Сетевые динамические компьютерные тесты-тренажеры как средство управления учебно-познавательной деятельностью учащихся в процессе обучения математике Кузьмин Дмитрий Николаевич

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Теоретические основы управления учебно-познавательной деятельностью учащихся на основе динамического тестирования 17

1.1. Психолого-педагогические основы управления учебно-познавательной деятельностью учащихся 17

1.2. Роль компьютерных тестов в управлении учебно-познавательной деятельностью учащихся 36

1.3. Структурно-функциональная модель сетевого динамического тестирования 53

Выводы к главе 1 75

Глава 2. Сетевые динамические компьютерные тесты-тренажеры в процессе обучения учащихся математике 76

2.1. Особенности разработки сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров как средства управления учебно-познавательной деятельностью учащихся 76

2.2. Дидактические и методические особенности сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров в обучении курсу алгебры 7-9 классов 93

2.3. Педагогический эксперимент и его результаты 123

Выводы к главе 2 138

Заключение 139

Библиографический список 141

• Психолого-педагогические основы управления учебно-познавательной деятельностью учащихся
• Особенности разработки сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров как средства управления учебно-познавательной деятельностью учащихся
• Дидактические и методические особенности сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров в обучении курсу алгебры 7-9 классов

Введение к работе

Актуальность исследования Изменения, происходящие в современной школе, приводят к возможности организации эффективного управления процессом обучения. Одним из важнейших направлений такой организации является оперативная информация о ходе учения и качестве усвоения знаний. Такую информацию дает контроль, являясь одной из составляющих обратной связи «учитель-ученик». Традиционные методы обучения не позволяют учителю осуществлять регулярную обратную связь, несущую информацию об уровне обученности, проводить оперативную обработку этой информации, принимать соответствующие решения по коррекции знаний. Это обстоятельство требует искать пути своевременного обнаружения и исправления недостатков в знаниях и умениях учащихся. Следовательно, важнейшей задачей современной школы являются разработка и внедрение новых информационных технологий в образовательный процесс, а учитель должен иметь в своем арсенале средства компьютерной поддержки обучения различным дисциплинам. Информационные технологии должны помочь учителю не только эффективно организовать учебную деятельность учащихся, но и осуществить пооперационный контроль, диагностику и управление учебным процессом.

На сегодняшний день все большую актуальность приобретает разработка средств компьютерной поддержки, адаптированных к учебным курсам, реализующим определенные методические и методологические концепции.

На наш взгляд, компьютерные средства управления должны помочь учителю эффективно организовать учебную деятельность учащихся, а также помочь ему осуществить пооперационный контроль, позволяющий регулировать процесс усвоения по наметившимся в нем отклонениям. Без пооперационного контроля невозможно формирование познавательных действий у учащихся. Следовательно, для повышения качества образования,

необходимо разработать такие компьютерные технологии, которые

позволяют автоматизировать процесс сбора и обработки информации за

деятельностью учащихся, необходимой для пооперационного контроля

знаний и психолого-педагогической диагностики. Это может происходить

при постановке задачи (цели учебной деятельности), при управлении этой

деятельностью через компьютерную систему обратной связи, при текущем

контроле над процессом деятельности по достижению цели, включая

временной ряд событий или операций, выполняемых учеником, и т.д. Таким

образом, очень важно иметь компьютерные средства организации

управления процессом обучения конкретной личности.

Разработка средств управления учебным процессом, гарантирующих качество обучения, развитие творческих способностей учащихся, является предметом поиска многих исследователей. Это отражено в работах СИ. Архангельского, В.П. Беспалько, Э.Г. Газиева, П.Я. Гальперина, П.И. Пидкасистого, М.У. Пискунова, А.П. Иванова, В.П. Симонова, В.И. Сосновского, Н.Ф. Талызиной, В.И. Тесленко, СЕ. Шишова, Е.Б. Федорова, Л.В. Шкериной и др.

В теории поэтапного формирования умственных действий процесс обучения рассматривается как система определенных видов деятельности, направленных на достижение решения учебных задач. Она развита в работах П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной, СА. Архангельского, В.П. Беспалько, М.С Дмитриева, П.И. Пидкасистого, А.И. Раева, В.П. Симонова и др. В них описаны этапы процесса управления, общие принципы и способы организации учебного процесса.

