Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Теоретические основы обучения учащихся индустриальных колледжей моделированию реальных объектов при формировании у них профессиональных качеств 17
1. Интеграция математики и информатики как системообразующий фактор совершенствования системы профессионального образования 17
2. Моделирование и его роль в учебном процессе 35
2.1. Место и роль моделирования в процессе развития мышления 38
2.2. Уточнение содержания понятия «математический объект» 46
2.3. Роль и место моделирования в профессиональном образовании.. 50
3. Особенности профессионального образования в современных условиях 64
Глава II. Методические основы использования различных математических объектов при формировании у учащихся профессиональных качеств на интегрированных уроках
математики и информатики 86
1. Содержание интегрированного курса математики и информатики, направленного на формирование профессиональных умений у учащихся индустриальных колледжей 86
2. Дидактико-методические особенности процесса составления задач прикладного характера с учетом структуры математического моделирования 98
3. Методика обучения учащихся моделированию различных математических
объектов на интегрированных уроках математики и информатики 110
4. Описание педагогического эксперимента и анализ его результатов 149
Заключение 157
Библиографический список использованной литературы 160
Приложения 174
- Интеграция математики и информатики как системообразующий фактор совершенствования системы профессионального образования
- Моделирование и его роль в учебном процессе
- Содержание интегрированного курса математики и информатики, направленного на формирование профессиональных умений у учащихся индустриальных колледжей
Введение к работе
Человечество вступает в третье тысячелетие. Им накоплен колоссальный объём знаний. В научных лабораториях ведутся активные разработки в области создания искусственного интеллекта. При этом рост поступающей в человеческое сознание информации постоянно ускоряется. Прежние отработанные методы передачи и приобретения знаний оказываются явно недостаточными. Возникла необходимость, скажем так, плотной укладки новой информации в длительной памяти человеческого мозга и дальнейшего развития творческих способностей человека.
Быстро развивающиеся новые информационные технологии влекут за собой коренные изменения не только в производственных технологиях, но и в сфере познавательной деятельности, в частности, образовании. В докладе Международной комиссии по проблемам образования XXI века, представленном ЮНЕСКО, рассмотрены основополагающие принципы дальнейшего развития образования, направленные на то, чтобы «научиться жить вместе; научиться приобретать знания; научиться работать; научиться жить» [105].
Ведущие отечественные специалисты в сфере образования (B.C. Леднев, Ю.И. Дик, А.в. Хуторский и другие) отмечают: «Решение проблемы (построение новой системы образования) видится нами в переходе от образования как «передачи ученику знаний» к продуктивному образованию, когда приращение знаний ученика происходит в процессе создания им собственных образовательных продуктов - гипотез, исследований, сочинений, правил...» [1, с.З], мы добавляем, - моделей, алгоритмов и программ.
При этом, роль математики продолжает усиливаться, растёт математизация различных областей человеческой деятельности. Так, в программе по математике для общеобразовательных учреждений говорится: «Компьютеризация общества, внедрение современных информационных технологий требуют математической грамотности человека буквально на каждом рабочем месте. Это предполагает и конкретные математические знания и определённый стиль мышления. Все больше специальностей, требующих высокого уровня образования, связано с непосредственным применением математики» [203, с.1].
Для жизни в современном обществе важным является формирование математического стиля мышления. Объекты математических умозаключений и правила их конструирования вскрывают механизм логических построении, вырабатывают умения формулировать, обосновывать и доказывать суждения, тем самым развивают логическое мышление. Ведущая роль принадлежит математике в формировании алгоритмического мышления, воспитание умений действовать по заданному алгоритму и конструировать новые. В ходе решения задач - основной учебной деятельности -развиваются творческая и прикладная стороны мышления [там же, с.2].
Проблемами повышения качества математического образования занимаются многие исследователи, работающие в области обучения математике. Решение теоретических и практических аспектов этих проблем опирается на работы психологов, дидактов (Л.С. Выготского, П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной, В.В. Давыдова, Д.Б. Эльконина, А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, Л.М. Фридмана, Ю К. Бабанского и других), методистов (В.М. Монахова, В.А. Далингера, А.А. Столяра, В.А. Байдака, В.И. Крупича и других).
