|
§ 1.3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОТБОРУ ПАКЕТОВ ПРИКЛАДНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПРОГРАММ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ДОВУЗОВСКОЙ ПОДГОТОВКЕ ПО МАТЕМАТИКЕ ДЛЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ
Рассмотрим основные методические требования, которые предъявляются при отборе прикладных программ, предназначенных для использования в процессе довузовской подготовки по математике. В своей работе Вострокнутов И.Е. [34] пишет, что любая методика обучения, в том числе и с использованием средств ИТ, должна соответствовать общим дидактическим принципам обучения. Анализ зарубежных и отечественных исследований, а также практики использования программных средств образовательного назначения (ПС ОН), позволяет делать вывод, что одной из основных причин создания низкокачественных ПС ОН является именно “частичное, а порой и полное игнорирование дидактических принципов обучения при их разработке”.
Говоря о технологии оценки того или иного программного продукта образовательного назначения, И.Е. Вострокнутов пишет: “Большинство программных средств образовательного назначения (ПС ОН), поступающих на рынок, проходят апробацию в реальных условия обучения. Но, как показывает опыт, часто апробация носит предвзятый характер, а результаты эксперимента не отражают реального состояния ПС ОН и носят, в основном, рекламный характер. Точные результаты эффективности ПС ОН можно получить только при проведении педагогического эксперимента высококвалифицированными независимыми специалистами. Из вышесказанного видно, что подготовка и проведение педагогических экспериментов по определению эффективности ПС ОН — довольно сложный и трудоемкий процесс. Поэтому экономически нецелесообразно проводить серьезный педагогический эксперимент с каждым проверяемым ПС ОН на экспериментальных площадках. Рациональнее его проводить с предварительно отобранными ПС ОН, которые показали хорошие предварительные результаты”.
Для того, чтобы познакомиться с основными дидактическими требованиями к образовательным программным средствам, обратимся к монографии Роберт И.В. [41], в которой эти требования сформулированы чётко и сжато. Перечислим главные из них и, при этом, кратко охарактеризуем.
1. Основным требованием является обеспечение научности содержания педагогического программного средства (ППС), что предполагает предъявление средствами программы научно-достоверных сведений методами рассматриваемой науки. При этом возможность моделирования, имитации изучаемых объектов, явлений, процессов может обеспечить проведение экспериментально—исследовательской деятельности, инициирующей самостоятельное «открытие» закономерностей изучаемых процессов;
2. Требование доступности ППС означает, что предъявляемый программой учебный материал, формы и методы организации учебной деятельности должны соответствовать уровню подготовки обучаемых и их возрастным способностям. Необходимо, чтобы предъявляемый с помощью ППС учебный материал был доступен пониманию обучаемого, соответствовал ранее приобретенным знаниям, умениям и навыкам.
3. Требование адаптивности означает приспособленность ППС к индивидуальным возможностям обучаемого и предполагает реализацию индивидуального подхода к обучаемому, учет его индивидуальных возможностей восприятия предложенного материала.
4. Чрезвычайно важным, по мнению И.В.Роберт, является требование обеспечения компьютерной визуализации учебной информации, предъявляемой ППС. Выполнение этого требования предполагает реализацию возможностей современных средств визуализации объектов, процессов, явлений, а также их моделей, представление их в динамике развития, во временном и пространственном движении с сохранением возможности диалогового общения с программой – то, что коротко называется “дружественность” интерфейса.
5. Требование обеспечения сознательности обучения, самостоятельности и активизации деятельности обучаемого предполагает обеспечение средствами программы активных самостоятельных действий по извлечению учебной информации при четком понимании конкретных целей и задач учебной деятельности.
6. Требование прочности усвоения результатов обучения предполагает сознательное усвоение обучаемым содержания, внутренней логики и структуры учебного материала, представляемого с помощью ППС.
7. Требование обеспечения интерактивного диалога предполагает необходимость его организации при условии обеспечения возможности выбора вариантов содержания изучаемого учебного материала, а также режима учебной деятельности, осуществляемой с помощью ППС.
8. Требование развития интеллектуального потенциала обучаемого предполагает обеспечение развития мышления, формирования умения принимать оптимальное решение или вариативные решения в сложной ситуации, формирования умений по обработке информации.