СИ. Архангельский [7; 8] в своих работах раскрывает основные задачи научной организации учебного процесса, а также определяет место управления в процессе обучения, механизмы его осуществления и критерии эффективности.

Концепцию управления учебным процессом в рамках теории программированного обучения развивает в своих работах В.П. Беспалько. В

качестве важнейшего звена педагогической технологии им рассматривается

управление [20; 21].

Системному подходу к вопросам управления учебно-воспитательным процессом посвящены исследования В.П. Симонова [100]. Автором разработаны методические основы управления учебной деятельностью школьников на основе выделенных им пяти показателей степени обученности.

Одним из важнейших звеньев управления является контроль, осуществляемый в учебном процессе. Ему посвящено множество исследований. Теоретические основы контроля результатов обучения разработаны Н.Ф. Талызиной на основе деятельностного подхода [107 - 111].

В работах B.C. Аванесова [2-4] исследуются проблемы научной организации тестового контроля знаний. В них значимо указывается на необходимость объективизации контролирующих мероприятий.

Анализ существующих психолого-педагогических концепций управления и обобщение методических исследований учебно-познавательной деятельности учащихся позволяют рассмотреть проблему повышения эффективности управления учебно-познавательной деятельностью учащихся в процессе изучения математических дисциплин с учетом использования компьютерных технологий. В связи с этим представляется актуальным исследование влияния на учебно-познавательную деятельность учеников компьютерных тестов и тренажеров.

Основы современного тестирования как эффективного средства контроля освещены в работах крупнейших западных и отечественных тестологов B.C. Аванесова, Г. Айзенка, А. Анастази, М.С. Бернштейна, А. Бине, СИ. Воскерчьяна, С.Г. Геллерштейна, К. Ингелькампа, Т.А. Ильиной, Э. Клапареда, К.А. Краснянской, А.Н. Майорова, Д. Равена, А.Л. Симоновой, Р. Трондайка, М.Б. Шашкиной, В. Штерна и др.

Несмотря на многочисленные достоинства тестового метода контроля, следует отметить, что широко распространенные классические закрытые

тесты фиксируют только правильность или неправильность выполнения заданий. При этом учитель не может извлечь информацию о деятельности ученика в процессе выполнения задания. Поэтому является актуальным разработать гибкие технологии тестирования, позволяющие получить информацию не только о правильности выполненных заданий, но и о том, каким путем ученик двигался к полученному результату, какие типичные ошибки он совершал, дающие учителю возможность оказывать управляющие воздействия на ученика непосредственно в процессе тестирования. В итоге каждый ученик должен двигаться по индивидуальной образовательной траектории, сформированной учителем на основе анализа его деятельности.

В настоящее время существуют достаточные технические возможности для создания таких технологий, однако созданные средства несовершенны, и недостаточно разработана методика их применения.

Один из возможных путей для создания таких средств - применение идей кибернетики в дидактике - показан в работах Г.Н. Александрова, СИ. Архангельского, В.П. Беспалько, А.И. Берга, Б.В. Бирюкова, А.В. Брушинского, Т.А. Ильиной, Д.Ф. Люгера, Л.А. Растригина, Н.Ф. Талызиной, Л.Б. Ительсона и др.

Подход к проблеме обучения и воспитания с точки зрения кибернетики позволяет использовать богатейший опыт теории и практики управления сложными объектами и применять кибернетические принципы в школьном учебном процессе. С появлением в школах компьютерной техники стала реальной возможность внедрения идей кибернетики в учебный процесс. В первую очередь это касается возможностей современных компьютеров в области сбора, хранения и обработки информации. Причем под сбором информации подразумевается скрытое сканирование процесса деятельности ученика по решению задач, что позволяет получить необычно много информации о деятельности ученика. Деятельность ученика производится в виртуальном пространстве в режиме реального времени.

Одно из основных положений кибернетики заключается в том, что эффективно управлять сложной системой можно лишь на основе оперирования информацией о ходе всех процессов в ней. Это возможно при соблюдении следующих условий:

1. Система должна состоять из управляющей и управляемой компонент.