Начиная с 70-х годов, многими учёными ведётся активный поиск решения проблемы эффективности обучения посредством алгоритмизации и моделирования. Наиболее значимые результаты в этом направлении были получены В.А. Далингером [68], А.Ж Жафяровым [78, 79], М.П. Лапчи-ком [127], В.М. Монаховым [147], А.А. Столяром [197], Л.М. Фридманом [207], Е.К. Хеннером и АЛХШестаковым [208] и другими.
В свете происходящей информатизации сферы образования и общества в целом, существует настоятельная необходимость исследований, направленных на поиск наиболее эффективных форм и методов использования в учебном процессе такого совершенного инструмента познания как компьютер. К настоящему времени определённый опыт такого поиска заложен в основополагающих работах И.Н. Антипова [7], СВ. Симоновича, Г.А. Евсеева и А.Г. Алексеева [188, 189, 190], А.Б. Кузнецова [124], Ю.А. Первина [162], Ю.А. Шафрина [217] и других.
Различные аспекты данной проблемы отражены в работах педагогов, психологов, методистов: А.А. Беспалько [29], В.П. Беспалько [30], і И.Н. Вольхиной [44], А.Б. Кузнецова [124], Б.И. Машбица [141], О.П. Одинцовой [158], В.А. Самойлова [182], Э.Г. Скибицкого [191], Л .В .Смолиной [ 192] и других.
Как правило, эти работы направлены на решение задач общеобра-..' зовательной школы, что же касается системы среднего профессионального . образования, то здесь проблемы, связанные с интеграцией математики и информатики при изучении дисциплин технического профиля, менее изучены. К тому же, сама система современного профессионального образования в Российской Федерации находится в переходной стадии. Ведь до недавнего времени профессиональное образование в нашей стране было ведомственным и выполняло запросы базовых предприятий и соответствующих министерств. Выпускник любого профессионального учебного заведения должен был отработать определённый срок по распределению, а всё занятое население было поголовно наёмными государственными работниками.
Сейчас всё изменилось. Профессиональное образование становится личным капиталом граждан. А.М. Новиков отмечает, что в современных рыночных условиях этот капитал должен быть «конвертируемым» [155], то есть должен легко находить себе применение. Для этого выпускник
6 профессионального учебного заведения должен быть подготовлен не в узкоспециализированной области, как прежде, а должен иметь более углублённую теоретическую, общепрофессиональную подготовку.
У молодёжи, заканчивающей колледж или подобное ему учебное заведение, должны быть сформированы предпосылки к постоянному непрерывному в течение всей жизни образованию, получению новых и новых специальностей и квалификаций.
Рыночная экономика требует конкурентоспособных специалистов, которым присуще непрерывное повышение своего профессионализма, обладание адаптационной и профессиональной мобильностью, чувство ответственности. Это отмечают исследователи: А.Я. Наин [150], A.M. Новиков [154,155], С.Я. Батышев [23], СБ. Голуб [57] и другие.
Постоянное пополнение и обновление знаний - важнейшая сторона деятельности любого специалиста. Объём информации, необходимой для плодотворной работы по специальности, возрастает с большой скоростью. Усвоенный материал быстро устаревает и нуждается в обновлении. По образному выражению А.И. Маркушевича «знания улетучиваются, а развитие остается».
Поэтому обучение, ориентированное на запоминание материала, современным требованиям не удовлетворяет. На первый план выступает проблема формирования таких качеств мышления, которые позволяют человеку самостоятельно усваивать постоянно обновляющуюся информацию, и развития таких способностей и навыков, которые, сохранившись и после завершения образования, обеспечили бы ему возможность не отставать от ускоряющегося научно-технического прогресса.
Одним из базисных компонентов современного профессионального образования является умение работать на компьютере, что подразумевает использование баз данных, табличных процессоров (электронных таблиц), редакторов различного назначения, экспертных систем и средств телеком- муникаций. Умение работать на современной вычислительной технике означает также способность к постановке и решению задач на компьютере, использованию его в качестве инструмента познания, организации поисковой и исследовательской деятельности. Именно в этой области проявляется тесная взаимосвязь математики и информатики с другими дисциплинами и важность моделирования как способа интеграции знаний и приобретения профессиональных умений. Использование метода моделирования математических объектов на компьютере способствует формированию нового информационного стиля мышления.
