Определение возможностей и путей изучения геометрического материала с использованием компьютера

 

ВВЕДЕНИЕ


В настоящее время постоянно растет интерес к применению новейших технических средств в преподавании. При этом доля программных средств обучения постоянно увеличивается. Это обстоятельство приводит к тому, что на рынке появляется множество обучающих программ, которые приходится апробировать, прежде чем их реализовывать на практике.

Современные методы преподавания с использованием новейших технологий гарантируют качественное обучение, но так же имеет место проблема их надежности.

В связи с этим особо актуальна оценка уже используемых электронных методов преподавания. Разработка эффективных средств обучения трудоемкий процесс, ведь основная задача обучения в школе - воспитание гармонически развитой личности, способной плодотворно трудиться в самых различных сферах деятельности при непрерывном и нарастающем ускорении научно - технического прогресса.

Но информатизация современного общества все увереннее расширяет свои границы и оказывает влияние на все сферы общественной деятельности, в том числе и на образование. В настоящее время практически во всех странах компьютер используется не только как предмет изучения, но и как средство обучения. Компьютер является новым техническим средством, распространение которого связано с качественной перестройкой основных видов человеческой активности, изменение системы социальных условий, требований к умственным и психическим особенностям человека.

Поэтому современный образовательный процесс трудно представить без качественного обеспечения учебными и техническими средствами. За последнее время их видовой состав пополнился такими новейшими инструментами педагогической деятельности как электронные учебные пособия, средства компьютерного моделирования, интернет-сайты и другие телекоммуникационные средства. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы формирования и оперативной обработки информации для подобных средств обучения. Работникам практически всех специальностей приходится извлекать заданную в разнообразных формах информацию из всевозможных информационных потоков, перерабатывать эту информацию, преобразовывать ее из одного вида в другой, принимать на основе полученной информации необходимые решения и проводить их в жизнь, постоянно учитывая при этом вновь поступающие сведения. Без такой деятельности невозможно эффективное и целенаправленное осуществление задач, стоящих перед нашим обществом в целом и его отдельными членами.

Одним из первичных информационных учреждений является школа, в которой по традиции изучают основы наук, необходимых человеку для дальнейшей деятельности.

Школьная программа, подобно энциклопедическому словарю, должна иметь постоянный объем и идти в ногу со временем. Для этого необходимо вовремя включать в нее необходимые новые сведения взамен тех, которые потеряли свою актуальность.

Использование компьютера на разных этапах обучения с различной дидактической целью позволяет решать некоторые методические проблемы традиционного процесса обучения в средней школе. Результатом внедрения компьютерных средств могут стать новые обучающие пособия, электронные учебные пособия.

Осознание дидактических целей и задач компьютеризации того или иного курса, привлечение педагогических и психологических теорий, должны помочь определить место вычислительной техники в обучении; определить направления внедрения компьютерных технологий: оптимальный объем учебного содержания, которое может быть изучено с привлечением возможностей этого технического средства, способы представления учебной информации в электронных учебных пособиях.

Все выше сказанное определяет актуальность настоящего исследования.

Цель исследования: определение возможностей и путей изучения геометрического материала с использованием компьютера, разработка электронного учебного пособия по геометрии для 7-8 классов, описание методики его применения.

В данной работе рассмотрена попытка разработки иерархической структуры понятий по геометрии, теоретико-технологический подход к обучению детей данной дисциплине. Условное название данной представления понятий - информационное интегрирование, оно заключается в интеграции информационных составляющих, которые согласуются со специально построенными структурами данных - иерархии.

Исследование поставленной проблемы потребовало решения следующих частных задач:

  • Рассмотреть аспекты создания электронного учебного пособия по геометрии;
  • Отобрать содержание и разработать структуру курса геометрии в средней школе (7-8 классах)
  • Разработать методику применения созданного электронного учебного пособия;
  • Провести экспериментальную проверку полученных результатов.

Решение поставленных задач осуществлялось с использованием следующих методов:

  • анализ литературы по проблеме исследования;
  • изучение требований к электронному учебному пособию;
  • изучение «Информационного интегратора «Иерархия 2000» » создания электронного учебного пособия.

Данная дипломная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы.

Во введении отражены актуальность выбранной темы, цель данного исследования, задачи для решения данной проблемы, а так же методы для решения поставленных задач.

В первой главе рассматриваются психолого-педагогические основы обучения, произведен анализ имеющихся исследований по выбранной теме, рассмотрены требования к электронному учебному пособию на основе изученных исследований. Сделан вывод о том, что компьютерное обучение представляет собой сложную систему, состоящую из следующих элементов: учитель и его деятельность, связанная с обучением; ученик, его познавательная активность, а так же рассмотрены психологические и возрастные особенности учащихся.

Во второй главе рассмотрен информационный интегратор «Иерархия 2000», как один из способов представления системы компьютерного обучения. Описана методика создания электронного учебного пособия по курсу геометрии 7-8 классов, на основе информационного интегратора «Иерархия 2000».

В третьей главе приведена разработка методики изучения геометрического материала в 7-8 классах с использованием электронного учебного пособия. А также приведены конспект урока по теме: « Основные свойства отрезка», и результаты экспериментальной проверки.

В заключении сделаны основные выводы и показаны результаты проведенного исследования.


ГЛАВА 1. ТРЕБОВАНИЯ К РАЗАБОТКЕ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ


.1 НЕКОТОРЫЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРЕПОДАВАНИИ ГЕОМЕТРИИ В РОССИИ


Геометрия традиционно занимает важное место в среднем образовании. В зависимости от многих как внешних (общеполитические установки, требования экономического развития), так и внутренних (развитие методико-математической и педагогической мысли) факторов, содержание курса геометрии, его цели, способы преподавания существенно менялись. В процессе становления и развития отечественных традиций математического образования педагогами прошлого были найдены классические методические решения, которые позволили математическому образованию в средних образовательных учреждениях подняться на большую высоту. Так, Элементарная геометрия А.П. Киселева, созданная еще во второй половине XIX века, благодаря своей доступности и логической стройности и сегодня продолжает входить в золотой фонд наших учебников. Возрождая лучшие традиции отечественного гимназического образования, обратимся к истокам - к истории преподавания геометрии в средних учебных заведениях прошлых веков. Ведь именно на основе анализа развития методики геометрии в прошлом мы можем получить сегодня новые плодотворные идеи для современной школы. Итак, каким же было преподавание геометрии в XIX веке?

Геометрия вместе с алгеброй, плоской тригонометрией, прикладной математикой и опытной физикой входила в курс математики гимназии начала XIX века. На все математические дисциплины отводилось всего 18 часов в неделю суммарно во всех классах. Для сравнения: сегодня на математику отводится 46 часов. В то же время объем знаний, которые нужно было сообщить учащимся, не соответствовал такому малому количеству часов.

В это время геометрию часто не выделяли в качестве отдельно изучаемого предмета, существовал единый курс математики, например, Курс математики Т.Ф. Осиповского. Курс был очень обширным. В него входили такие вопросы, как:

  • свойства уравнений высших степеней,
  • разрешимость уравнений, имеющих рациональные корни,
  • неопределенные уравнения второй и высших степеней,
  • планиметрия,
  • стереометрия,
  • прямолинейная геометрия,
  • элементы аналитической геометрии.

Учащиеся не справлялись с таким большим объемом материала, и часто учение сводилось к зубрежке целых учебников.

В 1837 году вышел Гимназический курс чистой математики Д.М. Перевощикова - учебник, который содержал элементы аналитической геометрии и также был достаточно перегружен информационно.

Такая информационная перегруженность зачастую объяснялась тем, что учащимся нужно получить в гимназиях все сведения, которые понадобятся им в жизни. Таким образом, главной целью математического образования была практическая, т. е. - дать учащимся широкий перечень математических знаний и умений, которые затем пригодятся на практике. Эта цель математического образования была более характерна для XVIII века, когда обучение математике рассматривалось в основном в контексте будущей профессии. Но, как видим, практическая цель обучения математике оставалась главной и в начале XIX века. Практическая цель обучения четко прослеживается в учебных руководствах геометрии того времени. Например, в Кратком руководстве к геометрии теоремы были представлены как задачи с решениями. Задач для самостоятельного решения - задач без решений - не было. При этом даже предлагаемые решения задач часто содержали просто алгоритм необходимых вычислений, а не объяснения и доказательства. Например, задача XXVI Найти толстоту призмы решалась так: Помножь основание высотою (а не осью в косых призмах). Сие произведение в кубической мере есть толстота призмы. Предполагалось, видимо, что учащиеся будут заучивать решения задач и по мере надобности использовать алгоритмы решения в повседневной жизни.

Наряду с практической целью изучения геометрии, в первой половине XIX века важное значение имело и умственное (формально-логическое) развитие учащихся, при этом главная роль в формально-логическом развитии отводилась теории. Приписывая теории большое образовательное значение, тогда считали, что учащиеся должны сознательно овладеть ею и учиться на лучших логических образцах построения теории. Одним из примеров такого подхода является известный учебник Основания геометрии выдающегося математика С.Е. Гурьева. Вот, например, определения из книги С.Е. Гурьева:

Круг есть предел правильных многоугольников, вписываемых в нем или описываемых около него через удвоение числа сторон их [15]

Когда две точки одной линии, лежа на двух точках другой, делают, что и самые линии лежат одна на другой; то каждая из оных называется прямою[15]

Наряду с С.Е. Гурьевым разработкой курсов геометрии для средней школы занимались и другие выдающиеся ученые-математики с мировой известностью - В.Я. Буняковский, М.В. Остроградский, Н.И. Лобачевский. Подчеркивая оригинальность, высочайшую научную ценность данных курсов, их логическую красоту и строгость, необходимо отметить, что эти курсы были, как и учебник С.Е. Гурьева, очень сложны для учащихся средних учебных заведений.

В начале XIX века не существовало программы курса геометрии, поэтому о содержании обучения мы можем судить по учебным руководствам того времени. Например, Краткое руководство к геометрии предлагало следующее изложение материала:

Отделение I. Об измерении долгот.

Глава 1. О различных видах линий и об углах.

Глава II. Некоторые теоремы до углов и линий касающиеся.

Глава III. О проведении линий, делении углов и потребных к тому орудиях.

Глава IV. О делении и измерении линий и углов.

Отделение II. Об измерении поверхностей.

Глава I. О чертежах и фигурах.

Глава II. О черчении фигур.

Глава III. О равенстве и подобии чертежей.

Глава IV. Некоторые теоремы до фигур касающиеся.

Глава V. Об измерении фигур и представлении их на плане.

Глава VI. Об исчислении площадей в чертежах.

Глава VII. О делении и превращении чертежей или фигур.

Отделение III. Об измерении тел.

Глава I. О телах вообще, а наипаче о правильных и о способе их чертить.

Глава II. О неправильных телах и о способе их делать.

Глава III. Некоторые аксиомы и теоремы до тел касающиеся.

Глава IV. Об исчислении наружных поверхностей и толстоты тел.

Глава V. Об исчислении наружных поверхностей в правильных телах и пустых пространствах.

В 1828 году гимназии получили первый утвержденный министерством народного просвещения план по математике. Теперь в гимназиях вводился семилетний курс обучения вместо четырехлетнего. Лонгиметрия, планиметрия, стереометрия и начертательная геометрия изучались с 4-ого класса. Общее число часов, отводимых на математику во всех классах, увеличилось очень незначительно - до 23 часов в неделю.

В 1844 году вышел в свет первый задачник по геометрии Практические упражнения в геометрии или собрание геометрических задач с их ответами и решениями, который состоял из двух частей - первая содержала вопросы и задачи, вторая - ответы и решения. Авторы П.С. Гурьев (сын академика С.Е. Гурьева) и А. Дмитриев (ученик П.С. Гурьева) в предисловии к изданию писали, что вспомогательные книги, содержащие в себе собрание задач, особенно при сжатых и кратких учебниках и том способе преподавания, который почти повсеместно употреблялся, особенно необходимы.

В конце первой половины XIX века был издан ряд учебников по геометрии: Литтров Геометрия для народных школ и для подготовки начинающих заниматься впоследствии геометрией Евклида (1844), Фуассен Геометрия и землемерие для первоначального обучения, народных школ и сельских жителей (1842), Ламе-Флери Краткая геометрия для детей (1847). В них геометрические истины разъяснялись наглядно, без доказательств. Нельзя сказать, чтобы эти книги получили широкое распространение, но само их появление свидетельствовало о необходимости распространить обучение геометрии на народные школы. Таким образом, уже в сороковых годах XIX века возникла идея элементарного курса геометрии.

Что касается методики преподавания геометрии, то в учебных заведениях той поры господствовал практически единственный способ изучения материала. В предисловии к Краткому руководству указывалось, что учитель проходя геометрию по сей книге должен заставлять учеников прочитывать каждый период, потом изъяснять оный, тот час спрашивать, как они истолкованное поняли, и не подаваться далее до тех пор, пока большая часть учеников не уразумели хорошо прочитанного[15]. Таким образом, преподавание сводилось к объяснению прочитанного и контролю не столько за пониманием, сколько за запоминанием.

Преподавание без задачников геометрии сводилось к выучиванию наизусть теорем и доказательств.

Что же касается методической литературы для преподавателей геометрии, то в первой половине XIX века ее практически не было. Если методические руководства по арифметике уже существовали, то работ, посвященных именно методике преподавания геометрии, найти не удалось, за исключением журнальных статей. В 1832 - 1833 годах выходят первые отечественные частные педагогические журналы - Математический журнал К. Купфера и Педагогический журнал А.Г. Ободовского, П.С. Гурьева, Е.О. Гугеля, где важное место занимают именно вопросы преподавания математики. Публикации в журналах были важны для учителей, не имевших никаких методических пособий.