2. Управление системой должно допускать:

• наличие в управляющей системе цели управления;

• способность управляющей системы измерять расстояние от управляемой системы до цели;

• возможность управляющей системы вырабатывать воздействия на управляемую, помогая ей достичь результата.

Таким образом, управление некоторым объектом включает в себя следующие функции, осуществление которых может пересекаться во времени:

1. Получение и накопление информации об управляемой системе.

2. Формирование на основе переработанной информации какой-либо стратегии достижения цели.

3. Реализацию выбранной стратегии.

В процессе обучения происходит взаимодействие между субъектом и объектом обучения. С позиции кибернетики субъект обучения - учитель -рассматривается как управляющая система. В качестве объекта управления выступает учащийся, который сам по себе является сложной динамической системой, имеющей собственную систему управления, которая позволяет принимать, хранить и перерабатывать информацию. Классические методы контроля, в частности тестирование, не в состоянии адекватно отразить наиболее существенные свойства такой системы, особенно это касается динамических свойств (различного рода восприимчивость системы на внешние воздействия). Более того, учитель физически не может (даже при использовании компьютеров) отследить и отреагировать на каждое действие

каждого ученика в классе. Исходя из этого, на наш взгляд, для эффективного управления учебно-познавательной деятельностью учащихся целесообразно использовать коллективные способы обучения.

Фундаментальные работы в этой области принадлежат таким ведущим ученым, как А.А. Бударный, З.И. Васильева, М.Д. Виноградова, М.А. Данилов, В.В. Давыдов, Н.С. Дежникова, В.К. Дьяченко,

В.И. Загвязинский, В.В. Котов, А.Г. Кравцов, А.Т. Куракин, Х.Й. Лийметс, Л.И. Новикова, И.Б. Первин, А.Р. Ривин, В.В. Рубцов, М.Н. Скаткин, Л.М. Фридман, Г.А. Цукерман, И.М. Чередов, Г.И. Щукина. В их исследованиях было доказано, что коллективные формы обучения обладают большим обучающим и воспитательным потенциалом, способствуют развитию личности ребенка, формируют навыки общения и сотрудничества, повышают социальную активность учащихся.

Проблемы взаимосвязи коллективных учебных занятий, их оптимального сочетания с другими формами организации обучения рассматриваются в трудах А.П. Аношкина, В.А. Выхрущ, Л.П. Городенко, М.А. Мкртчян, Т.М. Николаевой. Работы В.И. Андреева, В.В. Архиповой, М.А. Попова, А.И. Поповой, А.С. Соколова освещают вопросы организации разновозрастного сотрудничества при коллективном обучении.

Современные вычислительные машины представляют собой неживые кибернетические системы с очень высокой степенью организации составляющих подсистем, каждая из которых функционально специализирована и имеет аналог в живой системе. Представляет большой интерес использовать вычислительную технику для тестирования учащихся.

Проблемой использования компьютерных технологий в учебном процессе занимались многие педагоги, методисты и психологи, такие, как: В.Г. Болтянский, Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, В.Г. Житомирский, М.П. Лапчик, В.Р. Майер, Е.И. Машбиц, Н.И. Пак, И.В. Роберт, Н.Ф. Талызина, O.K. Тихомиров и др.

Анализ психолого-педагогической и методической литературы показал, что в методике преподавания математики вопросам контроля с использованием ВТ уделяется достаточно внимания, однако возможности применения новых информационных технологий для коррекции знаний учащихся исследованы недостаточно. Применению компьютеров для коррекции знаний препятствует то, что пока не определены основные принципы автоматизации управления деятельностью учащихся в процессе корректировки, недостаточно изучены методические возможности использования ВТ в процессе организации корректирующей работы.

Кроме этого, в настоящее время в связи с развитием информационных технологий обучения все большее развитие получает дистанционное обучение. Большинство существующих на сегодняшний день дистанционных обучающих комплексов состоят, в основном, из объемных справочно-информационных разделов и тестирующих вопросов. Однако работа указанных комплексов «обезличивает» процесс обучения, поскольку не позволяет направлять его контролирующие воздействия, корректируя ту или иную деятельность обучающихся.

