Введение к работе
В настоящее время решение задач, связанных с необходимостью приобретения учащимися прочных знаний математической науки и понимания ими основ современной техники и современного производства, невозможно без постоянного совершенствования методов обучения математике, введения в практику школьного обучения :овремекных обучающих технологий, основанных на применении вычислительной гехники (ВТ).
Несмотря на то, что мировой опыт применения компьютеров в обучении насчи-гывает около сорока лет, методические вопросы применения ВТ в учебном процессе :ще требуют глубокого изучения.
В работах Ю.К.Бабаиского, Б.С.Гершунского, Я.И.Груденова, А.П.Ершова, Е.И.Машбица, В.М.Монахова, Н.Ф.Талызиной доказана целесообразность использования компьютерной техники в обучении, раскрыты ее возможности в реализации тршщипов дидактики.
В Республике Беларусь опыт работы с компьютерной техникой в области обучения школьников сравнительно невелик. Однако здесь в этом направлении ведется юльшая работа,, в частности:
в 1994 году вышел первый учебник по информатике для школьников на белорусском языке (авторы: Ю.А.Быкадоров, А.Т.Кузнецов, АИ.Павловский);
проблемами использования ВТ при изучении математики активно занимаются такие ученые, как Н.В.Метельский, И.А.Новик, А.И.Павловский и другие, в работах которых содержатся значительные научные результаты в области методики преподавания математики и информатики, в них рассмотрены методические аспекты работы с различными программными средствами. Однако в настоящее время существует необходимость решения задач, связанных с повышением эффективности обучения алгебре и началам анализа за счет применения ЭВМ.
Известно, что наиболее благоприятные условия обучения математике с приме-існием ВТ возникли в 9-11 классах средней школы. Это связано с введением в школьный курс предмета "основы информатики и вычислительной техники" с 8-го ласса. В старших классах начинается изучение нового раздела математики "алгебра и ачала анализа", сложность которого, в частности, обусловлена необходимостью сознанного применения большого объема учебного материала, освоенного в редыдуших классах и более высоким уровнем абстракции в изучении нового. Не-мотря на то, что изучение алгебры и начал анализа находится под пристальным вни-;анием ряда авторов, таких как: Н.Я.Виленкин, Л.С.Поктрягин, С.М.Никольский, Х.Канин, и др., изданы специальные'пособия в помощь учащимся, ситуация с своением этого раздела математики остается сложней.
Среди ряда причин, влияющих на сложность восприятия школьниками курса алгебры и начал анализа можно назвать такие, как: сложность изучаемого материала* преобладание дедуктивного способа изложения его теоретических основ* недостаточное; количество часов, отведенное на изучение этого раздела и другие.
Одним из путей решения этих проблем может стать внедрение ВТ в процесс обучения алгебре и началам анализа, поэтому необходимо разработать методику, обеспечивающую выигрыш во времени при изучении ряда тем, повышение наглядности и уровня осознанности изучаемого материала, повышение прочности закрепления изученного.
Одной из особенностей курса матанализа является то, что он базируется на всем материале, изученном за предыдущие годы обучения, поэтому требует знания большого числа формул; определений, теорем. В этой связи применение тренажеров и программных средств* позволяющих дифференцировать формирование необходимых навыков, сможет, по нашему мнению, способствовать успешному усвоению материала.
Несмотря на фундаментальные разработки по применению компьютерной техники в обучении, существует глубокое противоречие между необходимостью автоматизации учебного процесса и отсутствием теоретических разработок в области применения ВТ на уроках математики, а также методики изучения конкретных тем с помощью компьютера. Разработка педагогических программных средств (ППС) и методик обу^ чения школьников различным темам математики является базой для создания компьютерно-ориентированных учебников.
Широкие возможности компьютерной техники дают право предполагать, что некоторые методические трудности могут быть частично преодолены за счет обучения учащихся алгебре и началам анализа с Помощью комплекса учебных и программных средств обучения, направленного на организацию учебного процесса с применением
эвм. ..''
В настоящее время нет единого подхода к содержанию учебных пособий, дидактических и методических материалов, ориентированных на обучение матанализу с применением ППС.
Этот пробел может быть устранен за счет разработки единого комплекса учебных и программных средств обучения алгебре и началам анализа. Он должен включаті в себя учебные пособия, обучающие и инструмешальные средства, дидактические ма териалы и методические рекомендации, объединенные единой целью, Все компонента комплекса либо разработаны частично, либо не разработаны совсем.
Несмотря на то, что вычислительная техника позволяет сделать учебный про цесс более современным, словесные методы остаются наиболее широко применяв мыми. Использование компьютерной техники в учебном процессе зачастую носи эпизодический, бессистемный характер, а значит к недостаточно эффективный.
Все вышесказанное свидетельствует в пользу необходимости научно-методического исследования проблемы организации и проведения обучения математике с применениемкомпьютерной техники и делает ее дауадьндй.
Объектом нашего исследования служит процесс обучения старшеклассников алгебре и началам анализа с использованием ЭВМ.
Предметом исследования являются методические основы обучения учащихся 9-11 классов средней школы алгебре и началам анализа с использованием компьютерной техники.
Обшая чель исследования заключается в научно-теоретической разработке методики и материалов для обучения учащихся 9-М классов средней школы алгебре и началам анализа с применением средств компьютерной техншси и их реализации в учебнрм процессе.
Гипотезой исследования послужило предположение о том, что если при обучении учащихся алгебре и началам анализа оптимально сочетать применяемые в школе современные методы обучения с использованием комплекса учебных и программных средств, то эффективность учебного процесса повысится, так как в этом случае наиболее полно реализуются дидактические принципы прочности, дифференцированности обучения, активности знаний, наглядности.
