Введение к работе
Актуальность исследования. Технологии виртуальной реальности в последнее время находят все большее применение в образовательной сфере. Системы виртуального обучения – это качественно новый этап в развитии программно-педагогических средств учебного назначения. Технические возможности компьютерных технологий позволяют осуществлять в общеобразовательной школе учебно-познавательный процесс на более богатой и более совершенной образной базе, обеспечивающей более интенсивное умственное развитие ученика.
Использование виртуальных образовательных сред с целью обучения учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности обусловлено рядом причин.
Во-первых, стремительное проникновение новых информационных технологий во все сферы общественной жизни вызывает необходимость оценки сложившихся подходов к организации обучения, его влияния на развитие познавательных процессов психики современного ребёнка, использования образовательных средств и методик, соответствующих устремлениям и установкам становящейся личности, её запросам и потребностям (А.А. Андреев, Я.А. Ваграменко, Г.Р. Громов, В.И. Гриценко, А.П. Ершов, О.А. Козлов, Е.И. Машбиц, А.А. Матриросян, В.М. Монахов, А.А. Кузнецов, Э.И. Кузнецов, И.В. Роберт, А.А. Русаков, М.А. Холодная, В.Ф. Шолохович и др.).
Во-вторых, геометрия – это раздел школьной математики, обладающий специфическим содержанием и особыми методами познания действительности. Среди учебных дисциплин, составляющих в совокупности школьный курс математики, она занимает особое положение, прежде всего, потому, что органично соединяет в себе чувственное и рациональное познание, абстрактное (идеальное) и конкретное (практическое) знание, образное и логическое (понятийное) мышление, индуктивные и дедуктивные рассуждения (А.Д. Александров, М.И. Башмаков, Г.Д. Глейзер, Г.В. Дорофеев, И.Я. Каплунович, Ю.М. Колягин, М. Нугмонов, А.М. Пышкало, Н.А. Резник, Г.И. Саранцев, А.А. Столяр, В.В. Тихомиров, Н.Ф. Четверухин, И.Ф. Шарыгин, И.С. Якиманская и др.). А это означает необходимость использования в обучении комплекса дидактических средств и методических пособий, обеспечивающих гармоничное развитие как логического мышления, так и мышления наглядно-образного, способствующих как индуктивному ходу учебного познания, «наводящему» на истину, так и дедуктивным рассуждениям, доказывающим её. Полноценное обеспечение такого соединения психических процессов в учебном познании невозможно без синтеза предметной и виртуальной реальности, без взаимодополняющих влияний конкретного и абстрактного на становление геометрического знания.
В-третьих, деятельностная природа учебного познания в курсе математики 5-6 классов обусловлена, помимо всего прочего, и тем, что в наибольшей мере отвечает естественному стремлению ребёнка к выполнению практических или умозрительных действий, связанных с возникновением геометрических образов или получением объектов, являющихся их прообразами. Разрезание, разбиение, разделение на части, составление, соединение, складывание целого из частей, перегибание, передвижение, перекладывание, перекраивание и другие действия, входящие в основу конструктивной геометрической деятельности, из практического плана должны переходить в умственный (А.А. Астряб, Н.М. Бескин, Л.Н. Ерганжиева, В.И. Мишин, И.Н. Кавун, П.А. Карасёв, В. Кемпбель, А.М. Пышкало, Л.Н. Рослова, Е.С. Смирнова, Е.Г. Шалыт, Г. Шаррельман, С.И. Шохор-Троцкий). А этому, как нельзя лучше, способствует виртуальная реальность, занимающая некое промежуточное положение между предметной реальностью и теми интеллектуальными образованиями, которые она порождает, постепенно преобразуя их в знания.
В-четвёртых, конструктивной геометрической деятельности, формируемой в пропедевтическом курсе математики, свойственна творческая направленность (А.А. Аксёнов, С.В. Арюткина, В.А. Гусев, И.Е. Вострокнутов, Г.В. Дорофеев, М.И. Зайкин, Т.А. Иванова, Н.И. Мерлина, М.А. Родионов, Е.С. Смирнова, В.А. Тестов, Р.А. Утеева, А.Я. Цукарь, Н.А. Шкильменская и др.), а виртуальные образовательные среды являются эффективным методическим средством, позволяющим усилить её за счёт визуализационных, графических, вычислительных, анимационных и других возможностей, а также благодаря геометрическому моделированию, интерактивности, использованию цветового оформления и аудио-сопровождения.
Несмотря на наличие большого числа важных достоинств, виртуальные образовательные среды ещё не нашли широкого применения в практике формирования конструктивной геометрической деятельности при обучении математике в общеобразовательной школе, не сформулированы концептуальные положения их использования в обучении, не решены процессуальные вопросы их задействования в учебном процессе, не предложены учебные задания, обеспечивающие активное вовлечение учащихся в учебную работу.
Сказанное выше обуславливает противоречие между потребностью современной школы в методиках использования виртуальных образовательных сред при обучении учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности и отсутствием необходимого для этого методического обеспечения.
Необходимость решения этого противоречия определяет актуальность проблемы диссертационного исследования, состоящей в поиске путей и средств обучения наглядной конструктивной геометрической деятельности в виртуальных образовательных средах.