9. Также важным является требование обеспечения суггестивной (от Suggest (англ.) – предложение, совет) обратной связи при работе с ППС. Оно предполагает как обеспечение реакции программы на действия пользователя, в частности при контроле с диагностикой ошибок по результатам учебной деятельности на каждом логически завершенном этапе работы по программе, так и возможность получать предполагаемый программой совет, рекомендацию о дальнейших действиях или комментированное подтверждение (опровержение) выдвинутой гипотезы или предположения. При этом целесообразно обеспечить возможность приема и выдачи вариантов ответа, анализа ошибок и их коррекция.
Исследуем более подробно возможности применения средств ИТ в процессе преподавания математики, с учетом выполнения всех вышеперечисленных дидактических требований, на занятиях разного рода и во внеаудиторное время.
Гужвенко Е.И. [49] пишет о том, что некоторые авторы разрабатываемых компьютерных технологий обучения, рассматривая вопросы дидактики, считают вопрос содержания обучения само собой разумеющимся. Но этот компонент процесса обучения является одним из главных при проектировании всех звеньев дидактического процесса. В связи с этим возникла необходимость проанализировать содержание обучения его целям для данного контингента обучаемых и их психолого-педагогическим возможностям.
Психологические возрастные особенности обучаемых порождают различные негативные явления: “ответобоязнь”, дискомфорт при необходимости устного заучивания материала или осознании обучаемым своей неспособности достичь требуемого уровня обучения, запредельное торможение в экстремальных ситуациях (экзамены, зачеты), негативная реакция на оценку при отсутствии сформированного объективного представления об уровне владения материалом, об умении точно, понятно и кратко изложить свою мысль. Все эти негативные явления порождают подавление индивидуальной активности. Сказанное в полной мере относится и к слушателям подготовительных курсов – будущим студентам. Поэтому для сведения к минимуму перечисленных недостатков необходима разработка технологии дифференцированного использования ограниченного компьютерного времени внутри учебной группы.
До сих пор во многих современных учебных заведениях большинство лекций читается без использования или с малым использованием технических средств. Математика – одна из тех наук, где на лекции традиционно чаще всего используются лишь мел, тряпка и доска. Применение обычной технической аппаратуры (кино- и диапроекторов, телевизоров, видеомагнитофонов) довольно часто затруднено из-за дороговизны техники или ее морального и физического устаревания, либо из-за несовместимости имеющейся аппаратуры. Кроме того, затруднено эффективное применение технической аппаратуры из-за низкого качества демонстрационных материалов, а также в связи с трудностью их тиражирования. При этом возможности современной компьютерной техники позволяют успешно решать проблему визуализации процесса обучения. Достаточно эффективно при чтении лекций могут использоваться фрагменты описанного выше универсального математического пакета MathCAD. Говоря об использовании компьютерной техники на подготовительных курсах по математике, можно перечислить следующие её демонстрационные возможности:
- иллюстрировать текст лекции уже готовыми точно выполненными рисунками или графиками;
- масштабировать необходимые фрагменты рисунков и графиков для лучшего восприятия их обучаемыми;
- трансформировать полученные графики или формулы, вводя новые значения и демонстрировать немедленное их изменение;
- использовать демонстрационные примеры, иллюстрирующие те или иные математические понятия;
- дополнять материал лекции фактами, сопровождающими излагаемый материал (портреты математиков, рукописные материалы их работ, применение изучаемого закона на практике и др.).
При использовании ИТ при чтении лекций, не представляет проблемы тиражирование и хранение демонстрационных материалов, которые легко трансформируются в случае необходимости. Этой возможности лишены традиционные технические средства обучения (ТСО).
Обобщая современный опыт применения ИТ на лекциях, можно отметить ряд закономерностей, как положительного, так и отрицательного характера. К безусловно положительным аспектам использования ИТ на лекциях следует отнести:
1. Аспекты мультимедиа, включающие в себя возможности интеграции текста и графики, интеграции моделирования и анимации, а также модификация и адаптация, использование готовых фрагментов.
2. Аспекты гипертекста, включающие в себя возможности получения ясность структуры всей лекции и прямой доступ к каждой её части.