Моделирование является одним из методов обучения, при котором можно достичь максимальной активности учащихся, в полной мере раскрыть их творческий потенциал и способствовать развитию их мыслительных способностей. На необходимость исследования методов обучения с точки зрения активности учащихся в учебном процессе обращается внима-t ниє в работах психологов А.Г. Ковалёва [103], В.А. Крутецкого [120], К.К. Платонова [163] и других. Они отмечают, что одни методы больше активизируют восприятие, другие - память и мышление, третьи - творческие представления, четвёртые - трудовые умения и навыки и так далее.
Моделирование может служить универсальным связующим звеном при комплексном подходе к организации учебно-познавательной деятельности в учреждениях инновационного типа. В учебных заведениях профессионального образования организация учебного процесса направляется на формирование у учащихся профессиональных знаний, умений и навыков.
Математическое моделирование является одним из наиболее прогрессивных и развивающихся методов обучения математике, которому органически присущи процесс творчества и исследовательская деятельность, открытие обучающимися субъективно новых знаний. Всю историю развития математики можно представить как непрерывный процесс математиче- ского моделирования человеком объектов, процессов и явлений реального вещественного мира, то есть процесс создания математических объектов: числовых систем, геометрических построений, формул, функций, уравнений и так далее - аналогов объектов действительного мира, отражающих основные свойства и закономерности развития этих реальных объектов.
Естественно, математическое моделирование возможно только на базе определённых первоначальных математических знаний и наиболее эффективно на заключительном этапе изучения математики: в старших классах школ, в профессиональных лицеях, техникумах и колледжах, в вузах. С появлением компьютеров круг задач, решаемых с помощью математического моделирования, значительно расширился и продолжает расширяться. При этом укрепляются межпредметные связи, всё более полно проявляются интегрирующие возможности математики и информатики. Приобщение учащихся к решению задач их будущей профессиональной деятельности с использованием аппарата математического моделирования служит пониманию ими того, что, только описав связи между различными сторонами явления средствами математики (выполнив структурирование эмпирического материала), можно, в дальнейшем, эффективно использовать компьютер.
Исследования, направленные на повышение эффективности использования компьютера как инструмента познания, открывают новые возможности для учащихся, преподавателей и методических служб. Освоение методов, связанных с повышением эффективности использования компьютеров в учебном процессе, даёт возможность каждому обучающемуся достигнуть максимального уровня своего интеллектуального потенциала.
В этой связи необходимо приложить дополнительные усилия для исследования процесса управления познавательной деятельностью и развития мыслительных способностей. Б.В. Гнеденко пишет: «... необходимо привлечь новые возможности познания, в частности, путь математического моделирования ... процессов и последующего получения логических следствий, уже доступных непосредственному восприятию» [56, С.8].
Использование компьютера предоставляет возможности такого восприятия. Однако, тесная связь математики и информатики оценивается по-разному. Приведём мнение не одного человека, а выдержку из итогового документа, выработанного научным семинаром «Перспектива обучения информатике в средней школе» (Министерство образования РФ, Москва, 28-29 октября 1997 г.). В нём говорится: «...включение информатики в одну образовательную область с математикой ... не соответствует современным представлениям о структуре научного знания, неадекватно роли обучения информатике в развитии личности...» [92].
Действительно, информатика становится такой же «мета»-дисциплиной, как и математика. Но при этом, объединение инструментария обеих наук предоставляет поистине неограниченные возможности в познании действительности, в исследованиях и экспериментах, в субъективном и объективном расширении знания.
В первые годы становления информатики в нашей стране она отождествлялась с компьютерной грамотностью. Компьютерная грамотность предполагает наличие навыков работы в небумажной среде для письменной формы, а также умения и навыки пользования современными операционными системами и компьютерными энциклопедиями. Каждое из таких и подобных им умений требует для обучения ему не больше времени, чем умения считать на калькуляторе. Такая грамотность естественным образом наступает в обществе, насыщенном компьютерной техникой [104, с. 29].
Именно там, где в настоящее время впервые появляются современные компьютеры и соответствующее программное обеспечение, на первое место ставятся вопросы, связанные с компьютерной грамотностью, и уча- щиеся выпускных ступеней многих учебных заведений спешно изучают текстовые процессоры и электронные таблицы. Со временем в России, как и в странах, уже насыщенных компьютерной техникой, эти навыки (типа арифметики в математике) будут приобретаться на начальных ступенях обучения.