Объектом исследования является процесс обучения геометрической деятельности учащихся 5-6 классов общеобразовательной школы.
Предметом исследования является содержание, формы, методы и средства обучения конструктивной геометрической деятельности учащихся 5-6 классов в виртуальных образовательных средах.
Цель исследования заключается в научном обосновании, разработке и экспериментальной проверке методических основ обучения учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности в виртуальных образовательных средах.
Гипотеза исследования заключается в следующем: обучение учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности с использованием виртуальных образовательных сред обеспечит более полноценную подготовку школьников к усвоению систематического курса геометрии, поскольку их графические, измерительные, вычислительные и анимационные возможности позволяют интенсифицировать учебную деятельность по усвоению геометрического содержания, обогатить образную базу учебного познания, придать творческую направленность работе над учебными заданиями.
Для достижения поставленной цели и проверки сформулированной гипотезы потребовалось решить следующие задачи:
1. Изучить состояние проблемы обучения учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности в методической литературе и школьной практике;
2. Раскрыть возможности виртуальных образовательных сред в обучении учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности;
3. Научно обосновать и построить модель методической системы обучения учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности в виртуальных образовательных средах;
4. Разработать методическое обеспечение к обучению учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности в виртуальных образовательных средах;
5. Экспериментально проверить эффективность разработанного методического обеспечения.
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы педагогического исследования:
изучение и анализ психолого-педагогической и учебно-методической литературы по проблеме исследования;
анализ результатов самостоятельных и контрольных работ школьников по математике;
анкетирование и интервьюирование учителей математики общеобразовательных школ;
системный анализ педагогических объектов;
констатирующий, поисковый и обучающий эксперименты;
статистическая обработка и анализ данных, полученных в ходе обучающего эксперимента.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют:
психологические теории развития личности (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, Л.В. Занков, З.И. Калмыкова, А.Н. Леонтьев, Н.А. Менчинская, С.Л. Рубинштейн и др.);
концепция деятельностного подхода к обучению математике (Г.Д. Глейзер, Т.А. Иванова, Г.И. Саранцев, А.А. Столяр, А.М. Пышкало, С.И. Шохор-Троцкий и др.);
теоретические основы информатизации образования (Я.А. Ваграменко, О.А. Козлов, А.А. Кузнецов, С.В. Панюкова, В.А. Поляков и др.);
теории использования современных информационных технологий в обучении (В.П. Беспалько, Н.А. Гейн, Б.С. Гершунский, В.П. Зинченко, Е.И. Машбиц, И.В. Роберт, Э.Г. Скибицкий и др.);
исследования по теории обучения математике в 5-6 классах (М.И. Зайкин, А.А. Мазаник, Е.И. Лященко, Л.Ф. Пичурин, Е.С. Смирнова, А.Я. Цукарь и др.);
взгляды методистов-математиков начальной и средней школы на начальное геометрическое образование (Г.Д. Глейзер, В.А. Гусев, Н.Б. Истомина, Н.С. Подходова, И.М. Смирнова, И.Ф. Шарыгин);
Этапы исследования. Исследование проводилось в несколько этапов.
На первом этапе (2006-2007гг.) происходило изучение и анализ научной, учебно-методической и психолого-педагогической литературы по теме диссертационного исследования. Проанализировано реальное состояние обучения наглядной геометрии в 5-6 классах общеобразовательной школы, проведен констатирующий эксперимент.
На втором этапе (2007-2008гг.) определялись концептуальные положения обучения наглядной геометрии учащихся 5-6 классов с использованием информационных технологий обучения, осуществлялась разработка необходимых материалов и их первичная апробация на урочных и внеурочных занятиях по математике.
На третьем этапе (2009-2011гг.) происходило обобщение данных теоретического и эмпирического исследований, систематизация полученных результатов. Сформулированы выводы, описаны полученные результаты, оформлены материалы в форме диссертации.
Научная новизна исследования определяется тем, что предложен новый подход к обучению учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности, основанный на использовании графических, вычислительных, измерительных и анимационных возможностей виртуальных образовательных сред, позволяющий обогатить деятельностную основу обучения, расширить образную базу учебного познания, придать творческую направленность работе школьников над учебными заданиями.
Теоретическая значимость работы заключается в том, что:
определён компонентный состав конструктивной геометрической деятельности: геометрические построения, геометрические преобразования, геометрическое конструирование, геометрическое экспериментирование (опыты);
выделены подходы к обучению учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности: предметно-манипулятивный, наглядно-действенный, инструментально-графический, инструктивно-практический;
построена методическая модель обучения учащихся конструктивной геометрической деятельности в виртуальных образовательных средах, включающая блоки: целевой (главная и сопутствующая цели), содержательный (основные содержательные компоненты конструктивной геометрической деятельности), процессуальный (стратегия развития образной базы школьников, средства реализации конструктивной геометрической деятельности, виды занятий по обучению учащихся геометрии в виртуальных средах) и результативно-оценочный (выражение результата обучения конструктивной геометрической деятельности, критериев и показателей его оценки).
Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что разработанное автором методическое обеспечение к обучению учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности в виртуальных образовательных средах может быть использовано учителями общеобразовательных школ при изучении пропедевтического курса математики. Предложенные задания могут быть использованы также на внеурочных занятиях по математике с целью развития геометрического мышления и творческих способностей школьников.
Апробация основных положений и результатов исследования осуществлялась в виде докладов и выступлений:
в форме докладов на заседании научно-методического семинара кафедры теории и методики обучения математике Арзамасского государственного педагогического института им. А.П. Гайдара;
на Международных научно-практических конференциях: «Информационные технологии в организации единого образовательного пространства» (Н.Новгород, 2007, 2008, 2009), «Сельская школа в контексте интеграционных процессов в образовании» (Арзамас, 2008), «Современная математика и математическое образование: проблемы истории и философии математики» (Тамбов, 2008), «Актуальные вопросы методики преподавания математики и информатики» (Биробиджан, 2009), «Современное образование: состояние и перспективы» (Ульяновск, 2010), «Молодежь в начале XXI века: основные ценности, позиции, ориентиры» (Самара, 2010), «Информационные технологии в гуманитарном образовании» (Пятигорск, 2010), «Новые информационные технологии в образовании (Развитие инновационной инфраструктуры образовательных учреждений с использованием технологий «1С»)» (Москва, 2011), «Педагогические технологии математического творчества» (Арзамас, 2011);
на Всероссийских научно-практических конференциях: «Современное образование: научные подходы, опыт, проблемы, перспективы» («Артемовские чтения», Пенза, 2006, 2009), «Развитие детской одаренности в современном образовательном пространстве России» (Арзамас, 2006), «XX лет школьной и вузовской информатики: проблемы и перспективы» (Н.Новгород, 2006), «Творчество в системе ценностей субъектов образовательного процесса» (МоскваКоряжма, 2006), «Социально – психологическое обеспечение воспитательного процесса в учреждениях дополнительного образования» (Москва, 2008), «Актуальные проблемы и перспективы развития современного образования» (Вахтеровские чтения, Арзамас, 2009), «Современный учитель сельской школы России» (Арзамас, 2010), «Наша новая школа» (Москва, 2010), «Инновационные технологии в образовании и профессиональной деятельности» (Арзамас, 2010), «Научное творчество ХХI века» (Красноярск, 2010), «Инновационные технологии организации обучения на пути к новому качеству образования» (Арзамас, 2011);
на межрегиональных научно-практических конференциях: «Современные информационные и телекоммуникационные технологии в образовании, науке и технике» (Арзамас, 2007, 2008), «Проблемы математического образования в вузах и школах России в условиях его модернизации» (Сыктывкар, 2008), «Современные проблемы информатизации образования, науки и техники» (Арзамас, 2009);
на региональной научно-практической конференции «Современные информационно-коммуникационные технологии в образовании сельских школьников» (Арзамас, 2007);
на интернет-конференции «Методика преподавания математики в средней школе» (Москва, АНО «Образовательный форум», 2008).
Внедрение результатов диссертационного исследования осуществлялось МБОУ СОШ № 6 г. Арзамаса. Эксперимент проводился в МБОУ «Гимназия» и в МБОУ «Лицей» г. Арзамаса.
Обоснованность и достоверность проведенного исследования, его результативность и выводы обусловлены опорой на фундаментальные исследования в области психологии, педагогики, теории и методики обучения математике; на исторический опыт преподавания пропедевтического курса геометрии; совокупностью задействованных методов исследования, а также положительными результатами проведенного эксперимента.
На защиту выносятся следующие положения:
1. В структуре геометрической подготовки учащихся 5-6 классов конструктивная геометрическая деятельность является ведущей, определяющей формирование других её составляющих: интуитивной, пространственной, метрической, логической, символической. Основными компонентами конструктивной геометрической деятельности являются: геометрические построения, геометрические преобразования, геометрическое конструирование, геометрическое экспериментирование (опыты);
2. Обучение учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности в виртуальных образовательных средах целесообразно осуществлять на основе методической модели, включающей блоки: целевой (главная и сопутствующая цели), содержательный (основные содержательные компоненты конструктивной геометрической деятельности), процессуальный (стратегия развития образной базы школьников, средства реализации конструктивной геометрической деятельности, виды занятий по обучению учащихся геометрии в виртуальных средах) и результативно-оценочный (выражение результата обучения конструктивной геометрической деятельности, критериев и показателей его оценки).
3. Стратегия формирования конструктивной геометрической деятельности предполагает образование единичных статических геометрических образов, создание комплексов статических образов, придание динамичности геометрической образности, формирование приёмов выполнения геометрических построений графического и практического характера.
На защиту выносится также методическое обеспечение обучения учащихся 5-6 классов конструктивной геометрической деятельности в виртуальных образовательных средах, включающее блоки заданий на геометрические построения, геометрические преобразования, геометрическое конструирование и геометрическое экспериментирование.
Структура диссертации обусловлена логикой исследования и состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии и приложений.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 28 статей, из них 3 – в изданиях, рекомендованных ВАК.
