Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Малые средства информационных технологий образовательного назначения. Применение малых средств информационных технологий в школьном курсе информатики, математики и дисциплинах естественно-научного цикла 18
1.1. Модернизация отечественной системы образования, место и роль малых средств информационных технологий в новой системе образования 18
1.2. Эволюция идей применения вычислительных технических средств в средней школе с «доинформационной» эпохи и по настоящее время 27
1.3. Мировая тенденция применения калькуляторов как малых средств информатизации образования 36
1.4.Развитие линий современного школьного курса информатики, место малых средств информационных технологий в курсе информатики 44
Глава 2. Методика обучения работе с малыми средствами информационных технологий в школьном курсе информатики и информационно-коммуникационных технологий и других естественно-научных дисциплин 53
2.1. Концептуальные положения применения малых средств информационных технологий в обучении 53
2.2. Модель формирования рациональной методики обучения работе с малыми средствами информационных технологий на уроках информатики 55
2.3. Формирование нового содержания курса информатики и ИКТ
в области применения малых средств информационных технологий 63
2.4. Методика обучения работе с малыми средствами информационных технологий в пропедевтическом курсе информатики и ИКТ 5-7 классов 74
2.5. Методика обучения работе с малыми средствами информационных технологий в базовом курсе информатики ИКТ 8-9 классов 87
2.6. Методика обучения работе с малыми средствами информационных технологий в профильном курсе информатики и ИКТв 10-11 классах 106
2.7. Реализация знаний, умений и навыков работы с малыми средствами информационных технологий в обучении школьным естественно-научным предметам 115
Глава 3. Апробация и внедрение результатов исследования 123
3.1. Формирующая составляющая применения малых средств информационных технологий на уроках естественно-научного цикла 124
3.2. Экспериментальная составляющая применения малых средств информационных технологий на уроках естественно-научного цикла 139 .
Заключение 149
Библиография 152
Приложения 163
- Модернизация отечественной системы образования, место и роль малых средств информационных технологий в новой системе образования
- Концептуальные положения применения малых средств информационных технологий в обучении
- Формирующая составляющая применения малых средств информационных технологий на уроках естественно-научного цикла
Введение к работе
Развитие информационных технологий ведет к развитию информатизации образования. Все это обуславливает изменение содержания школьного курса информатики и других естественно-научных дисциплин в сторону расширения применения информационных технологий. Соответственно развивается методика обучения информатике.
Большой вклад в развитие информатизации образования внесли Ваграменко Я.А., Зобов Б.И., Ин А.Х., Козлов О.А., Кравцова А.Ю., Монахов В.М., Роберт И.В. Значительное влияние на формирование современной методики обучения информатики оказали Андреев А.А., Гейн А.Г., Гурбович Л.Г., Добудько Т.В., Ершов А.П., Китаевская Т.Ю., Кузнецов Э.И., Лапчик М.П., Латышев В.Л., Оноков И.В., Поляков В.А., Пугач В.И., Семакин И.Г., Сухомлин В.А., Угринович Н.Д., Фридланд А.Я., Швецкий М.В. и др.
Традиционно понятие «информационные технологии» у большинства людей ассоциируется с персональными компьютерами, компьютерными, коммуникационными, в том числе Internet - технологиями. Но это не совсем верно. В последнее время наблюдается качественный рывок в развитии средств
5 информационных технологий. Сейчас целесообразно говорить о спектре информационных технологий, уже явно выделились целые направления. В литературе уже употребляется термин не «информационные технологии», а «информационно-коммуникационные технологии», тем самым выделяя как самостоятельное коммуникационную составляющую. В последнее время мощное развитие получило направление портативных специализированных информационных технологий, ориентированных на решение конкретных прикладных задач. В ряде публикаций они получили название «малые средства информационных технологий (МСИТ)». Примерами таких технологий являются мобильные телефоны, МРЗ-плееры, смартфоны, карманные портативные компьютеры (КПК), электронные записные книжки, коммуникаторы. Примером малых средств информационных технологий, которые успешно применяются в обучении, являются современные научные и графические калькуляторы. Таким образом, под малыми средствами информационных технологий будем понимать специализированное вычислительное средство, обладающее встроенным программным обеспечением, рассчитанное на выполнение строго определенного круга задач в конкретной предметной области.