В 1846 году была издана первая программа по математике. Геометрия по ней преподавалась в 4 - 5-х классах. Издание программы имело важное значение, так как существовавшие до этого времени учебники геометрии порой широко различались по содержанию.

Таким образом, в первой половине XIX века было четко определено содержание гимназического курса геометрии, разработан первый задачник, сделана попытка отдельно поставить проблему преподавания геометрии и предложить методические материалы для учителя. На основе этих достижений методика геометрии получила развитие уже во второй половине XIX века, когда и произошло ее окончательное становление как отдельной области педагогических исследований.

Как известно, вторая половина XIX века была ознаменована важнейшими переменами во всей жизни российского общества, оказавшими влияние и на развитие отечественной педагогической, в том числе и методической мысли.

В XIX век Россия вступила аграрной страной. Полноценное развитие индустриального общества требовало не только отмены крепостного рабства и развития промышленности, но и широкого становления образовательной сферы - получения начального образования всем населением, увеличения слоя не просто грамотных, а образованных людей.

Прежде всего, был поднят вопрос о методах обучения. Одним из первых о необходимости изменения методов преподавания выступил выдающийся математик М.В. Остроградский. Он считал, что первые понятия о геометрических фигурах, о счете ребенок должен получить не из объяснений учителя, а в процессе самостоятельного труда в школьных мастерских.

Итак, развитие отечественной методико-математической мысли требовало разработки новых методов обучения. Улучшение методов обучения в 60-х годах проявилось прежде всего в широком применении наглядности и постепенном обобщении наблюдения, да еще в заботе о возбуждении интереса к учению.

Таким образом, на рубеже XIX - XX веков начался подъем методико-математической мысли, вылившийся уже в начале XX века в широкое движение за реформу математического образования. Основные идеи реформы были следующими:

. Сблизить математику как учебный предмет с математической наукой.

. Обновить содержание школьной математики.

.1. Внедрить в учебный предмет элементы высшей математики.

.2. Создать для учителей курс Элементарная математика с точки зрения высшей.

. Сблизить между собой отдельные учебные предметы школьной математики: арифметику, алгебру, геометрию, тригонометрию.

. Объединить теоретическую и практическую математику в связи с введением приближенных вычислений и применением инструментальных, графических, табличных методов вычислений.

. Обновить традиционные учебники и задачники.

. Поставить новые цели обучения математике, связанные с привитием учащимся элементов математической культуры и развитием

.1. Функционально-аналитического мышления,

.2. Алгебраическо-оперативного мышления,

.3. Геометрического конструктивного мышления.

. Изменить педагогический процесс: дать большую свободу учителю и предоставить инициативу ученику.

Важным моментом стало выделение методики геометрии в качестве отдельной области исследований.

Первая книга, посвященная собственно методике геометрии вышла в России в 1884 году. Это были Материалы по методике геометрии А.Н. Острогорского. В книгу вошли следующие темы:

Общие замечания о геометрических определениях. Определения прямой, угла, фигуры и т.д. Аксиомы. Происхождение и дидактическое значение их. Арифметические аксиомы. Геометрические аксиомы. Теорема, состав ее. Взаимная зависимость теорем. Значение обратных теорем. Образование обратных теорем. Доказательство теоремы. Убеждение учеников в необходимости доказывать теоремы. Доказательства с логической стороны. Чертеж. Вспомогательные линии. Прямые и косвенные доказательства. Способ наложения. Способ пропорциональности. Способ пределов. Алгебраические выкладки при доказательстве теоремы. Запись доказательства. Аналитический и синтетический методы. Проработка теоремы в классе.

Книга была прекрасным пособием и для начинающих, и для уже опытных учителей. А.Н. Острогорский считал, что для образования понятия необходимо наблюдать факты или предметы и сличать их между собою. Это сличение дает возможность видеть их признаки как сходные, так и те, которыми они разняться. Результатом такой умственной работы и является образование понятий[15] .

А.Н. Острогорский в своей работе по методике геометрии выдвинул ряд положений, которые имели и обще дидактическое значение, например, обязательность повторения материала, необходимость самостоятельной работы учащихся и ее правильной организации, значение руководящей роли учителя в учебной работе и многие другие.[15]

Для своего времени книга А.Н. Острогорского была важнейшим событием в методике геометрии.

Таким образом, к концу XIX века, была проведена значительная работа по исследованию проблем преподавания геометрии в средней школе. Разработаны пропедевтические курсы геометрии и показана необходимость изучения геометрии в начальной школе, проведена важная работа по составлению систематических курсов геометрии, поставлена задача обновления курса геометрии на основе изучения элементов аналитической геометрии, а также задача обновления курса математики на основе идеи функциональной зависимости и введения основ дифференциального и интегрального исчислений, положено начало самостоятельным методическим исследованиям проблем преподавания геометрии, разработаны методические материалы для преподавателей геометрии.


1.2 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРЕПОДАВАНИЯ МАТЕМАТИКИ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ


Новые информационные технологии предъявляют повышенные требования к качеству труда и уровню квалификации инженерно-педагогических и руководящих работников профессиональных учебных заведений. Информатизация предполагает сущностное изменение содержания, методов и организационных форм образования. Включение современных информационных технологий в образовательный процесс создает возможности повышения качества образования.

Перечисленные проблемы не могут быть решены в приемлемые сроки при использовании только рыночных механизмов. Необходима реализация государственной федеральной целевой программы развития единой образовательной информационной среды. В соответствии с поручением Президента Российской Федерации Правительство Российской Федерации разработало федеральную целевую программу РАЗВИТИЕ ЕДИНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ НА 2001-2005 ГОДЫ.

Результатом реализации данной Программы должно стать развитие единой образовательной информационной среды в целях:

) повышения качества российского образования на основе использования новых информационных технологий;

) предоставления условий для обеспечения равных возможностей всем гражданам России на получение образования всех уровней и ступеней.

Прочное усвоение знаний является главной задачей процесса обучения, это очень сложный процесс. В него входят восприятие учебного материала, его запоминание и осмысливание, а также возможность использования этих знаний в различных условиях.

Для организации учебного процесса Министерством образования Российской Федерации рекомендуется использовать учебники из Федерального комплекта для общеобразовательных учебных заведений РФ, то есть учебники, имеющие гриф Министерства образования. Федеральный комплект по каждому классу и по каждой математической дисциплине включает ряд параллельных учебников, созданных в рамках одной и той же программы. Кроме того, комплект постоянно расширяется за счет подготовки новых учебников, отражающих современные тенденции в образовании. Все это дает учителю достаточно большую свободу для выбора учебной литературы. Заметим, что Федеральный комплект издается не только издательством «Просвещение» (Москва), но и рядом других негосударственных издательств, среди которых «Просвещение» (Санкт-Петербург), «Дрофа», «Мирос» и другие. Для преподавания математики в 7-9 классах Министерством образования рекомендуется использовать следующие учебники:

·Погорелов А.В. «Геометрия 7-11» (1990)

·Атанасян Л.С. и др. «Геометрия 7-9» (1990)

·Александров А.Д., Вернер А.Л., Рыжик В.И. «Геометрия 7-11» (1992)[6]

Основной особенностью развития системы школьного математического образования является ориентация на широкую дифференциацию обучения математике, позволяющую, с одной стороны, обеспечить базовую математическую подготовку всех школьников, а с другой стороны - удовлетворить потребности каждого, кто проявляет интерес и способности к предмету.

Однако построение системы дифференциального математического образования невозможно без соблюдения некоторых ограничительных условий, которое призваны гарантировать определенное единство базовой математической подготовки, научную культуру используемых в преподавании программ и учебников, сохранение лучших традиций отечественной школьной математики. [6]

При определении содержания математического образования, планирования уровня математической подготовки школьников основными документами являются программы, опубликованные в сборниках « Программы общеобразовательных учреждений. Математика».

Как отмечено в пояснительной записке ныне действующей программы по математике, одна из важнейших целей изучения геометрии состоит в формировании умения использовать геометрический язык для описания предметов окружающего мира и опыта дедуктивного размышления. Недостаточный уровень основных геометрических понятий учащихся снижает качество среднего образования, препятствует многим студентам в успешном усвоении изучаемых ими ряда математических и технических дисциплин. Как известно, изучение первых разделов геометрии и знакомство учащихся с первыми понятиями считается одной из наиболее трудных проблем частной методики преподавания математики.

Результаты обучения показывают, что затруднения при изучении геометрии в начале седьмого класса испытывает значительная часть школьников: многие учащиеся допускают ошибки при формулировании определений геометрических понятий (пропускают признаки понятия, искажают определение или название фигуры и др.)

Например: уровень изучения геометрических построений в школе остается низким. Геометрические задачи на построение в школе, которые вместе с задачами на доказательство должны составлять основной материал для упражнений, зачастую заменяются задачами на вычисление.

Опыт учителей позволяет сделать вывод о том, что недостаточно высокий уровень изучения геометрических построений в школе объясняется двумя причинами:

  1. Недостаточное знакомство учителей с теорией и практикой геометрических построений;
  2. Отсутствие четкой, основательно разработанной, методики изучения геометрических построений.

Методика преподавания, в силу широты стоящих перед ней задач, является наукой синтетической, т.е. очевидно, что наука об обучении математике тесно связана с самой математикой, и поэтому нельзя преподавать математику не зная ее. Будучи наукой педагогической преподавание естественным образом опирается на достижение педагогики и психологии.

В психолого-педагогической и методической литературе среди основных причин трудностей в усвоении школьниками первых разделов геометрии чаще всего называются следующие:

  1. Недостаточная геометрическая подготовка учащихся 1-6 классов.
  2. Отсутствие у учащихся потребности в доказательстве геометрических предложений, необходимого опыта в применении формальных схем в рассуждениях;
  3. Формальное усвоение терминологии;
  4. Низкий уровень развития мыслительных операций;
  5. Не разработанность отдельных вопросов методики преподавания геометрии и т. д.

Поэтому следует особое внимание уделить тому, что знания ученика будут прочными, если они приобретены не одной памятью, не заучены механически, а являются продуктом собственных размышлений и закрепились в результате его собственной творческой деятельности над учебным материалом.


1.3 АКТУАЛЬНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ В ОБУЧЕНИИ

электронный учебный геометрия преподавание

Выявленные ошибки учащихся могут быть связаны с однородностью и ограниченностью полученного при изучении элементов геометрии в курсе математики 7-8 классов наглядного опыта, тормозящего, в свою очередь, формирование умения вычленять и обобщать свойства и признаки понятия.

Таким образом, одной из целей использования электронного учебного пособия при обучении математики может быть подготовка учащихся к изучению систематического курса геометрии на понятийном уровне.

Определению геометрических понятий мы предпосылаем наблюдение учащимися объектов, накопление представлений, выявление свойств и признаков понятий. И эффективным средством для этого может стать электронное учебное пособие.

Компьютер может служить эффективным демонстрационным средством, позволяя непосредственно видеть динамику протекания процессов и явлений, изучать их и видеть сам процесс усложнения понятий и их непосредственную взаимосвязь.

Качественное изучение геометрического материала должно предшествовать количественному. Данное положение учитывалось при разработке электронного учебного пособия для 7-8 классов.

Таким образом, основной упор при обучении делается на умение учащихся трансформировать образы по форме, величине, пространственному положению и т. д.; перестраивать в зависимости от изменяющихся условий; выделять на чертеже фигуры и соотношения, сразу не бросающихся в глаза; включать одни и те же элементы чертежа в различные фигуры и т.д.

Другой целью разработки электронного учебного пособия может стать та, что использование компьютера и компьютерных программ может привести к заметному повышению эффективности урока.

Однако возникает резонный вопрос у многих учителей: чем компьютерный урок лучше обычного?

Решению этого вопроса посвящены работы многих ученых. В своих работах рассматривают влияние компьютера на повышение эффективности урока Т.В. Габай, Б.С. Гершунский, Е.И. Машибц, С.Г. Григорьева, В.В. Гриншкун, Т.А. Кувалдиной, Ю.А. Шрейдер и др.[10, 11,13]

В их работах отмечается, что целесообразность использования компьютера в процессе обучения, зависит, прежде всего, от эффективности самих программных средств. Становится очевидным, что преимуществами изучения геометрического материала учащимися с помощью электронного учебного пособия перед традиционными являются следующие возможности:

  1. Образное отражение информации;
  2. Динамический характер иллюстраций и управляемость действий и неоднократных повторений;
  3. Возможность индивидуального подхода в обучении;
  4. Применение не только репродуктивных методов обучения, но и проблемных.

К сожалению, большинство этих возможностей компьютерного обучения так и остаются нереализованными во многих программных продуктах, имеющихся в распоряжении учителя математики. Чаще всего компьютер по-прежнему используются либо как тренажер, либо как «заместитель» учителя при объяснении нового материала.

К достоинствам педагогического применения электронного ученого пособия следует отнести так же:

  • Усиление мотивации обучения;
  • Изменение процесса целеобразования (постановка более сложных и обобщенных целей);
  • Активизация рефлексии учащихся;
  • Диагностичность, интерактивность, управляемость, адаптивность;
  • Расширение системы задач и упражнений, используемых в учебном процессе;
  • Активизация обучения, обеспечение различных уровней знаний - от репродуктивного до творческого.

