Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ И КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ СТУДЕНТОВ КОЛЛЕДЖА 12
1.1. Анализ современного состояния проблемы использования информационных и коммуникационных технологий в обучении 12
1.2. Специфика математической подготовки студентов колледжа в условиях информатизации образования 44
1.3. Психолого - педагогические условия использования компьютерного сопровождения при обучении математическим дисциплинам в колледже 62
Выводы по первой главе 80
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ В ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ В КОЛЛЕДЖЕ 82
2.1. Применение электронного учебного пособия в учебном процессе 82
2.2. Методика работы со сборником задач и компьютерным практикумом 104
2.3. Лабораторные работы с применением информационных и коммуникационных технологий 124
Выводы по второй главе 141
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТНО- ПОИСКОВОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 142
3.1. Задачи и организация опытно - поисковой работы 142
3.2. Обсуждение результатов исследования 162
Выводы по третьей главе 165
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 166
ЛИТЕРАТУРА 168
ПРИЛОЖЕНИЯ 190
- Анализ современного состояния проблемы использования информационных и коммуникационных технологий в обучении
- Применение электронного учебного пособия в учебном процессе
- Задачи и организация опытно - поисковой работы
Введение к работе
Актуальность исследования. Одной из важных задач информатизации современного общества является использование информационных технологий в образовании. Процесс информатизации и компьютеризации всех сфер деятельности человека создает предпосылки для широкого внедрения в педагогическую практику информационных и коммуникационных технологий (ИКТ).
Математическая подготовка является необходимой составляющей общей подготовки выпускника политехнического колледжа. В условиях информатизации образования возрастает актуальность профессионально-прикладной направленности математической подготовки. Математическое образование студентов колледжа должно быть ориентировано, во-первых, на получаемую выпускниками специальность, а во-вторых - на формирование такого важнейшего свойства личности, как ее социальная и психологическая направленность на будущую профессиональную деятельность.
Для обеспечения профессионально-прикладной направленности математической подготовки в процессе изучения математических дисциплин особое значение приобретают информационные и коммуникационные технологии.
Проблема исследования. Вопросы психолого-педагогического
обоснования использования информационных и коммуникационных
технологий в образовательном процессе исследованы в работах
В. П. Беспалько, Е. И. Машбица, П. И. Образцова, Е. С. Полат,
Э. Г. Скибицкого и др.
Проблема профессиональной направленности математической подготовки студентов рассматривается Н. Ф. Булатовой, Б. В. Гнеденко, Е. Г. Плотниковой и др.
Вопросам применения компьютерных технологий в преподавании математических дисциплин посвящены публикации А. В. Горшковой,
Т. В. Капустиной, Л. П. Мартиросян, М. В. Махриновой, Т. А. Степановой и др. Основное внимание в этих исследованиях уделяется созданию учебных программ и разработке соответствующих методик изучения отдельных тем и разделов различных курсов математики. Однако современные исследования в области применения информационных и коммуникационных технологий при обучении математическим дисциплинам слабо ориентированы на специфику обучения в колледже.
Одним из способов реализации использования информационных и коммуникационных технологий в обучении студентов колледжа может являться применение компьютерного сопровождения дисциплины, которое можно рассматривать как комплекс педагогических программных средств, входящих в состав методического обеспечения дисциплины, и методических рекомендаций по работе с инструментальными средствами познавательного и универсального характера.
Таким образом, в настоящее время сложилось противоречие между уровнем развития информационных и коммуникационных технологий и недостаточной разработанностью компьютерного сопровождения процесса изучения математических дисциплин студентами колледжа, что определяет проблему исследования: каким должно быть компьютерное сопровождение в обучении математическим дисциплинам студентов колледжа?
Объект исследования — процесс обучения математическим дисциплинам в колледже.
Предмет исследования - структура и содержание компьютерного сопровождения в обучении студентов колледжа математическим дисциплинам (на примере дисциплины «Математические методы» для специальности 2203 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»).
Цель исследования — теоретически обосновать и разработать компьютерное сопровождение в обучении математическим дисциплинам студентов колледжа.
В качестве гипотезы исследования выступают следующие предположения.
Компьютерное сопровождение в обучении студентов колледжа математическим дисциплинам должно содержать комплекс педагогических программных средств, входящих в состав методического обеспечения математических дисциплин, и методических рекомендаций по работе с инструментальными средствами познавательного и универсального характера.
Разработка и внедрение в учебный процесс компьютерного сопровождения дисциплины должно быть основано на принципах целостности, адаптивности и инвариантности.