По сравнению с универсальными вычислительными средствами на основе персонального компьютера малые средства информационных технологий имеют ряд преимуществ. Они гораздо компактнее, более надежны, удобнее в эксплуатации и, что немаловажно, намного дешевле. Принципиальным отличием малых средств информационных технологий является то, что они рассчитаны на решение только определенного класса вычислительных задач и вся их электроника рассчитана на решение только этих вычислительных задач и не содержит лишней элементной базы. Поэтому малые средства информационных технологий всегда в несколько раз (в некоторых случаях и порядков) дешевле универсальных средств (компьютеров) и по критерию цена - качество решаемой вычислительной задачи, для которой они созданы, всегда намного эффективнее
компьютеров. Например, оснащение даже каждого школьника в классе самым мощным графическим калькулятором обходится как минимум в 2 раза дешевле, чем бессерверный компьютерный класс на 10 машин. Причем затраты на содержание, модернизацию и программное обеспечение полностью отсутствуют.
Вычислительные возможности современных научных, а особенно графических калькуляторов настолько велики, что сейчас уже наблюдается смена терминологии. Все чаще их называют «микрокомпьютерами» или «математическими микрокомпьютерами». Графические калькуляторы (графические математические микрокомпьютеры) имеют жидкокристаллический дисплей с хорошими характеристиками, вполне достаточными для нормального отображения и исследования графиков самых разнообразных функций, они имеют язык программирования, похожий на Бейсик. К ним можно подключать различное проекционное оборудование - мультимедиа проекторы и жидкокристаллическую панель, разработанную CASIO для прокцирования изображения с помощью кодоскопа. К ним можно через специальное устройство (анализатор данных) стыковать датчики, и они превращаются в мини-физическую лабораторию. Причем время подготовки оборудования - от включения до, например, построения графиков функций или выполнения лабораторных опытов - составляет несколько секунд, что намного быстрее компьютера.
Считаем, что термин «математический микрокомпьютер», несмотря на то что он более точно отражает суть технологии, пока еще не вполне привычен в методике информатики. Поэтому, в дальнейшем, для удобства восприятия материала и во избежание разночтений предпочтем использование термина «калькулятор».
Если исключить сложные задачи, требующие специального программного обеспечения, а также задачи глубокого исследовательского характера (они практически не встречаются в системе образования), то нетрудно прийти к выводу, что возможности современных моделей калькуляторов для решения
7 типичных школьных задач практически идентичны возможностям компьютеров. Поэтому при разумной постановке дела работа с калькулятором может стать этапом формирования информационной культуры наряду с освоением компьютера.
Малые средства информационных технологий — это хорошая возможность уже сейчас обеспечить индивидуальное взаимодействие каждого школьника с информационными технологиями на уроке информатики, а особенно на уроке математики, физики, химии, экономики и других школьных естественно-научных предметов, где регулярное применение компьютеров на сегодняшний день недостижимо.
Малые средства информационных технологий обладают большими дидактическими возможностями. Они могут значительно повысить качество и эффективность учебного процесса. Именно этим и объясняется то, что малые средства информационных технологий стали вполне привычным средством обучения в большинстве развитых странах мира, таких, как Япония, США, Германия, Франция, страны Скандинавии. На применение этой технологии ориентированы стандарты, учебные программы и учебники большинства развитых стран мира. Вопросы применения графических калькуляторов в обучении постоянно обсуждаются на международных научных симпозиумах и конгрессах. Так, например, на международном конгрессе ICME, посвященном вопросам обучению математике, проходившем летом 2005 г. в Копенгагене, в качестве одного из главных направлений развития методики обучения математике рассматривалось именно направление применения малых средств информационных технологий. В настоящее время в мире создано и создается много учебных и методических пособий по вопросам эффективного применения калькуляторов в обучении, расширению и углублению содержания математической подготовки, применению графических калькуляторов для демонстрации физических явлений и опытов и т.д. И процесс этот продолжается.
8 Отметим, что мировой опыт применения малых средств информационных технологий в обучении математике и ряду других школьных учебных дисциплин выглядит очень убедительно.
В нашей стране применение калькуляторов в школьной практике обучения начиналось практически одновременно с развитыми странами мира. В 80-х годах у нас были два грандиозных проекта МКШ1 и МКШ2, направленных на обучение школьников вычислениям с калькулятором. Вопросы применения калькулятора в отечественной практике обучения рассматривались Болтянским В.Г., Жалдаком М.И., Ионовым Г.Н., Ковалевым М.П., Кузнецовым Э.И., Монаховым В.М., Оксманом В.М., Рамским Ю.С., Саградяном М.К., Шварцбурдом СИ. и др.
К сожалению, в связи с негативными процессами, которые проходили в 90-х годах в нашей стране, в том числе и в системе образования, эти проекты не были реализованы.