Несмотря на имеющийся отечественный и зарубежный опыт использования электронных учебных пособий, все еще отсутствует общепринятое его определение. Такое положение естественно для нового направления научных исследований, а многочисленность определений подтверждает актуальность и новизну исследования данного вопроса.

Постоянные изменения, происходящие в жизни современного информационного общества, безусловно, должны находить адекватное и незамедлительное отражение как в самом учебном процессе, так и в различных учебных материалах. С каждым годом все проблематичнее становится производство традиционных бумажных учебников и учебных пособий, содержательный материал которых, зачастую, перестает быть актуальным еще до их попадания в учебные заведения. Одним из возможных выходов из сложившейся ситуации может являться разработка электронных средств обучения практически по всем дисциплинам и их публикация в мировых телекоммуникационных сетях или на информационных носителях, предоставляющих возможность несложного оперативного тиражирования. Данное утверждение основано, в первую очередь, на возможности динамического изменения и дополнения содержания электронных средств обучения в соответствии с текущими изменениями в жизни общества, науке, культуре и пр. Кроме того, практическая работа обучаемых с информацией, представленной в электронном виде, сыграет положительную роль в общем ознакомлении будущих специалистов с компьютерными и телекоммуникационными технологиями.

Рассматривая управление учебной деятельностью (как обучающей деятельностью), следует отметить, что речь идет об управлении деятельностью учащегося, имеющего свои цели, мотивы и интересы, с помощью компьютера.

Чаще всего, в обучающих программах разработчики стремятся, как можно полнее смоделировать деятельность реального педагога в традиционной системе обучения. Такой путь нельзя считать плодотворным.

Во-первых потому что педагогу, как правило, приходится решать дидактическую задачу при дефиците в существующей информации. Во-вторых, потому что в своем решении дидактических задач большинство учителей опираются не на научные представления об учебной деятельности и процессе обучения, а на свой практический опыт, поскольку не могут применить эти представления к анализу конкретной ситуации. И, в-третьих, потому что традиционная система обучения предоставляет не так уж много возможностей для достаточно эффективного решения дидактических задач относительно всех учеников, обучающихся в одном классе.

Многие из указанных недостатков можно устранить благодаря использованию компьютера. Использование компьютера на уроке значительно расширяет возможности предъявления задач и позволяет использовать в обучении задачи исследовательского типа. Кроме того, компьютер допускает самостоятельную постановку задач учащимися и решение их в интерактивном режиме.

Компьютер также позволяет использовать задачи на рефлексию учащимися своей деятельности. Например, изучая треугольник, ученик может описать этапы построения, его анализ, ход рассуждения и обсудить все это с компьютером.

Следует отметить, что только при использовании компьютера можно на любом этапе урока предъявить задачу на понимание, что помогает выяснить, насколько понятен учащимся смысл излагаемого геометрического материала или насколько доступна сама форма его изложения.

Психологические проблемы построения диалога «учащийся - компьютер» весьма разнообразны. К ним относятся:

  • Общепсихологические принципы построения диалога «учащийся -компьютер»;
  • Организация процесса общения;
  • Лингвистические аспекты (выбор языка общения, построения текста общения, его форма, размер и т.д.);
  • Содержательные аспекты общения. (см. 1.4)

Диалог учащегося с компьютером при обучении геометрическому материалу должен удовлетворять основным психологическим принципам, которые предъявляются к общению, с учетом того факта, что один из партнеров - разработчик обучающей программы по геометрии - общается не непосредственно, а через компьютер, причем, составляя программу диалога, он не может не учитывать ограничения в реализации диалога, обусловленных техническими особенностями компьютера. Взаимодействие учащегося с компьютером должно по возможности напоминать человеческое общение и не должно вызывать у учащихся состояния напряженности.

Следует также иметь в виду, что компьютером моделируется не просто общение, а педагогическое общение, при котором, как подчеркивал А.А. Леонтьев, должны создавать наилучшие условия для развития мотивации учащихся и творческого характера учебной деятельности, для правильного формирования личности школьника, должен обеспечиваться благоприятный климат обучения.

Широкое внедрение в учебный процесс современных компьютерных технологий позволяет расширить арсенал методологических приемов, что повышает эффективность педагогического труда, стимулирует познавательную деятельность учащихся, особенно при самостоятельной работе. Появляется возможность создания зрелищных компьютерных средств обучения с элементами графики, звука, видео, мультимедиа, гипертекста. Одним из таких средств обучения является электронное учебное пособие - программное средство, предназначенное для представления новой информации при индивидуальном обучении, а также для тестирования знаний и умений обучаемого.

Математика в своем изложении должна обязательно сопровождаться графиками, диаграммами, вычислительными формулами и другими наглядными средствами. Поэтому математика является тем курсом, который позволяет в полной мере воспользоваться преимуществом электронного оформления.

Электронное учебное пособие позволит быстро находить необходимую информацию, обеспечивать обратную связь, проводить динамическое графическое сопровождение, моделировать результаты изменения параметров.


.4 ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБУЧЕНИЯ


В рамках рассматриваемой проблемы так же представляется актуальным рассмотреть психолого-педагогические аспекты обучения для создания электронного учебного пособия.

Одним из достоинств электронных средств обучения и, в частности, электронных учебных пособий, относят индивидуальный темп обучения. Разумно полагать, что под этим должна подразумеваться не только "индивидуализация" по времени, так как обучение при классно-урочной системе подчинено жестким временным рамкам, но и вариативность развернутости учебного материала, учет типа памяти, темперамента и мышления учащегося. Можно говорить не только о психолого-педагогических требованиях, а и о психофизиологических.

Основоположник научной педагогики в России К.Д. Ушинский указывал, что «изучение психологии как науки является краеугольным камнем педагогики». С развитием психологии ее роль в педагогике возросла. С другой стороны, чем больше совершенствуется педагогические процессы, тем острее в ней ощущаются потребности в психологии. Современное решение педагогических проблем невозможно без участия в них психологических аспектов. При проведении уроков, учителю нужно воздействовать на все психологические аспекты личности. Для этого учителю нужно знать психологию ребенка.

Восприятие выступает как осмысленный и означенный синтез разнообразных ощущений, получаемых от целостных или сложных предметов, воспринимаемых как целое явление. Этот синтез выступает в виде образа данного предмета или явления, который складывается в ходе активного представления.

Таким образом, в результате восприятия складывается образ, включающий в себя комплекс различных взаимосвязанных ощущений. Ощущение, как известно, «привязаны» к специальным анализаторам. Следовательно, образ, складывающийся в процессе восприятия, предполагает взаимодействие сразу нескольких анализаторов. Чаще всего ведущими в процессе восприятия выступают зрительные, слуховые, кожные и мышечные анализаторы. Соответственно выделяют зрительное, слуховое и осязательное восприятие.

Выяснилось, что восприятие человеком более сложных изображений происходит по иному. Здесь в первую очередь срабатывает механизм влияния прошлого опыта и мышления, выделяющий в воспринимаемом изображении наиболее эффективные места, на основе которых о нем можно составить целостное представление.

Итак, при обучении школьников нужно использовать следующие особенности, которые следует учитывать при разработке электронного учебного пособия:

  • Давать информацию, ориентируясь на все виды восприятия: зрительное, слуховое и т.п. При этом приоритет следует отдавать зрительному восприятию, т.к. большая часть информации усваивается зрительным образом. Но поскольку, создавая электронное учебное пособия сложно ориентироваться на все виды восприятия (например: тактильное), то основной упор делается все же на зрительное восприятие и слуховое.
  • Представлять информацию в виде системы, выделяя наиболее информативные места.
  • Рассматривать схемы взаимосвязи новой информации с изученной ранее, т.е. соотносить полученную информацию с памятью, в которой храниться уже воспринятый ранее материал.
  • Рассматривать ряд различных приемов и задач.

Внимание - один из тех познавательных процессов человека в отношении сущности и права на самостоятельное рассмотрение которых среди психологов до сих пор нет согласия, т.к. в системе психологических аспектов, внимание занимает особое положение. Оно включает в себя все остальные психологические процессы, выступает как необходимый момент их и отделить его от них и изучить в чистом виде не представляет возможности.

Внимание - это процесс сознательного или бессознательного отбора информации, поступающей через органы чувств, и игнорирование другой.

Внимание человека обладает пятью свойствами:

  1. Устойчивость внимания проявляется в способности в течение длительного времени сохранять состояние внимания на каком либо объекте, предмете длительности, не отвлекаясь и не ослабляя внимания связана с индивидуальными и физиологическими особенностями человека, в частности со свойствами нервной системы.
  2. Сосредоточенность проявляется в различиях, которые имеются в степени концентрированности внимания на одних объектах и его отвлечения от других.
  3. Переключаемость внимания понимается как перевод с одного объекта на другой, с одного вида деятельности на другой. Данная характеристика человеческого внимания проявляется в скорости, с которой он может переводить свое внимание с одного объекта на другой.
  4. Распределение внимания - эта характеристика состоит в способности рассредоточить внимание на значительном пространстве, параллельно выполнять несколько видов деятельности или совершать несколько различных действий. Распределение внимания зависит от психологического и физиологического состояния человека.
  5. Объем внимания - это такая его характеристика, которая определяется количеством информации, одновременно способная сохраняться в сфере повышенного внимания человека. Численная характеристика среднего объема внимания людей - 5-7 единиц информации.

Внимание в жизни человека и деятельности человека, выполняет много различных функций. Она активизирует нужные и тормозит ненужные в данный момент психологические и физиологические процессы, способствует организованному и целенаправленному отбору поступающей в организм информации. Вниманием определяется точность и детализация восприятия, прочность и изобретательность памяти, направленность и продуктивность мыслительной деятельности - словом, количество и результаты функционирования всей познавательной активности.

Следовательно, главной задачей педагога является сосредочение внимания учащихся и поддержание внимания на протяжении всего урока.

Память - это процесс сохранения, закрепления и при необходимости воспроизведения информации.

Память лежит в основе способностей человека является условием научения, приобретением знаний. Формирований умений и навыков.

Существует несколько оснований для классификации видов человеческой памяти. Одно из них - деление памяти по времени сохранения материала; другое - по преобладающему в процессах запоминания, сохранения и воспроизведения материала анализатору. В первом случае выделяют мгновенную, кратковременную, оперативную и другие виды памяти. Во втором случае говорят о двигательной, зрительной, слуховой, эмоциональной и других видах памяти.

Мгновенная память связана с удержанием точной и полной картины только что воспринятой органами чувств, без какой бы то ни было переработки. Эта память - непосредственное отражение информации. Ее длительность от 0,1-0,5 с.

Кратковременная память представляет собой способ хранения информации в течение короткого промежутка времени. Длительность удерживания информации здесь не превышает нескольких десятков секунд. Кратковременную память характеризует такой показатель, как объем. Он в среднем равен от 6 до 9 единиц информации.

Оперативной называют память. Рассчитанную на хранение информации в течение определенного, заранее заданного срока, в диапазона от нескольких секунд до нескольких дней. Этот вид памяти занимает промежуточное положение между кратковременной и долговременной памятью.

Долговременная - это память, способная хранить информацию в течение практически неограниченного срока и может воспроизводиться сколько угодно раз без утраты.

Зрительная память связана с сохранением и воспроизведением зрительных образов. Она чрезвычайна важна для любого человека. Данный вид памяти предполагает развитие у человека способностей к воображению. На ней основан процесс запоминания воспроизведения материала: то, что человек зрительно может себе представить, он, как правило, легче запоминает и воспроизводит. Поэтому так важно учитывать при разработке электронного учебного пособия правильность изложения понятий, так как ученик воспринимает их визуально.

Слуховая память - это хорошее запоминание и точное воспроизведение разнообразных звуков. Данный вид памяти характеризуется тем, что человек, обладающий ею, быстро и точно может запомнить смысл событий, логику рассуждений или какого-либо доказательства, смысл читаемого текста.

Эмоциональная память - это память на переживания. Она участвует в работе всех видов памяти.

Память у людей различается по многим параметрам: скорости, прочности, длительности, точности и объему запоминания. Все это количественные характеристики памяти. Но существуют и качественные различия. Они касаются отдельных видов памяти - зрительной, слуховой, двигательной и т. д. В соответствии какие сенсорные области доминируют, выделяют следующие индивидуальные типы памяти: зрительная, слуховая, эмоциональная и различные их сочетания.

Следовательно, преподаватель должен учитывать эти индивидуальные особенности детей и при подборе материала для обучения основываться на них.

В связи с этим рассмотрим методы, способствующие лучшему запоминанию, которые необходимо использовать при разработке электронного учебного пособия:

  1. Группировка материала;
  2. Выделение опорных моментов;
  3. Классификация материала;
  4. Проведение аналогии с изученным ранее;
  5. Мнемоника.

Мышление является высшим познавательным процессом. Оно представляет собой порождение нового знания, активную форму творческого отражения и преобразования человеком действительности. Мышление также можно понимать как получение новых знаний, творческое преобразование имеющихся представлений.

Отличие мышления от других психологических процессов состоит так же в том, что оно почти всегда связано с наличием проблемной ситуации, задачи, которую нужно решить и активным изменением условий, в которых эта задача задана.

На практике мышление как отдельный психологический процесс не существует, оно незримо присутствует во всех других познавательных процессах: восприятии, воображении, памяти и речи. Высшая форма этих процессов обязательно связана с мышлением. Его итогом является не образ, а некоторая мысль, идея.

Мышление - это особого рода теоретическая и практическая деятельность предполагающая систему включенных в нее действий и операций образовательного и познавательного характера.