Следовательно, имеются противоречия:

• между необходимостью формирования индивидуальных траекторий учебной деятельности учащихся при решении учебных задач и отсутствием возможности получить их при использовании традиционных средств обучения;

• между необходимостью осуществления эффективного управления учебно-познавательной деятельностью учащихся и недостаточной разработанностью соответствующих инструментальных средств и методики их применения.

Таким образом, актуальность исследования определяется необходимостью разработки средств управления учебно-познавательной деятельностью учащихся, диагностирующих не только результат, но и весь

процесс деятельности испытуемого при выполнении заданий, дающих возможность учителю наблюдать процесс решения задачи, а также при необходимости вмешиваться и корректировать его. Такие компьютерные средства мы назвали сетевыми динамическими компьютерными тестами-тренажерами (СДКТТ).

Проблема исследования состоит в разработке эффективного компьютерного средства управления учебно-познавательной деятельностью учащихся и методики его использования.

Объект исследования - учебно-познавательная деятельность учащихся в процессе обучения математике в основной школе.

Предмет исследования - сетевые динамические компьютерные тесты-тренажеры как средство управления учебно-познавательной деятельностью учащихся и методика их использования.

Цель исследования - разработать сетевые динамические компьютерные тесты-тренажеры для организации эффективного управления учебно-познавательной деятельностью учащихся при обучении алгебре в 7-9 классах и методику их использования.

Гипотеза исследования. Если управление учебным процессом осуществлять с использованием сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров по специальной методике, обеспечивающей обратную связь и взаимодействие между учителем и учеником, то управление учебно-познавательной деятельностью учащихся становится достаточно гибким, что приводит к повышению качества обучения.

Для достижения поставленной цели и подтверждения гипотезы были определены следующие задачи:

1. Изучить проблему управления учебно-познавательной деятельностью учащихся в психологии и кибернетике.

2. Выделить дидактические условия эффективного управления и использования компьютерных тестов.

3. Разработать структурно-функциональную модель сетевого динамического компьютерного теста-тренажера.

4. Разработать методику использования сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров и экспериментально проверить ее эффективность.

При решении поставленных задач были использованы следующие методы исследования:

1. Теоретические (анализ математической, методической, психологической, педагогической, философской литературы; изучение программных и нормативных документов по обучению математике в школе, программных средств учебного назначения и посвященных им научных исследований).

2. Эмпирические (наблюдения за деятельностью учащихся в ходе процесса обучения, беседы с преподавателями математических дисциплин, анализ дидактического инструментария, анкетирование, педагогический эксперимент).

3. Общелогические (сравнение, обобщение и обработка учебного материала).

4. Методы программирования на алгоритмических языках (создание компьютерных программ).

5. Статистические (обработка результатов педагогического эксперимента).

Теоретико-методологической основой исследования являются:

• теория поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина и др.);

• теория управления учебным процессом (В.П. Беспалько, В.П. Симонов, Н.Ф. Талызина и др.);

• концепция деятельностного подхода к проблеме усвоения знаний (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев и др.);

• технологические основы проектирования и конструирования учебного процесса (В.М. Монахов, В.П. Беспалько и др.);

• теория совершенствования учебного процесса с помощью ЭВМ (B.C. Гершунский, Е.И. Машбиц и др.);

• теоретические основы разработки тестовых заданий (B.C. Аванесов, А.Н. Майоров и др.);

• нелинейные технологии обучения (Н.И. Пак и др.);

• методы компьютерного моделирования систем искусственного интеллекта и теоретические основы кибернетики (А.И. Берг, Н. Винер, А.Я. Лернер, Д.Ф. Люггер и др.);

• теория коллективного способа обучения (В.К. Дьяченко, М.А. Мкртчян, А.Р. Ривин и др.).

Организация исследования. Исследование проводилось в несколько этапов.

На первом этапе (поисково-подготовительном, 2001-2002 гг.) проводился теоретический анализ литературы по исследуемой проблеме; определялись проблема исследования, его объект, предмет, задачи, гипотеза; разрабатывалась методология и методики опытно-экспериментальной работы.

На втором этапе (экспериментальном, 2002-2005 гг.) разрабатывалась структурно-функциональная модель сетевого динамического тестирования на основе кибернетического подхода. Создавались сценарии тестов и их программная реализация. Экспериментально проверялась эффективность разработанных сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров посредством педагогического эксперимента.