В начавшуюся эпоху информатизации образования в нашей стране основная ставка была сделана на компьютеры, произошло повальное увлечение компьютерами, и малые средства информационных технологий как-то выпали из поля зрения методистов. Тем не менее в развитых странах направление применения малых средств информационных технологий в обучении развивалось наряду с компьютерными и коммуникационными технологиями и, следует сказать, развивалось очень успешно.
Несмотря на некоторое отставание нашей страны в этой области от мировых лидеров - Японии, США, Германии, Франции, стран Скандинавии, имеет место явная тенденция на широкое внедрение в недалеком будущем этой технологии в обычную школьную практику обучения. Это связано в первую очередь с тем, что на бытовом уровне обладание миниатюрными (карманными) узкоспециализированными компьютерами становится вполне привычным делом, они стали вполне доступны по цене. Кроме того, повальное «восторженное» увлечение компьютерами в нашей стране прошло, и в настоящее время
9 специалисты обращают внимание на то, что существует такое компактное, дешевое, обладающее большими дидактическими возможностями средство, как малое средство информационных технологий. О них стали больше писать в периодической печати, ими всерьез заинтересовались ученые, методисты, руководители органов образования всех уровней, руководители учебных заведений и учителя. Малые средства информационных технологий становятся все более востребованными в школе. Явно выражена тенденция увеличения данных технологий в школах России. Так, например, школы г. Москвы и ряда регионов России оснащаются комплектами учебной техники на основе научных и графических калькуляторов в рамках национального проекта «Образование», на уровне федеральных и региональных поставок.
Однако весь колоссальный зарубежный опыт применения малых средств информационных технологий, большое количество учебников и методических пособий механически копировать на нашу систему обучения нецелесообразно. Дело в том, что отечественная система обучения отличается от иностранной, в первую очередь, своей научностью и фундаментальностью. Она до сих пор остается одной из лучших в мире и, соответственно, имеет ряд своих характерных особенностей. Имеющиеся методические наработки 80-х годов не годятся, поскольку изменились калькуляторы, пособия были ориентированы лишь на математику, появился новый предмет информатика, изменилась методика обучения, изменились ученики и учителя. Сейчас уровень информационной культуры учащихся очень высок, многие на бытовом уровне используют информационные технологии очень интенсивно, и калькулятор для них быстро становится привычным инструментом, таким как ручка, тетрадь, мобильный телефон, компьютер. Поэтому задача разработки методики обучения работе с малыми средствами информационных технологий на уроках информатики, включая учебные и методические пособия, ориентированная на опережающее
рассмотрение и применение малых средств информационных технологий,
является актуальной и своевременной.
Таким образом, в отечественной методической науке сформировался ряд
противоречий. С одной стороны, имеется новое средство обучения, обладающее
широкими дидактическими возможностями, имеется заинтересованность в нем у
учителей информатики, математики, физики и ряда других школьных
естественно-научных учебных дисциплин, готовых широко применять его в
учебном процессе, имеются методики применения малых средств
информационных технологий при обучении предметам естественно-научного
цикла, что может способствовать повышению качества и эффективности
обучения; с другой стороны, не разработана рациональная методика обучения
школьников приемам работы с малыми средствами информационных технологий.
Выявленная группа противоречий определяет проблему исследования.
Объектом исследования является процесс обучения информатике и ИКТ в средней школе.
Предмет исследования - средства и методы обучения школьников работе с
малыми средствами информационных технологий на уроках информатики и ИКТ.
Цель исследования - отбор содержания и разработка рациональной методики обучения работе с малыми средствами информационных технологий в школьном курсе информатики и ИКТ, включая учебные программы для школ и курсов повышения квалификации учителей, учебные пособия для учащихся и методические материалы для учителей для обучения работе с малыми средствами информационных технологий и последующего применения их в обучении математике и физике, а также для более полного выполнения образовательного стандарта и углубления межпредметных связей информатики со школьными естественно-научными дисциплинами, для повышения качества и эффективности учебного процесса.
В основу исследования положена гипотеза о том, что разработка рациональной методики обучения информатике и ИКТ, ориентированной на
обучение работе с малыми средствами информационных технологий в школьном курсе информатики и ИКТ и носящей опережающий характер по отношению к содержанию курсов математики, физики и других школьных естественно-научных учебных дисциплин, и последующее их применение позволит повысить качество и эффективность обучения, более полно выполнить требования образовательного стандарта по информатике и ИКТ.