Ввиду необходимости срочного освоения технологий компьютер ного делопроизводства складывается мнение о ненужности обучения про граммированию. Следовательно, важность обучения моделированию ма тематических объектов на компьютере (осуществляемому через програм мирование), которое наиболее эффективно способствует развитию у обу чаемых способности формализации и структурирования данных, планиро ванию деятельности и так далее, в рамках как общего, так и профессио нального образования аргументирована недостаточно. -,
Таким образом, актуальность исследования определяется наличием общественных потребностей, обусловленных: необходимостью разработки таких педагогических технологий, которые обеспечивают формирование у учащихся способности к активной деятельности, к труду во всех его формах, в том числе и к профессиональному творческому труду; расстановкой новых акцентов в современном непрерывном профессиональном образовании; дальнейшей интеграцией наук в связи с совершенствованием современных инструментов познания, усилением роли математики в этом процессе; потребностью обоснования роли моделирования с использованием средств математики и информатики при формировании профессиональных умений;
11 > необходимостью создания интегрированных учебных курсов и разработки методики обучения им учащихся профессиональных учебных заведений.
Важность и актуальность рассматриваемых вопросов, их недостаточное теоретическое обоснование и отсутствие практико-ориентированных рекомендаций для потребностей современных профессиональных учебных заведений послужили основанием для определения темы исследования.
Объект исследования - процесс формирования профессиональных знаний и умений у учащихся индустриальных колледжей.
Предмет исследования - методические основы использования моделирования средствами математики и информатики в процессе формирования профессиональных знаний и умений у учащихся индустриальных колледжей.
Проблема исследования состоит в разрешении противоречия между складывающейся коньюктурой на рынке труда, сложностью профессионального становления выпускников средних профессиональных учебных заведений в современных условиях и существующими, традиционно сложившимися, формами и методами обучения, направленными на усвоение учащимися, в основном лишь, определённого, регламентированного отраслевыми стандартами объёма знаний.
Согласно методике, предложенной А.Я. Найном [150, с.31] нами формулируется цель исследования: повышение уровня профессиональной подготовки учащихся индустриальных колледжей на интегрированных уроках математики и информатики.
Гипотеза исследования. В основу исследования положено следующее предположение: использование в учебном процессе моделирования математических объектов на компьютере позволяет повысить как общеобразовательный, так и профессиональный уровень подготовки учащихся средних профессиональных учебных заведений и усилить деятельностный компонент в их развитии.
В соответствии с предметом, гипотезой и целью диссертационного исследования нами были определены следующие задачи.
На основе анализа философской, психолого-педагогической и дидак-тико-методической литературы определить категориально-понятийный аппарат исследования и, в частности, уточнить содержание понятия «математический объект».
Выявить роль и место моделирования математических объектов на компьютере в процессе формирования профессиональных умений у учащихся индустриальных колледжей.
Раскрыть особенности процесса формирования профессиональных і умений и навыков у учащихся средних профессиональных учебных заведений в условиях интеграции математики и информатики.
4. Разработать систему прикладных задач, позволяющих использовать метод моделирования математических объектов при формировании профессиональных умений.
Для решения поставленных задач в процессе работы над диссертацией использовались следующие методы исследования: > метод сопоставления (при изучении и анализе философских, психолого-педагогических и научно-методических исследований, материалов конференций, посвященных проблемам повыщения качества математического образования и использования моделирования средствами математики и информатики; при анализе программ подготовки учащихся по математике и информатике, государственных стандартов профессионального образования, Закона об образовании, учебных по- собий и дидактических материалов по математике, информатике, общетехническим: и специальным дисциплинам средних профессиональных учебных заведений технического профиля); > экспериментальный метод (проведение педагогического эксперимента с целью уточнения и проверки основных положений гипотезы);
У наблюдение и анализ педагогических ситуаций, изучение и обобщение опыта преподавания математики и информатики, направленного на тесную интеграцию с другими дисциплинами; тестирование, анкетирование, беседы с учащимися и преподавателями; статистическая обработка результатов эксперимента.
Методологической и теоретической основой исследования явилась теория поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина - Н.Ф. Талызиной.