Компьютерное сопровождение в обучении дисциплине «Математические методы», включающее в себя электронное учебное пособие, сборник задач, компьютерный практикум и методические рекомендации по выполнению лабораторных работ, будет способствовать повышению уровня математической подготовки студентов колледжа.
В соответствии с проблемой, целью и гипотезой исследования определены следующие задачи;
Изучить состояние исследуемой проблемы в педагогической теории и практике.
Определить совокупность принципов, положенных в основу разработки компьютерного сопровождения для обучения математическим дисциплинам студентов колледжа.
Теоретически обосновать и разработать компьютерное сопровождение по дисциплине «Математические методы».
Разработать методику применения компьютерного сопровождения при обучении дисциплине «Математические методы».
Проверить эффективность выдвинутых предположений в ходе опытно-поисковой работы.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют:
общедидактические принципы организации обучения (Ю. К. Бабанский, И. Я. Лернер, Л. Г. Семушина, Н. Г. Ярошенко и др.);
работы, посвященные проблемам профессионального образования (С. Я. Батышев, А. М. Новиков, И. П. Смирнов, Е. В. Ткаченко, В. А. Федоров и
др-);
теория поэтапного формирования умственных действий (П. Я. Гальперин, Н. Ф. Талызина и др.);
основные положения методологии, теории и практики информатизации образования (В. П. Беспалько, Л. И. Долинер, И. Г. Захарова, В. С. Леднев, Е. И. Машбиц, И. В. Роберт и др.);
концепция деятельностного подхода (Л. С. Выготский, В. В. Давыдов, С. Л. Рубинштейн и др.);
личностно ориентированный подход к обучению (Ф. Э. Зеер, И. А. Зимняя, И. С. Якиманская и др.).
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
теоретические - изучение и анализ философской, психологической, педагогической, научно-методической и специальной литературы по проблеме исследования, анализ государственных образовательных стандартов, программ, учебных пособий и методических материалов; обобщение и систематизация научных положений по теме исследования;
эмпирические - методы педагогической диагностики и тестирования; педагогическое наблюдение, беседа, анкетирование; апробация электронных учебно-методических материалов; статистическая обработка результатов эксперимента и их анализ.
Исследование проводилось на базе Уральского технологического колледжа, Красноярского промышленного колледжа и Снежинского политехнического колледжа в три этапа с 2000 по 2004 гг.
Этапы исследования
Первый этап (2000-2001) - теоретико-поисковый - включал в себя изучение философских, психолого-педагогических, методических источников; теоретическое обоснование исследования; были сформулированы проблема, гипотеза и задачи исследования; осуществлялся поиск возможностей эффективного использования информационных и коммуникационных технологий в обучении студентов колледжа.
Второй этап (2001-2002) - проектировочный - включал в себя определение совокупности принципов, положенных в основу разработки компьютерного сопровождения для обучения математическим дисциплинам студентов колледжа, разработку методики использования компьютерного сопровождения в обучении дисциплине «Математические методы». В ходе исследования было уточнено понятие компьютерного сопровождения дисциплины, теоретически обосновано и разработано содержание компьютерного сопровождения математических дисциплин.
Третий этап (2003-2004) - экспериментально-аналитический - включал в себя анализ, обобщение и внедрение компьютерного сопровождения в обучении математическим дисциплинам студентов колледжа. Была проведена экспериментальная проверка методики использования компьютерного сопровождения при обучении дисциплине «Математические методы».
Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:
уточнено понятие компьютерного сопровождения учебной дисциплины
как комплекса педагогических программных средств, входящих в состав
методического обеспечения дисциплины, и методических рекомендаций по
работе с инструментальными средствами познавательного и универсального
характера;
выделена совокупность принципов, положенных в основу разработки
компьютерного сопровождения в обучении математическим дисциплинам
студентов колледжа (целостность, адаптивность, инвариантность);
разработано содержание компьютерного сопровождения в обучении
дисциплине «Математические методы», включающее в себя электронное
учебное пособие, сборник задач, компьютерный практикум, методические
рекомендации по выполнению лабораторных работ.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что выделена совокупность принципов, положенных в основу компьютерного сопровождения обучения студентов колледжа математическим дисциплинам, уточнены и теоретически обоснованы структура и содержание компьютерного сопровождения.
Практическая значимость исследования заключается в том, что разработано и внедрено в учебный процесс компьютерное сопровождение дисциплины «Математические методы», включающее в себя:
электронное учебное пособие, которое содержит теоретический блок, интерактивные тренинги, примеры решения задач, задания для самостоятельной работы, тесты;
сборник задач по математическим методам и компьютерный практикум, обеспечивающие формирование у студентов навыков применения полученных знаний для решения практических задач;
методические рекомендации по выполнению лабораторных работ с использованием ИКТ для решения профессионально-прикладных задач.