Можно отметить и ряд отрицательных сторон использования ИТ на лекциях. К ним следует отнести значительные затраты на подготовку, дорогостоящее оборудование, трудность распечатки некоторых фрагментов, избыточно большая скорость предъявления материала слушателям. Правда, следует сделать оговорку, что если вуз не имеет проблем материального плана и может себе позволить использование высококачественной компьютерной техники и современного программного обеспечения, то аргументов против использования ИТ в учебном процессе практически не остаётся.
Анализ применения ИТ (в первую очередь, пакета MathCAD) при чтении лекций в процессе довузовской подготовки по математике на подготовительных курсах позволяет сделать следующие выводы:
1) применение ИТ на лекциях значительно повышает наглядность, сокращает время на изложение и позволяет знакомить обучаемых не только с тезисным изложением материала лекции (в виде правил, теорем и доказательств), но и сделать процесс изучения математики более содержательным;
2) использование ИТ при проведении лекций позволяет демонстрировать более наглядно различные математические объекты (формулы, графики и т.п.), давать дополнительные сведения справочного и исторического характера по изучаемой теме, увеличить точность графических построений и показать возможности изменения формул, функций;
3) применение ИТ на лекциях может быть ограничено только недостаточным количеством и дороговизной техники.
Здесь уместно сделать замечание о том, что быстрота представления материала на лекциях, достигаемая с использованием ИТ может оказаться не только достоинством, но и недостатком в силу того, что скорость восприятия аудиовизуальной информации у обучаемых может значительно различаться.
Ещё более эффективным может быть применение ИТ при проведении практических занятий. На практических занятиях по математике в рамках подготовительных курсов отрабатываются и закрепляются приемы решения задач, рассматриваются формулировки и доказательства теорем, правил и аксиом. Главными отличиями практического занятия от лекционного являются следующие: во-первых, на практическом занятии значительно меньше внимания уделяется теории, во-вторых, практическое занятие позволят преподавателю осуществлять дифференцированный, личностно-ориентированный подход к каждому обучаемому, в-третьих, практическое занятие предполагает активную самостоятельную работу обучаемых. Очевидно, что возможности использования ИТ на практических занятиях несравнимо шире, нежели на лекциях. Все те возможности ИТ, которые выше были указаны для лекционных занятий, сохраняются. К ним добавляется ещё возможность применения программ, предназначенных для контроля готовности обучаемых к занятию, для изучения нового теоретического материала, для демонстрации примеров выполнения заданий, для отработки навыков самостоятельного решения математических задач, а также для контроля качества усвоения изученного на занятии материала.
Выполненный выше анализ стандартных пакетов, а также личный практический опыт позволяют сказать, что на практических занятиях по математике на подготовительных курсах целесообразно использовать системы MathCAD, Математика из-за простоты и доступности, а также наглядности и схожести интерфейса со стандартным интерфейсом приложений Windows. В целом, однако, предпочтение отводится пакету MathCAD в силу следующих соображений. Во-первых, ранние, но вполне работоспособные версии программы, такие как MathCAD 8.0, очень нетребовательны к аппаратным ресурсам и могут быть установлены на слабых машинах с процессором, начиная от 486 SX2. Во-вторых, практика показывает, что слушатели курсов быстрее овладевают навыками самостоятельного применения этого пакета в том объёме, который предусмотрен программой курсов.
При проведении практических занятий по математике на подготовительных курсах в некоторых случаях незаменимую помощь могут оказать среда Maple и пакет MatLab благодаря наличию в них возможностей создания и решения задач математического моделирования. Это является хорошей пропедевтической основой для применения этих программ впоследствии в ряде дисциплин учебной программы уже при обучении в вузе.
Исследования в области эффективного применения ИТ на практических и групповых занятиях позволяют нам предположить, что применение ИТ на практических занятиях способствует:
· повышению качества усвоения изучаемого материала;
· увеличению объема изучаемого материала;
· индивидуализации и дифференциации обучения;
· повышению объективности контроля;
· налаживанию межпредметных связей между математикой и информатикой
Тем не менее, существует ряд проблем, связанных с применением ИТ на занятиях. Мы перечислим основные из них:
1) использование ИТ в учебный процесс не всегда обоснованно, то есть изучаемый материал в ряде случаев может быть, в принципе, успешно изложен и усвоен с помощью традиционных дидактических методов;
2) при использовании ИТ не учитывается личный опыт и возможности конкретного обучаемого, его потребности, стиль работы и степень подготовленности;
3) с первых занятий к обучаемым предъявляются завышенные требования, несмотря на то, что многие выпускники школ еще не работали с данными прикладными программами;
4) допускаются нарушения регламента общения каждого обучаемого с компьютером, то есть машинное время расходуется нецелесообразно и с нарушением норм использования вычислительной техники.