Научная новизна исследования заключается в том, что в нем впервые выявлены особенности изучения свойств математических моделей с помощью компьютера, направляемого на формирование профессиональных качеств у учащихся индустриальных колледжей, и разработана система задач, позволяю щая использовать двухкаскадное моделирование реальных объектов.
Теоретическая значимость исследования заключается в следующем: раскрыты методические условия применения моделирования математических объектов на компьютере в профессиональном образовании, позволяющего формировать как предметные знания, умения и навыки, так и профессионально значимые; обоснованы роль и место моделирования в процессе развития мышления учащихся; выявлены дидактико-методические особенности процесса составления задач прикладного характера с учетом структуры математического моделирования;
4) установлено соответствие этапов решения задачи на компьютере ф последовательности выполнения действий в теории поэтапного формиро- вания умственных действий и, на основе этого, разработана методика обучения учащихся индустриальных колледжей решению задач с профессиональным содержанием.
Практическая значимость работы состоит в следующем: разработан интегрированный курс «Информационные технологии и моделирование»; разработана система задач с профессиональным содержанием для специальностей «Техническое обслуживание и ремонт промышленного оборудования», «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», «Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», решение которых предполагает использование метода моделирования математических объектов на компьютере.
Достоверность и обоснованность полученных в диссертационной работе результатов и выводов обеспечивается опорой на полученные ранее результаты современных методологических, психолого-ледагогических и дидактико-методических исследований; анализом различных подходов к проблеме повышения качества общего среднего и профессионального об разования; использованием разнообразных методов исследований, адек ватных поставленным задачам; проверкой разработанной методики на практике. * Результаты теоретического исследования и экспериментального обу- чения подтвердили выдвинутую в диссертации гипотезу.
На защиту выносятся.
1. Методические особенности использования моделирования мате матических объектов на компьютере при создании интегрированных кур сов математики, информатики, общетехнических и специальных дисцип- *" лин в индустриальном колледже.
2. Система задач с профессиональным содержанием, решаемых методом моделирования математических объектов на компьютере.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялось в ходе опытно-экспериментальной работы в Нефтеюганском индустриальном колледже и его филиалах. Основные теоретические положения и результаты исследования были доложены и обсуждены на заседании кафедры методики преподавания математики Омі IIУ (Омск, 2000), на научно-методических семинарах Нефтеюганского индустриального колледжа (1997, 1999, 2000). Апробация осуществлялась посредством публикаций статей в материалах III Сибирских методических Чтений (Омск, 22-27 ноября 1999), в журнале «Специалист» (№ 9, - 2000), участия в научно-практических конференциях регионального и республиканского уровня (г.Куйбышев, Новосибирской области, 11-13 апреля 2000г.; г.Красноярск, 16-17 мая 2000г.).
Материалы, разработанные в ходе исследования, используются преподавателями Нефтеюганского индустриального колледжа и других средних профессиональных учебных заведений данного региона.
Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях.
Использование компьютеров в математическом образовании / По материалам авторского перевода статей журнала «Computers and mathematics»: Математическое общество Америки, 1988. - №9 // Современные проблемы методики преподавания математики и информатики: Материалы III Сибирских методических Чтений (22-27 ноября 1999г.) /Под общ. ред. Н.К. Жинеренко, З.В. Семёновой, Т.А. Ширшовой. -Омск: ОмГУ, 2000. - C.20-S3.
Межпредметные связи на уроках информатики //Специалист. № 9. — 2000.-С. 21-24.
Моделирование на уроках информатики // Актуальные проблемы преподавания информатики в XXI веке: Тезисы докладов научно-методической конференции, г. Куйбышев Новосибирской области. Новосибирск, 11-13 апреля 2000г.: Изд-во НГПУ. - 2000. - С. 110-115.
Профессиональное образование на смене эпох. Информационные технологии и моделирование // Образование XXI века: инновационные технологии и управление в условиях информатизации и гуманизации: Материалы II Всероссийской научно-методической конференции. Красноярск, 16-17 мая 2000г.: Изд-во КГПУ. - 2000. - С. 12-13.
Структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии и приложений, содержит 159 страниц основного текста, 30 рисунков и 15 таблиц.