На третьем этапе (обобщающем, 2005-2006 гг.) осуществлялся анализ и обобщались результаты исследования, уточнялись теоретические положения диссертационного исследования, проведилась коррекция выводов, полученных на первом и втором этапах исследования, систематизировались и обрабатывались экспериментальные данные, оформлялась рукопись

диссертации.

Научная новизна заключается в разработке сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров и методики их использования.

Теоретическая значимость исследования. Разработана структурно-функциональная модель сетевого динамического тестирования и выделены дидактические условия ее реализации как средства управления учебно-познавательной деятельностью учащихся в процессе обучения математике.

Практическая значимость исследования. На основе предложенной структурно-функциональной модели разработан комплект сетевых компьютерных динамических тестов-тренажеров, использование которого позволяет:

• повысить эффективность управления учебно-познавательным процессом в преподавании курса алгебры в средней школе;

• расширить возможности диагностики знаний учащихся при использовании коллективных способов обучения.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается использованием в ходе работы современных достижений методики преподавания математики и принципов компьютерного моделирования обучающих интеллектуальных систем, последовательным проведением педагогического эксперимента и экспертной проверкой его результатов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Пооперационный контроль за учебно-познавательной

деятельностью учащихся в режиме реального времени в процессе обучения математике возможен, если использовать специально разработанные сетевые динамические тесты-тренажеры, обеспечивающие непрерывную обратную связь между учителем и учеником. 2. Применение сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров в процессе обучения математике по специальной

методике позволяет повысить уровень математической подготовки учащихся.

Апробация результатов исследования

Об основных теоретических положениях и результатах диссертационного исследования докладывалось на заседаниях кафедры математических методов физики КГПУ (2001-2005 гг.), методических семинарах, научно-практических конференциях:

• «Современные педагогические технологии в математическом образовании», г. Красноярск, 2002 г.;

• «Образование XXI века», г. Железногорск, 2002 г.;

• «Проблемы теории и практики обучения математике — 56 Герценовские чтения», г. Санкт-Петербург, 2003 г.;

• «Актуальные проблемы качества педагогического образования», г. Новосибирск, 2003 г.;

• «Совершенствование систем управления качеством подготовки специалистов», г. Красноярск, 2003 г.;

• «Математическая и методическая подготовка студентов педагогических вузов и университетов в условиях модернизации системы образования», г. Тверь, 2003 г.;

• «Развитие системы образования в России XXI века», г. Красноярск, 2003 г.

• «Информационные технологии в образовании», г. Москва, 2003 г.;

• «Открытое образование: опыт, проблемы, перспективы», г. Красноярск, 2004-2005 гг.

В процессе исследования проводился педагогический эксперимент на экспериментальной площадке в средней школе № 145 г. Красноярска, а также на физическом и математическом факультетах КГПУ.

По теме диссертации опубликовано 13 работ. Среди них 1 учебное пособие, 2 статьи, 10 тезисов докладов. Общий объем публикаций - 6,1 п.л. (участие автора - 2,82 п.л.). На разработанные сетевые динамические тесты тренажеры «Преобразование графиков функций» получено авторское свидетельство № 2005610269.

Структура диссертации. Диссертация состоит из Введения, двух глав, Заключения, библиографического списка и Приложения.

Во Введении обосновывается актуальность темы исследования. Сформулированы проблема, объект, предмет, цель, гипотеза и задачи исследования. Указаны методы исследования, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

Первая глава исследования посвящена теоретическим основам управления в процессе обучения. Рассмотрено управление учебно- познавательной деятельностью в традиционном и коллективном способе обучения, уделено внимание состоянию проблемы контроля знаний и оценки достижений учащихся в современной педагогической теории и практике. Содержится анализ литературы по вопросам контроля и коррекции знаний учащихся. Приведены психолого-педагогические и кибернетические основы динамического тестирования. Показана роль и место обратной связи для организации эффективного управления учебно-познавательной деятельностью. На основе кибернетического подхода получена и описана информационная модель сетевого динамического тестирования как средства управления учебно-познавательной деятельностью учащихся,

взаимодействующих как друг с другом, так и с учителем. Разобрана структура СДКТТ. Показана роль и место обратной связи для организации эффективного управления УПДУ.