Разработана методика использования компьютерного сопровождения в обучении дисциплине «Математические методы».
Основные положения, выносимые на защиту
1. Компьютерное сопровождение обучения математическим дисциплинам студентов колледжа представляет собой комплекс педагогических программных средств, входящих в состав методического обеспечения дисциплины, и методических рекомендаций по работе с инструментальными средствами познавательного и универсального характера.
Разработка компьютерного сопровождения на основе принципов целостности, адаптивности, инвариантности способствует его успешному применению в обучении математическим дисциплинам.
Входящие в состав компьютерного сопровождения дисциплины «Математические методы» электронное учебное пособие, сборник задач, компьютерный практикум и методические рекомендации по выполнению лабораторных работ с применением информационных и коммуникационных технологий обеспечивают повышение уровня математической подготовки студентов колледжа.
Апробация результатов исследования Результаты исследования опубликованы в печати и обсуждались на научно-практических конференциях: межрегиональная конференция «Качество образования. Проблемы и поиск решений» (Заречный, 2002), межрегиональная конференция «Развитие образовательной системы колледжей Минатома РФ в рынке интеллектуального труда малого города» (Заречный, 2003), региональная конференция «Среднее профессиональное образование Уральского региона в условиях рыночной экономики: состояние, перспективы развития» (Екатеринбург, 2003), межрегиональная научно-практическая конференция «В.А. Сухомлинский и современная школа Урала, Сибири» (Оренбург, 2003), межрегиональная конференция молодых ученых и специалистов «Инновационные технологии в педагогике и на производстве» (Екатеринбург, 2003), Российская научно-практическая конференция «Инновации в профессионально-педагогическом образовании» (Екатеринбург, 2003), межрегиональная научно-практическая конференция «Педагогическая наука - практике» (Москва, 2004), межрегиональная научно-практическая конференция «Теория и практика развивающего обучения» (Челябинск, 2004).
Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в образовательный процесс Уральского технологического колледжа, Красноярского промышленного колледжа, Снежинского политехнического колледжа по специальности 2203 «Программное обеспечение вычислительной
техники и автоматизированных систем». Результаты исследования могут быть рекомендованы для использования в других учебных заведениях среднего профессионального образования.
Достоверность результатов исследования обеспечивается
соответствующей целям и задачам методологией исследования, сочетанием
количественного и качественного анализа материалов исследования,
подтверждением гипотезы исследования его результатами,
репрезентативностью выборок, использованием математических методов обработки результатов.
Анализ современного состояния проблемы использования информационных и коммуникационных технологий в обучении
Анализ современной научно-методической литературы свидетельствует о тенденции все более широкого использования информационных и коммуникационных технологий в учебном процессе. Образование - это такая сфера деятельности человека, которая всегда чутко реагирует на различные способы подачи информации Вопросам информатизации современного учебного процесса и основам использования информационных технологий при обучении различным предметам посвящено большое количество исследований.
В дидактике обучение определяется как процесс активного целенаправленного взаимодействия между обучающим и обучаемыми, в результате которого у обучающегося формируются определенные знания, умения, навыки, опыт деятельности и поведения, а также личностные качества [149].
Учение - это индивидуальная активность учащегося, направленная на усвоение знаний, формирование умений и навыков и на их основе всестороннее развитие личности [186].
Преподавание - это деятельность преподавателя, направленная на организацию (прямую или косвенную) таких форм обучения, которые позволят достигнуть планируемых результатов [186].
Поиск путей совершенствования качества подготовки специалистов заставляет пересматривать как содержание образования, так и технологию образовательного процесса.
В настоящее время в педагогический лексикон прочно вошло понятие педагогической технологии. Педагогическая технология - максимально широкое понятие, используемое в педагогике и имеющее отношение к образовательным технологиям. Несмотря на широкую распространенность самого термина и уже определившееся значение и место его в истории образования, содержание понятия, его объем постоянно подвергается дискуссии. Приведем примеры толкования педагогической технологии:
педагогическая технология - это педагогическая деятельность, основывающаяся на целесообразном использовании «материализованных» и «технических» средств обучения и воспитания в интересах повышения устойчивости и эффективности педагогического процесса [159, с. 9];
педагогическая технология - педагогически и экономически обоснованный процесс достижения гарантированных, потенциально воспроизводимых, запланированных педагогических результатов, включающих формирование знаний и умений путем раскрытия специально переработанного содержания, строго реализуемого на основе научной организации труда и поэтапного тестирования [159, с. 9];
педагогическая технология - это последовательное и непрерывное осуществление взаимосвязанных между собой компонентов, этапов, состояний педагогического процесса и действий его участников - педагогов и учащихся [150, с. 133].