Теоретическое понятийное мышление - это такое мышление, пользуясь которым человек в процессе решения задачи обращается к понятиям, выполняет действия в уме. Он обсуждает и ищет решение с начала и до конца в уме.

В ходе решения мыслительных задач соответствующие образы мысленно преобразуются так, что бы человек в результате смог непосредственно усмотреть решение интересующей его задачи.

Без того или другого вида мышления наше восприятие действительности не было бы столь глубоким и разносторонним, точным и богатым разнообразными оттенками, какими оно является на деле.

Разные люди воспринимают и запоминают информацию, а также думают по-разному. Эти различия в значительной мере определяются тем, какая сенсорная система является ведущей у данного конкретного человека. Для процесса обучения главное значение имеют зрительная, слуховая и кинестетическая сенсорные системы. У каждого человека есть все три вида памяти, но одна из трех систем представления информации обычно развита больше других. Для учета индивидуальных особенностей памяти в электронных учебных пособиях и обучающих программах желательна возможность различной последовательности изложения одного и того же материала в зависимости от типа ведущей системы памяти. При наличии средств мультимедиа изложение материала лучше перемежать: текст, объяснение голосовое, образное (графическое) представление материала.

При разработке электронных учебных пособий традиционно ссылаются на программированное обучение, но на сегодняшний же день, становятся актуальными другие модели. При их разработке желательно использовать идеи развивающего обучения. Даже при учете индивидуальных познавательных стилей кодирования и переработки информации (действенный, визуальный, словесно-аналитический, ассоциативный, эмоциональный), использование электронных учебных пособий не может быть сведено к представлению "красочного" текста и регистрации правильных ответов на последующие тестовые задания. Для обучаемого это деятельность, включающая различные психические процессы. С этих позиций традиционные требования, предъявляемые к компьютерным учебникам должны быть дополнены.

Таким образом, вытекает необходимость встраивания в электронные учебные пособия небольшого набора тестов, позволяющих оценивать основные психофизиологические особенности конкретного обучающегося. После такой оценки должен быть выбран тот вариант предъявления учебного материала, который наилучшим образом отвечает индивидуальным психофизиологическим особенностям обучаемого.

Итак, ученик всегда является объектом деятельности в процессе обучения, а субъектом этой деятельности он становится тогда, когда сознательно принимает объективные цели деятельности за свои личные цели. Очевидно, что в последнем случае обучение является наиболее эффективном, только в этом случае учитель может легко и с удовольствием полностью осуществить цели и задачи обучения.

Учителю необходимо стремиться к тому, чтобы каждый ученик становился субъектом деятельности в процессе обучения. А для этого нужно, чтобы все стороны учебно-воспитательного процесса, его содержание, организация и методы содействовали такому становлению, были прямо направлены на воспитание ученика - субъекта своей деятельности. К описанию одного из путей построения процесса изучения математики мы и переходим.


ГЛАВА 2 МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ НА ОСНОВЕ ИФОРМАЦИОННОГО ИНТЕГРАТОРА «ИЕРАРХИЯ 2000»


.1 ИНФОРМАЦИОННЫЙ ИНТЕГРАТОР «ИЕРАРХИЯ 2000»


Для простоты изложения будем относить к электронным средствам обучения электронные учебники и учебные пособия, гипермедиа-сайты, педагогические программные средства, имеющие информационное наполнение, и прочие публикации педагогической направленности, создаваемые и размещаемые с помощью информационно-вычислительной техники на средствах телекоммуникаций, магнитных, оптических и других информационных носителях.

Оперативность в разработке и корректировании электронных средств обучения частично может быть достигнута на основе использования популярных WEB-технологий и технологий гипермедиа. Однако оперативность необходима и в разработке информационного наполнения, в корректировании структуры и системы навигации электронных учебников, пособий, сайтов.

В данном параграфе описывается разрабатываемый в настоящее время теоретико-технологический подход, получивший условное название информационного интегрирования и заключающийся в интеграции (сборке) информационных составляющих согласно специально построенным структурам данных (иерархиям), отражающим смысловую подчиненность понятий - основы любого учебного предмета.

Рассмотрим технологию построения и автоматизации обработки подобных иерархий.

Как правило, содержание любого учебного курса в той или иной мере отражает содержание одной из предметных областей человеческого знания (или подмножества такой области). Более того, та часть предметной области, которая взята за основу учебного процесса получила название образовательной области. В работах С.Г. Григорьева, В.В. Гриншкуна и других поднимались вопросы выделения множества понятий и логических связей между понятиями в конкретных предметных или образовательных областях. Подобные системы принято называть тезаурусами. [10]

Говоря более точно, можно определить тезаурус как конкретный способ задания множества и отношений на нем. Например, традиционный общеязыковой тезаурус представляет собой алфавитный словник, где для каждого слова указаны содержащие его рубрики. Структура разделения рубрик на подрубрики задает родо-видовые отношения на множестве слов.

Если за Т обозначить множество понятий, являющихся смыслообразующей основой данной образовательной области (глоссарий), а за V - множество всех связей между элементами, то тезаурус Zv можно рассматривать как отфильтрованное в соответствии с V декартовое произведение множества Т на само себя:


Zv = < T х T > |v ,


где отношения между элементами множества Т (логические связи между понятиями) и задают подобное произведение.

Более наглядно тезаурус Zv можно представить в виде таблицы:


t1t2t3...tnt1v1...t2...v3t3...v4..................tnv2...

где ti - понятия предметной области, а vi - логические связи.

Возникает естественное предположение, что подобная таблица (тезаурус) может быть оформлена для любой предметной области. Меняются лишь сами термины ti и месторасположение связей vi , что и задает специфику данного научного направления. Можно сделать вывод, что подобное выборочное произведение множества понятий на само себя является инвариантом относительно выбора образовательной области. Или, говоря иначе, имеет право на существование предположение об изоморфности предметных областей в смысле логической структуры их понятийных систем. Если Zv1 = < T1 х T1 > и Zv2 = < T2 х T2 > - тезаурусы различных предметных областей то вероятна их изоморфность:


Zv1 » Zv2


Предположение о справедливости данной гипотезы имеет большое практическое значение в рамках решения описываемой проблемы. Действительно, использование данного свойства тезаурусов позволило бы унифицировать и автоматизировать обработку образовательных областей, в процессе которой создаются электронные средства обучения. Кроме того, к числу таких обработок в полной мере относится и разработка содержания учебных курсов, что порождает однообразие методик организации педагогической деятельности.

Общеизвестно, что таблица, представленная выше для конкретизации тезауруса, на самом деле является графом Zv с вершинами ti , а элементы vi соответствуют его ребрам. Однако, как показывает практика, графы с присущими им циклами (наличие в графе пути по ребрам от вершины к самой себе) не являются идеальной структурой для построения электронных версий тезаурусов, их обработки, а тем более для разработки каких бы то ни было средств обучения.[10] Решение данной проблемы, на наш взгляд, лежит в использовании специальных подграфов, которые получаются за счет удаления циклов из исходного графа-тезауруса.

Существует несколько способов преобразований графов, приводящих к ликвидации циклов. В их числе пренебрежение малозначимыми связями, объединение циклической конструкции в одну вершину и переформулирование соответствующего понятия, изменение критерия, лежащего в основе связывания понятий и другие приемы.

Согласно определения, известного из математической теории графов, замкнутый граф, не имеющий циклов, является деревом - графом, все вершины которого по отношению друг к другу являются родительскими или дочерними, в котором каждая дочерняя вершина имеет связь не более чем с одной родительской вершиной и в котором существует ровно одна вершина не имеющая родителей - корень дерева. Таким образом, построенный тезаурус образовательной области преобразуется в общепринятую древовидную структуру понятий, или, более кратко, иерархию, одно из определений которой предполагает, что иерархия - это замкнутый граф, не содержащий циклов.

Деревья-иерархии в явном виде отражают логическую подчиненность понятий, позволяют говорить об отношениях общее-частное, способах конкретизации понятий через понятия более низкого уровня и, что немаловажно, позволяют на практике осуществить идею автоматизации построения содержания электронных средств обучения.

Подобная автоматизация требует качественной программной поддержки. В рамках описываемой технологии разработаны программные компоненты, позволяющие строить и обрабатывать иерархии понятий. Одним из продуктов такой обработки являются электронные средства обучения. Кроме этого, программные средства манипулирования иерархиями понятий позволяют производить топологическое сравнение построенных электронным образом иерархий. Хотелось бы отметить, что первые шаги по построению подобных программных средств выявили широкую область применения электронных тезаурусов: электронная обработка иерархий, понятия которых снабжены дополнительной медиа-информацией, позволяет создавать унифицированные учебники и учебные пособия (бумажные и электронные), разрабатывать проекты учебных курсов по всем дисциплинам, создавать электронные сайты для размещения на средствах телекоммуникаций, планировать педагогическую и научно-исследовательскую деятельность и, наконец, использовать сами иерархии в компьютеризированном обучении.[11]

Все указанные выше свойства присущи специализированному программному средству, получившему название «Информационный интегратор «Иерархия-2000» (рис. 1).


Рисунок 1.


Интегратор позволяет оперативно с максимальной визуализацией строить, редактировать, сохранять и обрабатывать любые иерархические структуры данных и сопровождающую их гипермедиа-информацию. Порождение информационных продуктов (в том числе и электронных средств обучения) на основе обработки иерархии понятий происходит в соответствии с принципами информационного интегрирования.

Основой представления данных в системе служит электронная иерархическая древовидная структура: для каждой образовательной области строится специальное дерево (иерархия), отражающее структуру и подчиненность понятий данной области. Вершинами такого дерева являются образы конкретных понятий, именуемые терминами. Некоторые из терминов обозначают родовые понятия, т.е. такие, которые объединяют (в том или ином смысле - в зависимости от содержания изучаемой области) группы видовых понятий. Видовые понятия, в свою очередь, могут оказаться родовыми для групп понятий следующего уровня иерархии.

Пользователю предоставлены все необходимые средства для построения и редактирования иерархии понятий. В их числе операции, применимые как к отдельным вершинам электронной древовидной структуры, так и ко всей структуре в целом. К числу операций первого типа можно отнести:

  • переход от одной вершины к другой, навигацию по иерархии;
  • создание вершины с первоначальным определением ее имени;
  • вставку вновь создаваемой вершины до и после текущей вершины, а также объявление вновь создаваемой вершины дочерней по отношению к текущей вершине;
  • редактирование имени вершины;
  • удаление вершины и поддерева, для которого данная вершина являлась корневой;
  • копирование вершин и соответствующих поддеревьев;
  • перемещение вершин и поддеревьев;
  • вставка в качестве поддерева иерархии, сохраненной ранее в виде файла на одном из внешних носителей;
  • поиск вершины по имени;
  • присоединение файлов к вершине;
  • изменение параметров вершин (вида шрифта, стиля, размера, цвета, правила обработки и пр.);
  • задание комментариев к вершинам.
  • В числе операций, объектом действия которых выступает вся электронная иерархия можно назвать:
  • изменение параметров дерева (вида шрифта, стиля, размера, цвета, правила обработки и пр.);
  • сохранение дерева и сопутствующей информации в виде файла на одном из внешних носителей;
  • загрузка ранее сохраненных иерархий с внешнего носителя в Информационный интегратор для редактирования и обработки;
  • печать иерархии;
  • различные виды обработки иерархии, связанные с обходом древовидной структуры и порождением электронных информационных ресурсов.

Как следует из предыдущего перечисления для редактируемой иерархии вводится понятие текущей вершины. По аналогии с другими программными средствами текущей вершиной является элемент дерева, с которым в данный момент времени будут происходить инициируемые пользователем изменения. В Информационном интеграторе текущая вершина имеет специальную подсветку, играющую роль своеобразного курсора, указывающего пользователю в каком месте иерархической структуры он находится.

Как уже отмечалось, предусмотрены операции перехода от одной вершины к другой, которые визуализируются благодаря перемещению курсора на экране. Возможно два режима перемещения. При первом режиме курсор передвигается от одной вершине к другой с учетом связей между вершинами (движение по ветвям древовидной структуры), при втором - курсор перемещается по элементам дерева, находящихся в соседних текстовых строках экрана (движение по строкам). Любая из подобных групп операций обеспечивает достаточно удобную навигацию по древовидной структуре: перемещая курсор, человек может определить место для вставки, удаления или перемещения вершины, указать вершину для изменения имени или параметров.

Для удобства управления редактированием в «Иерархии-2000» предусмотрено контекстно-зависимое меню команд, возникающее на экране при нажатии на одну из клавиш мыши. В случае, если мышь указывает на вершину электронной иерархии, такое меню предлагает пользователю действия, относимые к вершинам и предусмотренные вышеуказанным перечислением. (рис 2.)


Рисунок 2.


Кроме этого, большинство подобных действий можно инициировать и с помощью основного горизонтального меню, находящегося в верхней части экранного пространства. Кроме этого, наличие дублирования большинства команд в основном меню позволяет строить и редактировать электронные иерархии, пользуясь одной лишь клавиатурой. Манипулирование со всеми элементами основного и контекстно-зависимого меню происходит по стандартным правилам, принятым в программных средствах, функционирующих в операционной системе Microsoft Windows.

Важной особенностью описываемого средства работы с иерархическими структурами является возможность скрытия поддеревьев на экране. Любые ветви иерархии могут быть принудительно помечены как не изображаемые. (рис. 3)


Рисунок 3.