Вторая глава исследования посвящена вопросам методики создания СДКТТ. В ней приведена система общепедагогических и методических критериев качества сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров. Рассмотрены примеры составления сценариев динамических компьютерных тестов-тренажеров. Подробно описаны этапы методики разработки СДКТТ. Представлены способы компьютерного измерения

скорости обучения учащихся алгебраическим алгоритмам и уровня степени самостоятельности учащихся. Рассмотрена возможность организации управления работой учащихся с компьютерными тестами-тренажерами на основе обратной связи.

Приведены экспериментальные данные, полученные в результате проведения педагогического эксперимента, и результаты их обработки.

Психолого-педагогические основы управления учебно-познавательной деятельностью учащихся

Управление учебно-познавательной деятельностью учащихся является важной составной частью процесса обучения. Изучение характера усвоения учащимися учебного материала, оценка их знаний и умений, выявление уровня умственного развития и развития познавательных способностей -необходимая сторона процесса управления учебной деятельностью.

Важнейшей целью управления УПДУ является не только определение качества усвоения учащимися программного материала, диагностирование и корректирование их знаний и умений, воспитание ответственности к учебной работе, но и создание для учащихся таких условий, при которых возрастает учебная мотивация.

Известный немецкий педагог Дистервег советовал: «Приучай ученика трудиться. Сделай так, чтоб он не только полюбил труд, но и породнился с ним, чтоб он стал его второй натурой... Приучи к тому, чтоб ему было невозможно иначе, чем собственными силами что-либо усвоить, чтоб он самостоятельно думал, искал, проявлял себя, развивал свои возможности, вырабатывал в себе стойкого человека». Именно этим требованиям отвечает технология взаимного обучения А.Р. Ривина и В.К. Дьяченко. Оптимально использовать технологию коллективного взаимодействия с игрой, которая в учебно-познавательной деятельности школьников может выполнять следующие функции:

развлекательную - приносит удовлетворение, вызывает интерес, привлекает учащихся;

коммуникативную - открывает широкие возможности для непринужденных отношений с одноклассниками и учителем; социализации - включает детей в систему общественных

отношений, содействует усвоению норм и правил поведения в классе, школе, обществе;

терапевтическую - помогает преодолевать трудности, возникающие в процессе учебы;

коррекционную - вносит позитивные изменения в личностные показатели детей.

Следует подчеркнуть, что коллективный способ обучения (КСО) базируется на игровом приеме - использование детьми ролей учителя и ученика. При этом данная технология позволяет широко использовать занимательный материал, дидактические игры, игровые ситуации.

Поскольку сетевые динамические компьютерные тесты-тренажеры представляют машинный вариант организации и управления учебной деятельностью при выполнении конкретных заданий с использованием коллективных способов обучения, то для создания эффективной системы компьютерных тестов и тренажеров необходимо:

изучить систему УПДУ, выделить основные ее компоненты, параметры и уровни ее усвоения;

выяснить особенности управления УПДУ при коллективных формах обучения.

В отечественной педагогике и психологии существуют различные психолого-педагогические концепции учебной деятельности. Они отражены в работах: Л.С. Выготского, П.Я. Гальперина, В.В. Давыдова, И.И. Ильясова, А.Н. Леонтьева, В.Я. Ляудиса, П.И. Пидкасистого, С.Л. Рубинштейна, Н.Ф. Талызиной, Э.Б. Эльконина и др.

Психолого-педагогические основы теории управления представлены в работах П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной и др. Дальнейшее развитие теория управления учебно-познавательной деятельностью учащихся получила в связи с применением в дидактике кибернетического подхода, методов систем искусственного интеллекта и создания основ программированного обучения (В.П. Беспалько, Л.А. Растригин, Т.А. Ильина, О.И. Эпштейн и др.).