В. П. Беспалько данное понятие использовал для обозначения практического воплощения педагогических систем «педагогическая технология - это проект определенной педагогической системы, реализуемой на практике» [18,с.6].
По определению ЮНЕСКО, педагогическая технология - «это системный метод создания, применения и определения всего процесса преподавания и усвоения знаний с учетом технических и человеческих ресурсов и их взаимодействия, ставящий своей задачей оптимизацию форм образования». Здесь дано понятие рассматривается как метод, причем решающий конкретную задачу образования. [59, с. 97].
Наличие двух направлений в исследованиях (технологии в обучении и технологии обучения) подчеркивается в следующем определении: педагогическая технология - «это не просто использование технических средств обучения или компьютеров; это выявления принципов и разработка приемов оптимизации образовательного процесса, путем конструирования и применения приемов и материалов, а также посредствам оценки применяемых методов» [59, с. 98].
В словаре понятие «образовательно-педагогическая технология» носит ярко выраженный педагогический характер и определяется как «область педагогического знания, отражающего характеристики глубинных процессов педагогической деятельности, особенности их взаимодействия, управления которыми обеспечивает необходимую эффективность учебно-воспитательного процесса». [145, с. 19].
В работах Б. Е. Стариченко рассматриваются три вида понятий: педагогическая технология, под которой понимается область педагогического знания, включающая все технологии, применяемые в обучении, а также теорию их использования для гарантированного достижения целей обучения; технология обучения - представляет собой совокупность педагогической техники преподавателя, методик обучения и технологии педагогических измерений, обеспечивающих воспроизводимое и эффективное достижение поставленных целей обучения в данной предметной области и однозначное отслеживания результативности на всех этапах обучения; педагогическая техника, под которой подразумевается совокупность приемов и методов направленного воздействия педагога, обеспечивающих оптимальное для данных условий вовлечении учащегося в образовательный процесс и его личностно комфортное участие в этом процессе» [189].
Применение электронного учебного пособия в учебном процессе
Электронное учебное пособие (ЭУП) - интегрированное программное средство, выступающее как компонент поддержки учебного процесса и включающее теоретический материал, оформленный в виде справочника, представленного либо в классическом виде (текст и графика), либо в мультимедийном виде [59, с. 342].
Технологическая процедура проектирования, создание и внедрения ЭУП выполняется по следующим этапам:
Анализ существующих учебных электронных средств по данной области знаний, оценка их педагогической полезности и принятие решения по созданию ЭУП.
II. Выбор педагогической концепции. В качестве таковой может выступать теория поэтапного формирования умственных действий (П. Я. Гальперин, Н. Ф. Талызина), развивающее обучение, технология полного усвоения знаний, игровые и другие технологии.
III. Определения целей и задач ЭУП. Цели электронного учебного пособия должны согласовываться с формируемыми у обучаемых видами деятельности и соответствующими им уровнями усвоения знаний: знакомства, репродукций, умений, трансформации.
IV. Подготовка педагогического сценария (содержательный, операциональный и мотивационный блоки).
Педагогический сценарий - это форма описания модели обучения [183]. Для успешного функционирования такая модель должна позволять отражать современные достижения науки и техники; предоставлять обучаемым различные виды содержательной учебной информации, учитывать междисциплинарные связи; предоставлять возможность реализации модели в различных средах; при простоте построения осуществлять сложные процессы взаимодействия участников педагогического процесса, в том числе устанавливать оперативную обратную связь; обеспечивать мониторинг за процессом обучения.
Педагогический сценарий разрабатывается педагогом-предметником и служит техническим заданием для программиста.
При составлении педагогического сценария необходимо учитывать: специфику учебной дисциплины; уровень подготовки учащихся и их возрастные психофизиологические особенности; формы организации и контроля знаний; методику применения ЭУП; возможность развития психических процессов (внимание, память, мышление и др.); обеспеченность образовательного учреждения современными информационными и коммуникационными технологиями.
В структуру педагогического сценария входят: содержательный, операциональный и мотивационный компоненты.
Содержательный компонент предназначен для информационного обеспечения процесса достижения целей и задач обучения и воспитания по данной предметной области знаний. Он представляет дидактическую модель ЭУП, создаваемую с помощью отобранной и специально структурированной учебной информации об изучаемых объектах, явлениях и процессах. Содержательный компонент включает учебную базу знаний, банк учебных заданий (тестов), базу справочной информации, глоссарий основных понятий, банк практических заданий. Для предоставления этих блоков в ЭУП используется гипертекстовая технология. Содержательный компонент создается на основе известных дидактических принципов с учетом специфики различного вида содержательной учебной информации с помощью средств информатизации.