Такие поддеревья с точки зрения оперирования ничем не отличаются от других фрагментов электронной иерархической структуры. Примечательно, что в отличие от простого линейного текста в иерархической системе понятий скрытыми могут оказаться только замкнутые по смыслу совокупности вершин. За счет скрытый улучшается обозримость структуры обрабатываемой образовательной области без смысловых потерь, появляется возможность отдельного рассмотрения иерархических срезов. Как следствие, повышается удобство конструирования средств обучения.

Горизонтальный и вертикальный размеры выстраиваемых пользователем электронных иерархий в Информационном интеграторе не ограничены. Ограничение накладывается лишь аппаратным ресурсообеспечением. В связи с этим, как правило, размеры древовидных структур, отражающие тезаурус той или иной образовательной области, существенно превышают размеры экранного пространства, доступного для визуализации дерева. Для удобства оперирования с большими по размеру электронными иерархиями в Информационном интеграторе предусмотрен их вертикальный и горизонтальный скроллинг. Инициирование скроллинга осуществляется путем перемещения курсора к вершине, находящейся за пределами «видимой» части иерархии или управлением скроллингом с помощью вертикальной и горизонтальной полос прокрутки.

Безусловно, основная работа с терминами образовательной области в Информационном интеграторе «Иерархия-2000» происходит в режиме построения или редактирования древовидной структуры. Однако, данное программное средство предоставляет пользователю возможность манипулирования терминами, собранными в специальном алфавитном списке (глоссарии), который формируется автоматически параллельно с конструированием или редактированием древовидной структуры. Алфавитный список, представляет собой множество терминов, визуализируемых в специальном окне на экране компьютера в алфавитном порядке. Для элементов алфавитного списка (в случае активизации соответствующего окна) также предусмотрены текущий элемент, контекстное меню, навигация и скроллинг.

На рисунке 4 показан результат построения электронной иерархической системы понятий в Информационном интеграторе «Иерархия-2000» для учебного курса «Геометрия». Из рисунка видно, что основным объектом, выстраиваемым пользователем является электронное дерево-иерархия. При этом из двух множеств терминов в Информационном интеграторе иерархическая структура играет основную роль, а алфавитный список - подчиненную. Наличие подобной зависимости обусловлено взаимосвязью операций, возможных для элементов электронной иерархии и алфавитного списка:

  1. Добавление нового элемента иерархической структуры автоматически порождает создание нового элемента и упорядочение алфавитного списка;
  2. Удаление элемента или ветви иерархической структуры не вызывает удаления соответствующих элементов алфавитного списка;
  3. Перемещение элементов внутри иерархической структуры не оказывает влияния на алфавитный список;
  4. Принудительное добавление пользователем элементов в алфавитный список без соответствующих добавлений в иерархическую структуру не допускается;
  5. Удаление элементов в алфавитном списке возможно только для тех терминов, которые не имеют аналогов в иерархической структуре.

Из данного набора свойств следует, что у пользователя имеется возможность удалить часть элементов иерархической структуры без изменения количественного и качественного состава алфавитного списка. Это порождает целый ряд дополнительных преимуществ, связанных с возможностью отложить термины для последующей постановки в дерево, отследить историю развития терминологии, предоставить пользователю выстроить дерево из заранее заданных элементов, но, например, согласно другим критериям структуризации понятий. Вместе с тем имеется возможность удаления всех «лишних» элементов алфавитного списка.

Тезаурус образовательной области, содержащий в себе множество понятий и связей между ними, безусловно, представляет собой ту смысловую основу, которая должна быть доведена до учащегося в результате процесса обучения. В этой связи любые средства обучения, включая электронные, должны строиться в строгом соответствии с подобными информационными иерархиями, отражать их структуру и смысловую подчиненность понятий. Однако, практика показывает, что для нормального учебного процесса этого недостаточно. Необходим дополнительный объем учебного информационного материала, с помощью которого до обучаемого могли бы быть доведены особенности информационной базы, содержащейся в тезаурусе образовательной области. При этом, содержание, объем и вид такого материала должны варьироваться в зависимости не только от специфики образовательной области но и от индивидуальных особенностей конкретного контингента учащихся. Здесь речь идет о сопровождающих любой учебный курс описаниях, пояснениях, примерах, демонстрациях и пр.


Рисунок 4.


Необходимость расширения информационного материала нашла отражение в Информационном интеграторе «Иерархия-2000» за счет механизма дополнения элементов иерархической структуры различными информационными объектами, построенными по принципам гипермедиа. Говоря более точно, каждая вершина электронной иерархической структуры или соответствующий элемент алфавитного списка имеет некоторое множество атрибутов. Все атрибуты доступны для редактирования пользователю посредством манипулирования курсором, основным и контекстно-зависимым меню, переходами к специализированным окнам Информационного интегратора.

К атрибутам относятся:

  • параметры вершин;
  • множество дополнительных файлов, присоединенных к вершине;
  • комментарии к вершине.

Рассмотрим каждый из перечисленных видов атрибутов более подробно.

Параметры вершин. Каждая вершина содержит набор внутренних по отношению к Информационному интегратору параметров, отражающих свойства вершины в дереве, особенности визуализации вершины на экране компьютера, способ обработки вершины при конструировании электронного средства обучения. Так, например, к параметрам вершины относятся шрифт, цвет, стиль, размер символов, статус скрытия на экране, пропуск при обходе дерева, пользовательская пометка и пр.

Множество дополнительных файлов. Информационный интегратор «Иерархия-2000» предоставляет пользователю возможность связывания с любой вершиной иерархической структуры любого количества так называемых присоединенных файлов. В их качестве могут выступать файлы практически всех известных информационных форматов и содержать в себе простой или форматированный текст, рисунки, схемы, таблицы, диаграммы, фотографии, аудио- или видеозаписи, вопросы или варианты ответов тестов и пр. Задание или редактирование качественного состава множества присоединенных файлов к одной вершине можно производить как с помощью элементов иерархической структуры, так и путем использования элементов алфавитного списка. Наличие или отсутствие присоединенных файлов никак не отражается на структуре понятий, представленной в виде электронной иерархии, но в совокупности с ней представляет собой систему необходимых информационных компонентов для автоматизации разработки электронных средств обучения.

Содержимое присоединенных файлов используется во время обработки иерархической структуры при компоновке содержания гипертекстовой или гипермедиа-страницы электронного учебника или другого средства обучения, соответствующей данному понятию иерархии. Следует напомнить, что термин гипертекст впервые ввел Тед Нельсон и определил его как комбинацию естественно-языкового текста со способностью компьютера осуществлять ветвление или динамическое воспроизведение нелинейного текста, который не может быть напечатан обычным образом на листе бумаги. Было выявлено, что учебное средство, построенное по принципам гипертекста, позволяет автоматизировать обучение, дает возможность обучаемому не только просмотреть группу документов, но и изучить механику образования ассоциативных связей. Кроме того, разработка педагогических программ привела к созданию более прогрессивных средств - систем гипермедиа. Гиперсредой или гипермедиа называется гипертекст, в состав которого входит информация разных типов (текст, иллюстрации, звук, видео).

Комментарии к вершине. Как и во многих других популярных в настоящее время системах Информационный интегратор предусматривает возможность текстового комментирования выстраиваемых информационных структур. Текстовые комментарии, вводимые пользователем в специальном окне «Комментарий», не являются присоединенным файлом и хранятся вместе с иерархической структурой, являясь ее неотъемлемой частью. Цель использования комментариев двойная: во-первых, у пользователя появляется возможность делать индивидуальные пометки или вводить поясняющую информацию, не влияющую на результат обработки иерархической структуры, во-вторых, при определенной настройке интегратора окно комментариев позволяет вводить текст, который затем будет вставлен в соответствующую страницу электронного средства обучения. В этом случае пользователь получает средство непосредственного ввода и редактирования небольших результирующих текстов, без использования других программных средств и механизма присоединения файлов.

Ключевым моментом Информационного интегратора «Иерархия-2000» является упоминавшаяся выше возможность обработки электронных иерархических структур понятий образовательной области. Такая обработка основана на последовательном обходе вершин иерархии и генерации для каждой вершины гипертекстовой или гипермедиа-страницы. В «Иерархии-2000» реализован рекурсивный левосторонний нисходящий обход вершин дерева. Благодаря подобным средствам автоматизации генерируемые страницы автоматически снабжаются требуемой системой гиперссылок. Объединение сгенерированных в результате обработки иерархии вершин образует «полуфабрикат» требуемого электронного средства обучения, который требует незначительной «ручной» доработки перед непосредственным использованием в учебном процессе.

Основными информационными учебными продуктами, получаемыми в автоматическом режиме с помощью Информационного интегратора являются электронные учебники и учебные пособия, электронные и обычные текстовые документы, Интернет и Интранет-сайты учебного назначения, интерфейсные и содержательные компоненты педагогических программных средств, учебные информационно-поисковые системы.

Информационный интегратор «Иерархия-2000» разработан в популярной операционной системе Microsoft Windows на языке Visual Basic, благодаря чему данное программное средство обладает относительно компактным кодом и низкими системными требованиями. В системе реализован интуитивно понятный интерфейс, максимально опирающийся на стандартные элементы управления Windows и содержащий удобную систему помощи, что также упрощает работу с интегратором.

Следует отметить, что в ходе разработки Информационного интегратора был определен специализированный принцип размещения информации в учебных гипермедиа средствах. Данный принцип также является неотъемлемой частью технологии информационного интегрирования и используется в ходе обработки электронных иерархических систем понятий. Согласно этому принципу в электронном учебном гипермедиа-средстве наряду с информационными страницами должна присутствовать страница со структурой средства, так называемая карта, которая представляет собой иерархию заглавий всех страниц документа или структурированное оглавление. (рис. 5)


Рисунок 5.

При этом каждый элемент такой иерархии должен являться гиперссылкой на соответствующую страницу электронного средства обучения.

Указанный принцип регламентирует особенности построения всех остальных страниц электронного учебного средства. В заглавии каждой гипертекстовой или гипермедиа-страницы публикуется имя соответствующей вершины иерархической структуры, являющееся элементом тезауруса образовательной области. Все гиперссылки, предназначенные для навигации по учебному средству должны быть сгруппированы на экране в три основные группы. Первая из них содержит единственную гиперссылку на страницу, соответствующую вершине-родителю по отношению к данной вершине-странице. Иначе говоря, эта группа содержит гиперссылку на страницу, посвященную объемлющему понятию.

Вторая группа содержит гиперссылки на страницы, содержание которых уточняет или дополняет содержание текущей страницы. В иерархической структуре понятий таким гиперссылкам соответствуют вершины-потомки, для которых данная вершина является родительской.

И, наконец, третья группа гиперссылок указывает на страницы, информация которых имеет такой же как и у данной страницы смысловой уровень, что соответствует вершинам-братьям в электронной иерархии. Представления об этих ссылках можно получить из рисунка 6.


Рисунок 6.


Использование подобного принципа в автоматической генерации электронных средств обучения позволяет учащемуся легко ориентироваться в предлагаемой ему информации: изучая конкретный материал, он может в случае необходимости детализировать его, просмотреть описание аналогичных понятий или перейти к более объемлющему по смыслу материалу. Очевидно, что подобная методология работы с информацией нацелена на повышение индивидуализации процесса обучения.

Кроме того, в распоряжении педагогов и учащихся появляется алгоритм просмотра всех страниц учебного гипермедиа-средства, когда для одной страницы просматриваются все страницы-потомки, затем осуществляется переход к странице-брату. Если просмотр страниц-братьев и соответствующих им поддеревьев заканчивается, осуществляется переход к родительской странице и цикл просмотра повторяется уже для брата родителя. При такой навигации по электронному средству обучения учащийся не только знакомится со всей гипермедиа-информацией, но и получает полную картину межпонятийных смысловых связей для данной образовательной области.

При использовании технологии информационного интегрирования построение и оперативное изменение электронного учебника происходит в режиме работы с электронной иерархической моделью структуры его содержания и ее последующей обработкой. Автоматизация процессов создания и корректировки электронных средств обучения, используемых в сфере образования, на основе предлагаемых технологий позволит заменить привычную работу по написанию текстов на специальных языках созданием иерархических структур и соответствующих им информационных дополнений. Любое последующее изменение содержания учебного средства сводится к явному корректированию его структуры в Информационном интеграторе или присоединению к уже существующей иерархии необходимых информационных гипермедиа-статей и последующей пересборкой учебного средства. Любая корректировка электронного учебника или Интернет-сайта в этом случае занимает лишь несколько часов, после чего он сразу же готов к использованию в учебном процессе.

Анализ большинства существующих электронных учебных средств показывает, что наряду с вопросами корректного представления учебного материала до сих пор остаются не проработанными подходы к разработке дизайна электронных средств обучения. Вместе с тем, внешний вид пособий, их эргономические свойства, несомненно, играют важную роль в повышении эффективности обучения.

К сожалению, внешний интерфейс существующих электронных учебников или учебных Интернет-сайтов зачастую выстраивается хаотично, не подчиняясь четко разработанной системе, что приводит к «запутыванию» учащегося, выработке у него неадекватной логической структуры изучаемой предметной области.

В свете описанной выше технологии информационного интегрирования было бы целесообразным использовать аналогичный подход и в разработке внешнего интерфейса электронных педагогических средств. В этом случае на той же материальной и программной базе можно было бы выстраивать электронные деревья-иерархии, вершинами которых являлись бы визуальные и навигационные элементы электронных учебников и сайтов. Листьями иерархий в этом случае являлись бы конкретные значения атрибутов этих элементов (цвет, размер, координаты месторасположения и пр.). Разработчик компьютерного учебного пособия смог бы выстраивать электронную структуру дизайна в соответствии с психолого-педагогическими особенностями конкретного учебного процесса, требованиями эргономики, особенностями структуры и содержания учебного материала.