Для достижения поставленной цели и доказательства гипотезы исследования определены следующие задачи исследования:
Проанализировать современное состояние отечественной системы образования и выявить место информационных и коммуникационных технологий в новой системе образования.
Исследовать отечественный и мировой опыт применения малых средств информационных технологий, определить их перспективы в отечественной системе образования.
Обосновать роль малых средств информационных технологий в школьном курсе информатики и ИКТ.
Сформулировать концептуальные положения применения малых средств информационных технологий в обучении.
Проанализировать методические системы обучения информатике и раскрыть процесс выявления рационального содержания курса обучения с учетом дидактических возможностей информационных технологий.
Построить модель формирования рациональной методики обучения работе с малыми средствами информационных технологий в школьном курсе информатики и ИКТ.
Выявить рациональное содержание методики обучения работе с малыми средствами информационных технологий в курсе информатики и ИКТ и его структуру.
8. Разработать методику обучения работе с малыми средствами
информационных технологий на уроках информатики и ИКТ, включая
методическое обеспечение для обучения работе с малыми средствами
информационных технологий в курсе информатики и ИКТ, направленную на
решение основных задач курса, а также на углубление и расширение школьного
курса информатики и ИКТ в области практической направленности и расширение
межпредметных связей информатики и естественно-научных школьных
предметов.
9. Провести апробацию результатов исследования.
Методологическими основами настоящего исследования, проводившегося
в области теории и методики обучения информатике, а также на стыке наук и имеющего междисциплинарный характер явились работы: в области методики обучения информатике (Бешенков С.А., Босова Л.Л., Гейн А.Г., Ершов А.П, Каймин В.А., Лапчик М.П., Макарова Н.В., Роберт И.В., Семакин И.Г, Угринович Н.Д., Хеннер Е.К.); в области программированного обучения (Архангельский СИ., Берг А.И., Ланда Л.Н., Талызина Н.Ф. и др.); в области информатизации образования (Андреев А.А., Бубнов В.А., Ваграменко Я.А., Зайнутдинова Л.Х., Зобов Б.И., Козлов О.А., Колин К.К., Кравцов А.А., Кравцова А.Ю., Кузнецов А.А., Кузнецов Э.И., Лапчик М.П., Могилев А.В., Пак Н.Э., Патокова СВ., Роберт И.В., Румянцев И.А., Софронова Н.В.), в области применения малых средств информационных технологий в обучении (Абрамов A.M., Болтянский В.Г., Вострокнутов И.Е., Грудзинский А.В., Зильберман А.Р., Ковалев М.П., Минаева С.С, Смекалин Д.О., Темнов А.Н., Шварцбурд СИ.).
Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования: изучение и анализ нормативных документов, психолого-педагогической, учебно-методической, технической литературы по проблематике исследования; анализ программ, учебников, учебных пособий по информатике, математике, физике; анализ отечественного и зарубежного опыта использования
13 малых средств информационных технологий в обучении; наблюдение и беседы с учителями; интервьюирование и анкетирование учителей и учащихся; констатирующий педагогический эксперимент, статистическая обработка и анализ проведенного эксперимента.
Теоретическая значимость проведенного исследования заключается в следующем: доказано, что применение малых средств информационных технологий в обучении информатике и ИКТ позволяет раскрыть основные задачи курса, существенно расширить и углубить содержание курса в области практической направленности, расширить межпредметные связи информатики и естественно-научных школьных предметов.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
раскрыт процесс формирования рационального содержания курса обучения с учетом дидактических возможностей информационных технологий;
разработана модель формирования рациональной методики обучения работе с малыми средствами информационных технологий на уроках информатики, направленная на развитие межпредметных связей информатики, математики и физики;
определено, в каких конкретных разделах математики, физики, информатики является эффективным применение малых средств информационных технологий;
выделена структура и рациональное содержание обучения работе с малыми средствами информационных технологий в новом курсе информатики и ИКТ.
Практическая значимость исследования:
разработано методическое обеспечение применения малых средств информационных технологий в школьном курсе информатики и ИКТ;
разработана и апробирована серия учебных пособий по применению малых средств информационных технологий в школьных курсах информатики и ИКТ, математики с 5 по 11 классы, а также для подготовки к единому
14 государственному экзамену по физике с использованием научного калькулятора;
- разработано методическое пособие по применению малых средств информационных технологий в курсе информатики и ИКТ (базовый уровень) с 5 по 11 классы, что позволяет методически правильно построить обучение работе с малыми средствами информационных технологий на уроках информатики и ИКТ.