В ходе решения научной проблемы исследования появилась необходимость в решении следующих задач:
-
Выявить и обосновать условия и особенности обучения школьников матанализу с использованием ВТ.
-
Разработать содержание комплекса учебных и программных средств обучения старшеклассников алгебре и началам анализа, определить необходимые условия и разработать критерии эффективности обучения школьников матанализу с применением ЭВМ.
-
Экспериментально проверить выявленные условия эффективности применения различных типов педагогических программных средств в зависимости от целей обучения лгебре и началам анализа.
Методологической основой исследования являются современные кониетгии о средней общеобразовательной школе, комплексный подход К технологии обучения алгебре и началам анализа с использованием ВТ. При проведении исследования мы опирались на ведущие идеи таких известных педагогов и психологов, как С.И.Архангельский, Ю.К.Бабанский, П.Я.Гальперин, В.Я.Гершунский, Н.Ф.Талызина и других.
Решение поставленных нами задач требовало применения различных методов исследования, в число которых входили следующие:
изучение и использование основных правительственных постановлений Республики Беларусь, а также нормативных документов, касающихся вопросов совершенствования системы школьного образования,
теоретический анализ зарубежной научно-методической литературы, а также литературы стран содружества;
изучение и обобщение зарубежного опыта в области обучения учащихся с применением ЭВМ, и опыта работы преподавателей Минска;
изучение возможностей применения инструментальных и обучающих программных средств в целях оптимизации учебного процесса при обучении алгебре и началам анализа,
анализ учебного материала по алгебре с целью создания программных материалов в среде различных инструментальных и обучающих программ, разработка учебных заданий и их экспериментальная проверка,
анализ опыта работы учителей математики, посещение занятий по методике преподавания математики и использования ВТ в учебном процессе педвуза.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
выявлены особенности и условия формирования компьютерной грамотности старшеклассников при обучении в средней школе, дано определение культуры обращения с ВТ для школьников;
разработано содержание комплекса учебных и программных средств обучения алгебре и началам анализа, определены требования к нему, которые состоят в том, чтобы: обеспечить предшествующие связи математики с изучением нового материала; создать условия для мобилизации всех форм проведения занятий на изучение курса алгебры и начал анализа с применением ЭВМ; способствовать углубленному формированию у учащихся навыков самостоятельной работы в решении учебных задач; ознакомить школьников с нестандартными подходами к решению математических задач, связанных с использованием компьютерной техники;
разработана и апробирована методика обучения школьников с применением комплекса учебных и программных средств обучения алгебре и началам анализа;
уточнены методические требования к соответствующим обучающим программам, предназначенным для использования на уроках алгебры и начал анализа;
сформулированы критерии эффективности: обучения старшеклассников матанализ] с применением ВТ.
Практическая значимость работы заключается в возможности использован!» учителями, сформированного комплекса учебных и программынх средств обучен» школьников алгебре и началам анализа, программного средства СфаЬег и разработан ных методических рекомендаций по его использованию на уроках алгебры, дидактиче ские материалы для проведения занятий по матанализу с применением ВТ- Разрабо
тайная методика обучения старшеклассников алгебре и началам анализа с использованием ЭВМ, может быть применена не только учителями средних школ, но и в ПТУ, средних специальных учебных заведениях, колледжах, лицеях.
Рекомендации по формированию у студентов педвуза знаний, умений и навыков, необходимых для обучения старшеклассников математике с применением вычислительной техники могут быть использованы в педвузах Республики Беларусь.
Достоверность результатов исследования подтверждается опорой на достижения педагогической и психологической наук, выполненным анализом результатов экспертного опроса учителей и преподавателей учебно-производственного комбината, анализом практики преподавания некоторых разделов математики в школе; итогом реализации основньос теоретических выводов; результатами проведенной экспериментальной работы. "
На защиту выносятся:
-
Условия и особенности обучения старшеклассников алгебре и началам анализа с применением ВТ.
-
Содержание комплекса учебных и программных средств обучения алгебре и Началам
анализа для обучения школьников данному курсу с применением ВТ.
3. Содержание и методика использования ряда педагогических программных средств,
таких как: графические редакторы, базы данных, автоматизированные обучающие
системы и др., для обучения старшеклассников алгебре и началам анализа.
Апробация основных положений диссертации проводилась на Всесоюзной конференции в Свердловском педагогическом институте в 1990 году, на межвузовской конференции "Актуальные проблемы психологии и педагогики довузовской подготовки.", Минск 1991 год, МГПЙ имени AM,Горького, на Haj^o-методической конференции "Интегрирующая роль информатики в учебном процессе педвуза и школы.", Минск 1992 год, МГПЙ им А.Мі Горького, на 1-й Белорусской конференции "Новые информационные технологии обучения", Минск 1992 год, Белорусский Государственный университет, на научно-методической конференции "Камп'ютарныя тзхналогіі у вучэбным працэсе" в Минске в 1993 году, на республиканской научно-методической конференции "Новыя тэхналогН навучаикя фізікач*атаматьічнта* дьтецьшлінам у ВНУ і школе" в Мозыре, 1994 год;
Внедрение,; Результаты исследования внедрены в практику работы ряда средних школ №47 и >656 города Минска, в школах Октябрьского района города Минска, работающих на базе учебно-производственного комбината, о чем имеются соответствующие документы.
Результаты исследования опубликованы в тезисах на шести научно-методичес-ких конференциях, в четырех статьях, брошюре, Представленвой на ВДНХ СССР, посвященной проблеме подготовки школьников по специальности оператор ЭВМ в 1988
году. Диссертация состоит из введения, двух глав, списка использованных источников из 136 наименований, приложений, в нее включены [6\ таблиц и три рисунка.