В случае реализации подобного программного расширения Информационного интегратора в распоряжении разработчика оказалось бы две электронные иерархии, описывающих с помощью относительно формализованных методов, внешний вид и содержание электронного средства обучения. Примечательно, что и в этом случае автоматизация разработки сводится к параллельному обходу деревьев-иерархий и обработке их элементов. Очевидно, что получаемые таким образом электронные учебные средства, хотя и будут иметь четкую структуру в содержании и дизайне, носят характер заготовок и должны дорабатываться в ходе творческой деятельности автора.

К настоящему времени уже накоплен некоторый опыт эксплуатации Информационного интегратора. С его помощью разработано несколько электронных учебников, в числе которых электронный учебник «Налоги России», структурированный согласно Налогового Кодекса.

Представление о внешнем виде учебника при работе с картой его содержания можно получить из рисунка 7.
















Рисунок 7.


Автоматически сгруппированная система гиперссылок и стандартных средств навигации и компьютерных коммуникаций в данном электронном учебнике предоставила возможность практической реализации концепции обратной связи от обучаемого, работающего с учебником, к преподавателю.

В заключение хотелось бы отметить, что описанные в ней технологические подходы приобретают особое значение в свете активно развиваемых в настоящее время дистанционных форм образовательного процесса, подразумевающего его распределение не только в пространстве но и во времени.

В процессе дистанционного диалога между педагогом и обучаемым все чаще используются современные средства компьютерного информационного обмена подобные всемирной сети Интернет. В связи с этим вопросы корректного формирования и оптимизации педагогической информации, подлежащей пересылке с помощью средств телекоммуникаций сегодня являются очень актуальными.

Вместе с тем, основными недостатками учебных средств, используемых для дистанционной пересылки являются их громоздкость, смысловая хаотичность и отсутствие единообразия. Все это приводит к чрезмерной загрузке дорогостоящих каналов связи, необходимости использования учащимся, который зачастую находится за тысячи километров от педагога, различных программных средств для обработки материала различных учебных курсов. В результате, обучаемый тратит время и усилия на неоправданное изучение большого числа педагогических программных средств и технологий.

Решение данной проблемы, очевидно, лежит в поиске общих для всех предметных областей дистанционного обучения форм организации материала и построении на их основе специализированных программных средств. Частично этого можно достичь, используя WEB-технологию и гипертекст. Однако, смысловая произвольность исходного текста и хаотичность в расстановке гиперссылок приводят к отсутствию системы в познавательной деятельности учащегося: может найтись материал, до которого он просто "не доберется", и обязательно найдутся темы или разделы, которые придется изучать дважды.

Используя описанную в работе технологию информационного интегрирования, можно получить в качестве основы для дистанционно пересылаемого учебного материала электронный тезаурус-иерархию требуемой образовательной области, снабженный, к тому же, всей необходимой дополнительной гипермедиа-информацией. Электронные иерархии более корректно представляют логическую структуру учебной дисциплины и не имеют существенных недостатков, ухудшающих методические и технологические аспекты дистанционного обучения.

Использование описанной в настоящей работе технологии и программных средств позволяет на основе пересылки иерархий по каналам связи, задействованным в организации дистанционного обучения, знакомить учащихся только с одним-двумя техническими средствами, пригодными для обучения всем предметам системы дистанционного образования. Кроме того, иерархии, являясь основной смысловой «выжимкой» образовательной области существенно компактнее простого текста или даже гипертекста, что приводит к уменьшению себестоимости дистанционного образовательного процесса за счет снижения нагрузки на телекоммуникационные каналы.

Широкое внедрение в учебный процесс современных компьютерных технологий позволяет расширить арсенал методологических приемов, что повышает эффективность педагогического труда, стимулирует познавательную деятельность учащихся, особенно при самостоятельной работе. Появляется возможность создания зрелищных компьютерных средств обучения с элементами графики, звука, видео, мультимедиа, гипертекста. Одним из таких средств обучения является электронный учебник-программное средство, предназначенное для представления новой информации при индивидуальном обучении, а также для тестирования знаний и умений обучаемого.


2.2 МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ ПО ГЕОМЕТРИИ ДЛЯ 7-8 КЛАССОВ НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ИТЕГРАТОРА «ИЕРАРХИЯ 2000»


В настоящее время школьный курс математики далеко отстаёт от математики как науки по уровню обобщённости знаний. Если в современной математике уровень обобщённости очень высок, то в школьном курсе математики он пока ещё весьма низок. Его повышение (в разумных пределах) приведёт к повышению информационной ценности изучаемых знаний, и также к резкому сокращению времени на их усвоение.

Следует особо отметить, что только на этом пути можно избавиться от пресловутой перегрузки учащихся, ибо общими понятиями современный школьный курс математики, не только не перегружен, но явно не догружен.

Основной особенностью современного подхода к работе школы состоит в том, что в центре внимания должен стоять ученик. Все педагогические средства должны быть ориентированы именно на расширение его возможностей в плане обучения, учета его особенностей, интересов, подготовке к жизни в мире, который стремительно меняется. Учебник и работа с ним должны помогать, содействовать в формировании всех сфер личности: интеллектуальной, мотивационной, эмоциональной, волевой, саморегуляции, предметно- практической, экзистенциональной.

Анализ различных подходов по разработке и изданию учебников показал, что с учетом современного развития России и того, какие задачи решаются в системе образования, целесообразно предпринять попытку разработать электронные учебные пособия и педагогические средства для работы с ними, которые позволяют решать такие задачи:

·школьникам реально участвовать в выборе того, каким образом они будут изучать конкретную тему школьного курса математики;

·обеспечить возможность получать разные варианты помощи;

·знакомить школьников с перспективными направлениями использования компьютеров в разных областях человеческой деятельности;

·совместить работу школьника над темой программы с разносторонним изучением школьников;

·предложить школьникам не только большой набор упражнений для тренировки, но и специальный раздел, работая с которым они могут прослеживать свое продвижение, заблаговременно определить свой уровень подготовки и при необходимости провести работу по его улучшению;

·целенаправленно формировать такие важные умения, как работа с учебной и научной литературой, умения составлять задачи, систематизировать материал темы, рефлексировать изменения в учебной деятельности, разрабатывать алгоритмы решения задач, использовать аналогии и ассоциации, пользоваться помощью компьютера и др. [8]

Для определения состава разделов и структуры электронного учебного пособия разрабатывались различные модели отдельных тем учебника, цель которых обосновать состав элементов пособия и убедиться в том, что все элементы модели должны быть в ней представлены (необходимость состава) и не требуется добавлять новые элементы (достаточность элементов учебника).

В соответствии с Государственным образовательным стандартом разрабатываемое электронное учебное пособие по геометрии для 7-8 классов разбито на разделы:

1.Основные фигуры планиметрии;

.Простейшие задачи на построение;

.Декартовы координаты. Оси координат.

Рассмотрение материала каждой части учебника предлагается начать с наглядной представления темы, из которой возможен аргументированный переход к традиционному изложению соответствующих разделов геометрии. Таким образом, отдельные темы оказываются встроенными в общую задачу в виде разветвляющихся модулей. Изложение материала разделов сопровождается как текстами теории, так и фрагментами демонстрационного характера, которые наглядно иллюстрируют изучаемый объект и изменения, происходящие с ним. По мере необходимости ученик может возвращаться к недостаточно усвоенному разделу.

Возможность многократной отработки тем ведет к закреплению полученных умений и навыков, использование встроенных модулей повышает уровень наглядности, что положительно влияет на усвоение учебного материала.

Разрабатываемое электронное пособие способствует более глубокому изучению геометрии, позволяет учащимся и учителям освоиться в новой образовательной среде "учитель-ученик-компьютер".

Согласно основным положениям преподавания математики в общеобразовательных учреждениях, рассматриваемых в первой главе дипломной работы, электронное учебное пособие разрабатывалось на основе существующего учебника Погорелов А.В. «Геометрия 7-11» (1990). При этом ключевые темы не были изменены, однако они не сохранили свою последовательность в представленной иерархии. Так как основная работа с терминами образовательной области в Информационном интеграторе «Иерархия-2000» происходит в режиме построения или редактирования древовидной структуры, то данное программное средство предоставляет пользователю возможность манипулирования терминами, собранными в специальном алфавитном списке (глоссарии), который формируется автоматически параллельно с конструированием или редактированием древовидной структуры. Дерево, содержащее в себе множество понятий и связей между ними, безусловно, представляет собой ту смысловую основу, которая должна быть доведена до учащегося в результате процесса обучения. Поэтому электронное учебное пособие должно строиться в строгом соответствии с подобными информационными иерархиями, отражать их структуру и смысловую подчиненность понятий. Это обстоятельство приводит к тому, что последовательность изложения тем и понятий, возможно отслеживать самому учителю на уроке, в зависимости от того как подготовлены к восприятию обучаемые и как продуктивно происходит обучение. Это отличительная положительная черта электронного учебного пособия, так как ни преподаватель, ни учащийся, обучающийся самостоятельно, не связан определенными рамками изучаемых тем.

Все темы, изучаемые в 7-8 классе, были сгруппированы согласно родовых зависимостей, все вершины по отношению друг к другу являются родительскими или дочерними. Так, например, были выделены основные разделы геометрии:

·Аксиомы, определения, свойства, доказательства;

·Простейшие задачи на построение;

·Декартовы координаты. Оси координат;

Эти понятия являются родительскими по отношению ко всем остальным понятиям геометрии 7-8 классов.

Далее, используя логические связи, были выделены дочерние понятия для основных используемых. Так, например, Основные фигуры планиметрии является дочерним по отношению к понятию Аксиомы, определения, свойства, доказательства и в свою очередь имеет дочерними понятия:

·Свойства простейших фигур геометрии;

·Отрезок;

·Полуплоскость. Основные свойства расположения точек на прямой и плоскости;

·Полупрямая;

·Угол. Градусная мера угла;

·Прямые;

·Треугольник;

·Окружность;

·Четырехугольники;

·Параллелограмм;

·Прямоугольник;

·Ромб;

·Квадрат;

·Трапеция.

·И т.д.

Следует заметить, что учитель вправе сам выбрать методику преподавания по предложенному построению, например понятие Параллелограмм по сути может являться дочерним к понятию Четырехугольник, так как по определению в учебнике Погорелова А.В. «Параллелограмм - это четырехугольник, у которого противолежащие стороны параллельны, то есть лежат на параллельных прямых», но мы вправе заметить и то обстоятельство, что здесь родительским понятием может являться и понятие Параллельные прямые, так как в определение используется и это замечание. То есть если у одного понятия будет два родительских, это приведет к цикличности, что противоречит нашей рассматриваемой структуре построения дерева. Значит, следует в определении выбрать основной фактор, то есть через что мы определяем понятие, и свойство, которое изменит основное родовое понятие и приводит к определяемому. В данном примере родителем является понятие Основные фигуры планиметрии, а понятия Параллельные прямые и Четырехугольник являются понятиями-братьями, это позволит учителю самому сориентироваться какое понятие для данного момента ему выбрать основным.

Каждое понятие в электронном учебном пособии оформлено в виде гипермедиа-страницы. В заглавии каждой гипертекстовой или гипермедиа-страницы публикуется имя соответствующей вершины иерархической структуры, являющееся элементом тезауруса. Указанный принцип регламентирует особенности построения всех остальных страниц электронного учебного средства. Все гиперссылки, предназначенные для навигации по учебному средству сгруппированы на экране в три основные группы. Первая из них содержит единственную гиперссылку на страницу, соответствующую вершине-родителю по отношению к данной вершине-странице. Вторая группа содержит гиперссылки на страницы, содержание которых уточняет или дополняет содержание текущей страницы, то есть вершины-потомки для которых данная вершина является родительской. Третья группа гиперссылок указывает на страницы, информация которых имеет такой же как и у данной страницы смысловой уровень, что соответствует вершинам-братьям в электронной иерархии.

Использование подобного принципа в автоматической генерации электронных средств обучения позволяет учащемуся легко ориентироваться в предлагаемой ему информации: изучая конкретный материал, он может в случае необходимости детализировать его, просмотреть описание аналогичных понятий или перейти к более объемлющему по смыслу материалу. Очевидно, что подобная методология работы с информацией нацелена на повышение индивидуализации процесса обучения. Оформление гипермедиа-страницы производилось с помощью приложения Microsoft Word.

Использование такой системы позволяет сократить время и затраты на разработку и использовать сам процесс подготовки учебника для самостоятельного обучения, одновременно поддерживая актуальность учебника и увеличивая его объём. Такая работа выгодно отличается от традиционной реферативной осмысленностью и практическим назначением конечного результата. Вместе с тем, при наличии полного материала по изучаемому курсу, такой учебник можно использовать как замену традиционному учебнику в классной и домашней работе. Такой учебник может быть также укомплектован и методическим материалом для учителя, который часто оказывается труднодоступен.


2.3 МЕТОДИКА ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕТРОННОГО УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ ПО ГЕОМЕТРИИ В 7-8 КЛАССАХ


Каждый, кто работал с ПК (персональный компьютер), знает, что стандартные формы представления информации на экране - текстовая и графическая. Они позволяли использовать ПК в качестве вспомогательного средства обучения, но не более того. При использовании только этих форм за пределами возможностей компьютера оставалось представление информации в человечески ориентированной форме (аудио- и видеоинформация, анимация, высококачественные статические изображения), а также интерактивность, т.е. возможность обучаемого активно вмешиваться в процесс обучения (задавать вопросы, осуществлять самоконтроль, получать более детальные пояснения по неясным местам учебного материала). А ведь именно эти возможности лежат в основе процесса обучения.