Интеграция математики и информатики как системообразующий фактор совершенствования системы профессионального образования
Исторически сложившаяся система обучения основывается на гностическом подходе, то есть усвоении той суммы знаний, что, по классическому определению, накоплена предшествующими поколениями. В настоящее время такая задача непосильна для индивидуума, для одного отдельно взятого человека. Причина проста - колоссальный объём этой суммы знаний. Количество информации, накопленной в результате человеческой деятельности, наш мозг не способен освоить (вместить) физически. Академик А.А. Поспелов говорит, что количество информации, которым обладает человечество, растет экспоненциально [93, с.3]. Мы приводим графическую модель лавинообразного роста объемов информации в современном мире, схематично демонстрирующую ход этого процесса.
Очевидно, что подход, при котором основным критерием уровня подготовленности обучаемого является оценка количественной стороны, то есть объёма усвоенных знаний, бесконечно устарел.
Объективно обусловленное появление и бурное развитие информатики находится в диалектическом взаимодействии с изменениями в традиционной системе обучения. В последнее время в науке и практике применяются новые стратегии и подходы в обучении (например, концепция непрерывного образования, теория развивающего обучения, личностно ориентированный и деятельностный подходы и пр.), которые направлены на переход от образования как передачи ученику определённого запаса знаний к формированию у учащихся потребности в освоении новых знаний на основе имеющихся и стремления находиться на протяжении всей своей жизни в непрерывном диалоге с культурой.
Мы согласны с известным педагогом Б.М. Неменским [153], использовавшего слова Козьмы Пруткова, что «нельзя объять необъятное», но можно определить, какой характер (а не просто объём) знаний по тому или иному предмету является универсальным - строящим миропонимание, развивающим мышление, а что нужно для подготовки по конкретной специализации.
При этом наша задача - не упрощать содержание предмета, а добиваться того, чтобы в малом количестве информации заключалась подлинная жизнеспособность, чтобы в дальнейшей профессиональной деятельности выпускники образовательных учреждений смогли довести полученный минимум до возможного максимума.
Моделирование и его роль в учебном процессе
За последние два-три десятилетия понятие «моделирование» приобрело очень широкое содержание благодаря тому, что для построения моделей активно используются колоссальные возможности современной вычислительной техники, компьютеров. Пользуясь терминологией новых информационных технологий, приведём следующие определения.
Моделирование - это замена реального объекта, явления или процесса с целью его представления, описания и исследования (изучения) «заменителем в виде натурной модели, текста, схемы, таблицы, рисунка, математической формулы, геометрического построения, программы на компьютере и т. д. [217, с. 38].
Информационное При материальном моделировании исследование ведется на основе модели, воспроизводящей основные геометрические, физические и функциональные характеристики изучаемого объекта.
Физическим называется моделирование, при котором реальный объект заменяется его увеличенной или уменьшенной копией, допускающей исследования с помощью последующего перенесения свойств изучаемых процессов и явлений с модели на объект на основе теории подобия.
Аналоговое моделирование основано на аналогии процессов и явлений, имеющих различную физическую природу, но одинаково описываемых формально (одними и теми же математическими уравнениями, логическими схемами и т.п.). Пример: моделирование механических колебаний с помощью электрической схемы, описываемой теми же дифференциальными уравнениями.
От предметного моделирования принципиально отличается идеальное моделирование, которое основано не на материальной аналогии объекта и модели, а на аналогии идеальной, мыслимой. Идеальное моделирование носит теоретический характер. Различают два типа идеального моделирования: интуитивное и знаковое.
Под интуитивным моделированием понимается моделирование, основанное на интуитивном представлении об объекте исследования, либо не поддающемся формализации, либо не нуждающемся в ней. Например, жизненный опыт каждого человека может считаться его интуитивной моделью окружающего мира. Знаковым называется моделирование, использующее в качестве моделей знаковые преобразования какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, формулы, наборы символов и др., а также включающее совокупность законов, по которым можно оперировать с выбранными знаковыми образованиями их элементами.
class2 Методические основы использования различных математических объектов при формировании у учащихся профессиональных качеств на интегрированных уроках
математики и информатики class2
Содержание интегрированного курса математики и информатики, направленного на формирование профессиональных умений у учащихся индустриальных колледжей
В рамках проведения педагогического эксперимента в Нефтеюганском индустриальном колледже нами осуществляется идея построения интегрированной системы обучения, особенностью которой является использование, в качестве основного метода обучения, моделирования математических объектов на компьютере. Поскольку каждый преподаватель ограничен временными рамками академической нагрузки в преподавании своих предметов, упор в организации интегрированных занятий делается на уроки информатики. При этом мы ставим следующие цели.