На сегодняшний момент вопросы управления учебно-познавательной деятельностью учащихся по-прежнему актуальны. Это связано, во-первых, с созданием гибких педагогических технологий, способных не только адаптироваться к индивидуальным особенностям каждого учащегося, но и позволяющих активизировать адаптационные механизмы у ученика (В.Б. Кудрявцев, Л.А. Растригин и др.); во-вторых, с все более широким применением дистанционных и коллективных форм обучения (В.К. Дьяченко, Е.С. Полат, А.Р. Ривин, и др.). Причем отмечается, что при управлении учебно-познавательной деятельностью учащихся целесообразно использовать информационные технологии.

Особенности разработки сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров как средства управления учебно-познавательной деятельностью учащихся

В данном параграфе будут рассматриваться вопросы, касающиеся разработки и создания сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров, основная область применения которых состоит в тестировании процесса обучения алгоритмической деятельности. В качестве предметной области для разработки СДКТТ взят один из важнейших разделов школьного курса алгебры «Преобразование графиков функций» на основе учебников, автором которых является А.Г. Мордкович [90-92].

Заметим, что не все задания тестов А.Г. Мордковича войдут в СДКТТ. Ограничимся теми заданиями, в которых можно реализовать аналитический и геометрический подходы к их выполнению [91]. Это связано с тем, что СДКТТ наиболее эффективны тогда, когда учебная деятельность носит предметный, образный характер.

В СДКТТ могут использоваться:

1) геометрические образы алгебраических объектов, которыми ученик может управлять (смещать, деформировать и т.п.);

2) фиксированные (статичные) геометрические образы алгебраических объектов.

В зависимости от условия задачи управляемых алгебраических объектов может быть, один или несколько. Например, задания по преобразованию графиков функций содержат один управляемый алгебраический объект - график функции, в заданиях по нахождению наибольшего или наименьшего значения функции также один управляемый объект - ордината, - с точкой, скользящей по графику функции, который статичен. Примерами заданий, в которых управляемых объектов два или более, являются: задания по конструированию графиков кусочных функций; задания по графическому решению уравнений, систем уравнений и неравенств; задания по построению функций, заданных табличным способом.

Сетевые динамические компьютерные тесты-тренажеры организованы таким образом, что при работе с ними ученик, выполняя серию однотипных заданий, получает тренаж и усваивает алгоритм их решения. Кроме того, ученик в роли учителя имеет возможность следить за процессом выполнения задания товарищем, владея при этом всей необходимой информацией для ее решения. В этом случае он может увидеть наиболее типичные ошибки, возникающие при выполнении подобного рода задач, может оказывать управляющие воздействия на товарища, анализировать результат этих воздействий. Каждое действие учащихся записывается компьютером, и учитель будет владеть полной информацией о ходе тестирования, вплоть до того, что сможет восстановить ход тестирования в реальном времени. Все это, на наш взгляд, способствует более эффективному управлению учебно-познавательной деятельностью учащихся.

При этом в СДКТТ выбирались задания, не требующие выполнения сложной графической работы с применением чертежных инструментов, так как использование последних резко увеличивает время, затрачиваемое на выполнение заданий. Для облегчения выполнения учащимися математических операций в СДКТТ предусмотрен калькулятор. К тому же выполнение графической работы часто маскирует именно то свойство, которое подлежит выявлению и оценке. Чтобы выявить способность к оперированию графическим образом в наиболее «чистом» виде, по мере возможности было снято влияние знаний и графических навыков на процесс выполнения теста.

Последовательность предъявления заданий в СДКТТ, а также инструкция к их выполнению строго однозначны. Особое внимание обращалось на разработку единиц измерения результатов выполнения задания, на контроль за процессом выполнения заданий. Это особенно важно потому, что содержанием заданий являлось оперирование образами, так как контролировать процесс, протекающий мысленно, довольно трудно. Именно поэтому вся деятельность ученика при работе с СДКТТ разбита на элементарные операции, выполнение которых строго фиксировалось. Средства такой фиксации разрабатывались применительно к каждому заданию и исходили из предварительного анализа его содержания. Регистрируется также и время выполнения задания учеником. Для каждого из заданий существуют точный эталон решения, т.е. правильный ответ, и наиболее оптимальный способ его достижения. Сопоставление данного эталона с решением ученика давало возможность установить пределы отклонения в индивидуальном решении данного задания.