Казалось, что компьютер так и обречен оставаться лишь вспомогательным звеном образовательного процесса, хранилищем больших объемов пассивной справочной информации, которую учитель и ученик всегда могут использовать в удобной форме.

Однако компьютерный бум, который охватил планету за последние десять лет, породил компьютерные технологии, позволяющие вплотную подойти к превращению компьютера в мощное средство образования, в котором смоделированы все аспекты процесса обучения - от методических до презентационных. ПК становится не вспомогательным средством обучения, а "преподавателем", что, конечно, совсем не исключает присутствия учителя-человека в процессе обучения, а лишь делает сотрудничество человека и машины в образовании более эффективным.

Использование электронного учебного пособия «Планиметрия» позволяет разгрузить учителя во время урока, увеличить заинтересованность учащихся в предмете, дает возможность решения задач на стыке предметов различных циклов, более наглядной подачи материала за счет анимации. Благодаря усилению эмоциональной составляющей увеличивается тем урока в среднем на 10-15%. На уроке компьютер выступает в роли аудиовизуального концентратора внимания, который можно плодотворно использовать для иллюстрации основных идей преподаваемого курса, проверки качества знаний.

Учитель, располагающий электронным учебным пособием, имеет уникальную возможность интенсифицировать процесс обучения, сделать его более наглядным и динамичным. Использование информационных технологий на уроках способствует повышению качество знаний, расширяет горизонты школьной математики.

Наиболее важными свойствами электронного учебного пособия «Планиметрия», как средства обучения геометрии считаю следующие.

.Возможность постановки четкой методической цели урока;

.Реально можно видеть все логические связи между изучаемыми понятиями;

.Возможность продуктивных повторений изученных тем, при этом не терять их межпонятийных связей;

.Можно комбинировать виды упражнений, совмещать различные типы заданий.

.Множество вариантов контроля операций, проделываемых учащимися, а также результатов их работы. Прежде всего, это автоматический контроль и оценка результатов непосредственно по завершению работы. Ученик может исправить ошибку и закрепить полученный навык.

На начальном этапе обучения планиметрии в 7 классе учащимся приходиться совершить большой шаг от объектов, которые можно взять в руки, от практического измерения их длин, объемов к строгим логическим рассуждениям об этих объектах и соответствующим их построениям в тетради. Использование компьютерных технологий, и в том числе электронных учебников по геометрии позволяет существенно облегчить этот переход сделать его более интересным и менее сложным.

Наиболее рациональным считаем использование материалов электронного учебного пособия «Планиметрия» во время проведения уроков в качестве наглядного изображения, сопровождающего объяснения учителя. При этом обязательно активное участие учеников.

Исходя из вышесказанного при подготовке и проведении уроков геометрии в 7 классе рекомендуется использовать электронное учебное пособие « Планиметрия».

Показ и обсуждение на первых уроках роликов: "Луч", "Прямая", "Угол", "Параллельные прямые" значительно повысят интерес учеников к предмету. Наглядность делает доступным пониманию учащихся доказательство наиболее сложных теорем: о существовании и единственности перпендикуляра к прямой в данной точке, признаков и свойств параллельных прямых, позволит быстро выработать технические навыки задач на построение. Возможна эффективная форма домашних заданий - задачи электронного учебного пособия с последующей проверкой через компьютер.

Проведение занятий с наглядной компьютерной демонстрацией помогает ученикам лучше запоминать материал, более глубоко проникать в суть изученного вопроса и сделать процесс обучения творческим.

К недостатком данного пособия можно отнести:

) отсутствие набора контрольных упражнений по базовым задачам изучаемых разделов геометрии;

) нет практического применения геометрии в жизни (провешивания прямых на местности, построение прямых углов на местности, практические способы построения параллельных прямых, измерение углов на местности и т.д..).

К сожалению, очевидно, что в обозримом будущем компьютер не сможет полностью вытеснить учебник, это связано в первую очередь с ограниченными возможностями доступа к компьютеру в школе. Так же нельзя недооценивать эмоциональное воздействие преподавателя на ученика в процессе обучения.

Традиционный метод обучения чаще всего представляет собой урок, где учитель пытается передать одновременно всему классу сумму знаний, определенную программой. За недостатком времени меньше уделяется внимания самостоятельной работе учащихся, а тем более индивидуальной работе с каждым учащимся. Контроль знаний несовершенный, обычно устный опрос и фронтальные письменные работы, а критерием служит оценка в журнале. В таких условиях трудно заинтересовать учащихся, имеют место элементы принуждения, когда только оценка в журнале и страх перед семейным скандалом или спортивного вида честолюбие заставляет многих учащихся "зубрить" неинтересный или непонятный параграф учебника.

К наиболее существенными недостатками традиционного метода обучения можно отнести:

в исторически сложившемся и устоявшемся традиционном обучении не существует четких критериев оценки личности человека, в частности, его знаний;

в классическом процессе обучения отсутствует хорошая обратная связь, учитель лишен возможности сразу же узнать, как учащийся усвоил учебный материал;

невозможность индивидуализировать темпы обучения заставляет вести обучение в расчете на "среднего" учащегося, от этого страдают и более слабые и более способные;

рабочее время преподавателя используется нерационально, неэффективно;

результаты обучения находятся в прямой зависимости от педагога, квалификация которого не всегда самая высокая и не может быть такой во всей массе.

Долгое время ко всем этим недостаткам традиционного метода обучения относились как к неизбежному якобы злу. С появлением компьютера и, особенно, персональных компьютеров, стало возможным создать АЛЬТЕРНАТИВНУЮ СИСТЕМУ ОБУЧЕНИЯ более высокого качества.

Главное в обучении - это личный интерес и желание учащегося получить знания. Важнейшей педагогической проблемой является совмещение "хочу" ученика, "надо" учителя и их совместное "могу". Общение с компьютером дает учащемуся гамму положительных эмоций - необходимого условия глубинной внутренней мотивации учебы.

Усвоение знаний в значительной мере зависит от того, как учащиеся воспринимают контроль учителя, оценку, формы общения с ними, с какой целью они работают. Если при традиционной методике обучения у учащихся преобладают отрицательные эмоции - боязнь опроса, страх перед плохой оценкой и последующей реакцией родителей, а еще больше боязнь насмешек товарищей, то при использовании электронного учебного пособия все меняется. Стимулируются любознательность, приятное ожидание, уверенность, самостоятельность. Учащийся активнее работает с компьютером, потому что отрицательные эмоции не оказывают тормозящего влияния на его мыслительный процесс.

Таким образом из пассивного изучения предмета по традиционной методике, обучение с помощью электронного учебного пособия «Планиметрия» превращается в активную, даже бурную деятельность учащегося, где проявляется его личный интерес, личный подход, личный отбор вопросов. При этом компьютер решает и проблему обратной связи. Если на обычном уроке учащийся, в лучшем случае, отвечает 5-7 раз, а чаще - ни разу, то машине он вынужден ответить до 100 раз и более. Причем, в этом случае в корне меняется мотивация учебной деятельности, всех интересует только результат, но не оценка.

Персональный компьютер становится для каждой дисциплины новым, более совершенным инструментом, позволяющим тем, кто умеет им пользоваться, глубже и убедительнее раскрыть сущность предмета. Педагогика сотрудничества, деятельностный подход к учебному процессу, активизация учащихся, индивидуализация обучения - все эти направления современного образования радикально меняют роль учителя в классе. Авторитарная схема синхронного управления классом из нескольких десятков человек при всей ее экономичности и кажущейся эффективности все больше себя изживает.

Электронное учебное пособие "Планиметрия" отличается от традиционных учебников, поэтому использовать целиком весь материал на уроках вряд ли целесообразно, хотя многие фрагменты могут быть использованы как при фронтальной работе с классом, так и при организации групповой или индивидуальной работы.

В этом электронном пособии приводится разнообразный теоретический материал по всем темам курса "Планиметрии" 7-8 классов. Но у каждого учащегося есть учебник по геометрии, с которым он работает и в классе и дома, поэтому лучше всего изучать и повторять теоретический материал по этому учебнику, чтобы не путать учащихся разными формулировками определений, аксиом и теорем, разными доказательствами или последовательностями изложения материала. Так, например, определение геометрической фигуры дается на теоретико-множественной основе как множество точек, дается понятие "отношение", и т. д., поэтому при использовании этого материала на уроках следует следить, чтобы материал не вступал в противоречие с материалом, изложенным в учебнике А.В. Погорелова.

Проблема развития самостоятельности мышления учащихся в процессе обучения математике является острой, ещё не разрешённой проблемой методики математики.

Анализ характера умственной деятельности учеников на различных уроках, в разных классах показал, что лишь 15-20% учебного времени тратится на самостоятельную работу, чем старше класс, тем самостоятельных работ меньше.

Создаётся ненормальное положение: с возрастом учащиеся, конечно, становятся более способными к самостоятельной работе, а им предоставляют для этого всё меньше времени.

Если в числе тренировочных упражнений преобладают однотипные, при решении которых ученик ограничивается лишь получением ответа и сверкой его с готовым ответом, то такие упражнения не направляют усилия ученика на разрешение иных нешаблонных заданий, с чем ему придётся встречаться в жизни.

Знания ученика будут прочными, если они приобретены не одной памятью, не заучены механически, а являются продуктом собственных размышлений и закрепились в результате его собственной творческой деятельности над учебным материалом. Эта цель преследовалась при разработке электронного учебного пособия «Планиметрия» и ставилась при экспериментальной проверке методики применения.

Действующие учебники математики мало, чем могут помочь развитию творческих начал: в них по меткому выражению профессора Б.В Гнеденко, спрятаны все концы, дана уже готовая схема, знания представлены в статистическом состоянии, в завершённых формах.

При разработке ЭУП «Планиметрия» основной акцент ставился на методику применения его на практике, ключевыми понятиями которой являлись: обобщение, суждение, умозаключение по аналогии.

Под обобщением будем понимать распространение, какого-либо суждения от частого понятия к общему (например, от «четырёхугольника» до «трапеции, ромба…»).

Суждения полученные по аналогии, будут проблематическими и подлежат дальнейшему исследованию и доказательству.

Умозаключения по аналогии являются непременной составной частью творческого мышления, так как этим путём мысль человека выходит за пределы известного, пролагая путь к неизвестному.

Умственное развитие учащихся, которые должны подготавливаться уже в период школьного обучения к роли творчески мыслящих активных деятелей, не может быть полноценным, если их не научат в школе специально применению приёма аналогии.

Простое применение аналогии даёт упражнение подобное, однопорядковое с исходным. От него следует отличать составление задачи обобщением, когда новая задача оказывается в том или ином отношении сложнее исходной.

Процесс обобщения основывается на применении аналогии, но не сводится полностью к ней.

Применение обобщения связано с преобразованием мыслей, с умственным экспериментированием; оно есть одно из самых важных средств самообучения, то есть, самостоятельного расширения и углубления имеющихся знаний.

Для достижения глубокого усвоения нового понятия, способа решения нельзя обходиться задачами одного уровня трудности, а нужно предложить обобщённую задачу, а ещё лучше дать учащимся возможность самим обобщить решённую задачу, чтобы затем решить таковую, видоизменяя, если нужно прежний способ.

В практике обучения общее классное задание рассчитано на среднего ученика, а для расширения познавательных способностей более сильных учащихся необходимы дополнительные задания по самостоятельному обобщению и решению составленных задач.

Если, скажем готовую задачу, решают все учащиеся в основном одинаковой последовательностью рассуждений, то с обобщением уже справляется не всякий. Результат обобщения зависит не столько от суммы знаний, примерно одинаковой для всех учащихся класса, а от умения комбинировать, связывать эти знания по-новому, заглядывать дальше обычных пределов.

Характер упражнений, выполняемых в классе, должен отразится и на характере контрольных и проверочных работ; чему обучают, то и следует проверять.

Всякая математическая задача неисчерпаема в своих связях с другими задачами; после решения задачи почти всегда можно найти предмет размышления, найти несколько направлений, в которых удаётся обобщить задачу, и найти затем решение созданных таким образом новых проблем.

Время и усилия, затраченные на обобщение знаний, окупаются той большой экономией мышления, в последующем, которые достигаются благодаря единообразным методам усвоения материала.

В заключении хотелось бы добавить, что информационная оснащенность, масштабы и эффективность использования средств вычислительной техники вошли в наше время в число важнейших показателей уровня научно - технического прогресса. Информатизация образования должна опережать информатизацию других направлений общественной деятельности, ибо именно здесь закладываются социальные, психологические, общекультурные, а также - что особенно важно для экономики - профессиональные предпосылки информатизации всего общества. Информатизация образования создает предпосылки для широкого внедрения в практику психолого-педагогических разработок, обеспечивающих переход от механического усвоения фактологических знаний к овладению умением самостоятельно приобретать новые знания; обеспечивает приобщение к современным методам работы с информацией, интеллектуализацию учебной деятельности.


ГЛАВА 3 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ


.1КОНСПЕКТ УРОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ «ПЛАНИМЕТРИЯ»


3.1.1 ТЕМА «Основные свойства отрезка»

В качестве примера применения электронного учебного пособия на уроках геометрии в 7 классе разберем, как вводится понятие «Основные свойства отрезка».