Достоверность и обоснованность основных положений и выводов диссертационного исследования основываются на методологической базе программированного обучения, фундаментальных понятиях цифровой обработки информации, количественных оценках результатов мониторинга учащихся, осваивающих работу с калькуляторами, экспертных оценках заинтересованности учителей в применении данной технологии. Этапы исследования. / этап (2000-2003гг.)\ анализ состояния научно-педагогических исследований и технологических разработок в области применения малых средств информационных технологий в обучении информатике, математике и другим школьным естественно-научным предметам.
// этап (2003-2007гг.): формулировка концептуальных положений по применению малых средств информационных технологий в обучении; разработка методической системы обучения информатике и ИКТ в области применения малых средств информационных технологий, включая методическое пособие по применению малых средств информационных технологий в курсе информатики и ИКТ, учебных пособий по информатике и ИКТ, математике, подготовке к единому экзамену по физике; апробация и доработка материалов.
III этап (2007-2008 гг.): апробация и внедрение результатов исследования.
Апробация исследования осуществлялась в ходе длительной теоретической и экспериментально-практической работы, проводившейся соискателем в Московском институте открытого образования, в методических центрах Южного и Западного окружных управлений образования и более 100 школах г. Москвы, городском центре развития образования г. Ярославля и школах города Ярославля, Информационно-образовательном центре г. Рыбинска и школах города Рыбинска, в Хабаровском краевом институте переподготовки и повышения квалификации педагогических кадров и его филиале в г. Комсомольск-на-Амуре, школах г. Хабаровска, Комсомольска-на-Амуре и Хабаровского края.
Основные результаты теоретических исследований докладывались и были одобрены на следующих конференциях: Окружной конференции «Школьный калькулятор» (г. Москва, 2006 г.); Краевой научно-практической конференции «Информационно-коммуникационные технологии в образовании Хабаровского края - 2006» (г. Хабаровск, 2006 г.); Краевой научно-практической конференции «Информационные и коммуникационные технологии в образовании Хабаровского края - 2007: опыт и перспективы развития» (г. Хабаровск, 2007 г.); Межокружной научно-практической конференции «Опыт и перспектива применения малых средств информационных технологий в обучении математике, физике и другим школьным предметам естественно-научного профиля» (г. Москва, 2007 г.); Установочной конференции «Применение малых средств информатизации (графических и научных калькуляторов) для повышения качества обучения предметам естественно-математического цикла» (г. Ярославль, 2007 г.); Установочной конференции «Применение малых средств информатизации (графических и научных калькуляторов) для повышения качества обучения предметам естественно-математического цикла» (г. Рыбинск, 2007 г.); Установочной конференции «Применение малых средств информатизации (графических и научных калькуляторов) для повышения качества обучения предметам естественно-научного цикла» (г. Хабаровск, 2007 г.); Установочной
конференции «Применение малых средств информатизации (графических и
научных калькуляторов) для повышения качества обучения предметам
естественно-научного цикла» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2007 г.);
Межрегиональной научно-практической конференции «Современные
информационные и телекоммуникационные технологии в образовании, науке и
технике» (г. Арзамас, 2005-2008 гг.); Всероссийской научно-практической
конференции «Проблемы информатизации образования: региональный аспект» (г.
Чебоксары, 2007 г.); Международной научно-практической конференции
«Информатизация образования 2007» (г. Калуга, 2007 г.); Всероссийской научно-
практической конференции «Информационные и коммуникационные технологии
в общем, профессиональном и дополнительном образовании» (г. Москва, 2007 г.);
Научно-практической конференции «Взаимосвязь науки и образования в решении
социально-экономических проблем» (г. Арзамас, 2007-2008 гг.); Всероссийской
научно-практической конференции «Современные информационно-
коммуникационные технологии в дополнительном образовании сельских школьников» (г. Коряжма, 2007 г.); Всероссийском научно-методическом симпозиуме «Информатизация сельской школы» (г. Анапа, 2008 г.); Всероссийском научно-методическом симпозиуме «Смешанное и корпоративное обучение» (г. Анапа, 2008 г.).
Внедрение результатов исследования. В настоящее время результаты исследования внедрены в Московский институт открытого образования; в методические центры Южного и Западного окружных управлений образования г. Москвы; в Хабаровский краевой институт переподготовки и повышения квалификации педагогических кадров и его филиале в городе Комсомольск-на-Амуре; в Городской центр развития образования в Ярославле и Информационно-методический центр в городе Рыбинске.