Дидактические и методические особенности сетевых динамических компьютерных тестов-тренажеров в обучении курсу алгебры 7-9 классов

Учебно-методический комплекс по алгебре, разработанный А.Г. Мордковичем [90-92], содержит тесты, цель которых - контроль и соответствующая коррекция учебного процесса. Каждая тема представлена тестами в четырех вариантах из пяти заданий. Итоговый тест состоит из 9-10 заданий. Все тестовые задания являются закрытыми. Ученик должен выбрать правильный ответ из четырех предложенных. Темы тестов и их задания методически продуманы с точки зрения целесообразности и важности учебного материала и охватывают все основные математические определения и понятия. Однако, такой контроль не позволяет реализовать в полной мере: а) индивидуальный подход в управлении учебной деятельностью учеников в процессе изучения алгебры; б) формирование опыта использования математических понятий «на наглядно-интуитивном и рабочем уровне» [90: 5].

Сетевые динамические компьютерные тесты-тренажеры по алгебре существенно расширяют возможности управления и контроля за учебно-познавательной деятельностью учащихся при изучении алгебры. Обусловлено это тем, что в основу СДКТТ заложены компьютерные модели алгебраических понятий и объектов, с которыми учащиеся осуществляют активную целенаправленную деятельность. При выполнении традиционных тестовых заданий по алгебре умственная деятельность ученика полностью закрыта («свернута») для учителя. Информация, которую получает учитель, явно недостаточна для реализации принципа индивидуального подхода к обучению учащихся. СДКТТ по алгебре дают возможность не только «развернуть» деятельность учеников в процессе выполнения заданий по алгебре, но и позволяют учителю контролировать процесс тестирования, оказывая на учеников управляющие воздействия. Применение СДКТТ в большей степени, чем традиционные методы, обеспечивает взаимодействие наглядно-образного и словесно-логического мышления.

Особенностью курса алгебры А.Г. Мордковича является систематическое изучение математических моделей. В качестве приоритетной содержательно-методической линии школьного курса алгебры им выбрана функционально-графическая линия. Как пишет А.Г. Мордкович [90], «... какой бы класс функций, уравнений, выражений не изучался, построение материала всегда осуществляется по жесткой схеме: функция -уравнения - преобразования».

Предлагаемые нами сетевые динамические компьютерные тесты-тренажеры по алгебре являются компьютерными моделями математических моделей. Объединяющим началом СДКТТ по алгебре является функционально-графическая линия. Оперируя с геометрическими моделями алгебраических объектов, ученик включает механизмы целостной переработки информации.

Важным отличием сетевых динамических тестов от большинства других обучающих и контролирующих компьютерных программ является то, что они не содержат готовой базы заданий. Задания в СДКТТ либо рандомизируются (значения генерируются с помощью генератора случайных чисел), либо визуально создаются учителем (или учеником, играющим его роль). Данное обстоятельство дает возможность реализовать случайный набор таких упражнений для каждого из учеников, работающих с СДКТТ. СДКТТ предлагает каждому из учеников серию аналогичных заданий. Например, серию заданий, в каждом из которых ученик должен решить графически квадратное уравнение или сконструировать график функции и т.п. В каждом задании можно выделить конечное число элементарных операций. Это сдвиги вправо, влево, вверх, вниз, переворот, связанный с изменением знака коэффициента, сжатие и растяжение. Каждая операция выполняется по нажатию определенной кнопки на панели управления. В программе, согласно которой ученик выполняет это преобразование, производится запись кодов клавиш операций.

Запись последовательности нажатий производится скрытно от ученика и позволяет записать траекторию решения задачи. Процесс записи производится с хронометражем времени, затрачиваемого на каждую операцию. Эта информация, после обработки данных, поступает к учителю в виде диаграмм, выводов о характере ошибок, о рациональности достижения цели и временных затратах ученика. Изучая динамику изменения стратегии ученика по достижению цели - преобразования графика параболы, учитель может сделать выводы о том, как быстро ученик осваивает алгоритм. Таким образом, учитель получает информацию о скорости обучения ученика. В отличие от метода протокола записи решения задачи, используемой в психологии, компьютерная запись решения задачи с числовыми характеристиками - количество действий, ошибок, времени, затрачиваемого на каждый ход, - позволяет исключить влияние субъективного фактора.