании содержательного наполнения ресурсов в отдельных учебных дисциплинах. Знания, умения и навыки в этом случае рассматриваются не как цель, а как средство развития личности школьника.

Использование мультимедиа  технологий будет оправданным и  приведет к повышению эффективности обучения в том случае, если такое использование будет отвечать конкретным потребностям системы общего среднего образования, если обучение в полном объеме без использования соответствующих средств информатизации невозможно или затруднительно.

Мультимедиа ресурсы являются необходимыми элементами современной модели обучения. Основными задачами современных информационных технологий обучения с использованием мультимедийных средств являются разработка интерактивных сред управления процессом познавательной деятельности, доступа к современным информационно- образовательным ресурсам (мультимедиа учебникам, различным базам данных, обучающим сайтам и другим источникам).

Внедрение мультимедиа-ресурсов в учебный процесс школы может происходить в соответствии с двумя основными направлениями:

Рисунок  1. Основные направления внедрения образовательных мультимедиа ресурсов

 

Мультимедиа ресурсы, наиболее часто применяемые в учебном процессе, можно так же разделить на две группы:

1) на основе сетевых технологий, использующих локальные сети и глобальную сеть Internet (электронные вариант методических рекомендаций, пособий, серверы дистанционного обучения, обеспечивающие интерактивную связь с учащимися через Internet, в том числе в режиме реального времени);

2) использующие информационные технологии, ориентированные на локальные компьютеры (обучающие программы, компьютерные модели реальных процессов, демонстрационные программы, электронные задачники, контролирующие программы, дидактические материалы).

§2. Мультимедиа как средство наглядности в обучении стереометрии на факультативных занятиях

 

Известно, что способность  создавать и свободно оперировать  пространственными образами в процессе решения прикладных задач рассматривается сегодня как одна из фундаментальных человеческих способностей, характеризующих уровень общего интеллектуального развития человека. В современных условиях развития науки и техники наблюдается устойчивая тенденция к использованию схематического представления информации, замене реальных пространственных объектов -моделями, наглядных изображений - условными обозначениями [9].