Положения, выносимые на защиту: 1. Процесс формирования рационального содержания курса обучения с
17 применением информационных технологий, построенный с учетом дидактических возможностей информационных технологий;
Модель формирования рациональной методики обучения работе с МСИТ, построенная с учетом процесса выявления рационального содержания курса обучения с применением МСИТ, направленная на расширение и углубление межпредметных связей информатики, математики и физики;
Рациональная структура содержания нового курса информатики и ИКТ в области применения МСИТ, построенная на основе модели обучения работе, с МСИТ и выявленного содержания нового курса информатики и ИКТ, состоящая из нескольких уровней: пропедевтический (5-7 классы), базовый (8-9 классы), профильный (10-11 классы);
Рациональная методика обучения информатики и ИКТ в области применения МСИТ на основе модели обучения работе с МСИТ и структуры содержания нового курса информатики и ИКТ;
позволяют обучить работе с МСИТ, расширить и углубить содержание всех содержательных линий информатики, а также школьного курса математики, физики, более полно реализовать требования стандарта в области практической направленности и межпредметных связей информатики и других естественнонаучных учебных предметов и повысить качество и эффективность обучения.
Объем и структура диссертации определены логикой исследования и последовательностью решения его задач. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии из 158 наименований и 8 приложений. Основной текст диссертации составляет 162 страницы и содержит 15 таблиц, 43 рисунка. Общий объем диссертации (с приложениями) 214 страниц.
Модернизация отечественной системы образования, место и роль малых средств информационных технологий в новой системе образования
Развитие системы образования тесно взаимосвязано с тенденциями развития общества. Современный этап развития России определяется задачами перехода к демократическому и правовому государству, к рыночной экономике, необходимостью преодоления опасности отставания страны от мировых тенденций экономического и общественного развития. В связи с этим принята Концепция модернизации российского образования до 2010 года, в которой сформулированы новые социальные требования к системе российского образования. Развивающемуся обществу нужны современно образованные, нравственные, предприимчивые люди, которые могут самостоятельно принимать ответственные решения в ситуации выбора, прогнозируя их возможные последствия, способные к сотрудничеству, отличаются мобильностью, динамизмом, конструктивностью, обладают развитым чувством ответственности за судьбу страны. Модернизация школьного образования, как базового звена образования, предполагает формирование у учащихся целостной системы универсальных знаний, умений, навыков, а также опыта самостоятельной деятельности и личной ответственности, то есть ключевых компетенций, определяющих современное качество содержания образования. Для реализации этих требований сформулированы основные задачи российской образовательной политики, а именно: обеспечение качества образования и его реальной доступности для населения. При этом в качестве главной задачи определено обеспечение современного качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства.
Сформулированные в Концепции модернизации российского образования до 2010 года требования и задачи определяют цели российского образования, в том числе и школьного, на современном этапе развития страны. В решении этих задач особая роль отводится школьному курсу информатики [69]. Цели, структура и содержание обучения информатике, реализуемые на современном этапе, во многом не соответствуют целям модернизации российского образования.
Принятие таких важных документов, как стандарт, базисный учебный план и т.д., позволяет говорить о «стабилизации понятийного аппарата, содержательных линий и методических подходов к изучению основных вопросов информатики и информационных технологий» [77].
В Концепции информатизации сферы образования Российской Федерации, принятой в 1998 г. и представляющей собой официальный документ, в котором изложены основные положения решения проблем сферы образования России с помощью информационных технологий, а также система взаимоувязанных целей, задач, направлений, методов и средств информатизации сферы образования России на период до 2000 года и далее, используется понятие информационное общество. Это общество, в котором знания становятся капиталом и главным ресурсом экономики, в котором будут преобладать интеллектуальные работники, а компьютеризация всех сфер жизни существенно ускорит темпы развития науки и технологий и их внедрение в производство. Развитие системы массовых коммуникаций приводит к быстрому распространению информации и знаний по всему миру. Происходит глобальная перестройка экономической основы мирового сообщества [69]. В словаре «Профессиональное образование» информационное общество определяется как концепция общественного развития, согласно которой информация становится основной движущей силой технологического, экономического и иного прогресса. Поэтому хорошо отлаженные механизмы сбора, обработки, распространения и использования информации составляют необходимую предпосылку эффективного функционирования всех элементов социального организма; в этой связи система образования призвана помочь людям активно овладеть методами сбора и накопления информации, а также технологией ее осмысления, обработки и практического применения [30].