1. Обеспечить наилучшие условия для самостоятельной творческой работы учащихся на компьютере, для освоения современных информационных технологий и приобретения ими связанных с этим общепрофессиональных умений.
2. При моделировании математических объектов расширить и углубить знания математики, математического аппарата моделирования, показать их необходимость и возможности при изучении реальных объектов, процессов и явлений окружающей действительности, в приобретении новых знаний, научить использовать компьютер в качестве инструмента познания, привить навыки самообразования и саморазвития.
3. Организовать учебную деятельность учащихся, направленную на формирование у них профессиональных умений, связанных с выбранной специальностью.
С учетом региональных особенностей и основных положений исследования нами разработан и используется курс «Информационные технологии и моделирование» (ИТиМ), содержание которого базируется:
во-первых, на соблюдении государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников колледжа по предмету «Информатика»;
во-вторых, на необходимости приобретения учащимися компьютерной грамотности, то есть уверенного владения современной вычислительной техникой и постоянно обновляющимися операционными системами и программными средствами;
в-третьих, на использовании моделирования как интегрирующего метода обучения при формировании у учащихся профессиональных умений.
Рабочая программа курса реализуется в рамках преподавания предмета «Информатика» для специальностей:
техническое обслуживание и ремонт промышленного оборудования;
техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта;
эксплуатация нефтяных и газовых месторождений;
охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов.
Рабочая программа (приложение 2) содержит пояснительную записку, тематический план, содержание курса, перечень практических работ, задач и тем для организации самостоятельной работы учащихся и их участия в исследовательской учебной работе, постановке экспериментов с выполнением моделирования математических объектов на компьютере. Программа также содержит указание литературы и средств обучения.
В завершающей стадии курс тесно интегрируется с математикой с целью создания среды обучения, в которой учащиеся посредством построения компьютерных моделей углубляют свои знания в области выбранной специальности, расширяют свой кругозор, приобретают навыки саморазвития. Курс ориентирован на использование новых информационных технологий (ЕОТГ) и нацелен на формирование у учащихся колледжа профессиональных умений.
Нами разработана новая информационная технология обучения, которая отличается специфической средой, характеризуемой четырьмя компонентами:
1) техническим (вид используемой техники - компьютер и связанные с ним периферийные устройства: принтер, плоттер и т. п.);
2) программно-технологическим (программные средства - современные операционные системы и их приложения, языки программирования, пакеты прикладных программных средств и т. д.);
3) организационно-методическим (методические рекомендации, различного рода инструкции и определённым образом скомпонованный учебный и задачный материал);
4) предметной областью знаний (математика, информатика, общетехнические и связанные с ними специальные дисциплины).
Опора на новые информационные технологии обеспечивает необходимый образовательный уровень содержания образования.
В дидактике под содержанием образования понимается:
система знаний о природе, обществе, мышлении, технике, способах деятельности, усвоение которых обеспечивает формирование в сознании учащихся единой научной картины мира, вооружает правильными методологическими подходами к познавательной и практической деятельности;
система общих интеллектуальных и практических навыков и умений, являющихся основой множества конкретных способов деятельности;
опыт творческой деятельности, её основные черты, которые были постепенно накоплены человечеством в процессе развития общественно-политической деятельности;
система норм отношений к миру, друг другу, являющаяся основой нравственно-этической культуры [73, с.47].
Одной из важной целей обучения курсу ИТиМ является решение главной задачи обучения - учить учиться. Прогрессивная концепция непрерывного образования подразумевает, что этот подход должен стать главенствующим на всех этапах образования. Основу такого процесса составляет активная познавательная деятельность обучаемых. Именно в ней заключается главный смысл организации обучения.
Предметом и целью труда, имя которому учение, является сам учащийся. А знания и умения преподавателя, учебное оборудование (компьютеры и программное обеспечение), такие учебные дисциплины, как математика и информатика, курс ИТиМ являются средствами этого труда, рабочими инструментами.