Операциональный компонент содержит описание технологии использования ЭУП на занятия с компьютерной поддержкой. Он разрабатывается на основе системно-деятельностного подхода к процессу обучения и включает как обучающую деятельность педагога, так и учебную деятельность обучающихся. В ЭУП операциональный компонент представлен в виде моделей субъектов процесса обучения, результатов педагогического мониторинга усвоения обучающимися учебного материала, методического обеспечения учебной работы участников процесса обучения (организационно-методические указания для педагога и инструкции по работе с курсом для обучающегося).
Мотивационный компонент рассматривается с учетом формирования устойчивого познавательного интереса у обучающихся при работе с ЭУП, что позволяет побуждать их к интеллектуальной активности, а также с учетом формирования постоянной потребности педагогов в использовании информационных и коммуникационных технологий в своей деятельности. В ЭУП мотивационный компонент представлен в виде моделей мотивационного обеспечения учебно-познавательной деятельности обучающихся и обучающей деятельности педагога. Мотивационный компонент включает реплики и комментарии, сопровождающие учебно-познавательную деятельность обучающихся. Они разрабатываются отдельно по этапам процесса обучения и по каждому ответу обучающихся (как положительного так и отрицательного характера).
На основе содержательного, операционального и мотивационного компонентов педагогического сценария разрабатывается алгоритм управления процессом обучения.
Для эффективной организации педагогического процесса с применением ЭУП важно, чтобы педагог и обучающийся четко представляли себе технологию и результаты работы с целостным компьютеризированным курсом. В связи с этим можно выделить в структуре педагогического сценария ЭУП сценарий для педагога и сценарий для обучающегося. Педагогический сценарий для педагога учитывает степень участия его в проектировании ЭУП и технологию реализации курса в ходе занятий, педагогический сценарий для обучающегося описывает его учебную и коммуникативную деятельность на занятиях или в часы самостоятельной работы.
Задачи и организация опытно - поисковой работы
Целью опытно-поисковой работы являлось повышение эффективности обучения математическим дисциплинам, возможности активизации познавательной самостоятельности, повышения качества усвоения знаний учащихся на основе компьютерного сопровождения.
Результаты анализа психолого-педагогической и методической литературы, собственного опыта работы в Уральском технологическом колледже послужили основой для выдвижения гипотезы исследования. В основу диссертационного исследования положена следующая гипотеза:
Компьютерное сопровождение в обучении студентов колледжа математическим дисциплинам должно содержать комплекс педагогических программных средств, входящих в состав методического обеспечения математических дисциплин, и методических рекомендаций по работе с инструментальными средствами познавательного и универсального характера.
Разработка и внедрение в учебный процесс компьютерного сопровождения дисциплины должно быть основано на принципах целостности, адаптивности и инвариантности.
Компьютерное сопровождение в обучении дисциплине «Математические методы», включающее в себя электронное учебное пособие, сборник задач, компьютерный практикум и методические рекомендации по выполнению лабораторных работ, будет способствовать повышению уровня математической подготовки студентов колледжа.
Целью опытно-поисковой работы является проверка основных положений данной гипотезы.
Главными задачами опытно-поисковой работы являлись:
1) Выяснение необходимости создания и применения компьютерного сопровождения для обучения математическим дисциплинам студентов колледжа.
2) Выяснение необходимости создания методики использования компьютерного сопровождения.
3) Проверка возможности применения компьютерного сопровождения дисциплины «Математические методы», а также проверка предположения о результативности методики применения компьютерного сопровождения в обучении студентов колледжа.
4) Внедрение авторских методических рекомендаций по использованию компьютерного сопровождения дисциплины «Математические методы», определение влияния его использования на повышение познавательной самостоятельности студентов.
Задачами констатирующего этапа являлись:
а) анализ современного состояния использования информационных и коммуникационных технологий в системе среднего профессионального образования;
б) выявление условий формирования познавательного интереса при обучении математическим дисциплинам;
в) исследование необходимости применения компьютерного сопровождения в обучении математическим дисциплинам студентов колледжа;
г) определение понятий электронный учебник, компьютерный практикум;
д) выявление совокупности признаков, на основе которых строится компьютерное сопровождение учебной дисциплины;
е) определение структуры компьютерного сопровождения в обучении математическим дисциплинам.