В работах И. В. Роберт информатизация общества понимается как процесс, «основная особенность которого состоит в том, что доминирующим видом деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, обработка, хранение, передача, использование, продуцирование информации, осуществляемые на основе современных средств микропроцессорной и вычислительной техники, а также разнообразных средств информационного взаимодействия и обмена» [111,113—116,130]. По мнению И. В. Роберт, «информатизация общества обеспечивает активное использование постоянно расширяющегося интеллектуального потенциала общества, сконцентрированного в печатном фонде, научной, производственной и других видах деятельности его членов; интеграцию информационных технологий с научными и производственными, инициирующую развитие всех сфер общественного производства, интеллектуализацию трудовой деятельности; высокий уровень информационного обслуживания, доступность источников достоверной информации для любого члена общества; визуализацию представляемой информации; существенность используемых данных» [111,113—116,130].
В рамках различных международных конференций, программ и проектов ЮНЕСКО также рассматриваются проблемы и перспективы развития образования в контексте развития общества. В связи со значимостью этих проблем в Москве в 1998 г. был создан Институт ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании (ИИТО). В рамках своей деятельности ИИТО организует различные образовательные проекты, международные конференции, семинары, стремится наладить обмен опытом и практикой между странами-членами ЮНЕСКО по применению ИКТ в образовании.
Концептуальные положения применения малых средств информационных технологий в обучении
В основе предлагаемой методики применения малых средств информационных технологий в школьном курсе информатики и ИКТ заложена следующая идея: в современном школьном курсе информатики и ИКТ малые средства информационных технологий должны рассматриваться как объект изучения (в направление этого необходимо углубить содержание сложившегося курса), в то же время они должны применяться как эффективное средство обучения как на уроках информатики, так и других естественно-научных предметов. В соответствии с этим примем ряд концептуальных положений, лежащих в основе разрабатываемой методики:
1. Формировать навыки работы с калькуляторами необходимо начинать с 5 класса.
2. Учить школьников работать с калькулятором должен учитель информатики на уроках информатики и ИКТ.
3. Введение нового содержания по малым средствам информационных технологий не должно существенно изменять сложившееся содержание школьного курса информатики и ИКТ.
4. Введение нового содержания информатики и ИКТ по малым средствам информационных технологий должно быть направлено на расширение и углубление курса и более полное выполнение образовательного стандарта. 5. Введение нового содержания информатики и ИКТ по малым средствам информационных технологий должно способствовать повышению качества и эффективности как предмета информатика и ИКТ, так и математики, физики, экономики и других естественно-научных дисциплин.
6. Учебный материал по обучению работе с калькуляторами на уроках информатики и ИКТ должен ориентироваться на опережение учебного материала других дисциплин: математики и физики.
7. При выборе школьного калькулятора необходимо ориентироваться на целый спектр современных научных и графических калькуляторов с разными вычислительными возможностями, , но основанных на одинаковых принципах вычислений.
8. Необходима разработка принципиально нового комплекса методического обеспечения обучения информатике и ряду других дисциплин естественнонаучного профиля, ориентированных на применение малых средств информационных технологий.
9. Темы обучения работы с современными моделями научных и графических калькуляторов должны быть включены в учебные курсы педагогических вузов «Информационные технологии в математике», «Использование современных информационных и коммуникационных технологий в учебном процессе», «Методика обучения математике», «Методика обучения информатике», «Методика обучения физике».
10. Необходимо осуществление комплекса организационно-методических мер, направленных на
а) апробацию, доработку и внедрение нового комплекса методического обеспечения обучения информатике, математике, физике и ряду дисциплин естественно-научного профиля с использованием современных моделей научных и графических калькуляторов; б) повышение квалификации учителей в области методики применения малых средств информационных технологий в конкретных школьных учебных предметах; в) освещение опыта в периодической педагогической печати. 11. Необходим поиск содержательных и методических идей, существенно повышающих эффективность обучения и качество обучения информатике на основе применения малых средств информационных технологий, разработка нового комплекса методического обеспечения. Ключевым вопросом разрабатываемой методики обучения работе с малыми средствами информационных технологий является отбор рационального содержания и его структурирование. Для этого необходимо построить модель формирования рациональной методики обучения работе с малыми средствами информационных технологий на уроках информатики. Затем на основе анализа этой модели следует выявить рациональное содержание разрабатываемого курса и его структуру.
Формирующая составляющая применения малых средств информационных технологий на уроках естественно-научного цикла
В качестве рабочей гипотезы эксперимента рассматривались следующие положения:
1. В настоящее время сформировалась новая ветвь информационных технологий, обладающая широкими дидактическими возможностями, которая получила название «малые средства информационных технологий».