Подобный выбор обусловлен следующими соображениями:

.Это одно из важнейших понятий как начального, так и систематического курсов геометрии;

.Отрезок, в отличии, например, от луча или прямой, имеет метрическую характеристику - длину.

Действующей программой по математике даются следующие рекомендации:

.Изучение материала организуется с опорой на жизненный опыт учащихся, их практические умения;

.Характерные свойства отрезка подмечаются в ходе решения задач и выполнения построений;

.Основное внимание уделяется формированию навыков измерения и построения отрезков при помощи линейки.

В результате изучения геометрического материала в соответствии с действующей программой учащиеся должны знать:

.Что существует единственный отрезок, соединяющий две точки плоскости;

.Что отрезок ограничен с двух сторон и является частью прямой;

.Определение равных отрезков;

.Свойство длины отрезка - длина суммы отрезков равна сумме длин слагаемых отрезков.

Учащиеся должны уметь:

.Распознавать отрезки, в том числе и включенные в различные геометрические фигуры;

.Строить отрезки, обозначать и измерять их;

.Сравнивать отрезки.

В традиционном изложении изучение данного материала проводится в соответствии со следующей схемой:

.Построение отрезка;

.Обозначение отрезка;

.Длина отрезка, единицы длины;

.Свойства откладывания отрезков;

.Нахождение длины суммы отрезков.

Упражнения, содержащиеся в различных действующих учебниках и учебных пособиях, можно отнести к следующим типам:

а) построение отрезков;

б) обозначение отрезков;

в) измерение и сравнение отрезков;

г) нахождение длины ломаной или периметра многоугольника;

д) нахождение длины суммы отрезков.

Таким образом, понятие «отрезок» непосредственно связан с его длиной. Рассмотрение понятия «Отрезок» начнем с выделения характерных свойств, не связанных с измерением. Это свойства, позволяющие установить сходство отрезка с другими геометрическими фигурами его отличие от них, то есть включить представление об отрезке в уже имеющуюся систему геометрических представлений учащихся.

Основные свойства отрезка - прямолинейность и ограниченность в двух направлениях - выявляются при его сравнении с прямой или лучом.

Эти свойства позволяют измерить отрезок, то есть сравнить его длину с эталоном длины.

Действительно, длину прямой и луча измерить нельзя в силу их неограниченности. Для кривой линии непосредственное измерение длины затруднительно из-за ее произвольной формы. Однако, даже если известна длина кривой, то это число ничего не говорит о ее форме, так как существует бесконечное множество кривых линий заданной длины. Длина же отрезка однозначно задает его как геометрическую фигуру.

В данной работе предлагается проводить изучение понятия «отрезка» в соответствии со следующей схемой:

.построение отрезка;

.обозначение отрезка;

.основные не метрические свойства отрезка;

.основное свойство откладывания отрезка;

.длина отрезка, единицы длины;

.равные отрезки, сравнение отрезков по длине;

.нахождение длины суммы отрезков.

На знакомство с темой «Отрезок и его свойства» отводится один час.

УРОК «Основные свойства отрезков».

Цель урока: формирование у учащихся представлений об отрезке как об ограниченной прямолинейной геометрической фигуре и о взаимном расположении точек на плоскости.

СОДЕРЖАНИЕ УРОКА.

I.Подготовка к изучению нового материала.

С отрезком, его построением и измерением учащиеся знакомы из начальной школы. Поэтому в начале урока учащиеся вспоминают различные способы построения отрезка с помощью линейки и его обозначение.

Повторение:

способ: С помощью линейки строим прямую линию, на ней отмечаем две точки А и В, которые и определяют отрезок АВ.


Отрезок АВ - часть прямой,

А В ограниченная точками.

Отрезок АВ


способ: На плоскости отмечаем две точки А и В. Соединяем их по линейке, не выходящей за точки А и В.


Отрезок АВ состоит из всех точек

прямой, лежащих между точками

А В А и В, и самих точек.

Отрезок АВ


Учащиеся вспоминают все, что они знают об отрезке: 1) отрезок - плоская фигура (лежит на плоскости); 2) это часть прямой; 3) отрезок состоит из бесконечного множества точек; 4) он ограничен с двух сторон; 5) каждая точка отрезка лежит между двумя данными точками, называемыми концами отрезка.

Все это учащиеся вспоминают опираясь на электронное учебное пособие, открыв страницу «отрезок». (рис. 8)


Рисунок 8.

Изложение нового материала. С использованием страницы ЭУП «Планиметрия»: «Основные свойства отрезка»

После того, как учащиеся вспомнили и повторили то, что они знали об отрезке, учитель говорит: что концы отрезка называются граничными точками, а все лежащие между ними, - внутренние точки отрезка.

После этого учитель просит детей обратиться к электронному учебному пособию, где изображен рисунок и дано пояснение, которое приводит учащихся к основным свойствам измерения и откладывания отрезка..Закрепление

Учащимся предлагается выполнить несколько заданий на принадлежность точек отрезкам, отрезков прямым и лучам, а так же их построение, вида:

.Отметьте в тетради точки К и М. С помощью линейки постройте отрезок КМ. Отметьте на этом отрезке точки Р и Т. Назовите отрезки, на которые эти точки делят отрезок КМ. На какие отрезки делит точка Т отрезок КМ?

.Какие из точек, указанных на рис. принадлежат отрезку CD, а какие из них не принадлежат?


D

K


Е F


С W


Вопросы для закрепления:

.Как обозначаются точки и прямые?

.Какие точки, отмеченные на рисунке, лежат на прямой а, какие точки на прямой в? В какой точке прямые а и в пересекаются?

.Сформулируйте основные свойства откладывания отрезков.

.Сформулируйте основное свойство измерения отрезков.


3.1.2 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ

Эксперимент проводился в общеобразовательной школе г. Москвы №1130 под руководством учителя математики Мироновой И.А. в 7б и 7г.

Цель: проверка эффективности применения методики изучения геометрического материала в 7 классе с использованием электронного учебного пособия «Планиметрия».

При проведении эксперимента можно руководствоваться следующими критериями:

·В качестве экспериментального класса был выбран класс с наиболее низким уровнем успеваемости. А в качестве базового класса, обучающегося по обычной программе, класс с высоким уровнем;

·Общее учебное время в экспериментальном и базовом классах, отводимое на изучение геометрического материала, было одинаковым;

·При проведении проверочных работ за основу принимался перечень знаний, умений и навыков, определяемых действующей программой по геометрии.

Уроки в базовом классе проводились по традиционной методике с использованием традиционных средств обучения. В экспериментальном классе обучение велось по разработанной методике с использованием электронного учебного пособия.

Для определения качества знаний при изучении курса геометрии в 7-8 классах в начале эксперимента в двух 7-х классах была проведена самостоятельная работа. С целью определения качества знаний в эту самостоятельную работу были включены следующие задания:

  1. распознавание геометрических фигур как по внешнему виду, так и по существенным признакам;
  2. построение геометрических фигур;
  3. описание геометрической фигуры (выделение ее свойств);
  4. сравнение данной геометрической фигуры с другой (выявление их сходства и различия);
  5. задание геометрической фигуры различными способами и др.

Результаты самостоятельной работы:

До начала эксперимента учащиеся и экспериментального и базового классов показали примерно равные результаты. Процентное соотношение распределилось примерно так:


КлассКол-во человекВыполнено правильноВыполнено правильно и осознаноНе справились с заданием%Кол-во%Кол-во%Кол-воЭК305918 чел.278 чел.144 чел.БК316520 чел.3210 чел.31 чел.

А так же для определения качества знаний в конце эксперимента в классах была проведена вторая самостоятельная работа.

Результаты самостоятельной работы по окончании эксперимента:


КлассКол-во человекВыполнено правильноВыполнено правильно и осознаноНе справились с заданием%Кол-во%Кол-во%Кол-воЭК304915 чел.4714 чел.41 чел.БК314414 чел.4112 чел.155 чел.

Таким образом, учащиеся экспериментальных классов по итогам проведения последней самостоятельной работы показали более высокими ( в среднем около 5%) результаты, чем учащиеся базового курса.

Полученные данные позволяют сделать вывод о сформированности у учащихся экспериментальных классов умение выделять свойства и признаки известных им геометрических фигур. Экспериментальная проверка показала, что использование электронных учебных пособий на уроках геометрии в 7 классах:

·Способствует повышению уровня мышления;

·Формированию основных логических операций;

·Позволяет качественно подготовить учащихся к изучению геометрического материала в старших классах на понятийном уровне.

У учащихся экспериментальных классов при работе с электронным учебным пособием наблюдалось повышение интереса к изучению геометрического материала, формировались навыки последовательной деятельности.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В процессе исследование поставленной проблемы проделана следующая работа:

  • Рассмотрены аспекты создания электронного учебного пособия по геометрии;
  • Отобрано содержание и разработана структура курса геометрии в средней школе (7-8 классах);
  • Разработана методика применения электронного учебного пособия;
  • Проведена экспериментальная проверка полученных результатов.

Решение поставленных задач осуществлялось с использованием следующих методов:

  • Проведен анализ литературы по проблеме исследования;
  • Изучены требования к электронному учебному пособию;
  • Изучен «Информационный интегратор «Иерархия 2000» » создания электронного учебного пособия.

В процессе теоретического и практического исследований в соответствии с его целью и задачами получены следующие основные выводы:

.Изучены психолого-педагогические особенности в соответствии с использованием компьютера (электронного учебного пособия) на уроках геометрии в 7-8 классах и в результате этого сделан вывод: компьютер (электронное учебное пособие) повышает активность познавательной деятельности, мотивацию обучения и изучения геометрического материала, а так же используется для наглядного представления геометрических фигур и их элементов);

.В исследовании показано, что использование технических возможностей компьютера на уроках геометрии способствует:

·Формированию у школьников умения выделять существенные признаки геометрических фигур;

·Подготовке учащихся к изучению геометрического материала в старших классах на понятийном уровне.

.Практически апробирована методика изучения геометрического материала в 7-8 классах с использованием электронного учебного пособия, включая в себя описание урока по теме «Отрезок и его свойства».

.Практическая реализация разработанной методики выявила, что учащиеся экспериментального класса обладают большими как по объему, так и по содержанию «багажом» геометрических сведений.

Рекомендуемая методика изучения геометрического материала оказывает благоприятное воздействие на организацию и результаты самостоятельной работы учащихся, развитие их творческих, исследовательских способностей.


БИБЛИОГРАФИЯ


1.Аракелян О.А. «Некоторые вопросы повторения математики в средней школе» М. Учпедгиз, 1960.

.Аленичева Е. В., Монастырев П. В. Электронный учебник (проблемы создания и оценки качества) // Высшее образование в России, №1, 2001.

. Басова Л.А., Шубин М.А., Эпштейн Л.А. Лекции и задачи по математике: из опыта работы летней физико-математической школы в Карелии. М. 1981.

. Беляев Е.А., Киселёва Н.А., Перминов В.Я. Некоторые особенности развития математического знания. М. 1975.

. Бескин Н.М. «Методика геометрии». Учебник для педагогических институтов. Учпедгиз. 1947.

. Библиотека учителя математики. Преподавание геометрии в 6-8 классах. Сборник статей составитель В.А. Гусев. Москва "Просвещение" 1979.

. Богоявленский Д.Н., Менчинская Н.М. Психология усвоения знаний в школе. М., 1959.

.Вострокнутов И. Е. Теория и технология оценки качества программных средств образовательного назначения. Интернет: #"justify">.Григорьев С.Г., Гриншкун В.В., Кувалдина Т.А. Иерархии в моделировании логической структуры предметных областей. // В сб.: Материалы VI Общероссийской научной конференции «Современная логика: проблемы теории, истории и применения в науке». СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, - 2000.

.Гриншкун В.В. Организация компьютеризированного обучения на базе иерархических структур данных. // Автореферат дис. канд. пед. наук, Алма-Ата, - 1996.

.Гриншкун В.В. Организация компьютеризированного обучения на базе иерархических структур данных. // Автореферат дис. канд. пед. наук, Алма-Ата, - 1996.

.Григорьев С.Г., Гриншкун В.В., Кувалдина Т.А. Иерархии в моделировании логической структуры предметных областей. // В сб.: Материалы VI Общероссийской научной конференции «Современная логика: проблемы теории, истории и применения в науке». СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, - 2000.

.Гриншкун В.В., Скопин И.Н. Методика проведения учебных занятий с помощью иерархически организованных данных. // В сб.: Вопросы информатизации педагогического образования. Алма-Ата: АГУ. - 1995.

.Григорьев С.Г., Гриншкун В.В. Технология информационного интегрирования в разработке учебников и учебных пособий для Интернет. // Материалы VIII конференции представителей региональных научно-образовательных сетей «Relarn-2001». / Петрозаводск: Изд-во Петрозаводского университета, - 2001.

. Глейзер. История математики в школе. М. «Просвещение», 1981.

. Жуков Н.И. Философские проблемы математики. Минск, 1977.

. Кабанова-Меллер Е.Н. Психология формирования знаний и навыков. М. 1962.

.Кречетников К. Г. Методология проектирования средств информационных технологий обучения. Интернет: #"justify">.Лаврентьев В. Н., Пак Н. И. Электронный учебник // Информатика и образование, №9, 2000.

.Проект Стандарт отрасли Информационная технология. Сертификация средств и систем в сфере информатизации. Программные средства учебного назначения. Интернет: http://www.informika.ru/koi8/goscom/cinorgan/fundpr/stand.html


ВВЕДЕНИЕ В настоящее время постоянно растет интерес к применению новейших технических средств в преподавании. При этом доля программных средств обучения

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