Основной целью проведения лабораторных занятий является закрепление изученного теоретического материала, рассмотрение методов проведения работ, выполнение самих работ и анализ полученных результатов. Работа чаще всего проходит поэтапно: закрепление или изучение теории (в аудитории или во время подготовки к занятию), контроль знаний по данной работе, выполнение работы, ответы на вопросы. При этом использование компьютера возможно, как на отдельных этапах лабораторного занятия, так и на каждом этапе. В связи с этим на лабораторных занятиях целесообразно использование контролирующих, моделирующих, обучающих программ.
Специализированные математические пакеты Математика, MathCAD, MatLab, Maple и другие получили наибольшее распространение при проведении лабораторных работ, потому что они позволяют производить вычисления, необходимые в этих работах, моделировать различные процессы, решать прежде невыполнимые задачи.
На протяжении нескольких лет на подготовительных курсах при Вяземском филиале Московского государственного индустриального университета используются в учебном процессе специальные методические пособия в форме лабораторного практикума с применением средств пакета MathCAD.
Можно выделить ряд положительных моментов, связанных с использованием ИТ на лабораторных занятиях по математике:
- ПК позволяет не только сообщать новые сведения и контролировать процесс их усвоения, но и освобождает обучаемых от рутинных вычислений, позволяя тем самым зарезервировать время для изучения дополнительного материала или закрепления старого;
- появляется возможность моделировать изучаемые процессы, то есть демонстрировать их в динамике, что особенно важно для успешного запоминания материала;
- можно повторять эксперимент многократно, лишь изменяя определенные параметры;
- увеличивается наглядность изложения нового материала, что облегчает его понимание и запоминание;
- возникает возможность решать задачи исследовательского характера;
- появляется возможность индивидуализации процесса обучения.
Чрезвычайно важным элементом в системе довузовской подготовки абитуриентов вузов является правильная организация самостоятельной подготовки. В ней большую помощь окажут стандартные программные пакеты, так как при отсутствии непосредственного контроля преподавателя за действиями обучаемого, в какой-то степени его роль берет на себя компьютер (опции Help). Поэтому одним из важнейших критериев отбора программных продуктов для использования в учебном процессе является, как уже было сказано выше, отлаженная и корректно работающая система помощи.
Главной целью, преследуемой при организации самостоятельной подготовки, является, прежде всего, постоянное самообразование с использованием ранее изученного или изучение нового материала, в том числе и изучение материала для подготовки к конкретному занятию. Рассматривая вопросы самостоятельной подготовки слушателей курсов к занятиям с использованием ИТ, следует выделить ряд требований к программным продуктам, используемым во время этой учебной деятельности:
- использование программ с достаточно простым и привычным для обучаемых интерфейсом;
- наличие качественного инструкторско-методического сопровождения.
Опыт работы показывает, что характер и результаты применения ИТ в процессе довузовской подготовке по математике в целом соответствуют перечисленным выше дидактическим требованиям.
Подводя итог анализу методов и организационных формы обучения на подготовительных курсах по математике с использованием ИТ, можно сделать следующие выводы:
1) при всём многообразии исследований по применению ИТ в процессе обучения не определена оптимальная структура таких занятий; программно-методического обеспечения недостаточно, либо оно низкого качества;
2) использование ИТ в рамках подготовительных курсов по математике влечёт за собой изменение форм, методов и содержания обучения;
3) при использовании ИТ в обучении существенно изменяется роль преподавателя;
4) требуется исследование возможностей разработки и создания программных средств, ориентированных на потребности конкретных учебных заведений.
В заключение, можно сказать, что характер и результаты применения ИТ в процессе довузовской подготовке по математике в целом соответствуют перечисленным выше дидактическим требованиям.
| 
О проекте