2. Дидактические возможности этой технологии таковы, что ее рациональное применение в обучении информатике позволит расширить и углубить содержание школьного курса информатики и ИКТ, углубить межпредметные связи с физикой и математикой, повысить эффективность обучения, более полно выполнить требования образовательного стандарта как по информатике и ИКТ, так и физике и математике.
3. В нашей стране эти технологии не достаточно широко используется, поскольку не создана методическая система обучения информатике и ИКТ в области применения малых средств информационных технологий.
4. Разработка рациональной методики обучения информатике и ИКТ в области применения малых средств информационных технологий, включающую учебные и методические пособия, должно способствовать улучшению качества обучения и повышению эффективности учебного процесса по информатике и ИКТ, а также по математике и физике за счет углубления межпредметных связей информатики с этими дисциплинами.
Изначально первые методические материалы и учебные пособия были разработаны при поддержке компании CASIO в рамках проекта «Школьный калькулятор», который компания проводит на образовательном пространстве Российской Федерации. Экспериментальная работа изначально строилась, начиная с курсов повышения квалификации учителей. С 2003 года после опубликования первых учебных и методических пособий по применению научных калькуляторов в обучении математике [40-43,128] регулярно до 2008 года читался обзорный курс в Московском институте открытого образования для всех групп учителей, проходящих курсы повышения квалификации на базе кабинета математики. Аналогичный курс читался в Институте педагогического мастерства (позднее Институте постдипломного педагогического образования) в городе Санкт-Петербурге.
В 2004 году в Методическом центре Окружного управления образования Западного округа города Москвы была создана окружная экспериментальная площадка «Методика использования портативных электронных вычислительных устройств и микрокомпьютеров на уроках естественно-научного цикла (математики, физики, химии, экономики и др.)». Целью создания этой площадки была апробация, доработка и внедрение в школы округа учебных и методических пособий по применению научных калькуляторов в обучении математике. В рамках этой работы читался одноименный курс на курсах повышения квалификации учителей математики в объеме 36 часов. Учебно-тематический план этих курсов приведен в Приложении 3. В ходе экспериментальной работы открылись новые видения проблемы, и в 2005-2006 учебном году экспериментальная площадка получила новое направление работы и получила новое название «Расширение и углубление содержания математического и естественно-научного обучения на основе применения малых средств информационных технологий». Такие же площадки были открыты на базе методических центров окружных управлений образования Южного и Северного округов города Москвы. Целью создания этих площадок была уже более широкая апробация, доработка и внедрение в школы города Москвы учебных и методических пособий по применению научных и графических калькуляторов в обучении математике и другим естественно-научным учебным предметам. В рамках этой работы читался одноименный курс на курсах повышения квалификации в основном для учителей математики в объеме 36 часов.
Поскольку малые средства информационных технологий применялись в учебном процессе впервые, и, как следствие, у учителей еще не сформировалась устойчивая методическая система использования калькуляторов, то проводить сравнительный эксперимент было нецелесообразно.
Проведенная экспериментальная работа позволила выявить некоторые закорюмерности применения малых средств информационных технологий в обучении. Так, были выделены основные этапы работы учителей с калькуляторами. Для этого по окончании каждого полугодия, начиная с 2004-2005 учебного года, проводилось анкетирование учителей-предметников по нескольким критериям. Во-первых, изучалось личное отношение учителей к калькуляторам в процессе обучения. Также проводилось исследование на предмет применения малых средств информационных технологий в обучении, здесь рассматривались место и роль малых средств информационных технологий в практике конкретного учителя. Анкеты предложены в Приложении 4. Обработанные данные были представлены в виде графика и диаграмм (рис. 40).
К концу учебного года выделились основные темы курса математики, где учителя экспериментальных школ применяют калькуляторы: простейшие арифметические выражения; обыкновенные дроби; десятичные дроби; отрицательные числа; выражения, тождества, уравнения; функции и их графики; степень с натуральным показателем; многочлены; формулы сокращенного умножения; системы линейных уравнений; приближенные вычисления; рациональные дроби; квадратные корни; квадратные уравнения; неравенства; степень с целым показателем; уравнения третьей степени; статистические расчеты; квадратичная функция; уравнения и системы уравнений; арифметическая и геометрическая прогрессии; степень с рациональным показателем; показательная функция; логарифмическая функция; тригонометрические функции; производная; интеграл.
Похожие диссертации на Методика обучения школьников на уроках информатики работе с малыми средствами информационных технологий
